复三维电极-生物膜反应器脱除饮用水中的硝酸盐

研究了以无烟煤和以颗粒活性炭为介质的复三维电极电化学 -生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的工艺 ,该工艺将复三维电化学产氢与以氢气为电子供体的自养反硝化工艺结合起来 .实验表明 ,两种介质的反应器在不加任何有机基质时都能有效地脱除水中的硝酸盐 ,并且两种反应器的最大电流效率分别达到 2 0 4%和 185 % .在水力停留时间不小于 2 .1— 2 .5h时 ,反应器的脱硝率接近 10 0 % .在 34℃、槽压 4.97V时处理 2 1.4mg(NO-3 N) /L的进水 ,无烟煤介质反应器的反硝化负荷为 0 .2 47mg(NO-3 N) /(cm2 ·d) ,活性炭介质反应器的反硝化负荷为 0 .2 13mg(NO-3 N) /(cm2 ·d)

复三维电极-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的试验研究

研究了连续流复三维电极-生物膜反应器在不同电流、温度和pH条件下的反硝化性能.结果表明,在电流从0mA增加至100mA的过程中,NO3--N去除率随电流增大而升高;电流为100mA时NO3--N去除率最高,达到了73.8%,出水NO3--N浓度为8.27mg.L-1;电流高于100mA时,NO3--N去除率略有下降.电流从0mA增加至150mA的过程中,NO2--N积累量先增加后减少;电流为60mA时NO2--N的积累最为严重.温度为31～35℃时,反硝化效果较好,出水NO3--N浓度低于10mg.L-1;温度为35℃时,NO3--N去除率最高,达到了85.5%.pH值为7.2～8.2时,反硝化效果较为理想,出水NO3--N浓度在10mg.L-1以下,NO2--N浓度低于1mg.L-1.该反应器具有较好的pH缓冲性能,进水pH从5.5上升至9.0的过程中,其出水pH可维持在7.6～8.2,NO3--N去除率在59.6%～80.2%.此外,电流、温度和进水pH还对氨氮的生成量和总磷的去除产生明显影响.通过复三维电极-生物膜反应器与纯电化学反应器的对比试验,对氨氮产生和总磷去除的可能原因进行了分析和探讨.

介质粒径对复三维电极-生物膜脱硝反应器的影响

研究了无烟煤作填充介质时其粒径对复三维电极 生物膜反应器脱硝效果的影响 .选择了两种具有代表性的无烟煤粒径 :平均粒径D分别为 1 9mm和 4 0mm .研究了两种粒径介质的反应器出水中的NO-3 N、NO-2 N、pH变化 ,并对电流效率及处理负荷进行了对比 .结果表明在一定电流下 ,两反应器的NO-3 N去除率均能达到 98%;在同样操作条件下 ,D为 1 9mm反应器的脱硝能力优于D为 4 0mm反应器 ,前者比后者对水中NO-3 N的去除率高 10 %左右 .D为 1 9mm反应器的NO-3 N最高容积负荷、NO-3 N最高电极负荷、电流效率分别为 0 0 15kg (m3 ·h)、0 0 37mg (cm2 ·h)、36 0 %,均高于D为 4 0mm反应器约 10 %.以小粒径无烟煤为介质的反应器的生物量明显高于大粒径介质反应器 .

膜-生物反应器中溶解性有机物的三维荧光分析

采用三维荧光技术研究了膜-生物反应器(MBR)处理生活污水过程及膜污染物中溶解性有机物(DOM)的变化,并与传统的厌氧/缺氧/好氧(AAO)活性污泥工艺进行了对比.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经MBR处理后,荧光峰的强度降低了16%～35%,同时类蛋白质的结构也发生了变化.与好氧段滤液相比,溶解性膜污染物中类腐殖质含量较低,主要的荧光物质为分子量较小、共轭性较弱的类蛋白质.AAO工艺中厌氧段加强了对荧光峰A和C的去除,处理过程中类蛋白质结构的变化与MBR工艺有显著不同.

异养-电极-生物膜联合反应器脱除地下水中硝酸盐的研究

提出了异养 电极 生物膜联合反应器脱除地下水中硝酸盐的工艺 ,该反应器以异养反硝化为主 ,通过电化学段脱除异养段后水中残留的甲醇或硝酸盐、亚硝酸盐氮 .进水中碳氮比 (质量比 )从 2 2— 2 9,都可保证出水中既无亚硝酸盐积累现象 ,也无残留的甲醇 ,但甲醇略为过量时可提高反应器的处理能力 .2 4℃时处理硝酸盐氮浓度 40mg L的进水 ,反应器最大脱硝负荷为 47g (m3 ·h) .

