膜生物膜反应器研究进展

介绍了一种新型的水处理反应器－膜生物膜反应器，该反应器可获得100％氧利用率，可用于生物降解挥发性有机物，可同时高效去除有机碳和氨氮，是一种很有发展潜力的污水处理工艺。     

用于废水处理的膜曝气生物反应器

膜曝气生物反应器是一种利用透气膜进行曝气的污水生物处理组合新工艺.膜曝气的主要特点在于无泡曝气和特殊结构的生物膜.无泡曝气可提高传氧效率,在高浓度废水或含挥发性有机物废水的处理中具有优势.曝气膜上生长的生物膜具有传质异向性,这一特点使其具有同步除碳脱氮的潜力.介绍了膜曝气生物反应器的工艺特点,总结了国内外对于膜曝气生物反应器在废水处理方面的研究进展,指出当前膜曝气生物反应器应用中存在的问题,并展望了今后的发展前景.     

用于废水处理的膜曝气生物反应器

膜曝气生物反应器是一种利用透气膜进行曝气的污水生物处理组合新工艺.膜曝气的主要特点在于无泡曝气和特殊结构的生物膜.无泡曝气可提高传氧效率,在高浓度废水或含挥发性有机物废水的处理中具有优势.曝气膜上生长的生物膜具有传质异向性,这一特点使其具有同步除碳脱氮的潜力.介绍了膜曝气生物反应器的工艺特点,总结了国内外对于膜曝气生物反应器在废水处理方面的研究进展,指出当前膜曝气生物反应器应用中存在的问题,并展望了今后的发展前景.     

炭管膜曝气生物膜反应器SNAD脱氮研究

以包裹无纺布的微孔炭管作为膜曝气生物膜反应器（MABR）的膜组件,进行了短程硝化,厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮(SNAD)研究。实验中,控制温度34±1℃,pH 7.5～8.5, HRT 8 h,通过逐步降低膜内压力使反应器中的溶解氧由8 mg/L逐步降低到0.5 mg/L以下。实验采用亚硝酸细菌挂膜,然后接种厌氧氨氧化细菌,实现在单一反应器中同时发生短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮功能。结果表明,经过180 d的连续稳定运行,氨氮去除率达到了93.4%,总氮去除率达到了92.5%,COD去除率达到97.2%, 氨氮去除负荷0.6 kg N/（m³ ·d）。适合SNAD工艺的最佳C/N比为0.2～0.6,当COD浓度过高时,会抑制厌氧氨氧化细菌,使SNAD工艺的处理效果明显下降。     

光合产氢-膜曝气生物膜反应器耦合系统产氢与底物降解特性

为提高光合产氢反应器性能,构建了一种采用沼泽红假单胞菌CQK01接种的光生物产氢-膜曝气生物膜反应器（PBR-MABR）耦合系统。实验表明,在序批培养条件下,由于产氢过程中有机酸和氢离子不断积累,使得PBR系统的产氢速率远低于PBR-MABR系统,其产氢速率为0.49 mmol·（L·h）-1;而PBR-MABR、PBR-2MABRs和PBR-3MABRs的产氢速率则分别可达到0.61、0.76和0.85 mmol·（L·h）-1。这主要是由于有机酸被MABR中的透气膜上生长的生物膜不断降解所致。有机酸的降解不仅提高了耦合系统内pH值并在一定程度上缓解了体系中的产物抑制。     

水力自旋传质填料生物膜反应器处理城市污水

采用SCMT型自旋传质生物载体填料处理城市污水,对比研究结果表明:SCMT型自旋传质生物载体填料具有良好的传质性能,在停留时间为1.0 h,气水比为4∶1的情况下,反应器出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中规定的二级标准.     

