好氧膜生物反应器的硝化性能研究

以含有高浓度氨氮的垃圾渗滤液为对象,针对好氧膜生物反应器的硝化性能进行了研究。结果表明:当进水氨氮<1000mg/L和负荷<1.5kgNH4+-N/m3d时,氨氮去除率保持在80%～99.7%之间,表明好氧MBR具有良好的硝化性能;硝酸菌在进水氨氮浓度>600mg/L时受到了抑制,而亚硝酸菌在进水氨氮浓度>1200mg/L时才受到抑制;在试验过程中,MBR污泥经历了由以异养细菌为主到自养细菌为主的转型过程。以硝化菌为主的污泥具有良好的沉淀性能,污泥的SV和SVI分别稳定在20%～30%之间和40～70mL/g之间。     

膜生物反应器的技术研究

综合论述了膜生物反应器的设计方法,包括确定最佳水力停留时间、污泥停留时间、污泥浓度,经济性分析.     

膜生物反应器水力停留时间的确定及其影响因素分析

根据微生物反应动力学模型,推导了分离式膜生物反应器水力停留时间公式,并以此公式为基础,分析与探了膜生物反应器的影响因素。分析结果表明,对膜生物反应器影响程度由大到小的因素为底物最大比降解速度常数Ｋ,饱和常数Ｋｓ,维持常数ｍ,真产率系数ＹＧ,最大比增殖速率μｍ,最后简化了水力停留时间公式,其简化形式为：Ｔ＝１．１×（１／β－１）（Ｋｓ＋Ｌ）／ＫＳ。     

膜生物反应器亚硝化性能的影响因素研究

利用膜生物反应器成功启动了亚硝化工艺处理人工合成废水.为了确定影响亚硝化工艺效果的因素,先后对温度和溶解氧浓度进行了研究,结果表明,在温度35℃并且NH4+-N负荷平均0.45 kg.(m3.d)-1和溶解氧0.5 mg/L的条件下,可使出水中NO3--N的浓度低于20 mg.L-1,而ρ(NO2--N)∶ρ(NH4+-N)接近1.0.同时发现反应器运行期间,在低溶解氧的情况下,膜组件的污染并不严重.荧光原位杂交分析发现,在膜生物反应器中氨氧化菌成为优势菌种,亚硝酸盐氧化菌的活性受到了抑制.微生物群落分析则进一步提供了实现亚硝化工艺所必需的生物信息.     

填料型膜生物反应器中同步硝化反硝化的研究

在膜生物反应器中投加填料可以强化同步硝化反硝化,结果表明:在DO为1～2mg/L,C/N为20左右,pH在7～8.5之间,HRT为15h的条件下COD、NH3-N、TN的去除率能达到97.32%、100%、93.06%。阐述了填料型膜生物反应器的机理。     

一体式膜生物反应器污水资源化技术研究

膜生物反应器是高效的污水处理工艺,但其高气水比运行条件产生的动力消耗与国外膜组件昂贵的价格成为膜生物反应器在我国应用的主要限制因素。为此本研究采用分体曝气形式,选择国产高抗污性能PVDF中空纤维膜,设计了间歇式膜生物反应器,研究了污泥浓度、曝气量和水力停留时间对一体式膜生物反应器去除污染物效果的影响。在低气水比条件下,MBR处理生活污水的研究表明,出水COD<50mg/L,BOD<10mg/L,NH3—N<20mg/L,浊度<3NTU,悬浮固体浓度为零,优于生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)。     

一体式膜-生物反应器同步硝化反硝化中试试验

当污泥浓度维持在19~20g/L时,一体式平板膜-生物反应器运行112d,通量稳定在25.2~25.7L/(m2.h),运行过程除正常曝气以保持对膜进行水力冲刷外没有进行任何物理和化学清洗。试验考察不同DO浓度对同步硝化反硝化效果的影响,结果表明,反应器内有较好的硝化反硝化效应,当温度在18~12℃变动时,膜生物反应器的硝化反硝化效果基本不受温度的影响。     

复合式生物反应器硝化反硝化性能研究

复合式生物反应器填料内部存在多种多样的微环境类型,从而形成微观的好氧/缺氧/厌氧环境,造成同步硝化/反硝化反应的发生。在一定浓度范围内,硝化反应和反硝化反应的比基质消耗速率与基质浓度成零级动力学反应。好氧区悬浮污泥比NH3-N降解速率为0.236/d,反硝化速率为0.0627/d;缺氧区悬浮污泥比NH3-N降解速率为0.0973/d,反硝化速率为0.231/d。出水中可以检出大量的亚硝态氮和硝态氮,二者的浓度保持相同的变化趋势,其比值大约为1.78,出现了稳定的NO2--N的积累。     

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%.     

