ABR-MBR一体化工艺节能降耗措施优化研究

能耗高和膜污染是限制膜生物反应器(MBR)广泛应用的重要因素.为降低工艺运行能耗和延缓膜污染,以厌氧折流板反应器(ABR)-MBR工艺处理生活污水为例,对工艺结构和脱氮除磷运行条件进行优化.结果表明,通过优化ABR-MBR工艺结构,可降低43%的运行能耗,同时可保持较高的COD、NH+4-N、TN和TP去除效果,平均去除率分别为91%、85%、76%和86%.另外,添加颗粒填料可有效延缓膜污染,不过也改变了膜污染的形成过程,膜内部污染物含量显著增多,碳水化合物含量增加,而蛋白质含量减少,碳水化合物/蛋白质比明显增大.最终,增强了MBR反应器的实际应用性能.     

基质比对ABR厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响

为解决厌氧氨氧化底物去除不彻底导致总氮去除偏低的问题,通过控制不同的进水基质比,对厌氧折流板反应器(ABR)的厌氧氨氧化脱氮性能进行了研究.结果表明,ABR厌氧氨氧化系统最佳进水N_2~O--N/NH+4-N为1.34,此时NH+4-N和N_2~O--N的去除率同时达到99.99%左右,总氮去除率达到峰值为87%,当进水N_2~O--N/NH+4-N从1逐渐降低至0.49和从1.34逐渐提高至1.62时,反应器对NH+4-N和N_2~O--N的绝对去除量较为稳定,NH+4-N或N_2~O--N过量对ABR厌氧氨氧化系统没有产生明显抑制;此外,不同基质比条件下,NH+4-N和N_2~O--N的去除基本在第1隔室完成,基质比变化对ABR各隔室的脱氮效果没有产生显著影响,ABR厌氧氨氧化系统对基质浓度的变化具有较好的稳定性.     

CSTR和MBR反应器的短程硝化快速启动

为实现短程硝化的快速启动,采用完全混合反应器(CSTR)和膜生物反应器(MBR)进行短程硝化启动性能对比研究,考察两个反应器在启动时间、氮素转化和污泥性能3个方面的差异.结果表明在进水C/N=1,温度为30℃±1℃,pH为7.5~8.0,DO为0.6~1.0 mg·L~(-1),结合缺氧/好氧比为1∶3(15 min∶45 min)和缩短HRT,CSTR和MBR分别运行56 d和44 d成功启动短程硝化,MBR启动周期较短.运行至第14 d、第28 d和第56 d时,CSTR和MBR亚硝累积率平均为51%、66%、89%和50%、71%、93%,硝酸盐氮生成速率(以NO_3~--N/MLVSS计)依次为7.4、4.0、1.7和7.6、3.5、1.0 mg·(g·h)~(-1),MBR在第28 d和第56 d表现出较高的亚硝累积率和较低的NO_3~--N产率,有利于短程硝化的快速启动.整个运行过程中,两个反应器内的亚硝化污泥均呈黄色,SVI在55~110 mL·g~(-1),MLVSS/MLSS稳定在0.6~0.8左右,良好的污泥性能为CSTR和MBR短程硝化的快速启动创造了有利条件.MBR在短程硝化快速启动中展现出更明显的优势.     

中试规模ABR反应器提高印染废水的可生化性

采用厌氧折流式反应器（ABR）处理印染废水.结果表明,在其他条件不做人为改变的前提下,保证PH为9左右,温度处于25℃时,水力停留时间（HRT）会明显影响出水的BOD5/CODcr（以下简写为B/C）.在HRT为10h,8.5h,12h,14h,16h,15h出水B/C均值为0.23,0.21,0.25,0.28,0.27,0.30.在HRT为15h,出水的BOD5/CODcr值明显提高,实现了可生化性的有效改善.从运行管理的经济性和提高出水的可生化性考虑,处理印染废水的HRT选择15 h为佳.     

全程自养脱氮耦合反硝化除磷的启动及稳定运行

采用改进型ABR-MBR反应器,接种普通活性污泥,以氨氮为200 mg·L~(-1)、C/N=1的人工配水为处理对象,研究全程自养脱氮耦合反硝化除磷一体式工艺的启动及其脱氮除磷效能.控制反应器运行条件:温度为(25±1)℃,pH=7. 5±0. 2,回流比由50%逐步提升至200%.结果表明,ABR厌氧阶段消耗70%COD,使得在低DO、高氨氮下能够21 d内快速启动部分亚硝化;随后以间歇曝气(曝停比:2 h∶2 h,DO为0. 3～0. 4 mg·L~(-1))的运行方式在132 d内成功启动耦合工艺内的CANON部分,使得ABR缺氧段的电子受体中硝酸盐氮浓度稳步上升,最终于160 d成功启动耦合工艺.稳定运行后,MBR内TN去除负荷达到0. 22 kg·(m~3·d)~(-1),出水各项指标COD、TN和PO_4~(3-)-P去除率分别为87. 0%、90. 4%和81. 8%.批次试验估算ABR内以硝酸氮盐为电子受体的PAOs约占PAOs的68%,系统内已培育出相互适应协作的DPAOs、AOB和An AOB菌种,具有良好同步脱氮除磷效果.     

