四维脱氮除碳生物反应器用于处理生活污水试验

为使生活污水达标排放,采用四维脱氮除碳生物反应器处理生活污水,考察了其对COD、NH3-N和TN的去除效果。连续试验结果表明:经反应器处理后,COD、NH3-N和TN的出水浓度分别降低至20.4、1.64和20 mg/L,COD、NH3-N和TN的去除率分别为93.13%、93.29%和61.73%,均达到了国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级标准;四维脱氮除碳生物反应器无回流、无需外加碳源,能耗较低,单一装置内可同时实现高效脱氮除碳。

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。

膜曝气生物反应器的除碳脱氮特性研究

膜曝气生物反应器是一种利用透气膜对生物反应器进行曝气的新型污水处理工艺。考察了采用透气膜供氧,并利用附着在透气膜上的生物膜同时去除有机物和氮的可能性。结果表明,生物膜对COD和氮的去除效果良好,在供气压力为7.5 kPa、水力停留时间为5.3 h的条件下,对COD和氨氮的去除率分别为76%和78%,最大膜面积去除负荷分别为7.6和0.78 g/(m2.d);对总氮的去除率最高为80.7%,最大膜面积去除负荷达1.31 g/(m2.d)。观察表明,生物膜具有分层结构,这有利于对有机物和氮的同时去除。

DO对膜曝气生物反应器同步除碳脱氮的影响

为获得膜曝气生物反应器(membrane aerated bioreactor,MABR)处理污水同步除碳脱氮的最佳DO质量浓度,构建以亲水性聚丙烯中空纤维膜为曝气膜组件的MABR,在80 d连续运行的时间内,考察DO质量浓度对MABR处理模拟生活污水同步除碳脱氮效果的影响.结果表明:在水力停留时间8 h、膜表面COD及TN负荷分别为3.7 g.m2.h-1(COD计)和0.36 g.m2.h-1(TN计)相对稳定的条件下,当混合液DO质量浓度为0.5 mg/L左右时,MABR能实现较好地同步除碳脱氮,此时对COD、NH4+-N和TN去除率分别为80%、86.4%和66.5%;当DO质量浓度分别为4 mg/L和2 mg/L左右时,对COD和NH4+-N的去除率均提高到88%以上,但反硝化受到限制,TN去除效果不佳,去除率分别为10%和24%;当DO质量浓度降至0.1 mg/L左右时,MABR对COD和NH4+-N的去除均受到限制,去除率分别为60%和57.4%,TN去除率为46.8%.

碳氮比对气水交替式膜生物反应器同步脱氮除碳的影响

为确定气水交替式膜生物反应器(AMBR)处理污水时的适宜碳氮比,实现较好的同步脱氮除碳效果,构建以2片亲水性聚丙烯中空纤维膜轮流作为曝气膜和出水膜的AMBR,在150 d连续运行的时间内,考察碳氮比对AMBR处理模拟生活污水同步脱氮除碳的影响.结果表明:将混合液中DO的质量浓度控制在0.5 mg/L左右,进水COD和NH4+-N质量浓度分别为100～350 mg/L和34 mg/L,碳氮比在3～10之间的条件下,碳氮比的增加不影响AMBR对COD和NH4+-N的去除,在150 d的运行时间内,出水COD和NH4+-N质量浓度始终分别保持在20 mg/L和2 mg/L左右;但碳氮比的增加有利于AMBR去除TN,当碳氮比大于5时,TN去除率超过66%,出水TN质量浓度低于15 mg/L,满足国家GB 18918—2002中一级A的要求.

