MBR与HMBR除污效能及相关功能微生物对比研究

复合式膜生物反应器(Hybrid membrane bioreactor,HMBR)是在膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)中引入悬浮生物膜载体。利用高通量测序及相关分析软件筛选出具有降碳、脱氮、除磷功能的微生物,对比HMBR、MBR内微生物群落结构差异,结合两种反应器各自最优工况下对污染物去除效果,探究二者除污效能存在差异的原因。试验结果表明,HMBR的除污性能优于MBR,且MBR与HMBR污染物降解机制不同。HMBR拥有更优运行性能的原因在于HMBR内部拥有物种更加丰富、分布更加均匀、数量更多的微生物群落,相关功能菌在HMBR内增殖明显,尤其是悬浮填料的投加带来了功能菌的额外增量,从而提升了HMBR的污染物降碳、脱氮、除磷效能。

厌氧/好氧耦合反应器的除污效能及污泥减量效果

基于流离和多相生物反应原理开发了厌氧/好氧耦合生物反应器,并考察了该反应器的除污效能及污泥减量效果。研究表明,当耦合生物反应器的进水COD负荷从0.64 kgCOD/(m3.d)上升到1.58 kgCOD/(m3.d)时,对COD的去除率均在80%以上,即其能承受较大的COD负荷;该反应器具有较好的脱氮性能,在常温、HRT为8 h的条件下,对总氮的去除率>55%;它的污泥平均产率为0.028 5 kgMLSS/kgCOD,与现有污水处理工艺相比,其污泥减量效果显著。

臭氧化和臭氧催化氧化工艺的除污效能

以受污染的松花江地表水为研究对象,利用GC/MS定性分析了臭氧化和两种臭氧催化氧化工艺(O3/H2O2,O3/Mn)处理出水中的氧化产物,借此评价了它们的除污染效能。结果表明,原水中检出的71种有机污染物中多为分子质量较高、化学结构比较复杂的有机物;对混凝沉淀出水进行臭氧化处理后,可检出的有机物数量大幅度增加(达到了111种),生成的氧化产物主要为醇、酮、有机酸和酯类等;与臭氧化相比,O3/H2O2和O3/Mn催化氧化处理出水中检出的有机化合物数量明显减少(分别为49种和63种),同时有机酸和酯类等臭氧化副产物被进一步氧化分解而生成了氧化程度更高的短链烷烃。据推测,这是由于比臭氧分子具有更强氧化能力的羟基自由基参与了氧化反应的结果。

粉末炭-膜生物反应器净化低温沉后水的除污效能

针对我国北方地区某地表水体,通过与传统砂滤和单独超滤工艺对比,研究了粉末炭-膜生物反应器(PAC-MBR)工艺净化低温沉后水的除污染效能。结果表明,PAC-MBR能有效除浊,出水浊度仅为0.10±0.03 NTU;对水中耗氧量和UV_(254)的去除效果较优,但去除效能会受到反应器内粉末活性炭(PAC)吸附饱和程度的严重影响,平均去除效率为34.9%和68.4%;能在一定程度上去除水中NH_3-N,平均去除率为29.8%,但将水中NH_3-N降低至0.5 mg/L以下仍存在较大困难。

EGSB反应器微氧颗粒污泥的快速培养及其除污效能研究

常温条件下以生活污水为基质,采用EGSB反应器培养微氧颗粒污泥,考察了颗粒污泥的特性及其除污效能。结果表明,厌氧颗粒污泥经过逐步加氧驯化能培养出性能稳定的高活性微氧颗粒污泥,其结构密实,粒径集中在0.63～2mm,沉速为14～85m/h,同时具备产甲烷和脱氮能力;反应器出水COD低于50mg/L,去除率可稳定在90%以上;脱氮效果受溶氧条件和回流稀释的影响;水力停留时间为10h,反应器出水DO为0.2～0.3mg/L,回流比为10时,TN和NH4+-N平均去除率分别达到81%和85%,平均出水浓度低至13.2mg/L和7.7mg/L。

不同絮凝剂对活性污泥特性及除污效能的影响研究

为了研究絮凝剂对污泥特性及除污效能的作用结果,考察了SBR反应器中投加聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对污泥特性及COD、NH_4^+-N和TP去除效果的影响。结果表明:投加10 mg/L PAC会导致活性污泥沉降性能变差,降低了微生物对污染物质的分解能力;投加0.1 mg/L CPAM和10 mg/L PFS能够改善活性污泥菌胶团和絮体结构,使得活性污泥的吸附效能和沉降性增强。

