膜曝气生物膜反应器脱氮性能研究

膜曝气生物膜反应器(MABR)有效地将生物膜法技术和膜分离技术结合在一起,在污水脱氮方面潜力巨大。以MABR处理模拟生活污水和豆制品加工废水,着重考察了MABR的稳定性及脱氮性能。结果表明,在HRT=12 h、曝气压力=10 kPa和C/N=5时,MABR对模拟生活污水处理效果最佳,COD、氨氮、TN的平均去除率分别为92.0%、86.5%、83.3%。而在HRT=8 h和曝气压力=10 kPa时,MABR对豆制品加工废水处理效果最佳,COD、氨氮、TN的容积负荷分别为1320、125.5、184 g(/m^(3)·d),平均去除率分别可达到84.2%、81.5%、79.7%,优于传统生物膜法脱氮。

膜曝气生物膜反应器处理合流制溢流污水的实验研究

以聚丙烯复合材料经熔融拉伸制成的帘式超薄微孔中空纤维膜为载体,构建膜曝气生物膜反应器装置处理合流制溢流污水,研究在不同水力停留时间、曝气压力、水流流速条件下,膜曝气生物膜反应器对水体中污染物COD、NH_(4)^(+)-N、TN的去除率。结果表明:膜曝气生物膜反应器对水体中各项污染物均有较好去除效果。水力停留时间为12 h时,COD、NH_(4)^(+)-N、TN去除效果较好,去除率分别为80.8%、82.4%、65.4%;水力停留时间为8 h时,TP去除效果达到34.2%,后期逐渐趋于平缓。溶解氧浓度随曝气压力增加而增加,曝气压力达到25 kPa之后COD、NH_(4)^(+)-N达到较佳的去除率,平均去除率分别为82.2%、84.1%;而TN去除的最佳曝气压力为15 kPa,去除率为70.0%。水流流速为0.03 m/s和0.05 m/s时,反应器整体运行效果较好,对COD、NH_(4)^(+)-N、TN的平均去除率分别为81.8%、83.5%、67.8%。

启动炭管膜曝气生物膜反应器实现全程自养脱氮

启动包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器(MABR),实现基于短程硝化和厌氧氨氧化的完全自养脱氮.首先接种普通硝化污泥启动反应器,在温度35℃,pH为7.9条件下,通过对膜内腔压力的适当控制逐步降低反应器溶解氧浓度,实现亚硝酸盐的积累.然后再次接种厌氧氨氧化污泥,使无纺布上形成好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌稳定共存的膜曝气生物膜,从而实现全程自养脱氮.结果表明,经过120 d连续运行,在膜内压力为0.015 MPa,水力停留时间6 h,进水NH4+-N为200 mg/L±10 mg/L条件下,NH4+-N转化率达到88.7%,出水总氮平均为48.65 mg/L,总氮去除率达到83.77%.荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization,FISH)分析表明,好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌作为主要功能菌群分别控制着靠近炭管膜/生物膜界面区域和靠近生物膜/液体界面区域.

炭膜曝气生物膜反应器硝化作用及其微生物群落结构分析

采用炭膜曝气生物膜反应器处理无机含氮废水,通过改变进水氨氮浓度和水力停留时间,研究了反应器硝化性能、氧利用情况以及氨氮去除负荷,并对生物膜表面特性和硝化菌优势菌种进行分析.结果表明,在膜内气压0.017 MPa,进水NH4+-N50 mg/L,HRT为8 h条件下,NH4+-N去除率达到96%,出水NO2--N平均为17 mg/L,一定程度上实现了短程硝化,炭膜所供给氧气被生物膜全部消耗;系统比表面氨氮最大去除速率为9.7 g/(m2.d),炭膜表面有限的生物量制约了去除速率的进一步提高;荧光原位杂交技术分析揭示生物膜内亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)为亚硝化细菌优势菌种,分别占细菌总菌数的19%和21%,硝化螺菌(Nitrospira)为硝化细菌优势菌种,占总菌数的20%,未检测到硝化杆菌(Nitrobacter)的存在.

