生物流化床中生物膜特性与反应器效率的关系

综述了生物流化床处理有机废水时生物膜的特性及其对反应器效率的影响。包括反应器中生物膜的形成及影响生物膜形成的因素；生物膜的活性及膜厚，基质浓度和不同种群微生物在生物膜中的分布对其活性的影响；生物膜的传质特性，生物膜厚度与反应器效率的关系；生物膜的脱膜及其数学模型；提出了生物流化床今后的研究重点。     

用于流化床反应器的生物膜载体的比较研究

分别采用活性炭、橡胶和轻质陶粒作为生物膜载体,用流化床生物反应器进行废水处理的实验,比较3种载体材料的挂膜特性、耐磨性,并比较了对废水COD和NH3-N的去除效果。从实验中发现,活性炭具有吸附力强、比重小、挂膜时间比较短等特点,但耐磨性较差;橡胶载体具有比重较小,动力消耗较小的特点,但生物膜挂膜时间较长;陶粒比重适中,较其它两者偏大,挂膜时间最短,耐磨性能比活性炭要好,具有较强的实用价值和很大的研究潜力。     

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.     

海水养殖废水生物膜反应器快速启动研究

针对微污染海水养殖废水生物膜氨氧化工艺处理中启动时间长、处理效果不佳等问题,开展了不同种类营养强化方式(NH_4~+-N/PO_4~(3-)-P/TOC)对生物膜工艺启动过程氨氧化性能影响研究。结果表明,微污染养殖废水水质下启动生物膜反应器需要30 d度过缓滞期并于42 d获得成熟生物膜,通过增加有机物水平进一步抑制生物膜氨氧化性能,而增加NH_4~+-N负荷(2.70~25.44 mg/L)和PO_4~(3-)-P负荷(0.01~0.41 mg/L)均能有效提高氨氮去除性能和缩短反应器启动时间。其中,尤以提高NH_4~+-N负荷效果最佳,当NH_4~+-N负荷分别增至11.53 mg/L(C/N=0.2)和25.44 mg/L(C/N=0.4)时,反应器进入稳定期时间分别仅需12 d(反应器N3)和10 d(反应器N4)。系统稳定后调节进水负荷至养殖废水水质,各组反应器中N3氨氮去除速率最高(0.38 mg/(L·h)),且出水氨氮≤0.02 mg/L;并采用Monod方程获得N3生物膜半饱和常数Ks值(0.08 mg/L)明显低于反应器N4(3.37 mg/L)。为此,增加进水NH_4~+-N负荷至11.53 mg/L(C/N=0.2)左右启动生物膜反应器,能更加有效同步缩短反应器启动时间和提升氨氮去除效率。     

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 .     

三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动研究

采用人工配制氨氮废水,对三维电极生物膜反应器进行全程自养脱氮的启动研究.反应器中阳极采用钌涂层钛棒,在阳极区电解水产氧供硝化菌进行硝化反应;阴极采用活性炭纤维毡,并在阴极区填充活性炭颗粒构建三维电极,在阴极区电解水产氢供反硝化菌完成反硝化过程.在进水NH₄⁺-N浓度30 mg·L^-1、温度30 ℃、HRT为24 h的试验条件下,通过调节DO和 pH实现对硝化和反硝化反应的控制.结果表明,经过挂膜、驯化、稳定这3个较为典型的阶段后,反应器对NH₄⁺-N去除率达到了97.8%,TN的去除率为92.4%,成功实现了三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动.扫描电镜结果显示,阴极活性炭纤维毡表面的细菌主要为短杆状假单胞菌,活性碳颗粒表面的细菌为微球反硝化细菌,同属氢自养反硝化细菌,反应器中稳定的自养脱氮系统逐步建立.     

基于响应面法的流化床生物膜反应器运行条件优化

采用自主设计的流化床生物膜反应器(FBBR)处理城市生活污水,主要研究了不同构型填料、填充率和不同进水C/N比下反应器的启动效能,采用响应面法对稳定运行期的有机负荷、曝气量、水力停留时间进行优化,并分析了不同阶段的微生物群落特征.结果表明,启动期间,填充率为40％时,MFD填料上生物量较多,挂膜时间较短,最大生物量为6...     

BTMT生物膜载体对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用两套厌氧氨氧化反应器R1和R2,研究了BMTM生物膜载体对厌氧氨氧化工艺启动特性的影响.结果表明,R1采用UASB反应器启动厌氧氨氧化反应器,经140d运行,对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率仅达到54.6%和58.8%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和仅为0.09kg/(m3×d),随后,向其上部投加0.6L BMTM载体,经过26d运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别迅速提升至92.5%和97.4%,R1的启动速度较之前有明显提高;R2采用BMTM载体启动上流式填料床生物膜反应器厌氧氨氧化工艺,经过83d的运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别达到83.6%和89.4%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和达0.22kg/(m3×d),启动速度较R1大幅提高.     

