兼氧/好氧膜生物反应器处理食品废水研究

试验研究了兼氧/好氧膜生物反应器工艺对食品废水的处理效果,通过投加粉末活性炭以考察其对整个工艺的影响.结果表明,投加粉末活性炭的兼氧/好氧与膜生物反应器组合(A/O+MBR)对食品废水表现出良好的净化效果,化学需氧量(COD)的平均去除率为96%,NH3-N的平均去除率为91%,对浊度的去除率基本达到100%.试验证明,投加粉末活性炭的A/O+MBR,在去除NH3-N和COD方面均优于没有投加粉末活性炭的情况,且在一定程度上减轻了膜污染.

生物炭强化厌氧膜生物反应器处理废水性能的研究进展

厌氧膜生物反应器(AnMBR)因其在各种废水处理中对有机物的高效降解和能量的回收能力而受到研究者的广泛关注。生物炭具有优异的吸附和导电能力,将其添加在AnMBR中用于厌氧消化处理污废水,可以提高反应器性能并促进能源回收。基于此,系统综述了生物炭的制备和改性方法对生物炭性能影响的研究,以及近年来利用生物炭强化AnMBR处理性能的研究进展,并主要讨论了生物炭在AnMBR中的作用及主要机制,指出了目前生物炭强化AnMBR研究存在的问题和未来的发展方向,为生物炭强化AnMBR处理废水提供理论依据与技术参考。

单级固定床生物膜反应器主流厌氧氨氧化快速启动性能

主流厌氧氨氧化(Anammox)是城市污水脱氮的热点和难点问题。本研究采用单级固定床生物膜反应器(SFBR)处理模拟城市污水,通过间歇运行切换和微氧(DO:0.4~0.7mg/L)控制,65天后成功启动Anammox。系统对氨氮和总氮去除率分别达98.8%和92.6%。此时生物膜结构致密,呈现红色。微生物活性测试发现,厌氧氨氧化菌活性在所有功能菌活性中最高。高通量测序证实厌氧氨氧化菌(Candidatus Brocadia)、短程反硝化菌(Thauera)和硝化菌(Nitrospira)共存,而未检测到氨氧化菌。amoA功能基因扩增子测序进一步分析表明,Nitrospira实际为全程氨氧化菌(Comammox)。因此,系统是在具有氧分层的生物膜内通过全程硝化/短程反硝化/厌氧氨氧化途径耦合实现城市污水脱氮。研究结果为主流Anammox快速实现提供了一种新的工艺思路。

碳源类型对好氧流化床生物膜反应器内污水脱氮机理的影响

探索乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖和淀粉四种碳源条件下好氧流化床生物膜反应器(Aerobic fluidized bed biofilm reactor,AFBBR)内含氮污染物处理机制,并分析含氮污染物的时间沿程变化规律,揭示AFBBR系统内污水的脱氮机理。结果表明:丙酸钠碳源条件改善了AFBBR系统内污水处理效能,COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的平均去除率分别可达93.1%、86.9%、81.3%和57.2%;以淀粉为碳源条件AFBBR系统的同步硝化反硝化(SND)明显高于其他条件,而乙酸钠和丙酸钠显著增加了AFBBR系统内硝化速率(NR)和反硝化速率(DNR);时间沿程NH_(4)^(+)-N和TN的降解速率从高到低依次为丙酸钠>淀粉>葡萄糖>乙酸钠,最大降解速率分别可达3.3 mg/(L·h)和3.0 mg/(L·h)。

厌氧膜生物反应器出水溶解甲烷回收研究进展

厌氧膜生物反应器(AnMBR)是一种能耗低、处理效率高的污水处理技术.然而,受温度、污泥龄、水力停留时间等工艺参数的影响,生成的甲烷大量溶解在出水中形成过饱和溶液,并随出水排放至环境中,造成了能源物质损失和温室气体排放.若将溶解甲烷有效回收,其可作为补充能源或脱氮碳源原位利用,具有重要的应用价值.为了实现AnMBR出水溶解甲烷有效回收或再利用,本文阐述了目前3种主流回收溶解甲烷技术(膜回收技术、反硝化厌氧甲烷氧化技术、微生物燃料电池)的原理、回收效能和局限性.在此基础上,评估了AnMBR处理污水全过程的碳足迹,并针对AnMBR出水溶解甲烷回收的未来研究进行了展望.本研究可为双碳背景下AnMBR技术实现能量盈余和资源回收提供理论依据和技术参考.