投加HCPA对UF-MBR处理低温高色高氨氮水源水效能与膜污染控制的影响

采用高浓度纯化凹凸棒土-超滤膜生物反应器(HCPA-UF-MBR)耦合工艺处理低温高色高氨氮水源水,考察HCPA对UF-MBR系统除污效能与膜污染控制的影响.基于污泥混合液粒径分布、Zeta电位、有机物相对分子质量分布、傅里叶红外光谱与三维荧光光谱分析探究HCPA投加后UF-MBR中污泥混合液性能的变化,研究清洗前后膜的微观性貌、洗脱液的物质成分,明确HCPA在减缓膜污染方面发挥的作用.结果表明:HCPA-UF-MBR工艺对色度、COD_(Mn)、TOC、NH_4^+-N、浊度等的去除效果优于UF-MBR工艺的1.02~3.9倍,HCPA-UF-MBR中TMP始终大于UF-MBR.投加HCPA后,UF-MBR内污泥絮体平均粒径变小、趋于均匀,易使膜通量降低,HCPA通过吸附、生物载体降解有机物与降低污泥混合液粘度作用控制膜污染,使系统除污效能未降返增;污泥混合液的|Zeta|电位降低11%~26%,利于污泥沉降;系统对UF膜难以截留的3~10kD小分子有机物的去除效能增强,污泥混合液与相应膜表面滤饼层中有机物种类与含量明显减少,系统对蛋白质类、溶解性微生物代谢产物去除效果显著.膜表面主要污染物为无机物Ca、Fe、Mg、Mn、Si与有机物,同样运行条件下膜HCPA-UF-MBR的污染程度比膜UF-MBR轻,污染物少;污染膜HCPA-UF-MBR表面的有机物易被水清洗但效果甚微,碱清洗膜效果最佳;该研究为凹凸棒土在MBR中的应用提供技术支撑.

重力驱动微滤膜给水处理工艺特性与除污效能

采用浸没式重力驱动微滤膜系统处理松花江地表水,考察了不同重力下微滤膜通量的变化规律及对有机物、微生物和金属离子的去除效能。结果表明,提高重力驱动力可提升膜的初期通量,但长时间运行结果显示,较低重力驱动力反而对保持较高的稳定通量更为有利;浸没式重力驱动膜系统对地表水中的常规污染指标如浊度、UV254和细菌总数具有很好的去除效果,去除率分别可达99.8%、93.4%和98.6%以上;同时对典型金属离子的去除率也可达到90%以上,说明浸没式重力驱动微滤膜系统具有很好的抗污染性能和去除污染物能力,可用于以地表水为源水的饮用水净化中。

ABR耦合CSTR一体化工艺好氧颗粒污泥形成机制及其除污效能研究

本研究通过对厌氧折流板反应器(ABR)改进,使其成为厌氧与好氧组合一体化工艺,实现耦合运行.对连续流条件下其好氧颗粒污泥形成机制进行了研究.将ABR末端隔室分别改为曝气池与沉淀池,并分别在厌氧区和好氧区接种厌氧颗粒污泥和普通活性污泥,保持好氧区C/N为2,COD容积负荷逐渐由1.5 kg·(m3·d)-1提高至2.0 kg·(m3·d)-1,沉淀池HRT逐步由2.0 h缩短至0.75 h.研究表明,经110 d的运行,在好氧区中成功培养结构致密、沉降性能良好(平均沉降速率为20.8m·h-1)的淡黄色颗粒污泥.在好氧区沉淀时间为0.75 h、COD容积负荷为2.0 kg·(m3·d)-1的条件下,系统稳定运行时具有较好的脱氮除磷效果,COD、NH+4-N、TP和TN的去除率分别为90%、80%、65%和45%.研究表明,因沉淀时间缩短而不断提高的选择压、维持较高的有机负荷是好氧颗粒污泥形成的主要驱动力.

