溶解氧对HLB-MR反应器回收城市污水中有机物的影响

为优化高负荷生物絮凝-膜反应器(HLB-MR)的工艺参数,提高其资源化城市污水的效能,文章采用平行对比实验,考察了不同溶解氧(DO)条件下反应器的有机物去除效率、生物絮凝效果、有机物回收效果和膜污染状况。结果表明:在DO分别为1～2 mg/L和6～8 mg/L时,HLB-MR反应器有机物去除效率均在90%以上,其出水总COD均保持在30 mg/L左右;DO为1～2 mg/L时,反应器内胶体COD的絮凝效率为83%,其值低于DO为6～8 mg/L时的89%;总COD的回收率在DO为1～2 mg/L条件时为70.2%,也低于DO为6～8mg/L时的77.5%,但两反应器内悬浮态COD占浓缩液总COD的比例相差不大且均超过了94%,均利于有机物的回收利用;跨膜压差变化表明DO为6～8 mg/L时反应器膜污染程度较DO为1～2 mg/L时严重。从有机物回收与膜污染控制两方面综合比较,浓度为1～2mg/L是HLB-MR反应器较优的DO控制参数。     

高浓度中温厌氧膜生物反应器处理城市污水厂污泥的厌氧消化效果

利用厌氧消化技术处理城市污泥等有机废弃物,可以生成以甲烷为主要成分的沼气,同时实现废弃物减量化。传统的污泥厌氧消化技术存在水力停留时间长,处理水质差,反应器对环境变动敏感,运行不稳定等缺陷。使用有效体积15 L的实验室规模厌氧膜生物反应器（AnMBR）对初沉污泥与剩余污泥混合的城市污水厂污泥进行高浓度厌氧消化处理。AnMBR通过膜过滤方式将悬浮固体（SS）截留在反应器内,增强了反应器运行的稳定性并促进有机物的分解。AnMBR反应器在中温35℃,HRT为15 d,有机负荷为4.66 g-COD/（L·d）的条件下进行了为期155 d的长期运行实验。实验过程中,反应器运行稳定,没有出现氨氮抑制和挥发性脂肪酸的积累。沼气收率为0.48 L/g-VS,甲烷平均含量为63.32%。膜过滤水中COD浓度为0.77 g/L,COD去除率高达98%以上。通过物质衡算,基质总COD的54.38%转化为甲烷,仅有0.6%残留在膜过滤水中。在保持反应器污泥浓度25 g/L的高浓度条件下,实现了工作模式为4 min抽吸,1 min休息,平均膜通量9.6 L/（m2·h）的连续稳定运行。通过膜阻力抵抗值的计算,污染膜总阻力为11.87×1012/m,其中附着在膜表面的泥饼层和导致膜孔闭塞的有机层为膜污染形成的主要因素。通过长期连续实验的产甲烷情况及膜过滤效果,验证了AnMBR在有机废弃物减量化和能源回收应用上的可行性。     

复合式膜生物反应器处理城市污水的运行特性

将常规膜生物反应器(CMBR)和生物膜技术相结合,建立了一套复合式膜生物反应器(HMBR)工艺。采用该工艺处理城市污水,对其运行特性进行了研究。试验结果表明,当水力停留时间(HRT)为10h、污泥停留时间(SRT)为10d时,HMBR能够有效去除有机物,对COD和BOD5的平均去除率分别为95.1%和98.5%,比CMBR分别提高了4.6%和3.8%;HMBR能够有效去除营养物质,对NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为98.8%、50.9%和82.2%,比CMBR分别提高了5.4%、13.8%和0.9%;HMBR表现出了良好的膜污染控制能力,当跨膜压差(TMP)到达20kPa时,HMBR运行了143d而CMBR仅运行了57d。     

厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术,可高效去除污水中的有机物并以CH₄的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标. 为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力,进一步揭示处理系统工艺特性,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征. 结果表明:①在室温条件下,HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除与产甲烷性能,COD去除效率稳定在95%以上,进水77%以上的COD转化为CH₄,出水COD浓度低至(21.2±7.8) mg/L. ②反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计),蛋白质/多糖(含量比,下同)为4.3~5.5,远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0),膜污染潜力高. ③微生物群落分析发现,产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time, SRT)呈显著负相关(P<0.05),且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著,产甲烷古菌在粒径≥10 μm的颗粒中丰度较高,维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡. 研究显示,AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能,但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低,影响反应器高效稳定运行.      