两段式生物膜-膜生物反应器的试验研究

试验对传统两段式生物反应器(TSBR)进行了改进，二段采用生物膜-膜生物反应器(BMBR)；在一段HRT=SRT=2．82～4．23h，二段HRT=6．44～9．66h、SRT→∞，每日空曝气8h的运行条件下，对该工艺进行了试验研究。结果表明，系统稳定后，出水水质稳定，CODc、NH4^ -N和TP的去除效率分别为95％、80%和60％以上，膜污染得到了有效控制。     

膜曝气生物反应器对受污染地表水的处理效果

以聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜为膜曝气生物反应器（MABR）的膜载体,探讨了MABR对模拟地表水的处理效果及其主要控制条件。采用序批式处理方式,重点考察了不同曝气强度（0.5、1和1.5 L·min-1）、不同压力（0.01、0.015和0.02 MPa）以及不同膜面积（0.3、0.5和0.6 m2）等受试条件下,MABR对TOC、总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮等主要污染物的处理效果。结果表明：在受试范围内相同膜面积下压力越大,氨氮、总氮处理效果越好。不同压力对TOC的去除率影响不大,TOC去除率均在85%左右。压力对硝态氮含量影响效果显著,0.01 MPa下同时硝化反硝化作用最好。曝气强度为1 L·min-1 MABR处理效果优于0.5和1.5 L·min-1曝气强度,而膜面气流流速为6.7 cm·s-1时MABR处理效果最佳。     

移动床生物膜反应器—膜生物反应器深度处理模拟废水及工业园区综合废水

将移动床生物膜反应器(MBBR)与膜生物反应器(MBR)有机结合,研究了该MBBR—MBR串联系统在水力停留时间(HRT)为17.50、11.75h条件下的脱碳脱氮的效果以及对工业园区综合废水污染物的去除情况。结果表明:(1)MBBR—MBR串联系统脱碳脱氮的效果良好,HRT的改变对系统的去除效果有一定的影响,随着总HRT由17.50h变为11.75h,模拟废水中COD的去除效果降低,但氨氮、硝态氮和TN的去除效果基本不受影响。(2)MBBR—MBR串联系统处理印染工业园区综合废水也有较好的效果,当进水COD、氨氮分别为150~450、20~40mg/L时,出水COD、氨氮平均分别为53.1、1.8mg/L,MBBR—MBR串联系统对COD、氨氮的去除率平均分别为80.4%、93.1%,但系统对TN的去除效果不是很理想。     

膜曝气生物膜反应器处理生活污水N2O等温室气体的排放特性

针对生活污水处理减污降碳的需求,本研究采用膜曝气生物膜反应器(membrane aerated biofilm reactor, MABR)耦合厌氧氨氧化工艺处理低碳氮比生活污水,考察了水质污染物去除的同时,分析了甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)和一氧化氮(NO)的排放特性。结果表明,MABR实现了较好的碳氮污染物去除效果,当处理进水C/N为3.00±0.14的模拟污水时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别为85.24%、90.10%和64.35%;当处理进水C/N为1.67±0.07的实际污水时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别为75.39%、96.39%和81.88%。MABR具有较低的CH₄和N₂O排放因子,厌氧阶段分别为(0.010 3±0.010 5)%、(0.005 0±0.005 5)%,好氧阶段分别为(0.001 5±0.001 7)%、(0.002 1±0.001 5)%,厌氧阶段是CH₄和N₂O排放的主要阶段。气态NO和气态N₂O存在正相关关系,反硝化反应可能是N₂O产生的主要路径。NO是反硝化过程N₂O产生的前体物,对反硝化过程N₂O的释放具有指示作用。     

H2-MBfR反硝化效能及影响因素

氢自养反硝化因资源节约、无二次污染,是可持续的低碳污水处理工艺。为探究氢基质膜生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor)反硝化的快速启动及其脱氮性能,考察了不同进水浓度、pH、氢通量(J_m)等关键因素对H₂-MBfR反硝化过程的影响,分析了系统的微生物群落特征。结果表明：不同接种污泥14 d内反应器的反硝化效率均可稳定在98%以上,接种反硝化污泥更有利于快速启动;在氢气足够的条件下,通过提高进水NO₃^--N浓度和缩短水力停留时间(HRT),反应器运行负荷提高了3.3倍,系统维持稳定、高效的反硝化性能,相对于异养反硝化,可节省CO₂的理论排放量约为0.83~1.25 g(以NO₃^--N计);最佳初始pH在7.5左右,反硝化过程中亚硝酸盐的积累率最低;J_m与反硝化速率具有很好的一致性,提高J_m有利于提高反硝化效率。16s rRNA高通量测序结果表明,变形菌门Proteobacteria是H₂-MBfR系统中主导菌门,随着系统反硝化性能提升,该门类菌属达到47.5%。unclassified_f__Comamonadaceae、norank_f__Blastocatellaceae、Hydrogenophaga和Rhodobacter是H₂-MBfR系统中典型的反硝化菌属,在稳定期总丰度可达到46%左右。     