反硝化新工艺生物膜-电极反应器

介绍了新型反硝化工艺 -生物膜 电极反应器 (BER)的作用机理 ,综述了影响BER处理能力的因素 ,提出了需要研究的方向。

活性碳纤维电极-生物膜反应器对废水的强化脱氮性能

利用自制的活性碳纤维电极-生物膜反应器对低碳氮比(碳元素与氮元素的质量比)废水进行了脱氮实验。实验结果表明:当进水COD和碳氮比较低时,碳氮比和电流密度均对反应器的脱氮性能有很大影响;当碳氮比小于3.0时,出水的ρ(NO-3-N)随进水碳氮比的增大而减小;当进水COD为70 mg/L、ρ(NO-3-N)为35 mg/L、碳氮比为2.0、电流密度为0.025 mA/cm2、反应时间为8 h时,出水的ρ(NO-3-N)达到最低值11.2 mg/L,NO-3-N去除率为68.0%。在适宜的碳氮比条件下,电极-生物膜反应器具有显著的强化脱氮作用,其对NO-3-N的去除率与单纯生物膜反应器相比可提高6.0～15.0个百分点。保持碳氮比不变,提高进水COD会导致所需电流密度的提高和脱氮能力的下降。

三维生物膜电极反应器在水处理中的应用

生物膜电极反应器(Biofilm Electrode Reactor,BER)是将生物膜的降解功能和电极的化学反应有机结合的一种新型水处理反应器,具有专一性强、绿色节能、无二次污染、反应彻底等优点。三维生物膜电极反应器(3D-BER)是在此基础上,将生物膜电极拓展为三维空间结构的立体反应体系,以增加有效反应面积,提高反应器效率。对3D-BER的概念、结构及应用进行了综述,比较了不同类型反应器的结构及特点,分析了反应器在水处理应用中存在的问题及潜在的发展前景,为3D-BER的开发与改进提供参考。

电流强度对三维生物膜电极反应器处理含氮污水性能研究

考察了三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm electrode reactor,3D-BER)在阳极区和阴极区分别接种硝化菌和氢自养反硝化菌后,电流强度的变化对处理含氮污水性能的影响.在水力停留时间为12h,进水氨氮浓度为30mg/L,DO调节在6mg/L,pH为7.0,将电流强度分别调至20,40,60,80mA,研究反应器的脱氮效果.结果表明:随电流强度的增大,NH4+-N的去除率呈现先升高后降低的趋势.当电流强度为40mA时,氨氮的去除率达到最高,为79.24%;电流强度升高至80 mA时,反应器对NH4+-N的去除率降为58.61%.

三维生物膜电极反应器氢自养反硝化脱氮技术进展

三维生物膜电极法是一种电化学与生物技术耦合的方法,具备电化学硝酸盐去除的优点(高效率、无污泥产生、使用小反应器和低投资成本),同时,也有可能存在克服生物过程的一些缺点(缓慢过程、有机残留物)。综述了三维生物膜电极反应器(3D-BER)反硝化过程中主要的影响因素的研究进展:电流、水力停留时间、酸碱度、碳源、温度以及电极材料;列举了国内3D-BER研究中的运行条件和处理结果;最后,对3D-BER氢自养反硝化脱氮技术存在的难题和研究方向提出了展望。

复极性三维电极生物膜法脱除二级生化出水中的COD和硝酸盐氮

利用自制的三维电极-生物膜反应装置,对城市污水二级生化处理的模拟出水进行反硝化深度脱氮及CODCr降解的试验研究。研究结果表明,当硝酸盐氮(NO3--N)和CODCr的进水浓度分别为40 mg／L和100 mg／L时,最佳电流值为20 mA,CODCr和硝态氮去除率分别为57．6％和68．2％。同时,当电流为20 mA,进水CODCr为70 mg／L时,反硝化速率与NO3--N浓度无关,反应器平均NO3--N负荷达到0．338 mgNO3-N／(cm2·d)。最后还发现,三维电极生物膜法相对于单纯生物膜法,反硝化效率显著提高,它能够同时利用有机物和电解产生的氢气作为电子供体高效脱氮,CODCr也得到有效降解,运行能耗低。

一种新型三维电极-生物膜废水处理装置的研制

氨氮是一种新进入水体的污染物,其超标率最大,严重污染环境。对低C/N比氨氮废水,传统生物技术需额外投加有机物作为电子供体进行脱氮,导致出水残留有机物。新研制的三维电极-生物膜反应器将电化学技术与生物膜技术相结合,将生物膜负载在三维电极体系表面,利用电化学作用产生的氢气和二氧化碳为微生物脱氮提供电子供体和碳源。长期稳定运行表明,新研制的三维电极-生物膜反应器中氨氮的转化率为95.8%,TN去除率为82%,出水基本无亚硝氮积累,每去除1 kg TN所需能耗小于5.9 kW·h。实验结果表明,该装置在脱氮过程中无需额外投加有机物和碳源,废水处理效率高、能耗低。