移动床膜生物反应器同步硝化反硝化特性

采用挂膜填料代替传统膜生物反应器(MBR)的活性污泥,构建一种新型的移动床膜生物反应器 (MBMBR),考察其处理模拟生活污水的效果及同步硝化反硝化(SND)特性.结果表明,移动床膜生物反应器运行67 d,对模拟生活污水表现出良好的去除有机物及同步硝化反硝化能力.进水COD浓度为573.5～997.7 mg/L时,膜出水COD去除率为88.3%～99.2%.进水氨氮浓度为45.5～99.2 mg/L时,膜出水氨氮去除率为72.1%～99.8%,总氮去除率为62.0%～96.3%.批式实验结果表明,生物膜去除总氮的最佳溶解氧浓度为1 mg/L,其中氨氮和总氮去除率分别为100%和60%.生物膜系统内可能存在好氧反硝化现象.DO为3 mg/L且有机碳源充足时,生物膜总氮去除率为99.0%,SND率达到99.8%.扫描电镜对生物膜的观察发现生物膜内部存在着明显的孔隙,有利于溶解氧和有机基质从外界向生物膜内部传递.     

Isolation and characterization of heterotrophic nitrifying bacteria in MBR

The study presented the method for isolating the heterotrophic nitrifiers and the characterization of heterotrophic nitrification. Continuous tests via a membrane bioreactor (MBR) were operated under the controlled conditions to proliferate the nitrifiers. Heterotrophic nitrifying bacteria were isolated from the system in which the efficiency of total nitrogen(TN) removal was up to 80%. Since no autotrophic ammonium and nitrite oxidizers could be detected by fluorescence in situ hybridization(FISH), oxidized-N production was unlikely to be catalyzed by autotrophic nitrifiers during the heterotrophic nitrifiers‘ isolation in this study. The batch test results indicate that the isolated heterotrophic bacteria were able to nitrify. After 3 weeks incubation, the efficiencies of the COD removal by the three isolated bacterial strains B1,B2 and B3 were 52.6%, 71.7%, and 77.7%, respectively. The efficiencies of the TN removal by B1, B2, and B3 were 35.6%, 61.2% and 68.7%, respectively.     

HRT厌氧反应器与好氧MBR组合工艺中对有机物去除效果的研究

利用厌氧反应器与好氧MBR组合工艺处理印染废水,探讨了水力停留时间(HRT)对其处理效果的影响.结果表明,在溶解氧(DO)浓度为1.8～2.6mg/L的条件下,HRT为7.5、4.5和2.5h时,反应器对COD的去除效率分别为88.7%～96.5%、87.3%～97.2%和81%～92%,出水COD的浓度分别为78.9～51.2,81.6～50.8,93.4～65.8mg/L.试验同时考察了不同HRT条件下,活性污泥浓度(MLSS)对COD去除率的影响.结果表明,在试验条件下,本工艺中一体化膜生物反应器中最佳污泥浓度应控制在6500mg/左右.     

无排泥条件下HRT对膜生物反应器硝化性能的影响及其生物群落结构分析

以无机氨氮废水(NH+4 N,500mg·L-1)为处理对象,在不排泥条件下逐渐缩短膜生物反应器的水力停留时间(HRT,30h～5h),连续运行260d.在反应器内的氨氮容积负荷和污泥负荷分别为1 2kg·(d·L)-1和2 13kg·kg-1·d-1时,氨氮去除率达98 2%以上.当HRT减少至7h时开始出现NH+4 N和NO-2 N的积累.尽管反应器内MLSS随着运行时间的延长在逐步上升,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)的数量分别从HRT10h和15h起开始下降.16SrDNA聚合酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR DGGE)的分析发现反应器内生物多样性随着运行时间的延长而增加,测序结果表明进行氨氧化作用的主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonassp.),进行亚硝酸氧化的主要是硝化螺菌属(Nitrospirasp.).尽管反应器只进行无机氨氮配水,仍存在大量的异养菌,估计其生长是以胞外分泌产物和细胞裂解产物为基质.     

两种传统构型MBR的特点及改进型MBR

介绍了两种传统构型MBR的特点，以及改进构型与两者的比较，并通过实验对改进构型进行观察分析。     

不同DO下MBR内微生物群落结构与运行效果关系

应用A/O-MBR处理实际生活污水,考察了不同溶解氧(DO)条件下,微生物群落结构与其处理效果的对应关系.结果表明,DO浓度在0.2~4.0mg/L对COD去除效果无明显影响,COD平均去除率均在90%以上.DO浓度变化对NH4+-N去除影响较大,DO浓度下降到0.2mg/L时,NH4+-N平均去除率由99%下降到65%.通过PCR-DGGE分析,较高DO条件下(4.0,2.0mg/L)的总细菌微生物群落多样性高于较低DO条件(0.5,0.2mg/L),但其群落结构变化与与反应器的处理效果对应关系不明显;氨氧化菌的群落结构变化较明显,且在不同的DO条件下起主要作用的氨氧化菌的菌属不同,其群落变化与反应器的NH4+-N去除效果相对应,DO为2.0,0.5mg/L时氨氧化菌群落结构比较相似,此时反应系统的脱氮效果也比较好.     