一体式膜生物反应器同步除碳脱氮效果

选取聚丙烯中空纤维膜为载体材料,通过改变向生物膜的供氧途径,并在一个膜生物反应器内完成同步除碳脱氮的最佳条件,实现去除氮污染的目的。初步试验结果表明:当面接触时间为11.5h,有机物去除率达到73%,TN的去除率达到62%,NH4+-N的去除率约为62%。

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺。通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷。结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34mg/L,去除率约为93%;出水NH4+-N均值为2.0mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象。(2)人工湿地除磷效果良好且稳定。当进水TP为0.6～6.7mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7mg/L。(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果。系统出水NH4+-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%。

缺氧/好氧膜-生物反应器处理高浓度含碳和氮工业废水

采用缺氧 /好氧膜 生物反应器 (MBR)处理高浓度含碳和氮工业废水 ,在缺氧反应器的水力停留时间 (HRT)为 5h ,好氧MBR的HRT分别为 1 5、1 0、6h时 ,考察了系统的同时除碳脱氮性能。结果表明 ,好氧MBR的HRT在试验范围内对系统的处理效果没有明显影响 ,即使MBR的HRT降低到 6h,系统对化学需氧量 (COD)、氨氮和总氮的去除率仍可达到 94%、90 %和 73 %以上 ,出水水质达到国家一级排放标准 ;系统中的生物反应对有机物和氮的去除起主要作用 ,但膜对混合液上清液COD有一定去除 ,主要对相对分子质量大于 1 0万的有机物有截留 ;由于膜的高效截留作用 ,MBR中可保持高浓度的污泥量和高硝化活性 。

组合移动床生物膜(MBBR)中溶解氧浓度和进水流量变化对除碳脱氮的影响

组合MBBR反应器将移动床生物膜技术与传统缺氧/好氧工艺结合起来处理农村生活污水。研究了溶解氧和进水流量变化对模拟农村生活污水除碳脱氮效果的影响。结果表明,在缺氧区和好氧区填充率为50%,HRT为19.2 h,回流比为200%的条件下,溶解氧在4 mg/L时,COD、氨氮和总氮均能取得良好的去除效果,平均去除率分别为92.42%、93.83%和73.43%。并在溶解氧为4 mg/L的条件下,模拟农村生活污水排放规律进水,COD、氨氮和总氮均保持稳定的去除效果,表明其对水量变化有较强的适应性。

用于废水处理的膜曝气生物反应器

膜曝气生物反应器是一种利用透气膜进行曝气的污水生物处理组合新工艺。膜曝气的主要特点在于无泡曝气和特殊结构的生物膜。无泡曝气可提高传氧效率,在高浓度废水或含挥发性有机物废水的处理中具有优势。曝气膜上生长的生物膜具有传质异向性,这一特点使其具有同步除碳脱氮的潜力。介绍了膜曝气生物反应器的工艺特点,总结了国内外对于膜曝气生物反应器在废水处理方面的研究进展,指出当前膜曝气生物反应器应用中存在的问题,并展望了今后的发展前景。

膜曝气生物膜反应器处理模拟生活污水研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜构建膜曝气生物膜反应器(MABR),研究不同曝气压力,pH、流量和C/N比对模拟生活污水处理效果的影响,并分析PVDF中空纤维膜表面微生物的Alpha多样性、物种群落及群落组成.结果表明,构建的MABR可有效去除模拟生活污水中的化学耗氧量(COD)、氨氮(NH+-N)和总氮(TN),在曝气压力0.06 MPa,水力停留时间12.0 h,pH 8,C/N比5,循环流量90 mL/min下,MABR对模拟生活污水的处理效果达到最佳,COD,NH^+4-N及TN的去除率分别为95.4%、79.6%和71.8%.此时,反应器生物膜微生物具有较高的群落丰富度和多样性,Chao和Shannon指数分别为456.3和2.67,表明MABR具有较好的生活污水处理性能和潜在应用价值.

