循环复氧生物膜工艺在农村分散式污水处理中的应用研究

针对农村分散式生活污水的治理,提出了一种新型循环复氧生物膜一体化处理工艺,并开发了智能网关和物联网管理平台,用于构建分散式农村污水处理设施智能化管理模式。利用实验室小试探索了循环复氧比这一关键参数对工艺运行效果的影响;在单户场景中,试验装备对COD和NH_(3)-N的去除率分别可达到72.4%和75.4%,在高氨氮进水条件也能满足相应排放标准。在联户场景中,出水COD、NH_(3)-N和TN分别为13~38mg/L、0.4~4.8mg/L和1.8~7.2mg/L,均能稳定达到海南省地方标准的一级标准,不加药剂情况TP平均去除率为59.8%,同时对智能化管理模式进行了验证。研究表明,循环复氧生物膜一体化处理工艺具有低成本、易维护、抗水量和水质冲击性强的特点,能够适应多种复杂场景。

侧流与主流磷回收工艺对比及调控因子分析

从污水中回收磷是缓解磷资源危机的有效途径,目前,污水处理厂常用的磷回收工艺主要为从剩余污泥中回收磷的侧流工艺,存在工艺复杂、回收效率低等问题.以生物膜为主体的主流磷回收工艺可实现磷的同步去除与富集,工艺简单且高效,因此更具发展前景.两种工艺在运行原理及模式上存在显著差异,因此对两者的调控措施不尽相同.本文分别以A^(2)O工艺和生物膜序批式反应器工艺为代表,对比了侧流和主流磷回收工艺在运行原理及模式上的异同,并以聚磷菌的代谢机理为基础,总结了温度、pH值、水力停留时间、溶解氧、碳源和蓄磷量等调控因子对两种工艺产生的影响,并阐述了其差异化机制,以期为生物膜磷回收工艺的进一步发展提供参考.

污水生化处理工艺发展阶段化技术特征及未来趋势

百余年来,伴随人类社会和科技日新月异,污水生化处理技术也在实现快速发展与不断迭代,新工艺与新反应器、新功能微生物与新生化代谢途径不断被提出、发现和解析,并进一步推动了污水处理技术的进步与升级。回顾了过去百余年污水生化处理技术发展历程,就典型污水生化工艺,结合技术研发进展、技术成熟度及案例应用情况,给出了不同生化处理工艺代际划分与技术发展期“S曲线”,分析了近些年来新涌现出的一些革新性污水生化处理工艺的技术原理、技术特征,结合实际案例分析了工艺技术特征、技术优势与总体效能,从工艺强化、绿色低碳与集约高效等方面总结了未来污水处理发展的技术趋势,以期为“双碳背景”下排水系统提质增效工作、未来国内前瞻性污水厂工艺设计与运行提供参考和借鉴。

新型生物膜法处理农村生活污水的研究进展

结合我国农村生活污水特点,概述和比较了几种生物膜法处理工艺及其组合工艺的技术特点和适用条件,介绍了生物膜法处理工艺在农村生活污水处理中的工程应用案例。展望了进一步优化农村生活污水处理工艺经济性的发展方向,为提升农村人居环境质量提供技术支撑。

塑料包装材料表面大肠杆菌污染的荧光高光谱检测

本研究基于荧光高光谱技术,采用365 nm波段紫外光作为激发光源,获得塑料包装表面421~700 nm波段范围内的荧光高光谱图像,确定多种塑料包装材料(聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺)表面大肠杆菌污染的荧光特征光谱,并确定生物膜检测限。结果表明,聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺表面大肠杆菌荧光光谱特征波长分别位于550、543、540 nm;基于上述特征波长处的单波段图像经过处理能够准确检出3种塑料包装材料表面的大肠杆菌接种点,检出率均大于98%;对聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺表面大肠杆菌生物膜的检测限分别为1.39、1.39(lg(CFU/cm^(2)))和1.59(lg(CFU/cm^(2)))。本研究可为包装食品微生物检测及食品安全监控提供有力的技术手段和理论支持。

水中构筑物表面生物膜形成物理化学过程

水中构筑物表面生物膜的形成会加速构筑物的腐蚀,严重影响其使用效率和寿命;成熟后的生物膜老化脱落或受水力剪切作用进入主体水中,会造成水体二次污染,对动植物生长和人类生活造成重大影响。生物膜的形成是由单个细菌黏附到表面开始的,经过可逆黏附到不可逆黏附的过渡后,细菌分泌的胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPSs)会加速表面微菌落的形成,再通过细菌间的群体感应(quorum sensing,QS)使细菌启动表型和基因型变化,最终促使成熟生物膜的形成。本文综述了生物膜形成的不同阶段所涉及的物理化学过程(薄膜形成阶段、细菌黏附阶段、胞外聚合物膜阶段、群体感应调节生物膜阶段和生物膜成熟与表征),分析总结了本领域各方向的最新研究进展,归纳并阐明了水中构筑物表面生物膜形成的机理和影响因素,为生物膜防控、清除和利用等相关研究领域提供了理论依据。

