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%。

一体式UASB—MBR反应器处理高浓有机废水

针对工业废水处理设备占地面积大、运行不稳定等缺点，开发了一体式UASB—MBR高效反应器，并采用其处理高浓度有机废水。结果表明，在稳定运行阶段，当进水COD浓度为3500—9500mg／L、HRT为7．4h时，对COD的平均去除率可达98．67％，出水COD达到了国家一级排放标准；当A段即UASB的容积负荷为23．81kgCOD／（m^3·d）时，颗粒污泥的最大比产甲炕速率为0．3168L／（gVSS·d），且反应器内挥发性脂肪酸的含量很低，是反应器运行的最佳负荷。冲击负荷试验的结果表明，无论是A段还是O段（MBR），均具有良好的耐冲击负荷能力，说明该反应器适用于水量和污染物浓度变化较大的工业废水处理。

HRT与有机负荷对ABR各隔室净化功能的影响分析

以ABR反应器为研究对象,在不同HRT和有机负荷条件下,对各隔室的净化功能进行了分析.试验结果表明:1)固定进水COD浓度,减小HRT的过程中,各隔室从前到后的去除效果是由低-高-低的变化,HRT降低会导致水力负荷的过度增加,使隔室沟流、短流严重产生,影响去除效果;2)固定HRT,增加进水COD浓度时,1#隔室COD去除负荷与COD的有机负荷呈正相关,COD去除率稳定在40%以上,其余隔室COD去除负荷与COD的有机负荷先呈正相关,随后呈下降趋势,进水浓度过高会引起反应器酸化,1#隔室的酸化一经发生,VFA组分发生变化,产生丙酸、丁酸等中间产物,对后续隔室的微生物产生抑制,COD去除负荷就会明显下降;3)ABR反应器运行操作方便灵活,在以高浓度时的相同负荷的条件下,采用不同的运行方式,COD去除率由98.6%降为89%,仅降低10%左右,在低浓度下实现的高负荷易产生水力负荷的提高而降低处理效果,表明ABR适宜于高浓度的有机废水处理.

分段组合式厌氧反应器的运行性能

为研发高效厌氧生物反应器,采用模拟有机废水,对分段组合式厌氧反应器的运行性能进行了研究。试验结果表明:该反应器具有很高容积效能,容积负荷可达110.97g/(L·d),容积负荷去除率可达84.35g/(L·d),容积产气率可达57.00L/(L·d)。该反应器内的基质浓度及中间产物浓度较高,平均化学需氧量和挥发性有机酸浓度分别是常效反应器相应值的18.49倍与37.52倍,可提供较大的反应推动力。该反应器具有良好的运行性能,但趋近满负荷时性能参数波动较大,易导致反应器工况失稳。

有机负荷对EGSB处理高浓度有机废水的影响

研究了厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器处理高浓度有机废水过程中的有机负荷变化规律。经过约5个月的运行,结果表明在(30±1)℃下,进水COD浓度在8000～12000mg/L时,进水COD负荷达42.3kgCOD/m·3d,COD去除率可达85%,出水COD浓度在1500mg/L左右;当负荷超过42.3kgCOD/m3·d时,反应器出现酸化,说明该负荷已达到了极限值;当负荷在5kgCOD/m3·d以下,COD浓度在3472～4514mg/L时,进水COD的波动对出水COD的影响不明显,但当负荷在15kgCOD/m3·d以上,COD浓度为4988～8253mg/L时,进水COD的波动将导致工艺运行不稳定和出水基质浓度波动。

改良型UASB反应器处理甘薯酒精废液研究

本研究开发了一种新的工艺技术方法，采用改良型UASB反应器高效稳定地处理甘薯酒精废液获得成功。该反应器处理的甘薯酒精废液COD36720—43890mg·L^-1，SS8370—11400mg·L^-1。在COD负荷高达28．86～34．5kg·m^-3d^-1，中温条件下，COD去除率稳定在92％-93％，COD产气率0．55m^3·kg^-1以上，SS去除率90．7％以上。

