一体式膜-生物反应器的水动力学特性

以研究一体式膜 -生物反应器的水动力学特性为目的 ,通过试验测定了反应器中膜间液体错流流速的分布和大小 ,建立了描述错流流速的计算模型 ,并考察了曝气量和反应器结构对错流流速的影响 .曝气量为 40 m³/h时 ,膜组件中部的错流流速为0.36～ 0.4³m/s,比膜组件 2边的流速约大 6.2%～ 21%.错流流速实测值与模型计算值吻合良好 .曝气量为 20～50 m³/h时 ,错流流速随曝气量的升高而增大 ,当曝气量大于 50 m³/h后错流流速逐渐趋向平稳 ;反应器高度越高 ,上升流通道越窄、下降流道和底部流道越宽 ,在同样曝气量条件下 ,可获得越大的错流流速 .     

曝气充氧对污水中硫化物去除效果的研究

为了降低污水中高浓度硫化物对构筑物的腐蚀以及人体的危害,在预处理设施沉砂池中进行曝气充氧试验,研究了不同的曝气量(3 m3/h、4 m3/h、6 m3/h、8 m3/h)和不同的水力停留时间(10 min、20 min、30 min)对污水中硫化物去除效果的影响,并探讨硫化物的氧化效果。试验结果表明:反应器出水中的硫化物浓度随着曝气量、水力停留时间的增大而降低;硫化物的氧化效果随着曝气量的增加,呈先减小后增大的趋势。在最佳曝气量4 m3/h、停留时间30 min时,硫化物平均去除率为94.6%,平均氧化率为83.8%。     

三维滤布自生动态膜-生物反应器运行特征

选用三维滤布和单滑面无纺布两种基材构建自生动态膜-生物反应器,考察两者对自生动态膜-生物反应器膜污染的影响。结果表明:出水水头2 cm,MLSS 8~10 g/L,曝气量0.2 m3/h条件下,两反应器对有机物和氨氮的平均去除率分别达到90%和96%,稳定运行一段时间后,膜通量分别降至31.0和29.6 L/(m2.h)。相对于单滑面无纺布,三维滤布膜阻力更小、污染程度更轻,稳定运行时间更长。     

曝气强度对膜生物反应器膜污染形成特性影响的研究

曝气是控制膜生物反应器膜污染的重要手段,而曝气强度大小的确定是有效控制膜污染的关键因素.本文通过实验考察了浸没式中空纤维膜生物反应器在5种不同的曝气强度下[40,60,80,100,120 m3/(m2·h)]处理人工合成有机废水过程中膜污染的发展变化情况,并对膜污染的形成特性进行了分析.结果表明曝气强度为80 m3/(m2·h)时,膜过滤压差及压差变化率dp/dt最低,膜污染阻力中沉积层所占的比例较大,随着曝气强度的增加,压差下降不明显,甚至出现回升,阻力构成开始发生变化,达到120 m3/(m2·h)时,膜孔堵塞和凝胶层所占阻力比例明显增加,污染加重.实验确定80 m3/(m2·h)为最佳曝气强度.     

膜曝气-生物膜反应器生物强化处理阿特拉津废水运行性能

在疏水SPG(shirasu porous glass)膜表面形成基因工程菌生物膜,构建SPG膜曝气-生物膜反应器(MABR)生物强化处理阿特拉津废水,考察MABR反应器稳定运行过程中污染物去除性能及其影响因素.结果表明,增大SPG膜孔径和曝气压力,能够提高曝气供氧能力,改善COD和阿特拉津生物强化去除效能.1.5μm疏水SPG膜在70 k Pa曝气压力下的最大供氧能力约为22.4 g·(m~2·d)~(-1).曝气压力为70 k Pa、水力停留时间(HRT)为1.5 h时,1.5μm膜MABR反应器COD平均去除率为80.1%,平均去除负荷为1.86 kg·(m~3·d)~(-1);阿特拉津平均去除率为62.5%,平均去除负荷为0.18 kg·(m~3·d)~(-1).进一步缩短HRT、增加进水负荷后,MABR反应器DO浓度显著下降,COD和阿特拉津去除效率大幅降低.DO浓度对阿特拉津去除的影响更为显著.随着MABR反应器的稳定运行,SPG膜表面单一基因工程菌生物膜逐渐演化为复杂微生物群落,但基因工程菌可以较好地存在于生物膜内,从而保持阿特拉津生物强化去除能力.     

