加压固定床生物膜反应器降解污水中有机物的研究

将加压生物氧化技术与单级BAF工艺相结合,开发出了加压固定床生物膜反应器,并考察了压力、有机负荷及进水温度对其去除有机物的影响。结果表明,随着压力的增大,对COD的去除率先增后降,当压力为0.18~0.21 MPa时,对COD的去除率最大为95.4%;在最佳压力条件下,反应器具有较强的耐有机负荷和耐低温能力;加压固定床生物膜反应器的最佳工艺参数:压力为0.18~0.21 MPa,有机负荷为8.8~10.9 kgCOD/(m3.d),进水温度为23~29℃,HRT为0.58 h,气水比为(3∶1)^(6∶1),采用气水联合反冲洗,反冲洗周期为6~8 d,反冲洗时间为18~22 m in;在最佳运行条件下,对COD的平均去除率达94.6%,出水水质完全满足GB 18918—2002的一级A标准,达到了回用水的要求。

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。

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。

人工海水条件下移动床生物膜反应器快速挂膜启动试验

海水循环水产养殖系统中,生物膜反应器的挂膜时间通常较长。为实现人工海水条件下移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor,MBBR)滤片的快速挂膜,通过搅拌滤片,采用低成本的海水配方、专用营养液以及选择多样化的菌种等方法和措施进行了试验,并建立了以氨氮、亚硝酸盐氮水平、滤片颜色和孔隙生成物为指标的评估体系。试验结果表明,相比于化学营养组的56 d,发酵营养组经过46 d即完成了挂膜。挂膜过程中氨氮质量浓度最高为20.36~25.12 mg/L,亚硝酸盐氮质量浓度最高为45.28~53.20 mg/L。

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。

中国城镇供水排水协会关于发布团体标准《城镇污水移动床生物膜反应器处理技术规程》的公告 中水协标字[2024]第6号

现批准《城镇污水移动床生物膜反应器处理技术规程》为团体标准,编号T/CUWA50057-2024,自2024年6月1日起实施。本标准由中国城镇供水排水协会组织中国计划出版社出版发行。

聚乙烯填料序批式移动床生物膜反应器工艺处理低温市政污水效能研究

针对北方地区冬季低温脱氮效率低的问题,采用序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)对低温市政污水进行处理,并对不同规格的聚乙烯填料进行比较分析。结果表明,在水温9~12℃、pH 7~8、水力停留时间(HRT)48 h的条件下,SBMBBR在64 d启动成功,白色、黑色两种聚乙烯填料在运行7 d后有显著的生物膜,运行31 d后投加白色聚乙烯填料的反应器中化学需氧量(COD)、氨氮、总磷(TP)的去除率分别为83.6%、74.4%、60.8%,所以白色聚乙烯为最佳填料。优化参数后,确定反应器最佳缺氧时间为3 h,好氧时间为7 h;好氧段溶解氧(DO)保持在>6.0~7.5 mg/L,无填料反应器中HRT为82 h时最佳,而投加黑色聚乙烯填料的反应器和投加白色聚乙烯填料的反应器中HRT为42 h时最佳。

固定床生物膜反应器数值模拟及中试实验研究

以中试规模固定床生物膜反应器(FBBR)为研究对象,采用三维计算流体动力学(CFD)模型,模拟了反应器内在不同水力停留时间(HRT)和曝气量组合下的流动模式。模拟结果表明,随着HRT和曝气量的增加,流动模式从单涡旋向多涡旋转变。与HRT相比,曝气量的增加对含气率、液速、流型等的贡献更为显著,进而通过均匀性指数分析得到HRT为9 h、曝气量为0.75 m^(3)/h时,为污染物去除最佳条件。进行实际污水处理实验,通过响应面与遗传算法优化,综合调整后HRT为9.5 h,曝气量为0.72 m^(3)/h时,整体处理效果最佳,COD、氨氮、总氮去除率分别为75.78%、90.97%、46.12%,不同工况下处理效果与CFD模拟预测变化趋势一致。利用CFD数值模拟能有效地指导固定床生物膜反应器优化运行。

新型固定床生物膜反应器硝化性能的研究

本文以无纺布作为硝化反应器的填料 ,对其硝化负荷能力进行了探讨 ,同时对硝化过程中亚硝酸盐氮积累和影响氨氮去除的原因进行了分析。在NH3 N容积负荷为 1 .7kg/(m3·d)的情况下 ,可实现 98%以上的NH3 N去除率。溶解氧浓度为 4mg/L ,进水氨氮浓度为 30 0mg/L时硝化柱内开始出现亚硝酸盐氮积累 ,通过加大曝气量等措施可在一定程度上消除其影响。停止运行两个半月后 ,可在一周内基本恢复硝化功能。

