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。

秸秆-磷石膏联用对赤泥的腐殖质组分和微生物群落的影响

腐殖化过程是赤泥土壤化及堆场生态修复的重要环节。本研究采用腐殖质分级和高通量测序技术,探究了秸秆和磷石膏联用对赤泥腐殖质组分和微生物群落的影响。结果表明,秸秆-磷石膏联用显著增加赤泥胡敏酸和富里酸含量,提高微生物群落多样性和丰富度,促进赤泥腐殖化过程。施用秸秆后,赤泥中葡萄糖苷酶、纤维素水解酶、多酚氧化酶和过氧化物酶分别升高7.15~8.76倍、5.64~7.12倍、2.69~4.57倍和2.59~4.24倍,显著增加Devosiaceae、Rhizobiaceae、Flavobacteriaceae、Caulobacteraceae和Cellvibrionaceae等具有纤维素降解和固氮功能微生物类群相对丰度,提高微生物群落稳定性。研究结果为外源生物质促进腐殖质累积、驱动赤泥成土进程提供科学依据。

高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性

高效性是厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)生物脱氮工艺的优势,污泥颗粒化则是生物反应器高效性的重要原因。控制进水亚硝酸盐浓度为360mg·L-1,回流比为0.5,经过230d的连续运行,逐步将厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(expanded-granular sludgebed,EGSB)反应器(1.1L)的水力停留时间由6.9h缩短至0.30h,获得的容积基质氮去除速率为50.75kg.m-3·d-1,是原有世界最高水平的2倍。在此工况下获得的高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径为(2.51±0.91)mm,比污泥厌氧氨氧化活性为1.899kg·(kgVSS)-1·d-1,胞外多聚物(extracellular polymers,ECP)总含量达143.00mg·(gVSS)-1。随着反应器容积基质氮去除速率的提高,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥胞外多聚物含量增加,其中蛋白质含量增加更快,蛋白质的'超量产生'致使颗粒污泥的PN/PS增大,易随水流失。

不同接种物启动Anammox反应器的性能研究

采用上流式生物膜滤器(UBF)研究了以厌氧颗粒污泥和反硝化污泥作为接种物启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器的性能.结果表明,2种接种物均能成功启动Anammox反应器.启动过程可分为菌体自溶阶段、活性迟滞阶段、活性提高阶段和活性稳定阶段.这种启动过程的阶段性特征符合Logistic方程.以厌氧颗粒污泥启动Anammox反应器,菌体自溶阶段较长(49d),活性迟滞阶段较短(8d),基质去除速率最高可达2090mg/(L-d);以反硝化污泥启动Anammox反应器,菌体自溶阶段较短(3d),而活性迟滞阶段较长(36d),基质去除速率最高可达1030mg/(L-d).分别以负荷提升前后的基质去除速率、基质去除率以及出水基质浓度的变化情况作为效能指标评价2个反应器运行的稳定性,以厌氧颗粒污泥作为接种物启动Anammox反应器的稳定性能明显占优势.在高负荷率下运行,以反硝化污泥作为接种物启动的Anammox反应器较易失稳.根据启动过程的阶段性和反应器运行的稳定性,对Anammox反应器采取相应的调控对策可促进启动过程的顺利进行.

基于基质浓度的厌氧氨氧化工艺运行策略

考察了不同操作模式对厌氧氨氧化工艺性能的影响。采用高基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,设置出水回流(回流比R为1.07),最大基质氮去除速率为3.78 kg·m-3·d-1;采用低基质浓度运行厌氧氨氧化反应器,不设出水回流,最大基质氮去除速率可达25.04 kg·m-3·d-1;两者的最大基质氮去除速率相差6.62倍,低基质浓度操作模式明显优于高基质浓度操作模式。亚硝酸盐的毒性强于氨,反应器运行中可控制氨氮适当过量,同时应根据反应器对亚硝酸盐的转化能力来控制亚硝酸盐负荷,以避免亚硝酸盐过载所致的抑制作用。在处理高浓度含氮废水时,可采用出水回流来缓解基质抑制,也可配水稀释,使NO2--N浓度低于临界抑制浓度。

