生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。     

炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水运行特性研究

采用煤基炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理生活污水,考察了炭膜的传氧性能、对微生物的吸附性能以及该膜生物膜反应器的挂膜启动过程,并从膜内气压、碳氮比、水力停留时间等3个方面研究了试验运行的最佳工艺条件.结果表明,炭膜和其它中空纤维膜相比具有较高的微生物吸附能力,反应器在8 d内即可完成挂膜启动.炭膜本身的传氧系数为0.36 m/h,其作为生物膜载体和供氧装置在技术上是可行的.利用该炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水,在膜内气压为0.025 MPa,碳氮比为5∶1,水力停留时间8 h 条件下,可使NH⁺₄-N去除率、反硝化效率和COD去除率分别达95%、92%和88%以上,出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级标准A标准.试验系统具有良好的稳定性,抗冲击负荷能力较强.     

磁性载体生物膜反应器处理生活污水的试验研究

选取天然多孔矿物-浮石、网络状塑料外壳、磁铁为材料,开发出一种新型磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行废水处理试验,结果表明:该磁性载体生物膜反应器在载体的挂膜性能及主要污染物去除功能上均优于非磁性载体生物膜反应器.磁性载体可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则需8d,磁性载体生物膜反应器对COD、NH+ 4-N的去除率比非载体生物膜反应器分别高出5%和20%左右.在载体中心磁场强度为200Gs,水中溶解氧DO为2.0~3.5mg/L,水力停留时间HRT为5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水中COD稳定在20mg/L左右, NH4+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右,出水总氮为15mg/L,去除率在50%以上.实验结果还表明:连续运行60d后,磁性载体反应器内的生物膜量和悬浮污泥量仅为非磁性载体反应器的70%,说明磁场的存在有利于污泥减量化.磁载体生物膜反应器中载体外表面附着污泥及生物膜的SOUR值均大于非磁载体生物膜反应器,表明一定的磁场强度可以提高微生物活性.     

悬浮生物膜载体强化氨氮降解研究

为了缩短氨氮降解时间,提高氨氮转移速率,利用新型悬浮载体对氨氮降解进行了研究.将生物膜培养分成3个阶段,每个阶段采用不同的运行条件,提高了膜上硝化菌的附着量,在载体上培养形成了以丝状细菌为附着体的蜂窝状微生物薄膜,增加了微生物附着的比表面积,薄膜的形成有利于氧气的扩散和基质的转移,为硝化菌提供了有利的生存环境.试验在pH值7.8～8.2,温度为24～29℃的条件下,在曝气90min时,氨氮从78 mg/L降解到2 mg/L以下,COD从140～300 mg/L降解到50mg/L以下;在曝气180min时,氨氮浓度从80～130 mg/L降解到3.5 mg/L以下,COD浓度从150～350 mg/L降解到46 mg/L以下.试验实现了同步去除COD和氨氮,与传统的活性污泥法相比,缩短了氨氮的降解时间,提高了氨氮降解速度.从微生物学和动力学理论对悬浮生物膜载体高效的氨氮降解和硝化机理进行了分析.     

折流生物膜反应器处理生活污水效能研究

折流生物膜反应器是一种以活性炭纤维组合的膜载体为折流挡板的新型污水处理工艺。考察了活性炭纤维表面生物膜的挂膜情况,并针对不同停留时间和碳氮比情况下,生物膜同时去除有机物和氮的效果。结果表明,折流状况下,活性炭纤维挂膜效果好,5d后生物膜厚度达到3~4mm;在水温为18~23℃,pH值为7.1~7.4,进水DO为4.5~5.4mg/L,停留时间为8h,碳氮比为10的条件下,对COD和NH+4-N的去除率分别达到80%和60%以上。     

