贫营养生物膜系统脱氮效果及影响因素实验研究

为了有效解决饮用水源氮源污染问题,采用贫营养生物菌剂对新型悬浮填料进行人工强化挂膜,在无需外加碳源及模拟原位条件下考察贫营养生物膜系统对微污染原水的脱氮效果及其影响因素。研究表明:在水温为25℃左右,溶解氧浓度为4 mg/L左右,水源水质为NH4+-N0.140 mg/L,NO2--N0.005 mg/L,NO3--N1.096 mg/L,TN1.450 mg/L,CODMn4.810 mg/L的条件下,该系统运行22 d后对原水硝氮及总氮具有较明显的去除效果,去除率范围分别为43%～75%和49%～76%,运行期间氨氮浓度基本保持在0.1 mg/L以下,系统稳定运行时的脱氮效果可满足地表水环境Ⅲ类水体的质量标准要求。另外,通过考察水温、填料填充率、C/N比等因素对贫营养生物膜系统脱氮效果的影响作用,说明在不同时期和不同环境条件下该系统对微污染水体的脱氮效果具有一定差异。     

微生物传感器测定水中BOD的研究进展

详细介绍了BOD微生物传感器的构造、基本工作原理以及微生物膜的制备和固定化技术;分析了近年来BOD微生物传感器的发展情况及其使用过程中的存在问题。根据BOD传感器的研究现状提出今后的研究方向和工作重点。     

循环移动载体生物膜反应器水力特性探讨

通过实验证明循环移动载体生物膜反应器的流态特性接近完全混合式，利用能量方程对反应器的水力性能进行分析，讨论了影响反应器水力性能的主要因素，在不同气量和填充比条件下对充氧性能加以比较，并对充氧性能的变化机理进行了探讨。     

产气肠杆菌燃料电池产电机制研究

基于铁还原菌的微生物燃料电池（MFCs）与基于产氢细菌的MFCs各有优劣,前者能量利用效率高,但底物利用范围有限;后者底物利用广泛,但其依靠悬浮细胞产电,电子回收率较低.本研究以1株具有铁还原活性的产氢菌Enterobacter aerogenes XM02为产电微生物,构建了3种不同阳极材料的空气阴极MFCs,通过输出电压和库仑效率的比较以及扫描电镜观察阳极形貌等方法对此菌的产电机制进行探讨.结果发现,采用比表面积大且具有氢催化活性的碳毡作为阳极材料时,可显著改善MFCs性能,库仑效率由载铂碳纸阳极MFC的1.68% 提高至42.49%,远高于已报道的其它产氢菌燃料电池.扫描电镜证实大量细菌细胞附着在阳极表面,形成阳极生物膜.采用非生长基质实验排除悬浮细胞的产电作用,证明附着在阳极的生物膜对产电起主导作用,认为生物膜原位产氢-氧化是此菌的主要产电机制.     

pH控制生物膜移动床反应器完全亚硝化的研究

接种硝化污泥以优势菌种法挂膜,在DO浓度为1.5～2.0 mg/L,温度为(30±1)℃,HRT为24 h的条件下,以pH控制启动移动床完全亚硝化生物膜反应器,并研究了氨氮负荷(NLR)和水力停留时间(HRT)对系统稳定性的影响.结果表明,在进水氨氮浓度为150 mg/L的情况下,pH控制在7.7～8.2,经过10 d驯化生物膜系统达稳定的完全亚硝化状态,氨氮转化率达96%以上,亚硝酸盐积累率高于95%;NLR(以NH4 -N计)从0.15 kg/(m3·d)提高到0.24 kg/(m3·d)基本不影响完全亚硝化的稳定性,氨氮转化率高于90%,亚硝酸盐积累率始终维持在96%左右;低NLR下,延长HRT由于过度曝气导致硝化类型改变为完全硝化,然而缩短HRT仍可恢复为亚硝化.     

一体化A/O移动床生物膜反应器中DO、TN分布及脱氮效果研究

采用一体化A/O移动床生物膜法工艺,以模拟生活污水研究了该工艺的除碳脱氮效果,并对一体化移动床生物膜反应器的好氧区和缺氧区各纵向断面的COD、DO、NH₃-N、TN、NO^-₃-N和NO^-₂-N进行了检测,通过对缺氧区各断面的DO和TN浓度分布情况,分析了脱氮的产生过程。试验结果表明: 在水力停留时间HRT＝12 h,好氧区DO保持5 mg/L左右,COD进水浓度处于250～400 mg/L时,COD的去除率均在90%以上,且出水COD均在40 mg/L以下;TN进水浓度为20～50 mg/L时,NH₃-N去除率高于90%,其出水浓度可达到5 mg/L以下,脱氮效率也较高,TN去除率可达到65%～85%。COD和NH₃-N的浓度分布状况表明该一体化A/O移动床生物膜反应器的流态趋于全混式。     