厌氧反应器与好氧MBR组合工艺中HRT对有机物去除效果的影响

为探讨水力停留时间(HRT)对厌氧反应器与好氧MBR组合工艺处理效果的影响,以印染废水为研究对象,进行了实验室研究.结果表明,在溶解氧(DO)浓度为1.8～2.6 mg/L的条件下,HRT为7.5、4.5和2.5 h时,反应器对COD的去除效率分别为88.7%～96.5%、87.3%～97.2%和81%～92%,出水COD的浓度分别为78.9～51.2、81.6～50.8、93.4～65.8 mg/L.试验同时考察了不同HRT条件下,活性污泥浓度(MLSS)对COD去除率的影响.结果表明,在试验条件下,本工艺中一体化膜生物反应器中最佳污泥浓度应控制在6 500 mg/L左右.     

不同污泥龄膜生物反应器内微生物的群落结构特征

为研究不同污泥龄MBR(膜生物反应器)内的微生物群落结构特征,构建了SRT(污泥龄)分别为10、20、40和80 d的4个平行的MBR,通过PCR-DGGE技术获得各MBR内微生物的DNA指纹图谱,并对条带进行切胶测序. 结果表明,SRT不影响MBR对废水的处理效果,不同SRT下MBR对NH₄+-N和COD_Cr的去除率均能达到90%以上. DGGE结果表明,在运行过程中,各MBR内的微生物群落结构均发生了明显变化,并且不同SRT的MBR内总细菌群落结构变化特征相同;SRT影响同一微生物在各MBR中的出现速率;总细菌Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数均随着SRT的增加而升高,SRT为80 d的MBR内Shannon-Wiener多样性指数最高. 测序结果表明,不同SRT的MBR内的优势种属不同,其中Arcobacter sp.、beta proteobacterium及Thiothrix sp.为不同SRT的MBR中共同存在的关键菌属,对MBR的运行起着重要作用.      

不同MBR反应器中硝化菌群落结构的研究

采用PCR-DGGE技术研究了正常运行工况下6个不同MBR反应器中的硝酸菌和反硝化菌的群落结构.结果表明,不同的MBR反应器好氧段中硝酸菌之间的相似性较高,相似性数值为78.7%~92.1%,但环境条件、进水水质及运行参数等因素的不同导致了不同MBR反应器硝酸菌群落的差异.MBR反应器中有5种硝酸菌和3种反硝化菌,其中优势硝酸菌种以α-变形细菌(Alpha proteobacteria)、生根瘤菌(Bradyrhizobium)、维氏硝酸菌(Nitrobacter winogradskyi)为主,反硝化菌以好氧反硝化菌-产碱杆菌属(Alcaligenes)、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、红球菌属(Rhodococcus)为主,说明反应器内同时存在好氧反硝化菌,推断MBR反应器内可能同时存在多种硝化和脱氮途径.     

Shifts in microbial community structure and diversity in a MBR combined with worm reactors treating synthetic wastewater

The chemical oxygen demand (COD) and NH₃-N removal, membrane fouling, sludge characteristics and microbial community structure in a membrane bioreactor (MBR) coupled with worm reactors (SSBWR) were evaluated for 210 days. The obtained results were compared to those from a conventional MBR (C-MBR) operated in parallel. The results indicated that the combined MBR (S-MBR) achieved higher COD and NH₃-N removal efficiency, slower increase in membrane fouling, better sludge settleability and higher activities of the related enzymes in the activated sludge. Denaturing gradient gel electrophoresis was used to analyze the microbial community structures in the C-MBR and the S-MBR. The microbial community structure in the S-MBR was more diverse than that in the C-MBR. Additionally, the slow-growing microbes such as Saprospiraceae, Actinomyces, Frankia, Clostridium, Comamonas, Pseudomonas, Dechloromonas and Flavobacterium were enriched in the S-MBR, further accounting for the sludge reduction, membrane fouling alleviation and wastewater treatment.     

膜生物反应器处理酱油废水的工艺研究

依托实际处理工程,针对酱油废水处理难点,开展膜生物反应器处理酱油废水的中试研究,分析了水力停留时间,溶解氧,pH和MLSS对出水水质的影响。在确定膜生物反应器适宜运行条件的基础上,对比了MBR和实际运行的二级SBR+气浮工艺的处理效率。研究表明,在水力停留时间为10h,ρ(DO)为2 5mg L,pH为7 8,ρ(MLSS)为8～9g L的条件下,膜生物反应器具有较好的处理效果,出水稳定达到一级排放标准,避免了在SBR中存在的CODCr和色度不能同步去除的问题。膜生物反应器中生物相研究表明,菌胶团、丝状菌、原生动物等构成膜生物反应器更为复杂的生态系统,使膜生物器的抗冲击性负荷的能力更强,在高、低负荷时都有稳定的处理效果。