反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的研究

反硝化菌的生长快于厌氧氨氧化菌 ,通过培育反硝化生物膜 ,利用反硝化菌的基质多样性和代谢多样性 ,可使生物膜由催化反硝化反应过渡到催化厌氧氨氧化反应 ,加速Anammox反应器的启动 .经过 3个月的运行 ,Anammox反应器的容积总氮负荷达 0 14 3kg·m-3 ·d-1,总氮去除率约 86 5 2 % ,出水NH 4 N和NO-2 N均低于 1mg·L-1.NH 4 N去除量、NO-2 N去除量和NO-3 N生成量之间比例的变化以及污泥颜色的变化 ,可以指示Anammox反应器的启动进程 .     

膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物(SMP)的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量(9~10mgCOD/gVSS)高于低C/N比下的合成量(3~4mgCOD/gVSS).从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.     

颗粒活性炭对膜生物反应器脱氮性能的影响

为了考察投加颗粒活性炭(GAC)对膜生物反应器(MBR)运行过程和处理效果的影响,研究了MBR和GAC-MBR透膜压差、膜通量的变化情况和脱氮性能,并采用ASM1模型对2个反应器进行数学模拟.结果表明,MBR和GAC-MBR的运行周期分别为75,150h,说明GAC的加入能够显著减缓MBR膜污染的速度,延长MBR的运行周期.MBR和GAC-MBR氨氮浓度分别为0.5,6mg/L;硝氮浓度分别为4.5,2mg/L;总氮浓度分别为5,10mg/L,出水COD均低于20mg/L,出水能符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中的一级A标准.采用ASM1进行工艺数学模拟,模拟出水与实际测量值基本吻合,2个反应器中主要微生物为异养菌和氨氧化菌,异养菌在MBR和GAC-MBR中的质量分数分别为95.5%和97.7%;好氧氨氧化菌分别为4.4%和2.3%,说明投加颗粒活性炭能有效的缓解膜污染,并对污染物具有良好的处理效果.     

颗粒污泥膜生物反应器同步硝化反硝化

在本实验条件下,厌氧-好氧序批式颗粒污泥膜生物反应器(GMBR)处理人工配水,结果表明,GMBR具有良好的有机物去除及脱氮效果,当进水TOC及氨氮分别为160.9～308.4mg/L、29.8～83.6mg/L时,GMBR的TOC、氨氮及总氮去除率分别为65.7%～98.6%、85.4%～98.9%及66.1%～95.1%.对于GMBR典型周期TOC、胞内聚β-羟基丁酸(PHB)、氨氮、硝酸盐氮及亚硝酸盐氮变化进行分析,结果表明,有机物主要在厌氧阶段去除并以胞内多聚物PHB形式储存,氨氮在好氧阶段经由同步硝化反硝化(SND)去除,并且反硝化碳源主要来自胞内储存物质PHB.以外源溶解性基质及胞内储存物质为碳源的批式实验表明,以外源基质为碳源的缺氧反硝化速率为胞内储存物质的4.2倍;以外源基质及胞内PHB为碳源的好氧SND效率分别为49.9%、82.5%.胞内储存物质PHB的慢速降解特性使得硝化与反硝化过程能够同步进行.     

膜生物反应器处理一氧化氮废气研究

采用中空纤维膜生物反应器处理一氧化氮(NO)废气,考察系统长时间运行稳定性、闲置后恢复生物降解情况,研究了进气浓度、停留时间、液体喷淋量及pH对氮氧化物净化效率与传质系数的影响.膜生物反应器实现了100 d长时间高效稳定运行,闲置38 d后能在l周内迅速恢复;膜生物反应器对NO的净化效率最高可达93.8％,适宜运行条件:液体pH值为7.4,气体停留时间为32 s,液体喷淋量为3 mL· min-,其对应的膜传质系数为7.39×10-5 mol·m-2·s-l.膜生物反应器提高系统的NO传质效率,增强了降解效果,具有较好的抗负荷冲击能力,能适应非连续性生产的要求.     