新型生物流化反应器氧转移的特性

气体的转移是废水处理过程中的重要环节,基于气体转移的“双膜理论”,采用在反应器中清水曝气的方法,对新型生物流化反应器进行了氧转移特性的研究.结果表明,在实验范围内,随着曝气量的增大,氧传质系数呈直线上升;投加载体后,随着载体量的增加,氧传质系数降低.在新型生物流化反应器不同运行方式下,随着A_d /A_r(降流区与升流区面积比)变大,反应器中氧传递效果变差.新型生物流化反应器氧利用率可以达到10%,充氧动力效率可以达到5.5kgO₂/(kWh).并且在载体浓度较高和空塔气速较大时,新型生物流化反应器氧利用率和充氧动力效率没有明显降低.     

气提式内循环膜生物反应器试验研究

针对膜生物反应器存在的膜污染和能耗高的问题，结合气提式内循环和一体式膜生物反应器处理废水的工艺特点，提出圆柱形套筒气提式内循环膜生物反应器。试验结果表明，同等曝气强度和曝气方式下，气提式内循环膜生物反应器中氧传质系数（KLa）高于一般膜生物反应器；膜间水流流速是一般膜生物反应器的1．53～2．44倍，提高了膜面的水力冲刷作用，可减缓膜污染；对反应器膜过滤性能的考察，表明气提式内循环膜生物反应器较一般膜生物反应器有更好的膜过滤性能和抗污染能力。反应器中添加内循环，污泥活性有所下降，但对实际废水的去除效果影响不大，污泥活性较为稳定。     

曝气管开孔直径对一体式膜-生物反应器的影响

在中试水平上考察了3种不同开孔直径的穿孔曝气管(A:φ4mm,B:φ2mm,C:φ1mm)对一体式膜-生物反应器整体性能的影响.清水充氧性能试验表明,3种穿孔管条件下的反应器整体充氧性能基本一致;流态特性分析显示,3种穿孔管条件下的反应器流态均近似完全混合流.水动力学特性试验发现,升流区液体表观流速随着升流区曝气强度的增大呈现先上升后趋于稳定的现象,低曝气强度[<120m³/(m²·h)]时穿孔管A条件下的升流区液体表观流速最高,高曝气强度[>120m³/(m²·h)]时3种穿孔管条件下的升流区液体表观流速趋于一致(稳定值约为0.4³m/s),恒通量膜过滤试验表明,穿孔管A条件下的跨膜压差上升速率(0.0382kPa/h)低于穿孔管C(0.05kPa/h).对本中试装置来说,开孔直径较大的穿孔管A的综合性能优于开孔直径较小的穿孔管B和C.     

平片膜生物反应器中膜污染特性的实验研究

采用聚偏氟乙烯平片膜生物反应器 ,通过测定不同运行条件下的水通量研究其污染特性 ,重点考察了运行时间、操作压力、曝气状况对膜污染的影响。实际结果表明 ,在曝气量为 3m3 h、操作压力为 0 .0 2MPa条件下运行 6h后 ,膜水通量从2 4 0mL min·m2 降至 5 5mL min·m2 ,下降率超过 77%。     

气提反应器处理中等浓度生活污水的试验研究

对气提反应器处理生活污水进行了试验研究,探讨了生物膜的形成和水力停留时间及曝气量时中低浓度生活污水处理效果的影响.结果表明:最优条件是在HRT为6h,曝气量为0.6 m3/h,进水COD和NH4+-N质量浓度分剐为240.2～298.7 mg/L和29.1～68.9 mg/L条件下,平均COD去除率为83%,NH4+-N去除率为95.1%.     

