高效厌氧生物反应器研究动态及趋势

回顾了高效厌氧生物反应器发展过程 ,介绍了UASB、EGSB、IC反应器工作原理、特点、最新开发和应用研究进展。

降解五氯酚(PCP)厌氧生物反应器起动过程的特性研究

在实验室规模的两个厌氧反应器中，分别添加ＰＣＰ啤酒厂糖化废水与柠檬酸生产废水作为进水，以未经驯化的厌氧污泥作为接种物，采用ＰＣＰ负荷、ＣＯＤ 负荷递增方式进行反应器启动。结果证实反应器的运行性能随污泥颗粒化进程而得到改善，其稳态运行性状为：ＨＲＴ２４ｈ，ＰＣＰ负荷９７．３—１０５．６ｍ ｇ／Ｌ·ｄ，ＣＯＤ 负荷４．３—６．２ｇ／Ｌ·ｄ，ＰＣＰ 去除率１００，ＣＯＤ 去除率９３．１—９５．７％ ，容积产沼气率１．７２—３．２９Ｌ／Ｌ·ｄ，ＣＨ４ 含量７２．５—７７．８％ 。发现作为共基质的工业有机废水的种类影响运行前期反应器的性能、污泥颗粒化进程及污泥脱氯活性。这为含氯代芳香族化合物有机废水高效生物处理提供了一项新的运行策略。

HRT对折流板式厌氧生物反应器处理印染废水的影响

针对印染废水水质水量变化大、ρ(BOD5)/ρ(CODCr)低、色度高的特点,以苏南某污水厂(印染废水比例大于90%)调节池出水为研究对象,开展ABR(折流板式厌氧生物反应器)处理印染废水试验,处理规模为2 L/h,重点考察不同HRT(水力停留时间)下ABR对CODCr、色度的去除和对ρ(BOD5)/ρ(CODCr)的提升效果.结果表明:1当进水平均ρ(CODCr)为517 mg/L、色度为380倍、ρ(BOD5)/ρ(CODCr)为0.20时,随着HRT(32、24、18、14和10 h)的缩短,CODCr平均去除率由46.1%降至22.5%,色度平均去除率由60.6%降至51.0%,出水ρ(BOD5)/ρ(CODCr)由0.39降至0.30.2随着格室数量的增加,ρ(CODCr)和色度逐渐降低,其中第1格室的CODCr和色度的去除率分别占总去除率的20.0%和51.0%,紫外-可见吸收光谱扫描也证明了这一点.3经过ABR厌氧水解后污染物种类明显减少,说明ABR厌氧水解作用较好,可为后续好氧工艺奠定基础.

厌氧生物反应器工艺特性与关键技术研究

文章概述了厌氧生物反应器的主要工艺类型及其技术特点,分析了不同类型厌氧生物反应器的优势和局限性。UASB反应器是开发较早且应用较成熟的厌氧反应器,EGSB反应器比UASB反应器具有更高的升流速度和耐冲击负荷能力,IC反应器的容积负荷可达到35～50 kgCOD/(m3.d)。从厌氧过程的工艺设计和运行控制角度出发,论述了厌氧系统启动和操作管理、厌氧颗粒污泥形成机理、三相分离器设计、生物抑制作用及新技术发展趋向等若干关键问题。

两相厌氧生物反应器处理杨木P-RC APMP制浆废水

用新设计的两相厌氧生物反应器(HEB)对杨木P-RC APMP制浆废水进行了处理,杨木P-RC APMP制浆废水CODCr浓度4205mg/L,BOD5浓度1794mg/L,SS浓度160mg/L。在相同实验条件下用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)作对比实验,结果表明,HEB的处理效果优于UASB,经HEB处理后,废水中的CODCr去除率达80.9%;BOD5去除率达85.4%;SS去除率达66.3%。在较高的容积负荷下,HEB也表现出较强的抗冲击负荷能力和较好的污染物去除效果。