厌氧膜生物反应器的发展及其耦合厌氧氨氧化脱氮的研究综述

由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)在水中有机物资源化利用方面具有独特的优势,逐步成为污水处理领域的研究热点。从反应器与膜组件的配置、有机物的去除以及产甲烷率等方面讨论了影响AnMBR运行效果的主要因素。结合污水深度脱氮的需求,探讨了厌氧氨氧化(ANAMMOX)自养脱氮与AnMBR的耦合技术。介绍了国内外相关耦合工艺的应用形式,总结了关于该耦合工艺最新的研究方法、运行效果等,展望了该技术在污水处理领域的应用前景。

移动床生物膜反应器内典型水质因素对氧转移能力的影响

在污水处理节能降耗与“双碳”战略背景下,为进一步实现污水处理环节的提质增效与节能降碳,从提高氧转移能力的角度出发,在移动床生物膜反应器内,开展了水质因素对氧转移能力的影响研究,并从气泡Sauter平均直径、气泡平均上升速度和气含率等方面,定量分析了氧转移能力影响机制。结果表明:当十二烷基硫酸钠(SDS)浓度由0增大至10 mg/L时,不同载体填充率条件下的氧转移能力均降低;但当SDS浓度由12增大为20 mg/L时,氧转移能力逐渐提高;生物膜载体的存在削弱了SDS对氧转移能力的影响。当总溶解性固体(TDS)值由2000增大至12000 mg/L时,提高了氧转移能力;当TDS值大于12000 mg/L后,氧转移能力趋于不变。随着pH值增大,提高了氧转移能力。在实际污水处理过程中,根据不同水质条件下的氧转移能力变化,通过调节曝气强度等方式,可降低污水处理环节的能耗与成本。

中试厌氧膜生物反应器处理养猪废水效能与微生物群落演替

采用中试规模外部浸没式厌氧膜生物反应器(Anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)处理实际养猪废水,考察了在不同水力停留时间(Hydraulic retention time,tHR)污泥质量浓度和沉降性能的变化以及对污染物的去除效果,分析了细菌和古菌群落结构的变化。结果表明,混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度与混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)质量浓度均呈现逐步上升趋势,MLVSS与MLSS质量浓度的比值保持在0.40~0.85。在tHR为5 d时,总化学需氧量去除率达80%±6%,溶解性化学需氧量占总化学需氧量去除率的55%,AnMBR对NH+4-N和总磷的去除效果不明显。古菌中甲烷囊菌在AnMBR启动调试期占优势,甲烷丝菌和甲烷螺菌在运行稳定期占优势,而调试运行期的优势菌种主要有草螺菌和嗜糖假单胞菌属,总体而言,运行稳定期的细菌总数和群落多样性均高于启动调试期。

低碳水处理与资源化技术:厌氧膜生物反应器(AnMBR)的特性、应用与新技术简介

厌氧膜生物反应器(AnMBR)集成了厌氧生物处理的高效率和膜技术的精准选择性,开创了污水处理技术的新篇章。在当前全球环境保护意识和资源循环利用需求日益加强的背景下,AnMBR技术不仅响应了追求低碳水处理的趋势,还在资源回收利用方面展示了广阔的发展前景。本文详细探讨了AnMBR的原理、操作优势以及其在当下的应用实践,并阐述了AnMBR技术在推广过程中面临的技术挑战和最新的科研进展。即便AnMBR在商业化应用中仍存有挑战,但得益于科学研究的不断深入和技术创新的推动,这些挑战正被一一克服。基于AnMBR的新技术开发与应用为实现废水资源化利用与推动循环经济方面提供了有力支持。AnMBR技术在提高污水处理效率、减少碳排放,以及促进能源和资源的可持续利用方面取得了突破性进展,预示着水处理技术正在向更加绿色、高效的方向发展,对未来水资源管理与环境保护具有深远意义。