容积负荷对生物膜反应器氨氮去除的影响

利用蜂窝陶瓷为生物膜载体组建的生物膜反应器处理受污染原水试验运行过程中,考察氨氮容积负荷、有机物容积负荷及总磷容积负荷对反应器氨氮去除率和去除速率的影响。研究表明在温度为13~29.6℃,ρ(DO)为4 mg/L,水力负荷分别为2.39,3.49,6.90,8.38,11.33,13.66 m3/(m2·d)的情况下,随着氨氮容积负荷的逐渐增大,氨氮的去除率逐渐降低,而氨氮的去除速率逐步增大。氨氮容积负荷与氨氮去除率和容积负荷与去除速率关系都可用直线方程表示。为维持反应器稳定的处理效果,水力负荷最好不要超过11.33 m3/(m2·d),氨氮容积负荷不超过1.45 kg/(m3·d)。随着有机物容积负荷的逐渐增大,氨氮去除速率逐渐增大,但增速逐渐减缓,而氨氮去除率逐渐降低。随着总磷容积负荷的增大,氨氮去除速率增加并呈线性相关,氨氮去除率随之减少。     

移动床生物膜反应器载体亲水改性的试验研究

采用聚合物共混法研究载体亲水性改善的可行性,在此基础上研究电晕处理对亲水性能强化的效果和持续性.结果表明,共混方式能够改善载体亲水性能,接触角从108°降至88°,载体表面已经呈亲水性;电晕处理能够强化亲水性能,接触角可进一步降低至72°,但强化效果持续时间短.从检测指标和检测方法2方面建立载体生物学性能评价体系,研究亲水性能改善对载体生物学性能的影响.对比电晕处理前后载体,经20 d生物学性能试验检测表明,亲水性能经电晕处理强化的载体启动快,启动第2 d COD和NH⁺₄-N去除率就分别高达80%和97%,同期未电晕处理载体仅为61%和63%;后期两者处理效果基本持平,说明电晕改性初期效果明显,而持续时间有限;也表明所建立的生物学性能评价体系快速可靠.     

组合工艺修复受污染河水的模拟河道试验研究

基于模拟河道反应器,研究了通过曝气充氧,设置阻流板,并辅以投加高效微生物的组合工艺对污染水体的修复效果。研究表明该河道自然运行状态下对COD、TP、NH3-N、TN去除率分别为7.44%、4.88%、5.70%和10.60%,组合工艺条件下系统对COD、TP、NH3-N、TN去除率分别提升至33.96%、17.29%、20.73%和25.43%。组合工艺对污染水体具有良好的修复效果,能为城市河道治理工程的实施提供依据和技术支持。     

新型移动床生物膜反应器水力特性的研究

新型移动床生物膜反应器是在普通移动床生物膜反应器中引入导流板,使填料在全池循环移动,消除了普遍移动床生物膜的死角问题,改进了它的结构和运行方式,提高了反应器的效能。通过清水实验对反应器的水力特性进行了研究,确定了反应器构造、填料填充比,考察了曝气充氧性能,研究结果认为该反应器内的水流状态大致符合理想全混合反应器的流态,并具有较好的节能效果。     

气升式生物膜反应器处理纸浆漂白废水的挂膜研究

研究了气升式生物膜反应器驯化处理造纸含氯漂白废水，其结果表明：载体上微生物挂膜分为附着和生长两个阶段，生物膜生长成熟后可去除漂白废水70％以上的COD和BOD，AOX（可吸附有机氯）去除率超过50％，色度去除率为60％左右。水力停留时间（HRT）为6－8h时有较好的处理效果和运行状态。     

磁性多孔陶粒生物膜反应器处理焦化废水的试验研究

以磁性材料为原料,经过特定的工艺处理,对多孔陶瓷进行磁化改性获得磁性多孔载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行焦化废水处理试验。对不同类型的多孔陶粒载体进行对比试验,结果表明:磁性载体生物膜反应器对COD、NH3-N的去除率比普通活性污泥法高出25%³0%,比非载体生物膜反应器高出15%30%,比非载体生物膜反应器高出15%²0%左右。反应器的曝气量为1.5 L/h,曝气时间为10 h/d,温度为2520%左右。反应器的曝气量为1.5 L/h,曝气时间为10 h/d,温度为25³0℃。焦化废水经磁性载体生物膜反应器处理后,上清液中COD,NH3-N的去除率均在90%左右。出水浓度达到国家工业废水排放二级标准(GB18918-2002)。     