锥形流化床混凝工艺混凝反应特征和机制初探

研究了以锥形流化床作为混凝装置时混凝反应的控制因素,以及该工艺的混凝效率和形成絮体特征,并对该工艺的混凝机制进行了探讨.结果表明,填充颗粒性质、床高和表观流速等参数的变化会引起床内速度梯度G和反应时间T的变化.设置沉淀时间为20min,该工艺对高岭土悬浊液的混凝效率随着Camp值GT的增加呈上升趋势.G值在169.2～189.7s-1区间内时,混凝效果受反应时间的影响较敏感.但当G值低于169s-1时,过低的G值限制了颗粒的碰撞,混凝效果随反应时间的增加不再升高.分析认为,锥形流化床反应器内部颗粒的无规则运动产生涡旋和沿床高方向表观流速逐渐减小等特征使其作为混凝装置具有可行性.但在相近的G和反应时间下,与机械混凝装置相比,该锥形流化床混凝装置形成的絮体当量尺寸较大,但平均密度稍小.     

三相生物膜好氧流化床处理苎麻脱胶废水

苎麻在化学脱胶时，经蒸煮、浸酸、漂洗等几道工序，麻中所含的半纤维素、果胶、木质素、腊脂质、水溶物、灰分等被脱除．为煮炼水、浸酸水及挠水所容纳，产生以有机物浓度高，碱性大、高色度为特点的脱胶废水，其CODc，4000-5000mg/L,BOD1500-2000mg/L，     

垃圾渗滤液配水对UASB-ANAMMOX反应器进行二次启动的研究

通过温度和进水控制对UASB-ANAMMOX反应器内的ANAMMOX菌的反应活性进行充分抑制后,采用垃圾渗滤液配水来进行二次启动.结果表明,二次启动的时间相对较快,在第21 d的 NH^＋₄-N的去除率就可以达到96 .17%,NO^-_２-Ｎ的去除率达到86 .77%;由于反硝化的协同作用降低使得COD的去除率有下降的趋势,平均去除量只有60 mg/Ｌ; 反应启动过程中的平均三氮比即去除的NH^＋₄-N∶去除的NO^-_２-Ｎ∶生成的NO^-_３-Ｎ=1∶0 .75∶0 .26; 反应成功进行二次启动后的平均三氮比即去除的NH^＋₄-N∶去除的NO^-_２-Ｎ∶生成的NO^-_３-Ｎ=1∶0 .95∶0 .26,三氮比中的亚硝氮去除比率较大幅度上升.     

厌氧-好氧移动床生物膜反应器串联处理垃圾渗滤液

采用厌氧-好氧移动床生物膜反应器串联处理城市垃圾渗滤液。探讨了各种操作条件对垃圾渗滤液生物降解效率的影响,并对其影响机理作了分析。结果表明,水力停留时间和有机容积负荷对系统的处理效率影响较大,当系统进水的COD容积负荷在4.01～7.87kg/(m³?d)范围内,系统COD平均总去除率为94.2%,其中厌氧反应器对COD的去除率占总去除率的87.95%～92.76%;当系统进水的容积负荷高达10.23～16.14kg/(m³?d)时,系统总COD平均去除率仍高达92.64%,其中厌氧反应器对COD的去除率占总去除率的79.05%～86.56%。当好氧段HRT大于1.25d,系统对氨氮的总去除率始终在97％以上。当HRT=0.75d时,系统对氨氮的总去除率仅在20%左右。该系统具有很强的抗冲击负荷能力,即使在24h内受到超过正常运行负荷4倍的冲击时,系统经过约3d恢复正常。     

悬浮填料生物流化床在城镇污水厂的应用

采用悬浮填料生物流化床对城镇生活污水进行处理,通过调试掌握该工艺的技术控制要点,并对该工艺去除污染物的效果进行分析。实践应用表明,该装置能有效去除生活污水中的BOD、COD、NH3-N、TP、SS等污染物成分,出水水质达到《生活杂用水标准》的相关排放标准,并取得了良好的经济和环境效益。     

有机负荷条件对间歇式气提内循环反应器中好氧颗粒污泥形成的影响

在R1、R2和R3共3组气提式内循环序批式反应器中启动好氧颗粒污泥工艺,探讨在无选择压作用下有机负荷对好氧颗粒污泥的形成及稳定性的影响.其中,R1、R2分别以7 kg.(m3.d)-1和3 kg.(m3.d)-1的目标COD负荷直接启动,R3以1.5kg.(m3.d)-1逐步增加至3 kg.(m3.d)-1的递增COD负荷方式启动.结果表明,3组反应器在启动期中均能快速形成好氧颗粒污泥,但以目标负荷启动方式易使好氧颗粒污泥反应器产生丝状菌污泥膨胀.通过对颗粒形成过程、粒径、性质以及胞外多聚物等指标分析,认为递增负荷的启动方式可有效抑制启动初期丝状菌污泥膨胀,且形成的颗粒更为稳定,生物降解效率更高.     