ABR耦合间歇曝气MBR工艺处理生活污水研究

为降低膜生物反应器(MBR)运行能耗和延缓膜污染,以厌氧折流板反应器(ABR)-MBR工艺处理生活污水为例,采用间歇曝气和添加颗粒填料两种方式对工艺脱氮除磷运行条件和膜污染问题进行研究.结果表明,增大间歇曝气时间有利于提高氮磷的去除效果,对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为91%、95%、84%和92%(工况4),而添加颗粒填料对氮磷的去除没有显著影响.双重好氧-缺氧交替环境强化了工艺对磷的去除.添加颗粒填料比间歇曝气更能有效延缓膜污染,同时改变了膜污染的形成过程,膜内部污染物含量显著增多,与泥饼层相比,多糖成为了膜污染的主要因素,不会对膜组件本身构成危害,增强了MBR反应器的实际应用性能.     

温度对ABR-MBR复合工艺处理生活污水的影响及其微生物群落分析

将厌氧折流板反应器(ABR)与膜生物反应器(MBR)优化组合(CAMBR)用于处理实际生活污水,研究温度对该反应器处理效能的影响,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对其内部微生物群落结构进行分析.试验水力停留时间为7.5 h、混合液回流比R1为200%,R2为50%、pH为6.5~8.5、溶解氧3 mg·L-1左右.控制3个温度梯度:中温(25℃±5℃),低温(10℃±5℃),高温(35℃±5℃).结果表明系统稳定运行后,温度对系统去除COD的影响很小,COD的去除效果很好.中温和高温环境,系统出水水质较好,TN平均去除率为70%,出水平均浓度为9 mg·L-1,TP平均去除率为73%,出水平均浓度低于0.8 mg·L-1.低温环境,TN平均去除率仅为57%,出水平均浓度为15 mg·L-1;TP平均去除率降至67%,出水平均浓度为1 mg·L-1.DGGE图谱表明,整个试验过程,系统内微生物类群保持多样性分布,同时优势菌群突出;在同一时期内,各反应池菌群相似性较高,但各隔室微环境的改变使得ABR和MBR内微生物菌群结构仍存在明显差异,强化了ABR和MBR的各自功能,有效保证了系统脱氮除磷效果.     

ABR工艺ANAMMOX耦合短程硝化协同脱氮处理城市污水

厌氧氨氧化技术如能替代市政污水厂的主流工艺,将大幅降低市政污水处理能耗.故采用ABR反应器,构建除碳系统、短程硝化系统和厌氧氨氧化系统,将三者耦合成一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器进行城市污水脱氮.结果表明,ABR除碳系统的HRT为4.5 h时,其出水COD平均浓度为80 mg·L~(-1),不会对后续短程硝化系统产生不利影响,出水TN平均浓度为10mg·L~(-1),厌氧氨氧化系统TN容积负荷为0.36 kg·(m~3·d)~(-1).当控制DO为1~2 mg·L~(-1)时,亚硝化率能长时间维持在90%左右,有利于保证后续厌氧氨氧化系统的稳定运行.当控制温度为30℃左右,好氧区DO为1~2 mg·L~(-1)良时,短程硝化-ANAMMOX一体化ABR工艺可以对城市污水稳定高效地脱氮.     

ABR改善印染废水可生化性的研究

采用ABR(压氧折流板反应器)对苏州市直镇以印染废水为主的工业废水进行预处理,以改善其可生化性,为生物处理创造有利条件.研究结果表明,经过ABR处理后的废水,部分大分子难降解的有机物分解为小分子有机物,废水色度由160降至90,ρ(BOD5):ρ(CODCr)从 0.22提升至0.31.     

基质浓度对ABR厌氧氨氧化反硝化脱氮除碳效能影响及动力学特征

采用厌氧折流板反应器(ABR)为研究对象,以一定COD、NH+4-N和NO-2-N比例增加进水基质浓度,以明确基质负荷提高对ABR厌氧氨氧化和反硝化协同体系脱氮除碳的影响,并通过基质去除模型获得反应器对基质的耐受程度.研究表明,ABR反应器能够实现厌氧氨氧化反硝化耦合脱氮除碳,当进水基质COD、NO-2-N和NH+4-N浓度从220、168和60 mg·L~(-1)提高至420、270和110 mg·L~(-1)时,反应器脱氮效能下降,COD、NO-2-N、NH+4-N和TN去除率分别为97%、94%、30%和78%,厌氧氨氧化对TN去除的贡献率从43.08%骤降至16.49%,反硝化脱氮贡献率从53.81%增至82.07%.动力学模型拟合发现,Stover-Kincannon模型(R2=0.937,TN;R2=0.975,COD)较一级基质去除模型(R2=0.314,TN;R2=0.016,COD)更适合评价反应器对基质的承受力;Stover-Kincannon模型表明,反应器对TN和COD的最大基质利用率分别为1.43 g·L-1·d-1和3.33 g·L-1·d-1,饱和常数(KB)分别为1.2和3.79,研究认为ABR协同脱氮除碳体系理论上还有继续提升基质负荷的潜力.