以水葫芦汁液为基质的内循环厌氧反应器高负荷启动试验及效率分析

为探究内循环厌氧反应器高负荷启动试验,在常温条件下,文章对自行设计的内循环厌氧反应器进行了以水葫芦汁液为模拟废水的高负荷启动试验。结果表明:在启动运行55 d后,进水有机负荷可以达到5 kg·m^(-3)d^(-1)以上,COD去除率达到了93%,池容产气率达到了1.39 L·L^(-1)d^(-1),甲烷含量达到了69%,颗粒污泥粒径达到了4~5mm。通过对比分析,高负荷启动方式较传统的低负荷启动方式效率要高,因此,内循环厌氧反应器的高负荷启动方式是可行的、高效的,为以后内循环厌氧反应器的工程应用提供一种新的启动参考方式。

EGSB反应器处理高浓度废水的可行性研究

在EGSB反应器中添加PVA凝胶颗粒处理高浓度废水。保持进水量一定,逐渐增加反应器内进水COD质量浓度,即2.2-12.9 g/L,相应的有机负荷率是5.4-51.79 g/（L·d）。观察反应器的运行情况,确定有机负荷率在30 g/（L·d）时,COD去除率最高可以达到96%。增大负荷,同时保证进水的p H值是7.0,观察反应器出水p H值与VFA的变化,确定适宜产甲烷菌生长的环境。从收集到的气体体积来看,在一定的范围内,气体产率随着进水负荷的提高而增加,当负荷达到30 g/（L·d）时,气体体积可达38 L（实验最大值）。

中药生产废水处理技术的研究

高浓度有机废水的综合治理在我国一直未得到根本解决，特别是对难生物降解的高浓度有机废水的治理更为困难，成功事例少见报道。为开发适合处理高浓度有机废水的先进方法，对难生物降解的高浓度中药生产有机废水进行了混凝沉淀和生物处理试验研究，结果证明难生物降解废水通过适当的前期处理后，采用生化处理是有可行性的，并在试验成果的基础上进一步提出了相应的处理工艺。

有机负荷对AMBR去除高浓度废水的影响

为更好提高厌氧迁移式反应器（AMBR）的处理效能，采用自制有效容积为40．5L的5格室AMBR，通过进水COD质量浓度和水力停留时间（HRT）的调控，探讨了反应器在逐渐升高容积负荷（VLR）及突然受到高负荷冲击时对高浓度废水去除效果的影响。结果表明：VLR在3～9kgCOD·（m^3·d）^-1之间，COD去除率可稳定在88％以上，VLR为3．5kgCOD·（m^3·d）^-1时最高，达到92％，VLR超过10kgCOD·（m^3·d）^-1时，COD去除率开始下降，VLR超过12kgCOD·（m^3·d）^-1时，有机负荷超出系统承受限度，COD去除率下降到了75％。当VLR从7．5kgCOD·（m^3·d）^-1突然提升到15kgCOD·（m^3·d）^-1时，前2dCOD去除率并无明显下降，保持在84％，但在第3d降低到了78％，在恢复冲击前有机负荷后第4d，COD去除率恢复到冲击前水平。

高有机负荷对好氧颗粒污泥形成和稳定性能的影响

为探究高有机负荷(organic loading rate,OLR)对好氧颗粒污泥在序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中的形成和稳定性能的影响及高OLR条件下微生物群落结构的特征,采用连续监测方法对运行过程中颗粒污泥形貌、水质、沉降性能以及EPS的变化进行探究。结果表明:在OLR为14.4 kg·(m^(3)·d)^(-1)的条件下,颗粒化进程较快,43 d完成颗粒造粒;并且高OLR引起丝状菌在颗粒表面大量附着,造成颗粒沉降性能和水质处理能力不稳定;通过改变进水中蛋白胨的占比来抑制丝状菌生长,使好氧颗粒污泥系统重新恢复稳定;在此过程中,混合液悬浮固体质量浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)、混合液挥发性悬浮固体质量浓度(mixed liquid volatile suspended solids,MLVSS)随OLR的增加而增加,但受丝状菌增加的影响会下降,而在丝状菌消除之后,MLSS和MLVSS恢复增长;SVI随OLR的增加不断下降,而受丝状菌增加的影响会呈现上升趋势,在丝状菌消除后,颗粒沉降性能恢复,SV_(30)/SV_(5)在1.0左右波动;胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)受OLR和丝状菌影响较大,尤其是紧密结合型的EPS;恢复正常的颗粒污泥可高效去除进水中的COD、NH_(4)^(+)-N和TN,去除率分别为91.5%、92.0%和79.4%;采用MiSeq高通量测序的方法发现高OLR下好氧颗粒污泥中去除有机物和氮的优势菌门为Saccharibacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria;异养硝化、好氧反硝化菌丰度较高。由此可以看出,异养硝化-好氧反硝化可能是好氧颗粒污泥的主要脱氮方式。本研究结果可为SBR系统控制好氧颗粒污泥中丝状菌的生长,维持好氧颗粒污泥稳定性提供参考。