生物转鼓反硝化净化一氧化氮废气

采用自行研制的生物转鼓(RDB)反应器处理NO废气,考察了RDB净化NO的反硝化效率.结果表明,在28℃、pH6.5～7.5、转鼓转速0.5r/min、营养液更新2L/d条件下,挂膜历时12d完成.随着转鼓转速的增加,生物膜和液膜表面更新速率提高,传质效率增加,NO反硝化效率提高;当转速>0.5r/min时,液膜增厚过度增加了传质阻力,NO反硝化效率降低.空床停留时间(EBRT)是决定反硝化效率的重要因素,当进气NO处理负荷一定时,随着EBRT由130s下降到26s,NO的净化效率也由99.7%下降至81.5%.     

膜生物反应器异养硝化菌的分离及硝化特性

对具有80%的同步硝化反硝化(SND)效果的MBR系统中存在的异养硝化菌进行了分离培养,并对其硝化特性进行了研究.结果表明,采用将传统微生物学方法与现代分子生物学手段相结合的新型异养硝化细菌的分离筛选方法,分离出的3株细菌可以充分利用有机碳进行有氧呼吸,具有异养生物的性质,且具有产生NO_x^-的硝化性能.经21d好氧培养后,系统中B1、B2、B33株细菌对COD的去除率分别为52.58%,71.72%,和77.74%;总氮去除率分别为35.6%,61.2%及68.7%.     

新型固定化细胞膜反应器脱氮研究

研究了一种新型的废水土生脱氮反应器，即利用固定化细胞膜将反应器一隔为二，膜的侧与好氧的氨氮废水接触，另一侧与缺氧的乙醇 水溶液（反硝化碳源）接触，固定于膜中的硝化细菌将氨氮氧化成亚硝氮和硝氮，随即被同一膜中的反硝化细菌还原成氮气。硝化细菌和反硝化细菌混合固定于膜内时的氨氧化速率约为硝化细菌单独固定时的2倍。未发现碳源重复利用对脱氮过程产生不利影响。此新型反应器 可以稳定运行50天以上。     

新型膜-生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响

为了优化膜-生物反应器中的膜组件长度,考察了4组不同长度膜组件(膜丝长度为0.2、0.4、0.6、0.7m)在不同曝气量下的临界通量区.试验结果发现,曝气强度相同时,膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2m、0.6m和0.7m的膜组件,说明膜丝长度存在最优值;膜组件中膜丝长度相同时,曝气强度越大临界通量区越高.膜丝(膜组件)长度对临界通量产生影响主要体现在2方面:一是膜丝长度的变化会改变膜丝上局部通量的非均匀分布状况;二是曝气气泡对不同长度膜丝的冲刷作用不同.应用局部通量分布方程模拟了清洁膜丝上局部通量的分布状况;结果表明,膜丝长度越长,沿膜丝长度方向的局部通量分布越不均匀,则膜组件的临界通量越小.从曝气气泡对膜丝的冲刷作用看,相同曝气量下膜组件(即膜丝)长度越长,形成的气泡越大,在大气泡的作用下膜丝更易于摇摆和震动以达到减轻膜表面污染物沉积的效果,即可能达到的临界通量越大.因此,对于减轻膜污染而言,即得到最高的临界通量区,膜丝(膜组件)长度存在最优值.     

Relationship between sludge settleability and membrane fouling in a membrane bioreactor

The evolution of activated sludge settleability and its relationship to membrane fouling in a submerged membrane bioreactor were studied at a lab-scale equipment fed with synthetic wastewater. It was found that sludge volume index (SVI) gradually increased and the sludge settleability was reduced, which was caused by the propagation of filamentous bacteria. With increasing SVI, the average increasing rate of trans-membrane pressure increased, the stable filtration period was shortened, and the two stages (smooth stage and accelerating stage) of the trans-membrane pressure were more obvious. At the same time, the increasing rate of trans-membrane pressure at the smooth stage decreased and the rate at the accelerating stage increased with SVI, respectively. The observation by using scanning electronic microscopes showed the cake layer with loose structure and large thickness formed on the membrane surface due to the appearance of filamentous bacteria and high SVI in sludge. Influence of the sludge settleability on the trans-membrane pressure was related to the structure and thickness of the cake layer on the membrane. Translated from ACTA Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(3): 396–400 [译自: 环境科学学报]     