废水处理厌氧生物反应器研究进展

介绍了厌氧生物反应器历史沿革,阐述了厌氧生物反应器的最新研究进展,总结了各种厌氧生物反应器的特点和应用情况,指出了厌氧生物反应器的发展方向和研究重点。

中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用

建立了3组模拟厌氧生物反应器填埋场——R1、R2和R3,其中R1反应器无中间覆盖层,R2和R3反应器分别以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层,以研究不同中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用.结果表明:以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层时,均能维持反应器中良好的内环境,可促进垃圾和渗滤液中有机物的降解.R1、R2和R3反应器中垃圾的w(VS)(VS为挥发性固体))分别比初始值下降了69.81%、75.06%、73.86%,w(BDM)(BDM为生物可降解组分)分别下降了66.87%、82.86%、75.38%,w(纤维素)分别下降了67.96%、75.41%、72.90%;R1、R2和R3反应器中垃圾渗滤液的ρ(CODCr)比最大值分别降低了25.45%、29.72%、23.01%,ρ(BOD5)分别降低了39.28%、45.66%、46.74%.表明矿化垃圾+重质碳酸钙为中间覆盖层时,既能接种可降解有机物的微生物,又能提供微生物生长所需的碱度,因此更具优势.

厌氧生物反应器的设计、启动和运行控制方法

厌氧生物反应器的设计、启动和运行控制受许多因素的影响。根据作者的使用体会论述了利用实验室工作数据,指导有效地启动和稳定运行厌氧生物反应器的方法,提供了便于操作的工作程序以及厌氧生物反应器设计的基本方法。作者还就常用的厌氧生物反应器的特性、运行要点提出了建议。

高效厌氧生物反应器内的湍流特性及结构优化

采用数值模拟方法研究了高效厌氧生物反应器内的湍流及多相流传质过程。通过重整化群k-ε湍流模型(RNGk-ε)和欧拉多相流模型构建反应器内多相湍流流动控制方程。在此基础上,应用自定义函数(UDF)方式修正了计算流体力学软件Fluent中的曳力模型,并植入欧拉多相流模型,建立高效厌氧生物反应器内气-液-固多相流动模型,并模拟计算了反应器内多相流过程,同时对其结构进行优化。结果表明,修正后的多相流动模型计算得到的流场特征与实验数据吻合,验证了所采用的湍流模型和计算方法的准确性;优化后的反应器内多相流传质效果明显提高。该方法较为准确地预测了反应器内传质过程,可以用于高效厌氧生物反应器的工程应用改进。

两相厌氧生物反应器处理杨木P—RC APMP制浆废水

用新设计的两相厌氧生物反应器（HEB）对杨木P—RC APMP制浆废水进行了处理，杨木P—RC APMP制浆废水CODCr浓度4205mg／L，BOD5浓度1794mg／L，SS浓度160mg／L。在相同实验条件下用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）作对比实验，结果表明，HEB的处理效果优于UASB，经HEB处理后，废水中的CODCr去除率达80．9％；BOD5去除率达85．4％；SS去除率达66．3％。在较高的容积负荷下，HEB也表现出较强的抗冲击负荷能力和较好的污染物去除效果。

超高效厌氧生物反应器床层能量耗散率

为指导超高效厌氧生物反应器的功率匹配和操作优化,加速反应器工程化开发,通过向反应器床层分别投加1 500、2 500和3 500mL厌氧颗粒污泥,采用质量分数为0.5%的稀硫酸溶液模拟进料,采用化学反应生成CO2(饱和NaHCO3+稀硫酸)模拟生物产气,研究了反应器床层处于固定态、流化态和输送态时的能量耗散特征,建立了床层处于固定态和流化态时的能量耗散模型.试验结果表明:所建模型的模拟值与实测值吻合较好,可用预测同类高效厌氧反应器床层能量耗散率;床层处于固定态、颗粒结团状态、液固两相流化态以及气液固三相流化态的最大能量耗散率分别为0.143、4.449、2.173和11.132W/m3.其中,最大值11.132W/m3是超高效厌氧反应器功率匹配的重要依据.