间歇曝气式膜生物反应器对养猪沼液中兽用抗生素的去除特性

研究了间歇式膜生物反应器在不同进水碳氮比和有机负荷下对养猪沼液中11种兽用抗生素的去除特性,以及污泥中抗生素的含量变化.结果表明,水力停留时间(HRT)≥5 d、化学需氧量(COD)/总氮(TN)=2.1时,该膜生物反应器对抗生素和COD的去除率均较高,分别达到(79.1±0.7)%和(88.4±1.4)%;当HRT缩短至3 d时,虽然COD去除率不受影响,但抗生素的去除率明显下降;COD/TN从2.1降至0.7后,抗生素去除效率不受影响,但COD去除率明显降低.长污泥龄(SRT)下污泥中出现四环素类和喹诺酮类抗生素的持续积累,积累量随污泥龄的缩短而降低.污泥中的抗生素含量与组成受进水影响较大.     

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。     

城市生物质废物热水解-ASBR厌氧消化研究

通过热水解预处理提高城市生物质废物的固体有机物溶解率,使用厌氧序批式反应器(ASBR)提高生物质废物厌氧消化效率.结果表明,热水解的优化条件为175℃、60 m in,餐厨垃圾、果蔬垃圾和污泥的挥发性悬浮固体(VSS)的溶解率分别为31.3%、31.9%和49.7%.热水解后餐厨垃圾、果蔬垃圾和污泥中液态有机物占总有机物的比例分别为54.28%、58.14%和40.91%.在水力停留时间(HRT)20 d的条件下,2个ASBR反应器(简称A1和A2)与1个连续流完全混合反应器(CSTR,简称C)同时启动,COD容积负荷3.2~3.6 kg/(m3.d),3个反应器的平均日产气量分别为:5 656 mL/d(A1)、6 335 mL/d(A2)、3 103 mL/d(C);VSS的降解率分别为45.3%(A1)、50.87%(A2)、20.81%(C).TCOD的去除率分别为88.1%(A1)、90%(A2)、72.6%(C).ASBR反应器通过沉降使固体有机物和厌氧微生物获得较长的停留时间,在HRT 20 d时获得的污泥停留时间(SRT)超过130 d,因此,获得比CSTR更高的处理效率.     

悬浮填料投加对AnMBR性能及膜污染的影响

研究了悬浮填料投加对分置式厌氧膜生物反应器（AnMBR）的COD去除效果、污泥混合液特性及膜污染的影响。试验结果表明:在反应器有机负荷为2.09 kg/（m3·d）,污泥负荷为0.54 kg/（kg·d）,水力停留时间（HRT）为48 h,温度为（35±2）℃的条件下,与未投加悬浮填料阶段比较,投加填料后AnMBR的COD总去除率由96.6%提高至97.9%,甲烷产率提高16.0%。同时投加悬浮填料后AnMBR混合液污泥平均粒径增大,滤饼层阻力、总阻力、滤饼层阻力在总阻力中的占比较未投加悬浮填料时分别降低7.8、6.5和1.3百分点,溶解性胞外聚合物（SEPS）和结合性胞外聚合物（BEPS）浓度分别降低了20.5%和29.4%,跨膜压差（TMP）线性增长速率降低,膜污染速率明显减缓。因此,投加悬浮填料可在不增加能耗的情况下改善污泥混合液特性,起到强化AnMBR处理效果和控制膜污染的作用。     

SRT对UCT-MBR反硝化除磷性能与膜污染行为的影响

采用脱氮除磷膜生物反应器(UCT-MBR)工艺处理冀南地区城市污水,考察了SRT对UCT-MBR工艺反硝化除磷性能与膜污染行为的影响.结果表明:较短(15d)与较长(40d)SRT均不利于反硝化聚磷菌(DPAOs)的富集;SRT控制在25d时系统的反硝化除磷性能得到最大程度强化,反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的数量比例及缺氧除磷率达到最大值,分别稳定在50.9%和88%,并且此时系统总磷(TP)、总氮(TN)去除率也达到最大值91.7%、73.6%,出水浓度分别稳定在0.48, 13.3mg/L左右;SRT对系统COD、氨氮(NH₄⁺-N)的去除效能影响不大,COD、NH₄⁺-N平均去除率分别为89.8%、99.7%,出水浓度分别稳定在30.8, 0.15mg/L;随着SRT的延长,膜池混合液固体(MLSS)浓度升高,分子量大于100kDa、小于1kDa的溶解性微生物代谢产物(SMP)浓度和胞外聚合物(EPS)比污泥浓度升高及污泥粒径(PSD)减小,是导致膜池污泥可滤性变差的主要原因,从而致使系统膜渗透性加速降低、持续运行周期缩短,而红外光谱(FT-IR)分析表明SRT对膜污染物质的组成无显著影响,光谱折射率与SMP、EPS含量呈现一致性.     