基于反向传播神经网络的电化学强化厌氧膜生物反应器膜污染预测模型

厌氧膜生物反应器(AnMBR)在高效处理污水的同时能够捕获污水中的能量,产生清洁能源甲烷,对实现“碳中和”目标具有重要意义。膜污染问题是制约AnMBR在市政污水中大规模工程应用的首要挑战。基于电化学调控的AnMBR是实现膜污染控制耦合高效产能的一种潜在途径。本文构建了电化学强化AnMBR反应体系,收集反应器连续运行试验数据,基于反向传播神经网络(BPNN)理论,建立单层多节点隐含层的BPNN模型。采用两种不同方式分割数据集,经过多次训练实现模型性能的优化,可将已有水质时间序列数据作为输入,对未来的膜污染时间序列进行预测。结果表明,跨膜压差(TMP)与pH值、氧化还原电位(ORP)未呈现出显性关联,但其本身表现出典型的时间序列数据特性。所构建的BPNN膜污染预测模型误差能够达到1e-10以下,预测精确度接近100%,可为电化学强化AnMBR系统的运行管理提供有力的支持。

污水处理过程中溶解氧浓度对好氧生物膜反应器性能影响的实验研究

本研究旨在探究溶解氧浓度对好氧生物膜反应器性能的影响。通过一系列实验发现,不同溶解氧浓度下反应器的去除效率存在显著差异。结果显示,在一定范围内,较高的溶解氧浓度有助于提升废水处理效率,但过高的溶解氧浓度可能导致反应器性能降低。这些发现为优化好氧生物膜反应器的运行提供了重要参考。

厌氧-缺氧生物膜反应器/脉冲生物滤池/多孔介质生态滤床工艺处理校园生活污水探究

农村污水治理是改善人居环境、实施乡村振兴战略的重点工作,乡镇中学污水治理是农村污水治理的重要环节。针对乡镇中学生活污水排放的特点,从降低能耗、操作的复杂性、维修养护的繁琐性、符合生态文明及生态宜居大背景的要求出发,优化组合形成“厌氧-缺氧生物膜反应器-脉冲生物滤池-多孔介质生态滤床”生活污水处理工艺,并应用于安徽省寿县堰口镇某中学生活污水处理工程。该工程对小水量分散式校园污水治理与循环利用具有示范作用。

厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术,可高效去除污水中的有机物并以CH4的形式回收再利用,降低污水处理能耗与碳排量,助力实现“双碳”目标.为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力,进一步揭示处理系统工艺特性,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征.结果表明:(1)在室温条件下,HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除与产甲烷性能,COD去除效率稳定在95%以上,进水77%以上的COD转化为CH_(4),出水COD浓度低至(21.2±7.8)mg/L.(2)反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products,SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计),蛋白质/多糖(含量比,下同)为4.3~5.5,远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0),膜污染潜力高.(3)微生物群落分析发现,产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time,SRT)呈显著负相关(P<0.05),且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著,产甲烷古菌在粒径≥10μm的颗粒中丰度较高,维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡.研究显示,AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能,但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低,影响反应器高效稳定运行.

基于好氧颗粒污泥的膜生物反应器处理离子型稀土冶炼废水

稀土冶炼有机废水是一种危害性大、水质复杂的高浓度酸性废水,主要污染物包括有机物、氨氮、悬浮物、无机盐、重金属等。因此研究如何有效处理稀土冶炼有机废水对水体、土壤的保护具有重大意义。本研究搭建了序批式膜生物反应器(SBR-MBR),并结合好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)组成好氧颗粒污泥膜生物反应器(AGS-MBR)。在此基础上,研究了不同碳氮比(有机物中碳与氮的总含量的比值C/N)对AGS-MBR处理工艺的影响。结果表明,在C/N=10时,好氧颗粒污泥稳定性最好,对COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的脱除率稳定后可达99.0%、96.7%、79.3%、91.1%;进水C/N的降低对AGS-MBR去除COD的影响较小,对出水N的形态和TP影响较大,并且当C/N≤7时,部分好氧颗粒污泥发生解体,出水TN和TP浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918—2002(2006)一级A排放标准要求,为进一步探讨研究更低C/N的稀土冶炼有机废水的处理工艺提供理论依据。

膜曝气生物膜反应器膜传氧速率的影响因素研究

膜曝气生物膜反应器(MABR)膜的传氧性能对MABR工艺的设计具有重要意义,本文通过小试对MABR膜传氧速率的影响因素进行了研究.结果表明,在相同运行条件下MABR膜元件采用并联方式较串联方式更有利于提升MABR膜的传氧性能,平均膜传氧速率随着供气流量的提高先增大后趋于稳定,随着供气压力的升高略有增加,随着反应液温度升高变化不明显,随着测试液中溶解氧浓度的升高而降低;停止供气后,MABR仍具有一定的传氧能力.本研究采用膜组件并联方式连接,在供气压力2 kPa,供气气量100 mL/min条件下,平均膜传氧速率达到12.7 g O_(2)/(m^(2)·d).