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR（Original Hydrodynamic Reaction）混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·（m3·d）-1。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧（DO）浓度下降,反应器COD和NH3-N去除性能随之降低;COD和NH3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。     

悬浮填料生物膜反应器处理黑水的启动挂膜

采用自然挂膜法在低碳氮比的黑水中启动悬浮填料生物膜反应器,探讨了进水有机物和氨氮负荷率对挂膜启动的影响,分析了挂膜过程中溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH4+-N)和总氮(TN)的去除转化规律及填料上附着生物量和填料生物相的变化规律。研究结果表明,在DO为1.5~2.5 mg/L、温度为(21±2) ℃等条件下可快速(43 d)启动生物硝化挂膜,SCOD、NH4+-N和TN去除率分别可达到84%、62%和46%,单个填料上的生物膜量达到0.49 g/个。进水SCOD、NH4+-N负荷率明显影响硝化细菌在填料上的成膜和生物硝化效率。研究认为,进水SCOD、NH4+-N 负荷率分别保持5.34 g/(m2·d)、1.44 g/(m2·d)左右,能够促快速挂膜并获得良好的短程硝化和同步硝化反硝化效果。     

氢气压力和进水流速对氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响

为了考察氢基质生物膜反应器(MBfR)中氢气压力和进水流速对溴酸盐(${\rm{BrO}}_3^ - $)和高氯酸盐(${\rm{ClO}}_4^ - $)同步去除的影响,基于短期系列实验,研究了不同氢气压力和进水流速下${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除效率、去除通量、当量电子转移通量及还原反应动力学。结果表明：氢气压力从0.02 MPa提高至0.08 MPa时,${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率分别升高了12.5%和17.2%,去除通量分别升高了0.001 2 g·(m²·d)⁻¹和0.002 g·(m²·d)⁻¹,但${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $去除率并未随氢气压力持续升高而呈线性升高趋势;当进水流速从1.0 mL·min⁻¹提高至4.0 mL·min⁻¹时,${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除通量由0.005 g·(m²·d)⁻¹和0.006 g·(m²·d)⁻¹分别升高至0.014 g·(m²·d)⁻¹和0.017 g·(m²·d)⁻¹,但${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率分别从98.4%和98.1%降低至69.7%和71.1%,这说明加快进水流速可导致${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率明显降低;结合还原反应动力学研究,MBfR运行效能最佳的氢气压力和进水流速分别为0.04~0.06 MPa和2.0 mL·min⁻¹。生物膜当量电子转移通量分析表明,反硝化对电子供体(氢气)的竞争性抢夺比${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $还原更加激烈;还原反应动力学级数揭示了${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $还原对进水流速加快的敏感性比氢气压力变化更加强烈。为了获得更高的污染物去除效能,可以适当控制进水流速和水中共存${\rm{NO}}_3^{-} $-N的竞争性抑制。     

新型活性污泥废水处理供氧方式--中空纤维膜无泡式供氧研究进展

中空纤维膜无泡式供氧是一种新型活性污泥废水处理供氧方式,具有传氧效率高、无泡沫产生和能耗低的特点.本文对无泡式供氧的基本原理、传质过程、工艺设备、在废水生物处理中的应用、发展前景以及存在问题等方面的国内外研究概况,作一扼要的介绍.     

移动床生物膜反应器的研究及应用现状

移动床生物膜反应器是一种高效的污水处理系统 ,目前在国内外已有较多应用。本文就其特点及研究应用状况作简要介绍。     

序批式膜生物反应器处理猪场沼液中氮的影响因素研究

猪场沼液具有高氨氮、低碳氮比(C/N)和脱氮难度大等特点,实验采用序批式膜生物反应器进行处理。结果表明,为达到较好的脱氮效果,进水COD宜控制在800~1 000mg/L;NH3-N为800mg/L时不会抑制硝化反应,C/N越高脱氮效果越好,C/N从8下降到1时,TN去除率由82.2%下降为16.7%;pH为8.5时脱氮效果最佳;夏天(进水水温25℃)脱氮效果优于冬天(进水水温13℃),TN去除率分别为93.13%、81.31%,进水水温在10~30℃时,进水水温越高脱氮效果越好。