Using a biological aerated filter to treat mixed water-borne volatile organic compounds and assessing its emissions

A biological aerated filter (BAF) was evaluated as a fixed-biofilm process to remove water-borne volatile organic compounds (VOCs) from a multiple layer ceramic capacitor (MLCC) manufacturing plant in southern Taiwan. The components of VOC were identified to be toluene, 1,2,4-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, bromodichloromethane and isopropanol (IPA). The full-scale BAF was constructed of two separate reactors in series, respectively, using 10- and 15-cm diameter polypropylene balls as the packing materials and a successful preliminary bench-scale experiment was performed to feasibility. Experimental results show that the BAF removed over 90% chemical oxygen demand (COD) from the influent with (1188 605) mg/L of COD. A total organic loading of 2.76 kg biochemical oxygen demand (BOD)/(m3 packing d) was determined for the packed bed, in which the flow pattern approached that of a mixed flow. A limited VOC concentration of (0.97 0.29) ppmv (as methane) was emitted from the BAF system. Moreover, the emission rate of VOC was calculated using the proposed formula, based on an air-water mass equilibrium relationship, and compared to the simulated results obtained using the Water 9 model. Both estimation approaches of calculation and model simulation revealed that 0.1% IPA (0.0031–0.0037 kg/d) were aerated into a gaseous phase, and 30% to 40% (0.006–0.008 kg/d) of the toluene were aerated.     

臭氧催化氧化-移动床生物膜反应器组合工艺深度降解柠檬酸生化尾水

针对柠檬酸生化尾水生化性差、色度高的特点,以MnO_x-CeO_x复合双金属氧化物作为催化剂,采用臭氧催化氧化-移动床生物膜反应器(MBBR)组合工艺对柠檬酸生化尾水进行了深度处理。结果表明,在臭氧投加量为30 mg·L⁻¹,臭氧进气量为1 m³·h⁻¹,水力停留时间为60 min的条件下,臭氧催化系统对柠檬酸生化尾水COD去除率为35.4%,平均COD由110 mg·L⁻¹降至70 mg·L⁻¹;平均色度由90倍降至15倍,色度去除率为83.3%;出水BOD₅/COD由0.08提升至0.23,废水生化性得到显著提高。在气水比为4∶1、水力停留时间为6 h的MBBR系统中,出水COD则进一步降至32~40 mg·L⁻¹,色度维持在10倍左右。此外,该组合工艺具有良好的运行稳定性,综合运行成本较低(0.79 元·t⁻¹)。以上研究结果表明,臭氧催化氧化-MBBR组合工艺对柠檬酸生化尾水具有较好的综合处理效果,可为柠檬酸行业污水处理系统的升级改造提供参考。     

基于纯膜MBBR的紧凑型污水处理BFM中试基质转化特性

为研究纯膜MBBR工艺用于国内北方市政污水的处理效果,采用基于两级AO纯膜MBBR耦合改良磁加载沉淀的BFM中试系统处理北方某污水厂进水,同步对比污水处理厂活性污泥系统处理效果。同时,为了完善工艺设计标准,研究了BFM工艺基质转化关系,并通过微生物高通量测序的方式分析了系统菌群组成及功能菌相对丰度,从微观层面解释了宏观运行效果。结果表明,从处理效果上看,BFM中试在出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准的基础上,系统HRT为7.76 h,仅为相同进水条件下污水处理厂活性污泥系统HRT的30%,节地优势明显;在进水重金属冲击下,BFM中试系统受到的影响更小,恢复时间更短,体现出较强的抗冲击特性;从基质转化关系上看,BFM系统生化段通过同化除磷可去除19.61%的STP,其余TP通过M段化学除磷去除,核算除磷所需Al/P为2.12,较污水处理厂二沉池化学除磷所需Al/P(4.35)明显降低,除磷效率高,药剂投加量省;从微观层面上看,成熟后的BFM系统前好氧区生物膜厚度为(345.78±74.81) μm,高于污水处理厂活性污泥系统好氧区生物膜厚度(228.83±66.27) μm,显示出纯膜MBBR生物膜生物量更大;高通量测序结果表明,纯膜MBBR极大的强化了对于功能菌的富集效率,Nitrospira在好氧生物膜中相对丰度达到15.62%~22.30%,核算硝化菌生物量达到(1.13±0.21) g·L⁻¹,显著高于对比的活性污泥系统。上述研究结果表明,BFM工艺在保证稳定处理效果的基础上,节地效果突出,且化学除磷效率高,运行成本相比传统工艺无明显增加,该工艺可用于紧凑型污水处理厂建设。