生物膜厚度对膜曝气生物膜反应器硝化性能的影响

在设定的膜内压力下(2 k Pa)启动并运行膜曝气生物膜反应器(MABR),对生物膜生长过程中的硝化性能及生物膜组成变化进行了分析。实验结果表明,在生物膜厚度增长到(293.3±5.8)μm的过程中,生物膜内的总氧通量先增加后减少,最高可达21.3 g O2?m?2?d?1,证实了生物膜的存在可增强MABR的氧传质能力。在生物膜厚度增长的过程中,氨氮表面去除负荷也是先增加后减少,最高可达4.91 g N?m?2?d?1,表明在MABR硝化过程中存在最佳的生物膜厚度,根据所研究最佳生物膜厚度为(119.0±3.0)μm,此时MABR具有最高的氧通量和氨氮表面去除负荷,硝化性能最好。生物膜内胞外聚合物(EPS)成分分析结果表明,随着生物膜厚度的增加,生物膜内层紧密型EPS的含量增加,导致氧传质阻力增加,这是生物膜内氧通量及氨氮去除负荷随生物膜厚度先增加后下降的内在原因。

炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水运行特性研究

采用煤基炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理生活污水,考察了炭膜的传氧性能、对微生物的吸附性能以及该膜生物膜反应器的挂膜启动过程,并从膜内气压、碳氮比、水力停留时间等3个方面研究了试验运行的最佳工艺条件.结果表明,炭膜和其它中空纤维膜相比具有较高的微生物吸附能力,反应器在8d内即可完成挂膜启动.炭膜本身的传氧系数为0.36m/h,其作为生物膜载体和供氧装置在技术上是可行的.利用该炭膜曝气生物膜反应器处理生活污水,在膜内气压为0.025MPa,碳氮比为5∶1,水力停留时间8h条件下,可使NH4+-N去除率、反硝化效率和COD去除率分别达95%、92%和88%以上,出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准A标准.试验系统具有良好的稳定性,抗冲击负荷能力较强.

膜曝气生物膜反应器处理餐饮废水的研究

采用自然挂膜法进行培养微生物，研究了以疏水性中空纤维膜作为膜组件膜曝气生物膜反应器（MABR）好氧、厌氧、先好氧后厌氧以及先厌氧后好氧等不同曝气方式、不同膜丝种类和曝气压力对系统序批式去除餐饮废水COD、NH3-H的影响。结果表明，好氧方式不仅对餐饮废水处理效果较好，而且还可以降低经济成本；当进水COD和NH3-N的质量浓度分别为1．846．0g／L、30-60mg／L，曝气压力为60kPa，膜丝为聚四氟乙烯中空纤维，好氧曝气处理12h时，MABR能够较容易的使餐饮废水出水的COD保持在0．4gm以下，NH3-N的质量浓度保持在4mg／L以下，达到CJ343-2010排放标准。

炭管膜曝气生物膜反应器SNAD脱氮研究

以包裹无纺布的微孔炭管作为膜曝气生物膜反应器（MABR）的膜组件，进行了短程硝化，厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮（SNAD）研究。实验中，控制温度34±1℃，pH7．5～8．5，HRT8h，通过逐步降低膜内压力使反应器中的溶解氧由8mg／L逐步降低到0．5mg／L以下。实验采用亚硝酸细菌挂膜，然后接种厌氧氨氧化细菌，实现在单一反应器中同时发生短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮功能。结果表明，经过180d的连续稳定运行，氨氮去除率达到了93．4％，总氮去除率达到了92．5％，COD去除率达到97．2％，氨氮去除负荷0．6kgN／（m^3·d）。适合SNAD工艺的最佳C／N比为0．2～0．6，当COD浓度过高时，会抑制厌氧氨氧化细菌，使SNAD工艺的处理效果明显下降。

膜曝气生物膜反应器微生物膜结构研究进展

无泡曝气膜生物反应器(MABR)是一种具有广泛应用前景的新型有机废水处理技术.综述了MABR微生物膜特征、膜结构表征方法、微环境底物传质、微环境群落生态及生理学研究进展,并指出当前MABR微生物膜特性研究存在的问题与方向,为MABR技术的研究、开发与应用奠定基础.

炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究

利用包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器，对不含有机碳的氨氮废水进行了亚硝化启动试验的研究．结果表明，在进水NH4^＋-N浓度为200mg／L，温度为（34±1）℃，pH值为7．5-8．3，HRT为8h的条件下，通过逐步降低炭管内腔气压进而降低供氧量的方法，反应器连续运行83d，实现了稳定的亚硝化．荧光原位杂交（FISH）分析表明，硝化细菌主要集中在靠近曝气膜，生物膜界面区域，其中亚硝酸菌占优势地位，而靠近生物膜/液体界面区域硝化细菌数量较少．

膜曝气生物膜反应器处理模拟生活污水研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜构建膜曝气生物膜反应器(MABR),研究不同曝气压力,pH、流量和C/N比对模拟生活污水处理效果的影响,并分析PVDF中空纤维膜表面微生物的Alpha多样性、物种群落及群落组成.结果表明,构建的MABR可有效去除模拟生活污水中的化学耗氧量(COD)、氨氮(NH+-N)和总氮(TN),在曝气压力0.06 MPa,水力停留时间12.0 h,pH 8,C/N比5,循环流量90 mL/min下,MABR对模拟生活污水的处理效果达到最佳,COD,NH^+4-N及TN的去除率分别为95.4%、79.6%和71.8%.此时,反应器生物膜微生物具有较高的群落丰富度和多样性,Chao和Shannon指数分别为456.3和2.67,表明MABR具有较好的生活污水处理性能和潜在应用价值.