大型超滤水厂预处理流程的除污效能及膜污染特性

预处理流程是提高超滤组合工艺除污效能、控制膜污染的关键环节,在实际工程应用中具有重要作用。对比了长期运行的大型超滤水厂中两种预处理流程的除污效能和膜污染特性。结果表明,常规流程+超滤工艺和短流程/炭泥回流+超滤工艺都有较好的有机物去除效果,出水以分子质量<3 ku的DOC为主,出水水质均满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006);预处理流程中投加粉末活性炭、设砂滤单元可有效改善膜前水水质,提升水质稳定性,降低膜阻力、缓解膜污染,减小超滤单元的运行负荷。两种工艺的预处理流程均可有效去除类芳香族蛋白质、类芳香族蛋白质Ⅱ和分子质量<1 ku的DOC,超滤单元均可去除类腐殖酸、溶解性微生物代谢类蛋白质和分子质量>30 ku的DOC;分子质量<3 ku的DOC与类芳香族蛋白质、类腐殖酸是造成膜孔阻力的主要因素,分子质量>100 ku和3~10 ku的DOC与类芳香族蛋白质、类芳香族蛋白质Ⅱ以及溶解性微生物代谢类蛋白质是造成滤饼层阻力的主要因素。

不同运行模式对CIBR反应器的除污效能研究

进行了不同模式(3 h曝气+1 h搅拌,2 h曝气+2 h搅拌,3 h曝气+3 h搅拌)条件下CIBR反应器的除污性能试验,并对比研究了其与膜技术结合后对污水的处理效果.结果表明:在2 h曝气+2 h搅拌的运行模式下,CIBR除污效能最优,其对SS,COD,NH4+-N,TN和TP的平均去除率分别可达到91.84%,93.81%,82.10%,50.97%和80.59%,出水水质能达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准(GB18918-2002);而结合膜技术后,其对SS,COD,NH4+-N,TN和TP的去除率分别提高了6.38%,2.62%,4.98%,7.12%和9.03%,反应器出水各指标平均质量浓度对应为1.78,8.99,3.87,14.67和0.33 mg/L,可以稳定达到GB18918-2002一级A排放标准.

生物接触氧化装置优化参数的除污效率和硝化菌群变化分析

采用模拟农村生活污水进行研究,通过改变反应器的工艺参数,包括水力停留时间（HRT）、气水比和碳氮比（C/N）等,考察各因素对反应器去除污染物（COD、NH＋4-N及TN）及硝化菌群的影响,寻求最优化的工艺参数。结果表明,HRT的延长有助于系统内硝化菌群生长,当HRT为6h时,NH＋4-N、TN去除率可维持较高水平。气水比对于有机物的去除效果影响不大,但对氨氮和总氮的去除具有显著的影响,气水比也对硝化菌群的群落特征产生影响,硝化菌丰度随着气水比的增加而降低。综合考虑去除效果和经济性原则,最佳气水比为5。碳氮比（C/N）在8-10范围内有利于反硝化作用和TN的去除,但会导致硝化菌的丰度水平下降。

湖库水藻类污染去除研究——以多相流泵气浮除藻方式为例

水库水富营养化导致藻类滋生泛滥,对饮用水安全造成严重危害。气浮工艺可以克服常规处理工艺去除藻类能力不足的问题,其除污染效能受设备性能的影响。多相流泵作为气浮设备中的一种,由于其系统配置简单、故障率低等特点而受到人们关注。本文针对多相流泵溶气气浮装置的设备性能和除污染效能进行研究。

加压与常压生物滤池处理生活污水的效能对比

在生物滤池工艺中采用加压曝气方式而形成加压生物滤池,对加压和常压生物滤池的挂膜启动、除污效能以及耐负荷能力进行了对比研究。结果表明,加压生物滤池具有启动快、除污效率高和耐负荷能力强的优点。当Q=30L/h、HRT=1.15h、气水比为(3∶1)～(5∶1)、加压滤池内的气体分压为0.18～0.21MPa时,加压生物滤池降解COD的性能尤为明显,和常压生物滤池相比,对COD的平均去除率提高了11.3%,而对NH3-N的平均去除率只提高了8.2%。

C/N比对好氧颗粒污泥性能的影响

在SBR内接种活性污泥,研究了进水C/N比对好氧颗粒污泥的影响。结果表明,在高C/N比的条件下污泥不易快速颗粒化,沉降性能差,低C/N比有利于反应器内微生物的积累,MLSS最高可达8 740 mg/L,然而过低的C/N比将导致颗粒粒径增加,结构疏松以致解体,丝状微生物过度繁殖,不利于系统的稳定。对有机物的去除受进水C/N比的影响不明显,颗粒初步形成后对COD的去除率基本维持在87%左右;在C/N比为6.67～2.86之间时,除磷效果较好,平均去除率稳定在80%以上,而C/N比过高或过低,污泥颗粒化程度差,体系内缺乏除磷所需的微观环境,不利于磷的去除;进水C/N比对NH4+-N的去除效果影响明显,C/N比为10时,好氧颗粒污泥具有良好的脱氮效果,NH4+-N的平均去除率达90.59%,但低C/N比能抑制硝化菌和反硝化菌的活性,当进水C/N比由5降低至2时,反应器对NH4+-N的去除率由65.23%下降到38.77%。