曝气量对移动床生物膜反应器中微生物硝化活性的影响

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)兼具活性污泥和生物膜两者的优点,硝化和反硝化能同步进行。为研究曝气量对MBBR运行效果的影响,分别设置曝气量为0.3 L/min、0.4 L/min和0.5 L/min,培养5 d后测定反应器中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N浓度变化,分析不同曝气量下反应器生物膜中微生物的硝化活性差异。结果表明,在COD浓度为350 mg/L、NH_(4)^(+)-N浓度为45 mg/L时,曝气量为0.4 L/min的微生物硝化活性最佳,结果为以后高效运行MBBR提供依据。

利用固定床生物膜反应器快速启动厌氧氨氧化工艺

以固定填料填充床生物膜反应器为厌氧氨氧化反应器,采用低负荷培养法培养富集厌氧氨氧化菌,并研究其脱氮效能。结果表明,低负荷培养法可以在较短时间内(40 d左右)快速启动厌氧氨氧化反应器;稳定期反应器出水氨氮和亚硝氮去除率均接近100%。系统在受到高浓度有机物和NO_2^--N抑制后恢复时间较短,恢复后,出水水质稳定、系统耐冲击负荷强。上流式固定床反应器具有高负荷和高效率的优点,反应器的基质氮去除速率可达2.79 kg N/(m^3·d)。

厌氧半固定床生物膜反应器温度冲击实验研究

利用新型厌氧半固定床生物膜反应器处理人工配制的高浓度有机废水,为期86 d,考察温度冲击对反应器处理效能的影响。反应器在HRT为31.8 h,有机容积负荷为4.0 kg/(m^3·d),温度为(35±1)℃的实验条件下运行,到第15天时,COD去除率稳定在88%左右,产气量达到14 L/d,然后,对其进行降温冲击(25±1)℃、恢复(35±1)℃、升温冲击(45±1)℃、恢复(35±1)℃4个阶段的实验。实验证明,反应器在(35±1)℃下运行时最高COD去除率在94%左右,沼气产量高达20 L/d,具有明显的产沼气优势。同时,降温冲击后恢复仅用时6 d,升温冲击后恢复仅用时11 d,COD去除率均可恢复到90%以上,证明反应器具有较好的抗冲击性能。16S rDNA测序结果表明,温度会影响微生物群落的多样性和物种丰富度。(45±1)℃下微生物的多样性大于(35±1)℃,但一些功能菌种如产甲烷菌、梭菌、鞘氨醇单胞菌丰度明显降低。

厌氧半固定床生物膜反应器抗冲击性能研究

采用自主研发的以生物带作为载体的厌氧半固定床生物膜反应器处理人工模拟废水,探究其抗冲击性能。结果表明,在容积负荷提升30%至5.25 kg CODom^(-3)·d^(-1),同时将温度由35±2℃降至26℃左右的双重冲击条件下,运行一周后,COD去除率、出水pH值和容积产气率分别由88%、8.0、和2.27 m^3·m^(-3)·d^(-1)降低至最低值67%、6.76和1.76 m^3·m^(-3)·d^(-1),出水挥发性脂肪酸(VFA)、VFA/碱度分别由309.11 mg/L、0.26升至最高值638.60 mg/L、0.61,反应器出现轻微酸化趋势;容积负荷维持不变,温度恢复至35±2℃,仅历时11天,COD去除率、容积产气率、出水VFA、VFA/碱度和pH值迅速恢复并分别稳定在88%、2.2 m^3·m^(-3)·d^(-1)、320mg/L、0.26和7.58左右,反应器较快地恢复正常性能,证明该反应器具有较强的抗冲击能力。

厌氧半固定床生物膜反应器启动与运行试验

以开发一种启动时间短、处理效果好、抗冲击负荷和不利环境能力强、能耗低的厌氧处理反应器为目的,采用自行设计的以在水中呈水草型摇摆状态的生物带作为半固定载体的生物膜反应器,处理人工模拟高浓度废水,进行启动与运行试验,考察和评估其运行效果。结果表明,在上升流速为0.104~0.124 m/h的运行条件下,COD去除率在试验第30天时达到最高的96%,稳定运行状态下去除率为88%左右;反应器在温度和负荷双重冲击条件下,7d后COD去除率下降至67%,出现酸化倾向,负荷维持不变,仅温度恢复正常,11d时COD去除率回升并稳定在88%左右,恢复至原稳定状态,表现出很好的抗冲击负荷和不利环境能力;负荷启动与运行阶段,反应器平均沼气产率为0.43m3/kg,产气状况良好;生物带载体上形成的生物膜活性较高,VSS/SS达到0.7,且生物相较为丰富,说明反应器的半固定床结构设计优良,可进一步开发应用。