膜曝气生物膜反应器处理生活污水的脱氮性能研究进展

膜曝气生物膜反应器(MABR)作为一项将膜技术与生物处理技术相结合的新型污水处理技术,与传统生物处理技术相比,凭借其极高的氧传输效率而大大降低电耗以及提高水处理效果,成为污水处理领域新的研究热点之一。由于MABR特殊的生物膜结构,使其传质性能优于传统生物膜,并且能够凭借同步硝化反硝化实现高效脱氮除碳的目的。膜组件作为MABR的核心单元,是气体依附膜孔向液相扩散的媒介,同时也是微生物生长的载体。具有特殊结构的膜材料能形成利于脱氮除碳的特殊生物膜结构,从而使MABR实现高效运行。分析了异向传质生物膜结构,论述了MABR运行的基本原理,总结了不同膜材料和运行参数对生活污水MABR脱氮运行性能的影响,并对MABR的研究趋势进行了展望。

缠绕卷式膜曝气生物膜反应器工艺特性及农村污水处理应用实践

针对中国农村污水水量、水质、收集、输送、处理和排放特点,以及构造简单、维护方便、低碳节能、尾水回用等需求侧要求,介绍近年来应用的新型缠绕卷式膜曝气生物膜反应器(MABR)。从膜材质、膜结构、膜组件、传氧等方面,分析传氧效率、设备充氧动力效率等参数;从生物膜形态、泥膜组成形态、微生物载量特点、膜组件水力流态、组合工艺构成等方面,论述其复合“双泥”、高效脱氮除磷等优良工艺性能。结合工程实例,介绍该工艺在分散式农村污水处理中的可靠、高效、低维保应用和达标尾水资源化利用情况,以及农村废弃物协同低碳处理和资源化利用的实际需求。结合分散式农村污水处理装置低产泥需求,提出MABR耦合污泥减量菌实现源头污泥减量组合新工艺构想。基于该工艺超低能耗的运行特点,提出分类后污水生物质与农村其他可再生能源协同发电,并就地供应污水处理用电的建议,以期更好落实生物质分类处置,实现“无废乡村”愿景。

膜曝气生物膜反应器研究进展

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种新颖的膜-生物处理组合工艺.在MABR中,曝气膜既提供曝气又兼做生物膜生长的载体.气相(曝气膜内腔)中的氧是通过膜/生物膜的界面扩散进入生物膜内,而液相(废水)中的底物是从生物膜/液相界面上进入生物膜.MABR突出特征是无泡曝气以及氧和底物的异向传质导致的生物膜功能活性层化,对高需氧量、高氨氮、易挥发性污染物的废水处理具有明显优势.本文综述了MABR的工作原理、构造和特性、膜材料选择、工艺形式、应用、技术经济比较以及研究进展,指出当前MABR研究应用中存在的问题,并展望了今后的发展前景.

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH4+-N浓度分别为338mg/L和75mg/L,HRT为14h,炭膜腔内压力为13.6kPa时,COD、NH4+-N和TN的去除效率分别为82.5%、95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.

氨氮负荷对膜曝气生物膜反应器部分亚硝化性能的影响

对不同进水氨氮负荷下中试膜曝气生物膜反应器（MABR）部分亚硝化性能进行了考察,旨在确定在MABR中启动、优化和维持稳定亚硝化的控制策略.在进水氨氮表面负荷由（4.9＆#177;0.4）g·m-2·d-1（以N计,下同）升至（9.1＆#177;0.5）g·m-·2d-1的过程中,MABR氨氮去除负荷可以达到（5.7＆#177;0.5）g·m-2·d-1.当进水氨氮负荷为7.4 g·m-2·d-1时,本试验MABR部分亚硝化效果最佳,亚硝化率可达96.3％.部分亚硝化的维持需要控制合适的生物膜厚度,当生物膜厚度在110- 170 μm之间时,MABR亚硝化率在90％左右,能够有效实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制和亚硝酸盐的积累.利用微生物比氧利用率（SOURAOB）来反映生物膜中氨氧化菌（AOB）的活性,发现MABR生物膜的SOURAOB可达（133.9＆#177;31.1） mg·g-1·h-1（以每g SS利用的O2量（mg）计）.实时定量PCR结果也表明AOB为MABR生物膜中的优势菌群,其微生物丰度比接种污泥高出3个数量级.通过调控进水氨氮负荷和生物膜厚度,维持AOB的种群优势和高活性并同时抑制NOB的活性,可以实现MABR的稳定部分亚硝化.