IC厌氧反应器处理技术的应用研究及发展

IC厌氧反应器是第三代厌氧反应器,已广泛应用于高浓度有机废水处理。介绍了厌氧生物处理技术的特点及厌氧生物反应器的发展,重点介绍了IC厌氧反应器的构造、反应原理、特点、应用现状及发展趋势等,以期为IC厌氧反应器的应用提供参考。

缺氧生物膜转型厌氧氨氧化生物膜培养与富集特性

接种西安市某污水处理厂缺氧池生物膜构建升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器从而富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,通过测定生物膜Anammox活性和酶活性并进行高通量测序分析,探讨城市污水处理厂现有填料转型培养Anammox生物膜的可行性及生物膜内菌群演替规律.结果表明,经29d培养后的UAFB-Anammox反应器TN去除率高达76.22%,快速启动成功;负荷提升阶段,表面氮负荷(SNLR)由0.23g/(m^(2)·d)提升至2.59g/(m^(2)·d),最大Anammox活性维持2.15g/(m^(2)·d),TN去除率高达83.68%.Illumina MiSeq测序结果发现,富集后的生物膜中优势菌属为Ca.Brocadia,相对丰度为33.38%,富集效果明显.同时缺氧生物膜上反硝化菌Denitratisoma以Anammox的产物NO_(3)^(-)-N为基质,逐渐与AnAOB形成共生存关系.这说明利用城市污水处理厂现有缺氧生物膜可以快速培养Anammox生物膜,对Anammox工艺在城市污水处理厂升级改造中的应用提供一定参考.

混凝/厌氧/兼氧-好氧膜生物反应器组合新工艺处理制革废水

针对制革废水高悬浮物含量、高有机物浓度及高色度的特点,采用混凝/厌氧/兼氧-好氧膜生物反应器组合新工艺对其进行中试处理研究,重点考察混凝预处理的反应条件(p H、投药量等)、生物反应器的启动策略,以及水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)和水温等运行参数对制革废水处理效果的影响。结果表明:当混凝过程中p H为9.0~10.0,聚合氯化铝(PACl)投加量为350~450 mg·L^(-1)时,废水悬浮物浓度(SS)、色度、总铬和化学需氧量(COD)去除率的平均值分别为70.4%,73.9%,97.7%和37.9%;基于阶梯负荷启动策略,50 d左右完成联合厌氧折流板反应器的启动,厌氧环节在HRT为20 h、水温30℃左右的条件下能够去除68.2%左右的COD;通过对兼氧-好氧膜生物反应器中DO分布的研究和HRT的优化,该单元的COD和NH4-N的平均去除率分别达到67.7%和81.3%(HRT=6 h,DO=2.0~3.0 mg·L^(-1))。经过组合工艺的处理,系统出水各项主要指标(COD、NH4-N、SS、色度和总铬等)达到DB 44/26—2001一级排放标准,表明本文提出的新工艺在制革废水处理中具有良好的应用前景。

新型导电填料加速形成厌氧氨氧化生物膜及脱氮效能研究

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,AnAOB)在实际脱氮工艺中持留能力差,是制约该技术规模化应用的主要技术瓶颈之一。相较于传统生物填料,高温热解轮胎制备成具有导电特性的新型生物填料,不仅可以回收利用固定废弃物,而且能够实现加速AnAOB形成生物膜和提高脱氮效率的双重作用。实验结果表明,800℃最适合用于热解轮胎填料,同时具备更高的电导率和更有利于固定微生物生长特性。相较于单独Anammox组,Anammox+导电填料的NH+4-N、NO-2-N和TN平均去除率比单独Anammox组分别提升了9.12%、13.20%和15.69%,且明显高于聚丙烯(polypropylene,PP)填料的强化效果。Q-PCR分析结果表明,添加导电填料能够促使脱氮菌种丰度增加,其中AnAOB、亚硝酸盐还原菌和硝酸盐还原菌分别增长了50.21%、69.70%和145.59%。该新型导电填料技术的研发,可为Anammox技术推广提供新的思路和数据基础。

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。