沉淀时间及生物膜对实际生活污水形成好氧硝化颗粒污泥的影响

利用3个间歇式活性污泥反应器（sequencing batch reactor,SBR,命名为R1、R2、R3）和1个间歇气提式内循环反应器（sequencing batch airlift reactor,SBAR,命名为R4）,处理低碳氮比实际生活污水,系统考察改变沉淀时间的方式及器壁生物膜对快速启动硝化好氧颗粒污泥（aerobic granular sludge,AGS）反应器的影响.结果表明,R1、R2、R4的沉淀时间骤降为2、4、2 min,由于一次性施加的沉速选择压过强,造成污泥大量流失,反应器崩溃,而后反应器器壁不断长出生物膜,混合液和出水中出现大量絮状、棒状、颗粒状污泥,经过35～40 d的培养,出水NH⁺₄-N小于1 mg/L,这主要是器壁生物膜的作用.反应器中的松软颗粒状污泥并非AGS,但它和AGS周围都有大量的轮虫等原生动物和后生动物,这表明生物膜和AGS同源.根据污泥沉淀的实际情况,逐步降低R3反应器的沉淀时间为8、6、5、4 min,当沉速达到10 cm/min时,污泥开始颗粒化;沉速达到12 cm/min时,污泥颗粒化基本完成,共经历了33 d.AGS与絮状污泥长期共存,以0.3 mm为界,两者质量比约为2∶1,AGS平均粒径在0.5　mm左右, NH⁺₄-N降解速率是污泥未颗粒化之前的5倍.     

生物膜SBR反应器中低氨氮浓度废水亚硝化启动试验研究

为建立生物膜SBR反应器处理中低氨氮浓度废水的自养脱氮系统,采用控制DO浓度、HRT和不同生物载体填料的4组小试生物膜SBR反应器,对中低氨氮浓度废水进行了单级自养脱氮工艺亚硝化阶段的启动试验研究.结果表明:接种普通好氧活性污泥和厌氧污泥,在水温30℃±2℃,氨氮浓度60～120mg/L,DO为0.8～1.0mg/L和HRT=24h条件下,运行130d可实现稳定的亚硝化,YJZH软性组合填料更适合于微生物附着.     

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。     

生物膜CANON反应器中沉积物影响及其成因分析

以人工配制无机高氨氮废水为对象,通过CANON接种污泥,以聚氨酯海绵为填料,在HRT=9 h,温度为30℃±1℃,pH为6.92~8.52的条件下运行.针对反应器中填料表面的沉积物,试验研究沉积物对CANON工艺的影响及其成分、形成原因.研究发现:1沉积物影响基质的传递,导致CANON反应器中去除效果不佳且反应器中的生物量下降;2沉积物成分是碳酸钙;3填料表面形成沉积物可能是微生物的pH调节作用、吹脱作用、胞外聚合物作用、海绵的吸附作用和物理化学作用的共同结果;4沉积物一旦形成,很难恢复.因此,为了避免沉积物的产生而又不影响CANON工艺,建议采取以下措施:1对原水进行预处理,降低Ca2+和Mg2+等的浓度,2保证短程硝化效果完好,避免因短程硝化效果破坏而要降低DO,造成pH升高,并导致沉积物产生;3在保证反应器良好的总氮处理效果、稳定的短程硝化下,可选用其他合适的填料,以减缓沉积物的积累程度.     

ABR耦合CSTR一体化工艺好氧颗粒污泥形成机制及其除污效能研究

本研究通过对厌氧折流板反应器(ABR)改进,使其成为厌氧与好氧组合一体化工艺,实现耦合运行.对连续流条件下其好氧颗粒污泥形成机制进行了研究.将ABR末端隔室分别改为曝气池与沉淀池,并分别在厌氧区和好氧区接种厌氧颗粒污泥和普通活性污泥,保持好氧区C/N为2,COD容积负荷逐渐由1.5 kg·(m3·d)-1提高至2.0 kg·(m3·d)-1,沉淀池HRT逐步由2.0 h缩短至0.75 h.研究表明,经110 d的运行,在好氧区中成功培养结构致密、沉降性能良好(平均沉降速率为20.8m·h-1)的淡黄色颗粒污泥.在好氧区沉淀时间为0.75 h、COD容积负荷为2.0 kg·(m3·d)-1的条件下,系统稳定运行时具有较好的脱氮除磷效果,COD、NH+4-N、TP和TN的去除率分别为90%、80%、65%和45%.研究表明,因沉淀时间缩短而不断提高的选择压、维持较高的有机负荷是好氧颗粒污泥形成的主要驱动力.