猪场废水厌氧生物处理FAN抑制及其调控对策的研究

通过稀释降低废水浓度和采用磷酸铵镁沉淀法除铵预处理,研究了猪场废水厌氧生物处理的运行性能。UASB(upflow anaerobic sludge blanket)反应器的运行结果表明,游离氨氮(free ammonia nitrogen,FAN)是猪场废水厌氧生物处理的重要障碍因子,其临界抑制浓度为100～120mgN·L-1;猪场废水FAN浓度为140～230mgN·L-1,高于临界FAN抑制浓度;对猪场废水直接进行厌氧生物处理,COD(chemical oxygen demand)去除率为8.1%～15.6%,容积产气率为0.32L·L-1·d-1,反应液挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)浓度高达2000mg·L-1,表现出典型的运行障碍;FAN超过临界抑制浓度后,可触发对厌氧生物处理过程的抑制,致使反应液VFA高于2000mg·L-1,进而加剧抑制效应,引起反应器功能崩溃。将pH控制在适宜厌氧生物处理的下限区间,稀释进水将FAN降低到临界抑制浓度以下,以及采用磷酸铵镁沉淀法进行除铵预处理,均可缓解猪场废水厌氧生物处理的运行障碍,COD去除率升至60.0%～72.2%,VFA去除率高达90.0%,容积产气率升高至1.50～1.92L·L-1·d-1。

Anammox反应器运行稳定性及其机理研究

采用模拟废水研究了厌氧氨氧化UBF的运行性能。结果表明,在高负荷工况下,厌氧氨氧化反应器的稳定性较差。当容积负荷超过反应器的最大转化潜能时,反应器性能恶化。厌氧氨氧化反应是致碱反应,引起反应器内pH值长期维持在8.50~9.05,超出了厌氧氨氧化菌生长的最适pH范围(6.70~8.30),直接抑制厌氧氨氧化菌的生长和代谢,导致厌氧氨氧化反应器失稳。pH值过高引起反应器内游离亚硝酸浓度(FNA)降低至(1.9±4.3)×10-5^(2.2±2.5)×10-5mg.L-1,低于Anammox菌FNA半速率常数(KS,FNA),会造成亚硝酸"饥饿"。pH升高还可引起游离氨浓度(free ammonia,FA)升高至178.1 mg.L-1,超过了Anammox菌FA半抑制常数KI,FA,严重抑制Anammox菌的生长和代谢,并加剧反应器性能恶化以致失稳并且不能自行恢复。反应器性能失稳后,应及时用清水从反应器内洗出残余基质,反应器功能可快速恢复。

厌氧氨氧化工艺的菌种、启动与效能

厌氧氨氧化是微生物和环境领域的重大发现,具有很高的科学和实用价值。研究证明,除了人们最早认识的浮霉状菌外,硝化菌和反硝化菌也有厌氧氨氧化活性。以厌氧颗粒污泥、硝化污泥、自养型和异养型反硝化污泥作为接种物,均可成功启动厌氧氨氧化反应器。在厌氧氨氧化反应器启动过程中,依次呈现菌体自溶、活性迟滞、活性提高和活性稳定4个阶段,根据这种阶段性可及时调控启动过程。实验室和生产性厌氧氨氧化工艺的平均容积基质氮去除速率可达50.75kg.m-3.d-1和9.50kg.m-3.d-1,显示了极高的脱氮效能。

厌氧氨氧化工艺的基质抑制及其恢复策略

氨和亚硝酸盐是厌氧氨氧化菌的基质,但同时也是毒性物质.通过提升UASB反应器的进水基质浓度研究了两种基质的抑制特性,针对其抑制特性,研究了不同的恢复策略及其恢复性能.结果表明,亚硝酸盐的毒性显著强于氨,当亚硝酸盐抑制相对较轻时(出水亚硝酸盐浓度低于抑制常数K_(IH,NO_2^--N):632mg/L),通过降低进水基质浓度,反应器的脱氮性能可快速恢复(恢复时间为15d,恢复程度为100%);当亚硝酸盐抑制相对较重时(出水亚硝酸盐浓度高于632mg/L),采用慢速恢复策略,有效恢复时间为39d,恢复程度仅为89%.当游离氨浓度达83—130mgN/L时也可抑制反应器的脱氮功能,及时调低反应液pH值6.8—7.0可有效解除游离氨抑制,反应器的脱氮性能可较快并完全恢复(恢复时间1d,恢复程度100%).

厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略

厌氧氨氧化细菌产率低,倍增时间长,导致厌氧氨氧化反应器启动过程缓慢,极大限制了其工程化应用,因此选择合适的厌氧氨氧化反应器的接种污泥和启动策略具有重要意义。探讨了污(废)水处理工程中常见的活性污泥用作厌氧氨氧化反应器接种污泥的基本原理、启动策略和应用效果,并对世界上第一个生产性厌氧氨氧化反应器的启动过程进行剖析,提出了加快厌氧氨氧化工程启动的"逐级富集扩大"模式。

厌氧氨氧化菌富集培养技术的研究与应用

厌氧氨氧化技术是近年来开发成功的新型生物脱氮技术,其脱氮效能大大突破了传统硝化-反硝化技术,具有十分诱人的应用前景。但厌氧氨氧化菌细胞产率极低,生长缓慢,且对环境条件较为敏感,要使接种物显现厌氧氨氧化功能,必须对其进行精心培育。根据厌氧氨氧化菌富集培养物的特点和接种污泥的来源,探讨了厌氧氨氧化菌富集培养技术,指出采取控制和强化技术可加快厌氧氨氧化菌富集培养过程。

厌氧氨氧化膨胀污泥床反应器的化学计量学特性

采用厌氧氨氧化膨胀污泥床(ESB)反应器,研究了模拟废水中基质氨和亚硝酸盐对厌氧氨氧化工艺化学计量学的影响.结果表明,当分别只提高1种反应物的浓度时,反应器均表现出对富余基质具有额外吸纳的能力,致使其对富余基质的绝对去除量和相对去除量均增多.从厌氧氨氧化的反应模型和化学平衡的原理出发,可解释厌氧氨氧化工艺化学计量学的特性.根据化学计量学特性,可按需选取相应的进水基质比例,以实现不同的目的.

味精废水短程硝化工艺的运行性能

通过现场试验研究了工程规模的短程硝化反应器处理实际味精废水的运行性能.结果表明,短程硝化工艺（Single Reactor High Activity Ammonia Removal Over Nitrite,SHARON）适合处理低浓度味精废水（pH值为9.36-10.49;NH4^＋-N浓度为239.70-341.23mg·mL^-1;COD为1000-1500mg·mL^-1）.短程硝化反应器的硝化性能良好,短程硝化效率（Partial Nitrification Efficiency,PNE）高达94.56%±4.30%;在反应器内pH值为9.25-9.80、游离氨（Free Ammonia,FA）浓度为20-70mg·mL^-1的工况下,短程硝化反应器运行性能稳定,PNE达96.64%±4.73%,出水中（NO2^--N）/（NH4^＋-N）为0.70-1.35,出水pH值稳定在6.50-7.00,适用于后续厌氧氨氧化工艺（Anaerobic Ammonium Oxidation,ANAMMOX）处理.进水FA浓度不宜过低,若反应液中的FA浓度低于20mg·mL^-1,可导致NO3^--N浓度升高,不利于NO2^--N积累.采取一次性投加石灰的方式调节废水碱度,只适用于进水NH4^＋-N浓度较低的情况;若进水NH4^＋-N浓度较高,则会导致进水pH过高而抑制亚硝酸菌生长,宜采用多次投加或分段投加石灰的方式来调节废水碱度.

厌氧氨氧化技术应用的挑战与对策

厌氧氨氧化可在缺氧条件下实现氨氮的高效去除,现已成功应用于高氨氮实际废水的处理,其容积氮去除速率高达9.5kgN/(m3·d)。但由于厌氧氨氧化菌生长缓慢,细胞产率低,厌氧氨氧化工艺的启动与运行较为困难,限制了其在全球的推广应用。目前,我国对该技术的研究主要处于实验室小试阶段,缺少中试及以上规模厌氧氨氧化工程的实际应用。以厌氧氨氧化工艺的工程化为目标,探讨了其在菌种、工艺及装置等方面存在的问题,提出了相应的控制对策,并在此基础上提出了厌氧氨氧化工艺工程应用的模式和产业化措施。