单级A/O程序HSMBR除碳脱氮

针对传统膜生物反应器的不足,设计出新型膜生物反应器工艺系统——复合膜生物反应器(HSMBR),并对HSMBR除碳脱氮性能进行了系统的实验。结果表明:通过控制缺氧/好氧的比例时间实现了A/O程序HSMBR对NH4+-N、COD、TN的去除,其平均去除率分别为92.8%、94.4%、69.4%。在A/O程序HSMBR运行过程中,进水NH4+-N值与A/O过程交替时氨氮值几乎不变;在好氧过程中,有90%以上的氮化合物在好氧过程中消失,从而证明了在A/O程序HSMBR运行过程中存在好氧脱氮现象;另外,在A/O程序HSMBR运行过程中,COD/TN为3.5时,TN的去除效率达到85.5%。

A/O型IMBR工艺对生活污水脱氮除磷除碳的中试研究

采用自制的A/O型一体式膜生物反应器,对生活污水的脱氮除磷除碳进行了中试实验研究。实验结果表明,系统氨氮、总氮和COD的去除率随水利停留时间的增加而增加,HRT从14h增加到17h时,氨氮、总氮和COD的去除率分别从66.58%、63.16%和83.79%,迅速增加到97.74%、72.83%和97.72%,此后再增加HRT时,三者的增加速率减缓。随着HRT的增加,TP的去除先缓慢升高后又下降,HRT升至17h时,TP的去除效率达到最大值,再增大HRT,TP又呈降低趋势。适当增大进水COD/TN的比例,可以获得较理想的脱氮效果;平均进水COD为590mg·L^-1时,TP的去除效果较好,去除率可达到69.97%;膜对TP的去除起到了一定的积极作用,在低有机物负荷时,平均截留率达到了13.37%,进水COD较高时,膜对TP的平均截留率只有5.14%。

气水交替膜生物反应器同步脱氮除碳效能研究

通过长期运行实验,对比研究了气水交替膜生物反应器(gas-water alternative membrane bioreactor,AMBR)和传统淹没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)对模拟生活污水的处理效果.结果表明,两反应器对COD和NH4+-N的去除效果较为类似,去除率均高于96%;SMBR对污染物的去除作用以混合液中的活性污泥为主,而AMBR混合液中的活性污泥量很少,污染物的去除主要依靠附着于中空纤维膜表面微生物的作用.但AMBR比SMBR具有明显的反硝化脱氮优势,AMBR对TN的去除率为76.94%,远高于SMBR的52.41%.此外,通过两反应器长期运行过膜阻力变化规律的研究发现,AMBR比SMBR具有更好的抗膜污染能力.

基于MABR的压裂返排液处理及微生物群落研究

压裂返排液含有多种复杂有机物,毒性高、盐度高以及可生化性差。设计了1个三级MABR系统用于压裂返排液的处理,该系统在最适宜运行参数下表现出优异的除碳脱氮性能,出水经过芬顿试剂处理后满足污水综合排放二级标准。MABR系统对COD、NH^(+)_(4)-N和TN的去除率分别达到79.30%、96.06%和75.61%。微生物分析表明MABR生物膜富集了丰富的功能菌群,Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)是生物膜中的优势菌群。阐明了MABR处理压裂返排液的技术可行性,为MABR在处理相关废水中的应用奠定了基础。

不同无机碳水平下MBR运行性能与膜污染行为研究

通过对不同无机碳水平下MBR运行性能、硝化活性和群落及膜污染行为进行研究。结果表明,当污泥混合液中无机碳质量浓度由105mg/L降至46mg/L时,TN和TP去除率均未受影响,而其中多糖和蛋白的膜截留率均有明显提升,强化了COD的去除。膜污染速率从30Pa/h提升至210Pa/h,以滤饼层阻力为主。污泥硝化活性明显下降,亚硝化单胞菌属相对丰度降低,丝硫菌属下降明显,进而加重膜污染恶化。MBR中无机碳水平对污泥硝化活性和菌群有明显影响,从而改变了膜污染行为,该结果为其过程优化提供了理论基础。