高铁列车集便器废水的同步除碳脱氮处理研究

随着铁路行业的快速发展,集便器废水处理成为近来相关部门比较关注的问题。为探究集便器废水经济高效的处理方法,研究采用短程硝化反硝化工艺+多级AO+固定生物膜活性污泥(IFAS)工艺处理实际的高铁集便器废水,评价其同步除碳脱氮的效果,验证该工艺的可行性。通过控制曝气池内的DO控制硝化反应进行至NO2--N阶段,然后在厌氧阶段将NO2--N转化为N2,实现脱氮。反应器NH4^(+)-N、TN、COD的去除率分别达到95%、90%和70%,TN负荷达到0.64 kg·N/m^(3)·d^(-1)。出水COD浓度低于400 mg/L,出水NH4^(+)-N浓度低于50 mg/L,TN浓度低于70 mg/L,达到了GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》。短程硝化池中微生物群落分析表明,短程硝化优势菌为Nitrosomonas,在悬浮污泥和填料架占比分别为3.73%和5.88%。与传统活性污泥法相比,短程硝化反硝化工艺节省了25%的曝气能耗和45%的碳源消耗,多级AO的设计让脱碳除氮更加完全,提高出水水质,活性污泥法与生物膜法相结合,大大增加微生物的量,加快反应速率,可以节省污水处理构筑物的占地面积。从经济以及脱氮效率方面,短程硝化反硝化工艺有望成为集便器废水处理的主要工艺。相比于传统混凝土构筑物,一体化污水处理设备更适合集便器废水。

半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺深度脱氮效能及机理研究

传统SBR反应器TN去除效果较差,研究采用半固定生物膜载体模块、污泥回流系统和快速进出水系统优化传统SBR工艺,并开展中试试验探讨工艺深度脱氮的效果和机理。结果表明半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺在低进水负荷情况下对COD、NH_(3)-N、TN和TP的去除率分别为87.19%、98.24%、63.42%和87.06%,高进水负荷情况下去除率分别为94.34%、98.47%、73.47%和73.73%。通过16S rRNA基因序列和PICRUSt2技术分析,悬浮污泥和生物膜载体的微生物群落存在显著差异。在低进水负荷情况下,悬浮污泥主要负责反硝化,生物膜载体主要负责氨氧化,TN主要通过硝化-反硝化去除。在高进水负荷情况下,悬浮污泥中硝酸盐还原酶的作用逐渐减弱,生物膜载体中厌氧氨氧化和氮的同化作用成为主导,TN主要通过同化作用去除。

MBBR耦合多段AO工艺在大型市政污水处理厂的运行初探和实践成效

新建城市污水处理厂或提标改造老旧污水处理厂普遍存在出水水质差、污染物负荷与占地面积等不可调和的矛盾,基于纵向扩大池容会增加建设成本、高负荷运行具有超标风险,因此,急需一种污泥/容积负荷高、运行稳定、操作简单的污水处理新技术。对此,某大型市政污水处理厂利用移动床生物膜反应器(MBBR)泥膜共混技术提高生化池有效污泥浓度、实现功能微生物的强化和富集,耦合多段AO工艺,经历雨/旱、夏/冬季,已稳定运行227 d,当进水COD_(Cr)、氨氮、TN质量浓度分别为277.97、34.92、45.95 mg/L,对应出水质量浓度分别降低至12.68、0.33、7.55 mg/L,MBBR挂膜前后的氨氮污泥负荷为0.011、0.015 g氨氮/(g MLSS·d)、TN污泥负荷为0.014、0.020 g TN/(g MLSS·d)。系统稳定运行期间,好氧Ⅰ段氨氮硝化速率为7.27 mg/(L·h)、缺氧Ⅰ段NO-3-N还原速率为3.48 mg/(L·h)。结果表明,通过负载微生物和游离污泥的交互作用,寻求复杂微生物群落功能的强化和调控,可以设计出更加合理、高效的污水处理新工艺。