厌氧微网反应器处理生活污水膜污染物研究

采用涤纶网加工的微网膜组件与厌氧反应器结合构成厌氧微网生物反应器用于处理城市生活污水。在不同反应器形式和水力停留时间条件下反应器稳定运行了144 d。研究结果表明完全搅拌反应器在膜通量12 L/(m2.h)条件下跨膜压差变化较小,整体出水水质高于无搅拌式反应器。通过膜面SS含量测定、粒径和三维荧光光谱分析等方法对膜面污染物进行了系统分析。无搅拌式AnFBR随着停留时间的延长,膜面污染物的SS减少,粒径减小;完全搅拌式AnFBR膜面污染物的SS最少,粒径最小。三位荧光分析表明SMP主要有2个类蛋白质荧光峰A和B,中心位置(Ex/Em)分别位于230~235/335~350 nm及280~290/330~355 nm,EPS样品中除了峰A和峰B外还有2个峰,峰C位置(Ex/Em)在340~350/435~445 nm,与类富里酸物质有关,峰D位于420~440/465~515 nm,与类腐殖酸物质有关。     

浸没式厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的连续运行性能

厌氧消化是垃圾渗滤液处理的重要技术,常规厌氧工艺在处理过程中存在微生物易流失和出水水质较差等问题。采用厌氧膜生物反应器在中温条件下处理垃圾渗滤液,考察了废水降解性能和膜过滤性能。连续100 d的反应器运行实验表明:在水力停留时间为10 d,COD容积负荷平均为5.63 kg/(m3·d)的条件下,系统运行稳定,平均COD去除率达到92%,膜出水总挥发性脂肪酸浓度低于200 mg/L,pH稳定在7.95左右。在膜通量为6 L/(m2·h)下,连续62 d内的膜压增长缓慢,未出现明显的膜污染。批次产甲烷试验结果表明:渗滤液产甲烷潜能达到305 mL/g TS,与连续运行实验296 mL/g TS的产气效果接近,沼气中甲烷浓度可高达70%~80%。产气达到90%和95%的潜能分别用时2.5,3.1 d,说明反应器有进一步缩短水力停留时间的可能性。反应器驯化的厌氧活性污泥对乙酸有较好的耐受性,在乙酸浓度为10000 mg/L时,产气迟滞期仅为1.4 d。综合来看,长期运行厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液具有较好的COD去除效果、运行稳定性和膜过滤性。     

不同运行条件下厌氧微网反应器运行特性研究

采用涤纶网加工的微网膜组件与厌氧反应器结合构成厌氧微网生物反应器用于处理城市生活污水,考察了反应器在停留时间4 h、8 h和16 h、膜通量72 L/m2.h和36 L/m2.h、微网目数250目和380目条件下的运行特性。试验结果表明,反应器的停留时间与进水COD的去除率成线性关系,停留时间越长,COD去除率越高,但对TN的去除影响不大;膜通量的减小有利于出水水质的变好;提高微网目数有利于提高微网动态膜的截留性能。     

白腐真菌生物过滤塔处理氯苯气体的研究

以竹子为填料,构建新型的白腐真菌Phanerochaete chrysosporium生物过滤塔,考察该过滤塔在不同操作条件下对氯苯的去除性能.结果表明,白腐真菌生物过滤塔对氯苯表现出较好的去除效果,在进口浓度200～1 500 mg/m3,空塔停留时间122 s的条件下,最大去除率接近80%,平均去除率约50%.过滤塔的去除速率与进口负荷和去除率有关,在进口浓度500～1 500mg/m3,流量0.5 m3/h的条件下,最大去除速率可达94 g/(m3·h),平均去除速率为60 g/(m3·h).过滤塔去除速率对进口负荷变化的响应幅度与流量有关,在低流量条件下随进口负荷的变化率较大.过滤塔中氯苯浓度的沿程分布呈现出非线性下降的特征,造成这一现象的原因可能与过滤塔内生物量的分布情况有关.     

生物质秸秆静态与动态厌氧消化产甲烷潜能对比研究

中温(32~35℃)环境下,通过对固含率为15%三种不同粒径的发酵物料(0.5 cm以下、1~2 cm、3~5 cm)的厌氧消化过程分析,并且对固含率20%、25%、30%与带消化液回流的厌氧发酵实验研究,结果表明:三种不同粒径发酵物料产气量最大的是<0.5 cm,其次依次为1~2 cm,3~5 cm,考虑到粒径小容易酸化的原因,选择秸秆厌氧消化的粒径范围0.5~2.0 cm;小麦秸秆无回流间歇发酵的产气率可达到每立方米发酵物料2~3 m3/d,带消化液回流的厌氧发酵产气率达到2.2 m3/(m3.d);初始固含率8%的发酵物料经过消化液回流、排剩,最终发酵物的固含率为16.4%;小麦秸秆无回流间歇发酵产甲烷潜能最大达249.0 m3/t,对应的固含率为25%,带消化液回流的厌氧发酵产甲烷潜能达223.06 m3/t。     

