厌氧膜生物反应器的现状、挑战和前景

厌氧膜生物反应器(AnMBRs)不仅可以高效去除污染物,改善出水水质,而且可以实现生物能源回收,对保护环境和缓解能源危机具有重大意义。膜污染作为制约AnMBRs应用与推广的限制因素得到了大量关注,各种缓解和控制膜污染的方法和技术不断涌现。因此,对AnMBRs的运行机理、多元化应用、膜污染情况进行综述,并分析和评估了微生物电催化系统(BES)-AnMBRs组合工艺的可行性和发展潜力,以期为AnMBRs工程应用和未来发展提供理论和技术参考。     

微量金属元素及其配合物对厨余垃圾甲烷发酵的影响

生物可利用的微量金属元素不仅能够保证污染物以最大的速率转化,而且还可以使某些特殊的转化得以发生,并提高微生物对有毒污染物质的耐受能力。在研究厨余垃圾总固体浓度(total solid, TS)、接种量和C/N比对厨余垃圾厌氧发酵影响的基础上,重点探讨微量金属元素钴及其配合物丝氨酸对厨余垃圾厌氧发酵甲烷产量及关键酶含量的影响。结果表明,当TS为0.5%、接种污泥量为100 mL/L和C/N比为20∶1时,厨余垃圾厌氧发酵的甲烷产率较高,为367 mL/g COD;添加2 μmol/L的微量金属元素钴-配合物丝氨酸时,甲烷产率则提高到432 mL/g COD,相应地,辅酶M的含量由空白实验的41.21 μmol/g VSS提高到54.64 μmol/g VSS,辅酶F₄₂₀的含量由0.31 μmol/g VSS提高到0.48 μmol/g VSS。     

高效菌藻塘系统对农村污水中磷的强化去除效果研究

研究了高效菌藻塘系统处理太湖地区农村生活污水除磷效果及其强化措施。高效菌藻塘和水生生物塘HRT分别为8 d和4 d,进水总磷浓度为1.7～17.1 mg/L,出水总磷浓度全年平均值为3.33 mg/L,高效菌藻塘系统的除磷能力欠佳。通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘,HRT=1.6 d条件下,复合水生生物塘出水总磷可保持在1 mg/L以下,可达到GB18918-2002一级B排放标准。     

厌氧序批式反应器内挥发性脂肪酸积累特性研究

小试规模的厌氧序批式反应器（ASBR）,通过人工配水,研究了启动3个月时间以及一个运行周期内反应器内挥发性脂肪酸（VFA）的积累情况,并通过分析期间产甲烷活性的变化说明了控制VFA积累的重要性。经过近120 d的运行,乙酸和丙酸的最大比产甲烷活性分别提高了1.8和2.2倍,说明反应器的启动过程即是微生物群落的优化和选择的过程,ASBR的抗冲击的能力较强说明随启动的进行和种群的优化,活性污泥凝聚性能增强,对VFA的降解能力增强。     

Fe-厌氧微生物体系降解2,4,6-三氯酚

采用Fe-厌氧微生物体系降解2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP).在初始pH 7.0、Fe加入量10.0 g/L、以甲酸钠为碳源的条件下,2,4,6-TCP降解效果最好.采用Fe-厌氧微生物体系降解2,4,6-TCP,比单独采用Fe或厌氧微生物体系具有明显的效果,运行60h后2,4,6-TCP开始降解,108h后2,4,6-TCP降解完全.添加2-溴乙烷磺酸盐可抑制产甲烷菌的活性,能有效促进2,4,6-TCP的降解.     

NaCl和KCl对厌氧污泥抑制的动力学研究

在厌氧颗粒污泥和厌氧絮状污泥系统中,进行盐质量浓度(NaCl或KCl质量浓度,下同)对厌氧污泥抑制动力学的研究,得到不同拟合的COD降解动力学方程及参数.实验结果表明:当盐质量浓度为10～30 g/L时,KCl对厌氧污泥的COD比降解速率的抑制程度大于NaCl;当盐质量浓度由0 g/L增至10 g/L时,半速率常数逐渐增加;当盐质量浓度由10 g/L增至30 g/L时,半速率常数逐渐减小;在厌氧污泥系统中,NaCl抑制作用下的盐抑制常数高于KCl,且颗粒污泥的盐抑制常数高于絮状污泥.     

嗜酸菌好氧-厌氧耦合溶解浸出副产物研究

覆盖型副产物原位控制是微生物湿法冶金技术的难点问题之一。论文通过搭建“中空纤维膜-好氧柱浸”组合反应器,研究氧化亚铁硫杆菌在“好氧-厌氧”耦合循环过程对浸出副产物的控制效果。实验结果发现,对于废旧印刷线路板,经过“好氧-厌氧”耦合过程原位去除浸出副产物后,二次好氧浸出铜浸出率由单次28.6%提高到了44.8%;对于黄铜矿尾矿,经过“好氧-厌氧”耦合过程原位去除浸出副产物后,铜浸出率由16.7%提高到了19.0%。浸出过程中,厌氧阶段能将浸出副产物原位溶解,并将副产物中Fe(Ⅲ)还原为溶解态Fe²⁺。研究结果表明,通过将好氧浸出与厌氧还原溶解过程耦合,氧化亚铁硫杆菌能原位去除浸出副产物,实现浸出过程中铁离子的封闭循环,并在一定程度上提高废旧印刷线路板浸出效率,可为微生物湿法冶金工程提供技术参考与借鉴。     

缺氧及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数

衰减系数是表征微生物增长的重要动力学参数,与所处环境密切相关。采用基质利用速率测定方法,以厌氧氨氧化工艺中最常见的厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)为对象,探讨了其在缺氧(NO_2~--N、NO_3~--N)及厌氧环境下的衰减系数。结果表明:基质利用速率测定方法可有效避免由于其他细菌的衰减而引起的实验误差;缺氧(NO_2~--N、NO_3~--N)及厌氧环境下厌氧氨氧化菌的衰减系数依次为0.035 2 d~(-1)、0.025 7 d~(-1)和0.051 2 d~(-1),相比于其他自养菌,厌氧氨氧化菌的衰减系数较小。在进行污泥保存时,维持NO_3~--N的缺氧环境有利于厌氧氨氧化菌活性和数量的保存。     

垂直折流厌氧污泥床（VBASB）反应器的研究

本项研究的目的在于开发一种具有广泛适应性的高效率厌氧处理新工艺。VBASB将厌氧接触法(ACP)、厌氧滤器(AF)和升流式厌氧污泥床(UASB)组合在一个单元体反应器中,兼有三者的功能。立式套筒结构迫使料液垂直折流,内筒和中筒处于全混合状态,发挥ACP的优势,外筒下部的污泥层和顶部的三相分离器,发挥UASB的优势,外筒的中上部设置填料层,发挥AF的优势。通过进料泵和回流泵,在管道中使进水和升温用的蒸汽与回流料液充分混合并用以控制反应pH值和温度。用有效容积为25m~3的VBASB反应器处理酒精废醪的结果为:当进水COD平均为45g/l,SS平均为18g/l时,在55℃高温发酵下,正常运行的COD容积负荷为17kg/m~3·d,最高达到26～29kg/m~3·d,COD去除率平均为95％。研究结果证明,VBASB比AF和UASB对商SS有机废水的厌氧处理有更好的适应性,在进水SS高达18g/l时仍可保持高COD容积负荷和高COD去除率的厌氧处理。