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。

BFM生物集效工艺的设计与应用

广东某污水处理项目出水标准由一级B提升至一级A。该项目占地紧缺,需原池改造,且需要在60 d之内完成施工和通水达标。鉴于此情况,最终采用纯膜移动床生物膜反应器(MBBR)与超效分离协同的BFM(BioFilm&Magnetic)工艺,高效集约,出水CODCr、BOD5、氨氮、TN、SS、TP的均值分别为(14.0±4.2)、(2.5±0.2)、(1.1±0.9)、(10.7±2.0)、(4.1±1.4)、(0.1±0.1)mg/L,稳定达到设计标准。好氧悬浮载体实现了硝化菌的有效富集,保障了氨氮的有效去除;缺氧悬浮载体实现了反硝化菌的有效富集,保障了TN的达标排放。该污水处理升级改造项目运行电费为0.167元/m^(3),直接运行费用为0.42元/m^(3),为后期该类项目的实施提供了技术借鉴。

噬菌体防控沙门氏菌生物被膜的研究进展

沙门氏菌是重要的食源性致病菌,控制食品中沙门氏菌的污染,特别是防止其形成生物被膜交叉污染食品,对保障食品安全具有重要意义。现阶段传统的物理性、化学性控制措施都存在一定的局限性,难以有效将沙门氏菌生物被膜完全去除,因此,亟待开发针对沙门氏菌生物被膜的新型控制和清除策略。近年来噬菌体作为一种安全、有效、无残留的天然抑菌剂受到了普遍关注,与化学消毒剂相比,其具有特异性强、自我增殖快、安全性高、研发时间短等突出优势,在食源性致病菌生物被膜的控制和清除领域已表现出巨大潜力。该文综述了沙门氏菌生物被膜的结构成分与形成过程,并重点介绍了国内外用噬菌体破解沙门氏菌生物被膜的作用机制与应用现状。针对噬菌体的未来研究方向进行了展望,以期为食品加工过程中沙门氏菌生物被膜的有效控制提供新的技术与策略。

BSBR工艺对城市污水中低浓度磷酸盐的富集优化

采用生物膜序批式反应器(BSBR)在厌氧阶段COD仅为100 mg/L的条件下对模拟废水中的低浓度磷酸盐(2.5 mg/L)实现高效去除和高倍富集。结果表明:好氧出水磷浓度<0.5 mg/L且回收液的磷浓度最高达到了59.53mg/L,磷回收效率为58.63%,碳源消耗(回收每克磷消耗COD的量)为56.27±2.6 mg-P/mg-COD。高通量测序结果表明,当进水磷浓度由10 mg/L降至2.5 mg/L后,变形菌门的丰度从82.1%降至41.9%,拟杆菌门的丰度则从9.6%升至49.1%。在属水平,反应器稳定运行后,生物膜内优势群属主要为Flavobacterium(32.98%)。通过对DO、HRT和好氧厌氧进水体积比的优化,提高溶解氧和延长HRT有利于提高磷回收液浓度和磷回收效率并且降低碳源消耗。

多级AO生物膜反应器处理农村污水的影响因素

以多级AO生物膜工艺为主体设计了华水罐一体化反应器处理农村生活污水。实验以河南省某高校生活污水为研究对象,对出水COD、NH_(4)^(+)-N、TN进行了测定,考察了混合液回流比、流量分配比和温度对处理效果的影响。结果表明:综合考虑处理效果和运行成本,当混合液回流比为200%,流量分配比为2:1,温度大于15℃时,COD、NH_(4)^(+)-N、TN的去除率分别为84.2%、95%、64%,此时出水COD、NH_(4)^(+)-N均可满足DB 41/1820-2019污水排放一级A标准。华水罐一体化反应器具有结构紧凑、占地面积小、运行管理方便等特点。

生物膜填料特性的研究进展与应用

生物膜填料作为活性污泥-生物膜复合工艺的重要组成部分,填料的基本物理特性会影响到复合工艺的整体性能,参数的变更甚至会影响到对污染物的去除效果。而活性污泥-生物膜复合工艺作为污水厂提标改造的一种可行性方案,填料的特性也影响着污水厂提标改造的运行效果和改造成本。该文总结近些年来国内外生物膜填料基本特性的优化研究及不同工艺类型污水处理厂和不同类型污水对于生物膜填料的选择和应用实例,旨在为改造过程提供参考与帮助。