MBR净化受污染地表水的自然启动及稳定运行除污染特性

为了考察膜生物反应器(MBR)净化受污染地表水自然启动过程中功能菌群的成熟规律及碱度对MBR去除水中氨氮的影响,通过构建小试规模的MBR,考察了MBR处理受污染地表水的自然启动和稳定运行除污染特性。结果表明,MBR在自然启动过程中不会出现异养菌成熟的标志,系统对进水DOC、UV254和CODMn的平均去除率分别仅为(14.5±5.1)%、(12.6±5.6)%和(31.2±7.4)%,应考虑将其他工艺与MBR联用以提高系统的有机物去除能力。启动23天后,MBR中的亚硝化细菌成熟,NH3-N去除率达到80%以上;启动31 d后,MBR中的硝化细菌成熟,出水NO2--N稳定在0.05mg/L以下。碱度对MBR去除NH3-N效能影响较大,向进水中投加30 mg/L的NaHCO3能使MBR对NH3-N的去除率由(86.1±3.7)%提高至(98.0±1.6)%。在连续曝气、10 L/(m2.h)通量、每10 min反洗15 s运行模式下,MBR的膜污染较为严重,平均TMP增长速率为0.45 kPa/d,需进一步优化相关参数以实现MBR的长期稳定运行。

磁混凝对黑臭水体中污染物的去除特性

在工艺优化基础上,深入开展了混凝、磁混凝、回流磁泥混凝3种工艺对黑臭水体中污染物的去除特性与机制研究。结果表明,微米级磁种粒径对磁混凝除浊效果影响不显著,快搅阶段投加磁种和回流磁泥的除污效果较好。磁混凝和回流磁泥混凝主要通过提高不溶性污染物的去除能力来强化对黑臭水体中氨氮、总磷和COD等指标的去除效果。磁混凝和回流磁泥混凝可形成更为致密、紧实的磁性絮体,可大幅提升沉降速度。回流磁泥可使水中微粒表面电位显著下降,大幅减少混凝剂投加量。

混凝剂特性对建筑景观水水质维护效果的影响

建筑景观水体的水质会直接影响居民身体健康和生活环境,采用简单、高效的水质维护技术具有较大实用价值。采用混凝-沉淀法对比研究了硫酸铝（Al2（SO4）3）、聚合氯化铝（PAC）、三氯化铁（Fe Cl3）和聚合硫酸铁（PFS）4种常用混凝剂对建筑景观水体中主要污染物的去除效果,对混凝剂的电性中和特性与絮体特性进行初步分析。结果表明：在投药量为10~30 mg/L条件下PAC、PFS和Fe Cl3的混凝除污染效果均明显好于Al2（SO4）3;在投药量达到35 mg/L时,4种混凝剂的混凝效果趋于相近,均可达到较好的除污效果。由Zeta电位和絮体特性的分析可知：PAC电荷密度最高,PAC和PFS形成的絮体粒径和密度最佳。

介孔SBA-15掺杂聚砜超滤复合膜的制备与性能研究

采用介孔SBA-15作添加剂,以聚砜(PSF)为复合膜本体材料制备PSF/SBA-15超滤复合膜,考察了SBA-15的添加对复合膜微观结构的影响,研究了不同SBA-15添加量的复合膜渗透性能与分离性能的变化规律,并以水厂沉后水作为处理对象,考察了不同SBA-15添加量的超滤复合膜对污染物的去除效能以及产水稳定性。结果表明:与未添加SBA-15的对照组相比,PSF/SBA-15复合膜的孔隙结构更加发达,过滤性能大幅提升,对污染物的去除效果明显提高。当SBA-15添加量为6%时,复合膜过滤性能最强,对沉后水中浊度、细菌总数、COD_(Mn)和UV_(254)的去除率分别达到99.8%、100%、16.3%和31.2%;在沉后水过滤试验进行5个循环后,复合膜的水通量仍然可以保持在63.1 L/(m^2·h),是对照组的5.74倍。该新型介孔超滤复合膜制备方法的提出,为超滤膜工艺在实际工程中高通量、低成本的运行提供了技术支撑。