膜生物反应器处理印染废水技术研究

采用小试规模(148L/d)的厌氧-好氧膜生物反应器处理印染废水.当水力停留时间为14小时,进水COD、色度分别为208.54～2592.00mg/l、32～256倍,通过水解酸化-体式膜生物反应器试验,系统对COD、色度的去除率分别达到了80%～90%、87.5%.出水水质浓度或指标分别为21.80～363.20mg/l、8倍,具有良好的处理效果.厌氧-好氧膜生物反应器工艺处理印染废水技术可行、操作简单、易于管理、可为工业规模应用提供技术参考.     

AnGMBR处理低浓度废水的运行特性

采用厌氧颗粒污泥床膜生物反应器（AnGMBR）对模拟生活污水进行处理,并对其运行特性进行研究.结果表明,在室温、进水COD 260mg/L的条件下,AnGMBR的出水COD能稳定维持在30mg/L以下,即使HRT降至5h,系统的出水COD仍满足一级A排放标准.AnGMBR的总甲烷转化量在0.234~0.271L/g COD_去除之间,其进水COD约有61%~70%转化为甲烷.AnGMBR在运行过程中颗粒污泥的粒径、机械强度没有较大的差异,颗粒污泥具有较好的稳定性.经过一段时间的连续运行,AnGMBR的TMP稳定维持在35kPa左右,膜丝在经过清洗后,其性能能够得到有效的恢复.AnGMBR中用于颗粒污泥流化所需的能耗较低,膜滤出水为主要的需能部位,系统各阶段的产能均能满足能耗需求.AnGMBR高效稳定的运行表明,AnGMBR作为一个低耗高效的废水处理系统,具有良好应用潜力.     

兼氧型MBR工艺对污泥自消化效果的研究

研究了兼氧型MBR工艺中,当溶解氧控制在0.1～3.0 mg/L时,兼性厌氧菌和厌氧菌所占比例达80%。实验进水COD浓度为60～600 mg/L,COD去除率平均达93%;MLVSS浓度一直保持稳定,平均值为11 090 mg/L,而无机灰分浓度逐渐积累,实验开始时为3 107 mg/L,实验结束时达5 830 mg/L。结果表明,兼氧型MBR工艺可实现污泥自消化,不排放有机性污泥。兼氧型MBR工艺还对膜组件有一定自清洁作用,运行周期可达4个月。实验证明,兼氧型MBR工艺具有处理效率高、不排放有机污泥以及减轻膜污染的特点,是一种创新性的污水处理技术。     

溶解氧对HLB-MR反应器内有机物的生物絮凝影响

为了研究溶解氧（DO）对高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）内有机物生物絮凝规律的影响,采用平行对比实验,考察了不同DO条件下反应器内有机物的生物絮凝效果、胞外聚合物（EPS）含量、金属阳离子浓度和微生物群落结构.结果表明：DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器的絮凝效率分别为83%和89%,两反应器内上清液的浊度差别也进一步证实,较高的DO浓度下,反应器的生物絮凝效果更好.DO浓度在6~8mg/L时,HLB-MR反应器内结合态EPS和自由态EPS的含量分别为15.64mg/（g·VSS）和8.71mg/L,两者均显著高于DO为1~2mg/L时的11.83mg/（g·VSS）和6.56mg/L,反应器浓缩液中镁和铝的浓度也均明显高于低DO浓度时所对应的值,这说明在高DO条件下,有更多的EPS与金属阳离子结合而固定在污泥基质中,促进了生物絮凝.高通量测序表明,DO浓度分别为1~2mg/L和6~8mg/L时,HLB-MR反应器内细菌的群落结构差异明显,高DO浓度反应器底泥中Actinobacteria和Saccharibacteria的相对丰度较高,可能对生物絮凝有促进作用.     