阴极负载活性炭纤维电解法处理染料废水实验研究

以阴极负载活性炭纤维电解法降解甲基橙染料废水,并对比了电解法和生物膜电极法对甲基橙染料废水的处理效果,讨论了处理时间、初始浓度及电压对甲基橙染料废水脱色率的影响。结果表明:甲基橙染料废水的脱色率随处理时间的延长先增大后趋于平衡,阴极负载活性炭纤维电解法最先达到平衡且处理1 d脱色率可达90%以上,生物膜电极法在处理3 d达到平衡,电解法在处理4 d达到平衡;生物膜电极法处理时,甲基橙染料废水的脱色率随初始浓度先增大后减小,最佳初始浓度为200 mg/L,电解法处理时,脱色率先减小后增大后减小,最佳初始浓度为20 mg/L,阴极负载活性炭纤维电解法处理时,脱色率先增大后减小,最佳初始浓度为60 mg/L;最佳电压均为1.5 V。生物膜电极法和阴极负载活性炭纤维电解法处理甲基橙染料废水的效果优于电解法。

MBBR填料及其改性方法研究进展

移动床生物膜反应器(MBBR)由于具有结构紧凑、操作简单、运行稳定和反应速度快的优点,在污水处理工艺领域得到了广泛关注。填料在MBBR反应器中起着至关重要的作用,它直接影响生物膜的生长,进而影响处理效率。介绍了无机填料、有机高分子填料和天然可降解高分子填料3种类型的填料并对不同类型填料的水处理效能进行了分析比较,总结得出聚乙烯填料是MBBR工艺的首选工程应用材料,但其也与其他种类材料一样存在处理效率需进一步提升等问题。基于此,针对原始填料,深入分析了填充改性、共混改性、物理改性、化学改性及复合改性等填料改性方法在废水生物处理优化和反应器效率提升中的应用,提出开发商业生产经济可行的亲水性有机填料和营养缓释型填料并尽快实现工程化应用为该领域未来的重点研究方向。

三维生物电化学法提高污染物去除效能的研究进展

通过对三维生物膜电化学系统的特性进行剖析,总结出该系统具有提高氧化功能的羟基自由基水平、加速电子传递效能、增加降解功能微生物群落富集和活性的能力。通过剖析该系统对污染物高效去除的机理,从反应器构建的工艺参数(电极材料、反应器结构以及电极形状)方面提出了优化方案,对比了系统运行条件对污染物去除性能的影响,并评价其经济性能,最后提出了三维生物膜电化学法未来的发展方向。

城镇污水厂新兴强化生化处理工艺综述

当前城镇污水处理厂正面临日趋严格的高排放标准挑战,二级处理过程的效能挖潜是当下污水处理提标改造的重点,除了对传统二级处理进行优化改良,现阶段更是涌现出一系列新兴强化生化处理工艺,实现对传统工艺的突破和污水处理的提质增效。文中通过分析生物处理效率提升的途径,总结了快速生化污水处理(RPIR)、载体活性污泥、以芽孢杆菌为优势菌的生物反应器工艺(BBR)、生物倍增、好氧颗粒污泥等已实现规模化应用的新工艺与新技术,介绍了其原理和工艺特点,并结合相关应用案例,对其潜在优势进行了分析和讨论。新兴工艺多采用模块化、一体化装备,在省占地、降投资、减工期等方面具有显著优势,相较现有成熟工艺,新兴工艺虽然还处在发展阶段,但仍可以为未来城市水环境治理提供新思路。

盐度对SBBR反应器生物群落结构的影响研究

该文通过逐步提高盐度的方法驯化出耐高盐的活性污泥,采用序批式生物膜法(SBBR)进行模拟高盐废水的处理试验,对盐度为0、8、16、24、32 g/L的5个盐度梯度高盐废水进行研究。结果表明,随着盐度梯度的不断增加,系统稳定时氨氮(NH_(4)^(+)-N)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)的去除效率由未加盐度时的98%、98%和97%下降至32 g/L盐度时的84%、73%、47%;由生物膜比耗氧速率(SOUR)和脱氢酶活性(DHA)表征的微生物活性在低于8 g/L盐度时增加,大于8 g/L盐度后下降;盐度使得生物膜中胞外聚合物(EPS)含量从26.15 mg/g SS增加到216.27 mg/g SS,其中TB-EPS的多糖(PS)含量增加最为显著,EPS的增加可以提高微生物对盐度的抗性和对细胞的保护作用;不同盐度生物膜中,放线菌门、变形菌门和髌骨细菌门是最大的3种优势门,平均相对丰度累计维持在72%~83%之间,其中放线菌门相对丰度随盐度的增加而显著增加,变型菌门相对丰度随盐度增加而下降;动球菌属、微白霜菌属和TM7a随着盐度的上升相对丰度迅速增加,32 g/L盐度时已成为最大的3种优势属。该研究从微生物的群落特征的角度,探讨了盐度渐增对微生物群落结构和多样性的影响,为高盐胁迫下SBBR系统中COD、NH_(4)^(+)-N和TP去除机制研究提供理论基础。