大型中试厌氧膜生物反应器处理城市污水的稳定运行与物料平衡分析

为推进节能减排低碳化社会的进程,验证了利用厌氧消化新技术处理城市污水的可行性,在日本仙台市搭建并成功运行了目前世界上最大的中试浸没型一体式厌氧膜生物反应器,实现了在25℃左右的常温条件下对实际城市污水的高效厌氧处理。该中试反应器从2019年5月运行至2020年1月,历时217 d,最短水力停留时间缩短至6 h, COD去除率高达90%以上,BOD₅去除率为95%。1 m3城市污水中可回收沼气0.09~0.10 m3,每处理1 g COD可回收沼气约0.25 L,沼气中甲烷平均含量可达到75%。每处理1g COD中有0.19~0.26 g转化为污泥,污泥产率小于传统好氧活性污泥法。研究采用的微滤膜可实现最大膜通量为17.75 L/（m2·h）,稳定运行最大跨膜压量可达到23.5 kPa。该中试工程的成功运行再次验证了厌氧消化技术与膜分离技术结合在低浓度城市污水处理中的可能性与实用性,实现了节能减排与生物质能源利用,是一项可持续性发展的革新工艺。研究在大型中试规模实现了厌氧膜生物反应器的长期稳定运行,也为后续污水处理研究提供了基本运行参数和工程可靠性基础。     

PVA膜生物反应器去除效果的研究

应用了一种高亲水性的膜材料——PVA膜材料,处理生活污水,在污泥浓度为8000mg/L,HRT为3.5h的条件下,出水COD值维持在20mg/L以下,平均去除率达到93.3%;氨氮去除率达到90%以上;出水SS在1～3mg/L之间,平均去除率达到98.4%,有的甚至能达到100%;出水水质清澈透明,出水浊度平均在0.81NTU,小于1NTU,优于国家饮用水质标准。     

动态膜-生物反应器对化粪池废水的处理

应用动态膜原理,以0.1mm孔径的普通筛绢代替固定膜材料构成一体式动态膜-生物反应器(DMBR)处理实际化粪池污水。HRT=5h,膜通量J=18L/(m2·h)。动态膜生物反应器对COD和NH4+-N的平均去除率分别达到了65.3%和68.2%,同时还对动态膜的通透性进行了研究。     

浸没式平板膜生物反应器处理工业区污水试验研究

膜生物反应器(MBR)是膜技术和污水生物处理技术相结合的污水处理新工艺,近年来在城市污水和工业废水的处理中得到越来越多的关注。本试验采用浸没式平板膜生物反应器处理某城市工业区污水,并对该平板膜在运行过程中的膜污染情况进行试验研究,同时介绍其污水处理效果。试验表明,该MBR在次临界操作运行的情况下,以通量13L(m2·h)运行33d后,膜污染非常严重,将平板膜取出清洗后改以8L(m2·h)恒流运行,在此后60多d运行时间内,MBR系统保持稳定。同时,系统对该工业区污水CODCr、BOD5、NH3N和浊度的平均去除率分别稳定在80%、95%、90%和98%以上,但对总氮的去除效果一般,去除率只有50%～60%。     

阵列平板膜的研制及其在市政污水处理中的应用

膜生物反应器已成为水资源再生利用的一种重要设备,在加强生化处理效果、稳定水质水量方面具有较强优势,但较高的投资和运行成本却制约其进一步推广应用。研制了一种用于膜生物反应器的新型阵列平板膜,在活性污泥体系中的临界膜通量可达到114~120 L/（m2·h）,且通量分布均匀性优于中空纤维膜。实际市政污水工程应用中,在膜通量为16~25 L/（m2·h）,辅以定期高强度曝气物理清洗条件下,该阵列平板膜的跨膜压差显著低于同等条件的中空纤维膜,且增长缓慢,出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,在保证出水水质的同时,降低了膜生物反应器的运行成本。