味精废水处理工艺的研究和应用

从味精废水的水质特点出发,探讨了对味精废水进行预处理的必要性,介绍了国内具有代表性的味精废水生物处理工艺和工程,讨论了味精废水处理新工艺,指出了综合治理和开发新型脱氮工艺的现实意义。

高效螺旋厌氧反应器的液体流动特性

以NaCl作为示踪剂,采用刺激-响应的试验方法,对螺旋反应器内的液体流态特性进行研究。研究结果表明:在模拟无产气工况下,螺旋厌氧反应器和螺旋升流区的液体流态均呈现良好的平推流特性,有利于基质降解;在模拟高容积负荷工况下(产气率Ug=67.5 L/h),因大量产气实现反应器内液体的有效自循环,反应器流态介于平推流与全混流之间,反应器内的自循环量可达4倍进水流量,有助于稀释进水基质质量浓度,缓解基质抑制作用,这是螺旋厌氧反应器能够取得高容积效能的重要原因。

印染废水生物处理技术进展

随着我国印染行业的发展,印染废水的水质和水量都发生了很大变化。本文评述了我国印染废水水质和水量的现状,分析了印染废水处理中常规生物处理技术(好氧处理技术、厌氧处理技术和厌氧-好氧处理技术)的发展,并阐述了印染废水处理中两种新型生物处理技术(生物强化技术和固定化微生物技术)的研究进展。

低pH对高负荷厌氧氨氧化反应器性能的影响

厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺是一种新型生物脱氮工艺,具有良好的应用前景。但ANAMMOX以亚硝酸盐为电子受体,需与短程硝化(SHARON)联合应用。SHARON是一个产酸反应,而ANAMMOX是一个嗜碱反应,后者会受前者的干扰。试验结果表明,低进水pH冲击对高负荷(总氮负荷9.3～27.7kg·(m3·d)-1)ANAMMOX反应器效能具有显著影响。在一定范围内,提高总氮负荷可削弱低进水pH冲击的影响,设置回流也可缓解低进水pH冲击所致的负面效应。低进水pH冲击对厌氧氨氧化反应器效能的影响主要来自低pH与游离亚硝酸毒性的双重抑制,其中低pH的直接作用对反应器效能的影响更大。低进水pH冲击所致的反应器效能恶化可采用停车自然恢复、清水冲洗恢复和外加碱液恢复。

氧化锌-硫磺-还原性添加剂混合粉末的机械化学硫化行为(英文)

采用高能球磨技术研究氧化锌-硫磺-还原性添加剂(P、Fe、Al、Mg)混合粉末的机械化学硫化行为。该方法是氧化锌硫化的一种新方法。在添加P、Fe、Al、Mg的条件下,经过4、6、1、1 h的球磨,ZnO的硫化率分别达85.2%、81.6%、96.7%、92.6%。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析了球磨样品的化学物相组成变化和形貌特征变化,提出了ZnO机械化学硫化的反应机制,即机械力诱发的自蔓延反应(MSR)。另外,为了实现硫化产物的浮选回收,考察了硫化产物的可浮性。结果表明,机械硫化产物中的ZnS能够通过浮选而高效富集。通过采用该硫化技术,有望实现废渣中锌的回收和重金属危险废物的净化解毒。

实验室模拟高负荷SPAC厌氧反应器运行

采用模拟废水,对新型高负荷螺旋式自循环(Spiral automatic circulation,SPAC)厌氧反应器的运行性能进行了实验室模拟研究。结果表明:在30oC,水力停留时间(HRT)为12h,进水COD浓度从8000mg/L升至20000mg/L的条件下,反应器的COD去除率为91.1%～95.7%,平均去除率为93.6%。在进水浓度为20000mg/L,HRT由5.95h缩短至1.57h的工况下,COD去除率从96.0%降低至78.7%,反应器达到最高容积负荷率306gCOD/(L·d),最大容积COD去除率240g/(L·d),最高容积产气率131L/(L·d)。该反应器对基质浓度的连续提升具有良好的适应能力。进水COD浓度由8000mg/L提升至20000mg/L时,出水COD浓度一直处在较低水平(平均为852mg/L),容积COD去除率和容积产气率分别提高162%和119%。该反应器对HRT的连续缩短也有良好的适应能力。HRT由5.95h缩短至1.57h时,反应器容积COD去除率和容积产气率分别升高191%和195%。