用单位底物降解速率常数评价厌氧生物反应器的启动性能

采用人工配制蔗糖废水对设计的复合UASB反应器运行性能进行了实验研究,经过6个阶段55 d的启动过程,反应器进水容积负荷从2.09 kg COD/(m3.d)提高到28.02 kg COD/(m3.d),COD去除率达到98.45%。为描述反应器启动过程各阶段运行性能变化,提出了单位底物降解速率常数K2’值评价法。结果表明,复合UASB反应器在第5阶段达到了最佳运行工况。用K2’评价法对一些文献报道的厌氧反应器启动过程的实验数据进行了计算,对运行性能进行了对比评价。

内构件优化推动厌氧生物反应器的发展

厌氧生物反应器的更新换代与内构件的改造优化有着重要联系,其结构的不断优化改善了反应器内部流态。根据示踪实验和数值模拟方法,分析厌氧生物反应器内水动力学行为发现:一般情况下,高效厌氧生物反应器介于平推流反应器(PFR)和完全混合反应器(CSTR)之间。对国内外典型厌氧生物反应器的流态特性汇总分析认为:分散数D/(uL)、佩克莱数Pe和串联级数N值都可有效表现反应器内流态特性。当负荷、上升流速和转盘转速越大时,D/(uL)越大,Pe和N越小,流态越趋向完全混合流;隔室越多,水力停留时间(HRT)越大,D/(uL)越小,Pe和N越大,流态越趋向平推流。因此,基于增设内构件的流态变化研究可为高效厌氧生物反应器开发与应用提供理论基础。

渗滤液回灌对厌氧生物反应器产甲烷影响的研究

在不同温度下,通过对3个已进入产甲烷期的厌氧型生物反应器实施不同的回灌操作,并对渗滤液的pH值、TDS、COD、氨氮浓度和产气量的监测数据进行对比分析表明:在温度较高时,高回灌频率1d/次有利于促进产甲烷速率的提高;在温度较低时,适当的低回灌频率5d/次更加有利。同时保持较高的温度(35℃左右)也有利于提高厌氧型生物反应器的产甲烷速率,其中在恒温下的D2柱的平均产甲烷速率高达2314mL/d,而在室温下的D1柱仅为D2柱的40%。

利用厌氧生物反应器处理奶牛饲养废水(英文)

澳大利亚的畜禽养殖业,如奶牛饲养业,在不断的发展壮大,在生产中产生了大量的奶牛饲养废水,这些废水长期以来一直被视为主要的污染物扩散源.但是,常规的奶牛饲养废水处理方法,如两池系统,对该废水的处理并不充分.另外,从营养物质管理规划和固态粪便处理的角度讲,新的相关法规要求对该废水应采用新的处理和管理方法.厌氧消化(AD)是一种可替代技术,该技术不仅能使环境污染实现最小化,而且能够实现资源回收利用,尤其是可再生生物燃料(甲烷)产生,可实现资源利用的最大化.本研究以奶牛饲养废水为对象,在对AD技术进行简要综述的基础上,基于奶牛场废水管理实践和相关法规,对澳大利亚奶牛饲养场采用AD方法的必要性进行讨论.在澳大利亚,奶牛饲养场废水处理的独特之处在于采用了高效的厌氧消化池.本研究在实验过程中采用厌氧固定膜消化池来处理奶牛饲养场废水.初步结果表明,厌氧固定膜消化池能够将奶牛饲养场冲刷废水成功地转变为生物燃料气体.

又一个高效厌氧生物反应器成功研发

据《农业工程学报》2011年11月报道,浙江大学环境工程系以优化反应器流态和微生物生态为理念,通过改进装置构型遏制水力短流,利用区室分隔限制污泥迁移,借助反应液循环平衡碱度,突破了厌氧反应过程的制约瓶颈。

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。

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。

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.