膜曝气生物反应器内DO分布变化及其对有机物和氮去除的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器在不同的曝气压力下溶解氧的分布特征,并分析了DO的分布对有机物和氮去除率的影响。研究结果表明,不同的曝气压力下,沿曝气膜径向位置DO值逐渐降低呈梯度分布,轴向位置的DO浓度变化随沿程氧分压减小逐渐降低;不同位置的DO分布差异影响反应器内微生物群落的分布情况,进而影响碳氮的去除效果。COD和NH_4^+-N去除主要依靠生物膜内的好氧异养菌,去除率随DO的上升而增大,当反应体系中DO浓度在1.71 mg·L^(-1)以上时,两者的最大去除率分别为84.4%和92.1%;TN的去除率随DO的上升而减小,在低DO的主体料液中,生物膜内侧依然保持高氧低碳环境,在保证硝化反应的同时反硝化作用进行较为充分,去除率可高达76.1%。

ABR/MFC/MEC处理粪便黑水的启动与同步脱氮除碳

为探究耦合微生物电化学系统对于粪便黑水的同步脱氮除碳过程,考察了厌氧折流板反应器(ABR)、微生物燃料电池(MFC)以及微生物电解池(MEC)等三个反应器的独立启动过程以及耦合(AMM)反应器的同步脱氮除碳效果。采用间歇增加COD的方式ABR反应器能快速启动,COD去除率可达81.2%,对氨氮的最大去除率能达到50.0%。在启动过程中,双室型MFC阴极充入氧气可很大程度上提高输出电压。维持曝气量为500 m L/min时,对COD和氨氮的去除率可分别达到90.0%和95.6%。MEC启动结果表明,电压为0.5 V时COD降解率为86.4%,随着外加电压的增大,对氨氮的去除效果逐渐提高,外加电压为0.7 V时去除率可达到65.0%。对于AMM反应器而言,其效果均优于三个独立系统,出水COD和氨氮浓度可分别维持在50和28 mg/L以下。

基于LCA的MBfR污水深度脱氮应用潜力分析

作为目前应用较广泛的污水深度脱氮工艺,深床反硝化滤池(下流式)操作简单且具有良好的脱氮效果,但该工艺需要外加碳源,这会增加能耗和碳排放量。氢基质膜生物膜反应器(MBfR)是一种新兴的水处理技术,因具有能耗低、碳排放量少、脱氮效率高等优点而受到了广泛关注。为了进一步评估MBfR在污水深度脱氮中的应用潜力,采用生命周期评价(LCA)方法,对两种深度脱氮工艺进行情景模拟和评价,分析两种工艺在应用过程中的能源消耗和碳排放情况。结果表明,相比深床反硝化滤池,MBfR工艺可降低43%的能耗,减少约47%的CO_(2)排放量,在实现相同处理效果的情况下对环境的影响更小,在二级出水深度脱氮处理中占有较明显的优势,可为推进污水处理厂提标改造和实现污水处理碳中和目标提供新思路。

不同C/N下BBFR-IVCW耦合工艺对微污染水体脱氮效果

以生物质生物膜反应器(biomass bio-film reactor,BBFR)和复合垂直流人工湿地(integrated vertical-flow con-structed wetland,IVCW)构成的组合系统来处理高氮寡碳微污染地表水,考察不同C/N比对组合系统脱氮效果的影响。实验结果表明,2#CW(2#湿地系统)的TN出水均值低于CW1#(1#湿地系统),出水达到地表水环境质量Ⅳ级标准。C/N比对BBF系统的TN去除率有很大影响,而C/N比对硝酸盐氮去除率的影响并不明显。综合从碳源投加的经济成本因素和系统的反硝化效果来看,最优的C/N比为4.9。C/N=2.8时,1#CW对NO3--N的去除率最高,为(71.88±15.70)%,并且与C/N>2.8的几组情况有显著性差异(F3,56=21,p<0.05)。在C/N=4.1时,2#CW对NO3--N的去除率为(92.83±11.26)%,与其他C/N比值下NO3--N的去除率差异显著(F3,56=4.34,p<0.05)。C/N比的变化对出水剩余TN、NO3--N的影响情况比较一致。1#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大而逐步增加;而2#CW中出水TN和NO3--N浓度都是随着C/N比的增大先减小,在C/N>4.1时又有所增加。BBFR系统对COD的去除高于其对TN去除的贡献率。