移动床生物膜反应器在污水处理中的应用研究

应用好氧移动床生物膜反应器处理生活污水 ,厌氧复合床生物膜反应器处理高浓度有机废水 ,厌氧 -好氧移动床生物膜工艺处理食品废水的试验均取得良好的效果。试验结果表明 ,该工艺具有处理效率高 ,出水水质稳定 ,耐冲击负荷能力强 ,占地少 ,结构紧凑 ,维护管理简单的特点。

移动床生物膜反应器处理低浓度污水的性能

研究了MBBR(移动床生物膜反应器)处理低浓度生活污水时启动和运行的性能和特点,通过显微镜和扫描电镜观察了反应器中的微生物构成和形态,并且考察了悬浮污泥与填料生物膜之间的关系.试验中用填料充填比为25%的MBBR处理COD质量浓度在100mg/L左右的生活污水,水力停留时间1.9h,COD去除率可以达到85%,出水BOD5质量浓度一般都小于5mg/L.

移动床生物膜反应器的启动及影响因素的研究

采用配制模拟废水进水,研究移动床生物膜反应器(MBBR)的启动挂膜,结果表明,在悬浮填料填充率为40%,pH为6.3～7.6,温度为20～30℃,m(C)/m(N)/m(P)=100:5:1的条件下,ρ(DO)=3 mg/L,HRT=6 h时挂膜速度快,COD、NH3-N去除效率可达到90%。当ρ(DO)=1.5 mg/L时前5天COD去除率略高于ρ(DO)=3 mg/L时,此后COD、NH3-N去除率均稳定在80%左右,ρ(DO)=5mg/L时紊动剧烈,不利于挂膜;HRT=6h和HRT=8h时COD、NH3-N去除率比较接近,且远高于HRT=4 h和HRT=12 h时。在试验范围内,COD、NH3-N处理效率均随着DO、HRT值增大而增大,而后随着增大反而降低,可知DO、HRT过高或过低均不利于启动运行。在HRT=6 h,ρ(DO)=3 mg/L的条件下稳定运行时,COD、NH3-N、TN、TP的去除率均值分别为:89.5%、94%、54.76%、56.1%。

导流式移动床生物膜反应器流速选择及流态分析

水力条件对反应器内生物膜的生长及流态形式起着决定性作用。实验分别用0.15,0.25,0.35 m/s的水流流速对内径为44 mm的管状生物膜反应器进行水力冲击,观察不同生物滤料的挂膜情况,并利用计算流体力学软件对导流式移动床生物膜反应器流态进行数值模拟。结果显示,在低流速的水力冲击下,生物滤料的挂膜效果最好,平均厚度约为70μm,且不同结构生物滤料的挂膜情况无明显差异;反应器的模拟曝气速度为0.6 m/s时,其内部的综合流动及挂膜效果最佳。因此可知,生物膜的生长情况与同种材质生物滤料的结构形状无关,但与滤料所处的水力情况有关,膜厚度随着水流速度的增大而减小;移动床生物膜反应器的曝气量大小及结构形状是影响其流态的重要因素。本研究可以为此类反应器的设计与高效运行提供基础数据。

移动床生物膜反应器处理生活污水

利用移动床生物膜反应器(MBBR)处理生活污水,在进水COD为80～300mg L、水力停留时间为2～4h、有机负荷为0.48～2.93kgCOD (m3·d)的条件下,出水COD浓度可降至30～60mg L。应用MBBR建造的地埋式装置处理能力高、出水水质稳定,管理简单方便。

氧化亚铁硫杆菌固定床生物反应器运行的工艺条件

采用不同尺寸的木屑和圆柱状的活性炭作为氧化亚铁硫杆菌的固定化载体,构建了固定床生物反应器。实验考察了间歇操作下的通气速率、连续操作下的稀释率等参数对反应器中氧化亚铁硫杆菌菌膜氧化Fe2+过程的影响。实验结果表明,在0.65 L固定床反应器中,以尺寸为12 mm×5 mm×1 mm的木屑作为固定化载体,控制通气速率为1.4 L/min,稀释率为1.1 h-1时,可获得最大Fe2+平均氧化速率5.83 g/(L.h)。对不同载体的氧化亚铁硫杆菌固定化以及Fe2+氧化情况做出了对比。