UASB处理高含固污泥热水解滤液启动特性

针对高含固剩余污泥热水解滤液采用UASB处理的启动特性,开展连续运行试验(HRT为26~7.8 d)并分析启动过程中有机物去除率、甲烷产量的变化。结果表明,COD去除率及甲烷产率随着有机负荷的提升而增加,当HRT为7.8 d时COD去除率可达(65.92±2.44)%。相比于COD去除率,系统启动过程中更应关注甲烷产量的变化。当HRT为7.8 d时,出水氨氮浓度及pH分别为(2532.37±129.93)mg/L、8.02±0.28。负荷提升过程中,应更注重氨抑制风险。由于沼气产量及进水量较低,系统启动初期可采用间歇进水并增设内回流的方式增加UASB内的上升流速。

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m^(-3)·d^(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L^(-1)·d^(-1)、(0.78±0.02)m^3·kg^(-1)、(0.82±0.02)m^3·kg^(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L^(-1)和700 mg·L^(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.

高浓度氨氮废水短程硝化及氨氧化菌群分析

高浓度氨氮废水成分复杂,毒性强,对环境危害大.采用连续式好氧硝化混合反应器(CSTR),在pH 7.5-8.5,DO 0.5-2.0 mg/L,温度(30±1)℃条件下,研究了不同氮负荷下氨氧化菌剂(AHAA-4)对垃圾渗滤液中氨氮及COD的处理效果,并对不同氮负荷下氨氧化菌(AOB)群落结构进行了PCR-DGGE分析.结果表明,氨氧化负荷(NLR,以N计)和COD负荷(OLR)最高可以分别达到1.366 kg m-3d-1和2.572 kg m-3d-1,氨氮去除率达95%以上,COD去除率在57.7%-77.1%之间.反应器中AOB主要有5个类群,分别是未培养菌CMC14、未培养亚硝化单胞菌AOB-1、亚硝化单胞菌科Elev、亚硝化单胞菌Z9和未培养菌56S_1B-1,其优势种群亚硝化单胞菌Z9是主要功能菌.生物多样性指数分析显示,氨氧化菌群多样性变化呈先增加后减少的趋势.在整个过程中,亚硝酸盐氧化菌(NOB)既受到游离氨(FA)的抑制,还受到游离亚硝酸(FNA)的抑制,但AOB并未受到明显抑制.

有机负荷调控对餐厨垃圾高温固态发酵全过程影响

为提高餐厨垃圾沼气工程能源利用效率.本试验采用全混合式连续发酵,通过调控餐厨垃圾高温厌氧发酵过程中OLR变化,探究OLR为0.7、1.2、4.4 kg·m^-3·d^-1下产气性能、pH、SCOD和VFAs等参数变化.结果表明,反应器能在0.7 kg·m^-3·d^-1下低负荷启动,此阶段产气性能较差,VFAs浓度受正丁酸含量增长缓慢上升,但仍处于低浓度范围.OLR提升至1.2 kg·m^-3·d^-1,正丁酸分解成乙酸速率加快,乙酸浓度比0.7 kg·m^-3·d^-1阶段增长17.36%,发酵液中VFAs积累导致系统酸化抑制产甲烷菌产气性能,外加碱溶液无法调控酸碱平衡.OLR为4.4 kg·m^-3·d^-1时,VFAs浓度增长趋于平稳,调节pH至6.7以上反应器稳定运行.随着产甲烷菌活性恢复,沼气产量维持在25 L·d^-1左右,VFAs浓度快速下降并稳定在19.68~21.30 g·L^-1之间.实际沼气工程可控制OLR在0.7 kg·m^-3·d^-1下启动,待发酵系统稳定运行后增加OLR至4.4 kg·m^-3·d^-1同时调节pH到6.7以上,可以达到最佳产沼气工艺.而维持OLR在1.2 kg·m^-3·d^-1更适合获得高浓度VFAs.