厌氧折流板反应器与膜曝气生物膜反应器耦合作用的试验研究

利用膜曝气生物膜外层的厌氧状态与厌氧折流板反应器内部环境相融合的特性,分别启动驯化厌氧折流板反应器和膜曝气生物膜反应器,将驯化好的膜组件置入运行稳定的厌氧隔室内构成耦合反应器.当进水COD和NH+4-N浓度分别为1 600mg/L和80 mg/L时,膜组件置入后反应器出水中的COD和VFA含量分别降低了59.5%和68.1%,对含氮污染物的去除率达到83.5%.当进水有机负荷提高50%时,耦合反应器出水COD浓度仍处于60 mg/L以下,具有良好的抗有机负荷冲击能力.因为流入液体中有机底物的减少和硝态氮的增加,使得3号隔室的沼气产量和甲烷含量均明显减少,但是取而代之的是更为稳定和优良的出水水质.此工艺实现了单一反应器处理中高浓度有机含氮废水的同时去碳脱氮功效.

膜曝气生物膜反应器运行单级自养脱氮工艺功能型菌群特性研究

基于16S rDNA基因的分子生物学方法,对运行单级自养脱氮工艺的膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilmbioreactor,MABR)内的2个主要效应菌群(氨氧化菌和厌氧氨氧化菌)之间的协同作用关系和在生物膜上可能的空间分布进行研究.荧光原位杂交结果显示,试验的曝气生物膜主要存在2个明显的功能层,一个是靠近曝气膜和生物膜交界的氨氧化菌聚集层,另一个是靠近生物膜与水体交界的厌氧氨氧化菌聚集层.氨氧化菌和厌氧氨氧化菌群为曝气生物膜上的2个主要功能菌群,它们之间的合作共生和协同作用是膜曝气生物膜实现单级自养脱氮的基础.

膜曝气生物膜反应器耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

我国生活污水具有低碳氮比的特点,传统硝化-反硝化反应碳源不足,生物脱氮难度大,且常规微孔曝气装置存在过量曝气、亚硝化反应难以控制等问题.因此,本研究构建了膜曝气生物膜反应器(Membrane aerated biofilm reactor,MABR),接种了厌氧氨氧化污泥,采用厌氧-间歇曝气的序批式运行方式处理低碳氮比生活污水.结果表明,在处理模拟废水时(阶段1),进水C/N比为3.02,COD、NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别为90.21%、91.74%和79.92%;处理实际生活污水时(阶段2),C/N比为1.81,COD、NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别为78.61%、98.40%和80.54%,实现了碳氮污染物的高效去除.两阶段内碳源转化率分别为44.15%和27.02%,其中,阶段一进水采用乙酸钠配制有利于内碳源的转化.反应器出水中有机物主要包含难降解有机物和微生物产物.^(15)N同位素示踪结果表明,两阶段厌氧氨氧化脱氮贡献分别为66%和75%.上述结果表明,采用MABR耦合厌氧氨氧化工艺分别处理模拟废水和实际生活污水,单一与复杂有机物组分条件下,均可实现碳、氮污染物的高效去除,厌氧氨氧化脱氮贡献稳定.

膜曝气生物膜反应器处理生活污水N_(2)O等温室气体的排放特性

针对生活污水处理减污降碳的需求,本研究采用膜曝气生物膜反应器(membrane aerated biofilm reactor,MABR)耦合厌氧氨氧化工艺处理低碳氮比生活污水,考察了水质污染物去除的同时,分析了甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)和一氧化氮(NO)的排放特性。结果表明,MABR实现了较好的碳氮污染物去除效果,当处理进水C/N为3.00±0.14的模拟污水时,COD、NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别为85.24%、90.10%和64.35%;当处理进水C/N为1.67±0.07的实际污水时,COD、NH_(4)^(+)-N和TN去除率分别为75.39%、96.39%和81.88%。MABR具有较低的CH_(4)和N_(2)O排放因子,厌氧阶段分别为(0.0103±0.0105)%、(0.0050±0.0055)%,好氧阶段分别为(0.0015±0.0017)%、(0.0021±0.0015)%,厌氧阶段是CH_(4)和N_(2)O排放的主要阶段。气态NO和气态N_(2)O存在正相关关系,反硝化反应可能是N_(2)O产生的主要路径。NO是反硝化过程N_(2)O产生的前体物,对反硝化过程N_(2)O的释放具有指示作用。