Performance and fouling mechanism of direct contact membrane distillation (DCMD) treating fermentation wastewater with high organic concentrations

In this study,direct contact membrane distillation(DCMD)was used for treating fermentation wastewater with high organic concentrations.DCMD performance characteristics including permeate flux,permeate water quality as well as membrane fouling were investigated systematically.Experimental results showed that,after 12 hr DCMD,the feed wastewater was concentrated by about a factor of 3.7 on a volumetric basis,with the permeate flux decreasing from the initial 8.7 L/m~2/hr to the final 4.3 L/m~2/hr due to membrane fouling;the protein concentration in the feed wastewater was increased by about 3.5 times and achieved a value of 6178 mg/L,which is suitable for reutilization.Although COD and TOC in permeate water increased continuously due to the transfer of volatile components from wastewater,organic rejection of over 95%was achieved in wastewater.GC–MS results suggested that the fermentation wastewater contained 128kinds of organics,in which 14 organics dominated.After 12 hr DCMD,not only volatile organics including trimethyl pyrazine,2-acetyl pyrrole,phenethyl alcohol and phenylacetic acid,but also non-volatile dibutyl phthalate was detected in permeate water due to membrane wetting.FT-IR and SEM–EDS results indicated that the deposits formed on the membrane inner surface mainly consisted of Ca,Mg,and amine,carboxylic acid and aromatic groups.The fouled membrane could be recovered,as most of the deposits could be removed using a HCl/Na OH chemical cleaning method.     

AFMBR处理低浓度废水的运行特性

采用厌氧流化床膜生物反应器（AFMBR）处理模拟生活污水,研究其启动运行的特性.结果表明,在室温、进水COD 270mg/L的条件下,AFMBR系统经过驯化富集后,其出水SCOD能稳定维持在30mg/L以下,冬季温度降低时,系统产甲烷菌的活性会受到抑制,出水SCOD在30~40mg/L,但仍可满足一级A排放标准.系统的总甲烷转化量在0.182L/g COD去除左右,温度越高气体甲烷的转化量越大,进水COD约有45%转化为甲烷.AFMBR系统连续运行218d的污泥产量为0.071g VSS/g COD,其值要远远低于典型好氧系统的污泥产量.系统的能耗及产能,若只考虑气态甲烷产能,本研究中当HRT降至10h时产能才能满足能耗需求;若考虑所有的甲烷产能,当HRT降至20h时产能即能满足能耗需求,当HRT降至10h时产能是能耗需求的2倍.因此,AFMBR作为一个低耗高效的废水处理系统,具有良好应用潜力.     

曝气生物滤池反冲洗污泥特性研究

研究了曝气生物滤池(BAF)反冲洗污泥的生物相组成、生物活性、沉降特性及絮凝性能。结果表明,BAF反冲洗污泥具有较强的生物活性和絮凝性能,将其作为生物絮凝剂预处理生活污水时,最佳投加量为0.05～0.1体积比(反冲水占混合液体积比),对污水中COD和SS的去除率分别为21.2%～26.8%和34.2%～37.5%,能够达到预处理目的。     

林可霉素生产废水的厌氧生物处理工艺

采用单相中温升流式厌氧污泥床(UASB)反应器厌氧生物工艺处理含有有毒难降解有机物的林可霉素生产废水.当进水COD 8000～14000 mg/L,HRT约10h时,COD容积负荷可达20～35kg/(m³·d),COD去除率为50%～55%.适时调整并维持较高的表面水力负荷[0.2～0.4 m³/(m²·h)]、较高的进水有机基质浓度(COD为2000～3000mg/L)和污泥COD负荷[0.2～0.5 kg/(kg·d)],并适当延长启动驯化时间可培养出沉降性好、污泥活性较高的颗粒污泥.废水厌氧生物降解动力学符合Monod方程,动力学常数V_max=1.3 d^-1,K_s=8133mg/L.废水中不可生物降解物质占总COD的比例约为30%,这是废水COD去除率偏低的重要因素.     

FCR多级接触氧化系统处理乳品工业废水的研究

为提高乳品工业废水生物处理的去污脱氮能力,以新型螺旋状纤维填料作为载体,采用多级氧化槽内不同种类微生物形成的食物链系统（food chain reactor）,详细考察了不同水力停留时间COD、TN、NH^＋₄-N、TP等的去除率及其去除机理,并对污泥减量化效果进行了初步探讨.结果表明,当进水COD为842～1 843 　mg/L、TN为36.3～92.2 　mg/L、NH^＋₄-N为30.1～52.1 　mg/L,HRT=6　h时,系统COD的平均去除率达到93.3%;TN和NH⁺₄-N的去除效果显著,其平均去除率分别达到73.3%和80.7%,出水COD、TN、NH⁺₄-N平均值分别为79.4　mg/L、9.6 　mg/L、6.1　mg/L,均低于《污水综合排放标准》（GB 8978-2002）的一级标准.该系统不仅具有较高的去污脱氮效果,而且产生的剩余污泥量极少,其污泥产率的平均值为7.7%.该系统运行费用低,操作管理方便,长期运行稳定,可应用于城市污水、中高浓度有机废水（如餐厅污水、食品工业废水）等的处理.