悬浮填料好氧移动床反应器挂膜启动方式研究

主要针对好氧移动床处理生活污水挂膜启动方式进行了研究。考察了接种污泥对挂膜启动过程的影响,同时对启动过程中微生物相的变化以及出水中主要污染物随时间的变化情况进行了分析。结果表明：在温度为30～35℃,MBBR1和MBBR2均能在16d左右完成挂膜启动,载体上附着微生物生长稳定时生物膜质量浓度分别达1．2g／L和1．4g／L,接种污泥并不能加速挂膜启动过程。试验还显示,挂膜过程中,CODCr和氨氮的去除率并不是同步提高,好氧异养菌的增殖速度较快,硝化菌的增殖速度较慢。     

水力停留时间对活性炭生物转盘处理污染河水的影响

将生物转盘与活性炭网状填料相结合,进行活性炭吸附实验并采用河水直接挂膜,探究在盘片最佳转速下,不同水力停留时间对活性炭生物转盘去除NH_4~+-N、TP、高锰酸盐指数以及生物膜特性的影响.结果表明,Freundlich等温线显示活性炭对水中NH_4~+-N、TP、高锰酸盐指数有较好的吸附性能.盘片转速为3 r·min-1时,NH_4~+-N、TP、高锰酸盐指数去除率分别为86.05%、81.28%、77.09%,去除性能最佳.水力停留时间对去除NH_4~+-N、TP存在显著线性相关(R20.9)且去除率存在显著差异(P0.05),而对高锰酸盐指数不存在显著线性相关且去除率差异不显著(P0.05).HRT对生物膜活性、蛋白多糖以及S-EPS、LB-EPS、TB-EPS三维荧光峰均有影响.     

曝气充氧条件下受污染河道的水质模型建立及应用

曝气充氧技术是修复受污染河道的主要方法之一.以曝气充氧方法治理修复受污染的上海市新港河道为例,通过理论分析建立了受污染河道的水质模型,确定了模型中参数的识别求解方法,并以实测值与模拟计算结果进行对照.结果表明,溶解氧的平均相对误差为11.38%,其中相对误差低于20%的占83.3%;生化需氧量的平均相对误差为9.16%,其中相对误差低于20%的占91.7%;氨氮的平均相对误差为11.15%,其中相对误差低于20%的占91.7%,除个别点的相对误差较大以外,其余均在20%以内.表明该模型能较好地反映在曝气充氧条件下新港河道水质的实际状况;同时,应用该模型模拟分析了曝气量、流速和底泥悬浮、温度对河道水质的影响,为曝气充氧修复受污染河道的工程设计及运行提供了理论计算方法及依据.     

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.     

用生物膜缺氧修复受污染的城市河道水

采用一种类似氧化沟的反应器,其中利用蜂窝陶瓷为载体形成生物膜替代活性污泥,对城市受污染的河道水体进行缺氧生物修复.修复过程中控制溶解氧含量在0.5 mg/L以下,使生物反应在缺氧状态下运行.在此过程中,水中的氨氮去除率为40%～60%,总氮的去除率达到40%～45%,即氨氮和总氮得到同步去除,且没有亚硝酸盐积累.提取生物膜置于摇瓶内进行厌氧培养发现,氨氮和亚硝酸盐氮也得到同步去除,这表明在低碳氮比的微污染地表水的生物修复过程中同时有硝化-反硝化和厌氧氨氧化现象.通过分子生物学分析,证实在生物膜群落里存在具有厌氧氨氧化能力的微生物.这一结果有可能为富营养化水体的修复提供一种经济、实用的技术途径.     

渠式生物膜反应器处理生活污水的动力学研究

文章对渠式生物膜反应器系统的动力学过程进行了探讨,在Monod方程的基础上提出了去除有机物的动力学方程。根据方程和对生活污水处理实验结果,得出了在20～30℃时降解生活污水的动力学方程为S=S0e0.0441qL-0.1993L,为渠式生物膜反应器系统的设计和运行提供了理论依据。