环境汞污染暴露下大鼠肝中一氧化氮及一氧化氮合酶的变化

为了探讨汞污染暴露对公众健康的潜在危害,采用清镇化工地区汞污染粮食对大鼠进行暴露试验,研究不同暴露时间节点处大鼠肝中一氧化氮(NO)和一氧化氮合酶(NOS)的变化,并以市售上海粮食作对照.结果表明,利用汞污染的粮食对大鼠暴露7 d后,大鼠肝中NO含量及NOS活力出现显著升高(p＜0.05).7～30 d暴露与长时间暴露90 d情况相比,肝中NO含量相对稳定.对大鼠肝中汞、硒元素的分析表明,汞、硒元素含量间有相关关系(r=0.9426),表明硒元素对汞的毒性作用有一定影响.长期暴露90 d后,肝中NO含量出现急剧上升,与对照组相比上升200%.同时,体内脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量也出现显著升高(P＜0.05),表明长期暴露引起了机体的氧化损伤.     

污泥浓缩过程下膜生物反应器的生物特性与膜渗透性评估

采用中试规模的好氧膜生物反应器(MBR)工艺处理城市污水,考查了在浓缩过程下膜生物反应器的生物特性对膜渗透性及渗透性恢复的的影响.在试验中通过投加蔗糖溶液使系统维持恒定污泥负荷(food to microorganisms, F/M)在0.13,测定了活性污泥的一系列的生化与理化参数,并通过SPSS软件对污泥性质与动态变化的膜渗透性及渗透性恢复水平的相关性做了进一步的评估.结果表明,混合液悬浮固体(MLSS)浓度对膜渗透性的影响最大(rp=-0.958,P=0.000);溶解性微生物产物(SMP)浓度、溶解性化学需氧量(sCOD)浓度、污泥粒径(PSD)及毛细吸水时间(CST)对膜渗透性的影响属于同一个水平(|rp|=0.82~0.85,P=0.000);而污泥沉降性能与丝状菌指数对膜渗透性的影响不大.并且发现随着MLSS浓度的增大,膜丝廊道内积累的堵塞固体(ACS)的质量以及膜渗透性的绝对恢复量(ΔL)也有增加的趋势,表明MLSS浓度直接影响着膜生物反应器的堵塞性能,也进一步证明了膜堵塞是除膜污染之外影响膜渗透性的另一个重要因素.在低通量[5~6L/(m2·h)] 的操作条件下离线清堵联合强化化学反洗(CEB)的方式可以保证膜生物反应器工艺在高MLSS浓度运行下实现膜渗透性的可持续恢复.     

淹没式膜生物反应器中膜污染机理的研究

为减小微生物絮体对膜的污染,设计了一种具有沉降室的膜生物反应器,膜A与膜B分别淹没在上清液和污泥混合液中以相同的抽吸方式运行,与预期结果相反,膜A比膜B的污染速度还快．为探讨膜污染机理,考察了污泥混合液中不同组分对膜污染的影响,利用扫描电镜和原子力显微镜分析了膜面污染层的特征．结果发现,在污泥混合液与上清液中膜面污染层在微观结构上存在显差异,其方差平均粗糙度Rms分别为132．3nm和75．2nm．经膜污染机理分析认为：微生物絮体和大分子有机物会在膜面形成污染层,该污染层作为“二次膜”影响膜过滤性能．上清液中细小的微生物絮体和大分子有机物形成的污染层相对致密,会加剧膜污染．     

臭氧作用改善膜-生物反应器混合液膜过滤性

提出了利用臭氧作为调控膜-生物反应器中活性污泥混合液的方法,采用小膜过滤装置测定臭氧作用后混合液的膜过滤性变化,并通过测定混合液MLSS、胞外多聚物(EPS)含量、絮体粒径、上清液胶体有机物浓度、黏度的变化,探讨了混合液膜过滤性变化的原因.结果表明,当臭氧投加量低于8.5mg/L条件下,混合液的膜过滤性得到改善.臭氧对混合液的主要作用是氧化污泥絮体表面的部分EPS,使污泥絮体表面性质发生改变,引起絮体再絮凝,絮体粒径增大,上清液胶体有机物浓度和黏度减少,从而改善混合液的膜过滤性质.     

膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用研究

介绍膜生物反应器的基本原理、优点、类型和影响因素,总结膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用现状及进展。工程应用实践表明,膜生物反应器固液分离效果好、污泥负荷高、可截留大分子难降解有机物、剩余污泥产量低、占地面积小、易于实现自动化,在垃圾渗滤液处理领域具有很好的应用前景。根据工程实际经验,针对膜生物反应器在渗滤液处理工程中的应用,提出工程设计和运行控制方面的建议。     

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。     

膜-生物反应器中活性污泥沉降性能与膜污染相关性研究

结合连续流小试，对膜．生物反应器运行过程中，活性污泥沉降性能的变化及其对膜污染的影响进行了研究．结果表明，随着运行时间的增长，该系统内丝状菌大量繁殖，活性污泥沉降性能变差，SVI值升高．随之，膜过滤压差(过滤阻力)平均上升速率有所增加，膜过滤周期缩短．膜过滤压差的“两阶段性(平缓上升期和加速上升期)”变化规律趋于明显，平缓上升期和加速上升期的膜过滤压差上升速率随污泥SVI值的升高分别呈现下降和上升的趋势．污泥沉降性能的变化对膜污染过程产生明显影响．电镜观察表明，污泥沉降性能对膜过滤压差的影响与膜面污染层的结构和厚度有关．     

电控膜生物反应器技术回顾与展望

电控膜生物反应器(Electrical membrane bioreactor,eMBR)在膜生物反应器中引入电极反应、电场效应,将膜分离技术、微生物降解以及电化学水处理技术有机结合,提升出水水质、减缓膜污染、强化产生物气,对构建"碳中和"型污水处理技术模式具有重要科学意义和应用价值.近年来,膜材料科学和反应器设计不断发展,推动eMBR技术进步,在强化污染物去除、电化学控制膜污染和微生物电化学响应原理方面取得重要进展;对eMBR的研究出现新态势:注重导电膜/膜电极材料研制与应用、回收污水中资源与能源、短流程-无药剂的反应器构造和工艺设计.本文总结回顾了国内外相关研究,分析了eMBR的基本特征和优势功能,重点关注膜污染电控原理以及微生物的电场响应机制,并展望了eMBR的发展趋势,以期推动电驱动膜分离技术的研究与应用.     

厌氧膜生物反应器污泥组分对膜污染的影响

对一体式厌氧膜生物反应器污泥进行离心分离,考察污泥各组分和膜污染的特性之间的关系.通过对已有理论模型进行变形,推导出阻力的数学模型方程式,并分析了膜通量、膜阻力的变化.同时对混合液悬浮固体进行了颗粒粒径分析,并与好氧膜生物反应器的污泥颗粒进行了对比分析.结果表明,污泥混合液悬浮固体形成阻力占膜总阻力的70%,胶体物质形成阻力占22%,溶解性物质形成阻力占8%.     

Biodegradation of trace pharmaceutical substances in wastewater by a membrane bioreactor

The biodegradation of selected pharmaceutical micropollutants, including two pharmaceuticals with argued biodegradation, was studied by a lab-scale membrane bioreactor. The reaction kinetics and affecting factors were also investigated in this paper. Clofibric acid (CA) with contradictive biodegradation reported was degraded almost completely at different hydraulic retention times (HRTs) after adaptation to microorganisms. The biodegradation of CA was disturbed at low pH operation, while the activity of microorganisms recovered again after pH adjustment to neutral condition. Ibuprofen (IBP) degraded under neutral and acidic conditions. Removals of IBP and CA were zero-order and first-order reactions under high and low initial concentrations, respectively. Carbamazepine and diclofenac were not degraded regardless of HRTs and pH.