膜-生物反应器中荧光物质对膜污染的影响

采用三维荧光(EEM)技术对膜-生物反应器(MBR)运行过程中进出水、膜面溶解性污染物、溶解性微生物(SMP)和胞外聚合物(EPS)进行分析,并对各运行条件下荧光强度与膜污染速率进行比较.结果表明:各工况膜污染顺序为工况1(0.55kPa/d)<工况3(1.37 kPa/d)<工况2(1.71 kPa/d)<工况4(3.69 kPa/d),SMP中的类蛋白质和类富里酸,以及EPS中的类蛋白质和类腐殖酸,均与各工况膜污染速率呈一致的变化趋势,而膜面溶解性污染物中的类蛋白质荧光峰则与膜污染速率没有明显的关系,说明在膜表面积累的荧光物质可能与其他有机物共同作用影响了膜污染速率.

膜生物反应器-超低压纳滤组合工艺处理城镇污水

针对再生水的高品质化和污泥的减量化问题,构建一套膜生物反应器-超低压纳滤组合工艺(MBR-DF)中试装置,以零排泥的方式运行处理城镇污水,同时建立一套传统活性污泥处理工艺(CAS),进水COD及NH_4^+-N、TN、TP浓度分别为87.0~165.7、14.0~31.0、14.2~32.4和2.5~3.3 mgL。结果表明:浓水零排放MBR-DF系统对COD、NH_4^+-N和PO_4^(3-)具有较好的去除效果,去除率分别为95.7%、99.0%和68.5%。总溶解固体(TDS)和HCO_3^-的去除率分别为13.5%和31.1%,并能有效地降低出水总硬度。DF膜对PO_4^(3-)和SO_4^(2-)具有明显的截留作用,对NO_3^-截留效果较差,对HCO_3^-无截留作用。进水溶解性有机物(DOM)经MBR-DF后,出水中仅剩少量的类色氨酸类物质,且MBR-DF系统对进水DOM的UV_(254)消减率达到94.9%,对DOC的去除率在98.0%以上,出水DOM的腐殖质向非腐殖质转化的程度较高。MBR-DF系统和CAS系统对17-β雌二醇(E2)的去除率分别为99.9%和70.8%,MBR-DF系统可有效降低出水回用过程中存在的健康隐患。

三维电极-生物膜法处理含酚废水的初步研究

在三维电极-生物膜法研究过程中,首先研究了外加电场对菌XL1生长及苯酚降解的影响。实验表明,外加电压对菌XL1的生长和对苯酚的降解有明显的影响,在加载1.5 V电压下,生长周期明显缩短,在较短的培养时间内(20 h)就达到了3.2×108菌浓度,培养40 h后苯酚去除率高达99%,而过高的电压则对细菌的生长有抑制作用。在三维电极-生物膜系统处理含酚废水过程中,对反应时间、电压、通气量等主要影响因素进行了研究。研究表明,加载1.5 V电压、通气量0.2 L/min反应24 h,苯酚去除率高达99%。

固定化三维电极-生物膜法去除污水中硝酸盐氮

本研究将固定化细胞技术用于三维电极-生物膜反应器的阴极微生物挂膜,对现有的三维电极-生物膜反应器进行了改进。同时,以城市污水二级生化处理系统的出水为研究对象,利用自制的固定化三维电极-生物膜反应器进行了反硝化深度脱氮试验。考察了电流强度、HRT、不同C/N值等因素对硝态氮和COD去除率的影响,并通过对比试验证实了固定化细胞技术的使用可提高反应器的反硝化性能。试验结果表明,在电流强度30mA,进水流量9mL/min时,COD的去除率为50%,硝态氮的去除率可达82.03%,反应器NO3--N负荷为0.297mg NO3--N(/cm2.d);同等操作条件下,采用固定化方法挂膜的反应器的脱氮效率可比普通反应器提高20%以上。

电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺的影响

针对污水处理厂尾水TN去除问题,研究了电流对三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺(3DBER-S)脱氮性能及菌群结构的影响.运行结果表明:在进水pH为7.0~7.5,ρ(NO_3^--N)为35 mg/L,ρ(C)/ρ(N)为1,HRT为12h条件下,电流由60 mA增大到800 mA,NO_3^--N和TN去除率变化不明显,分别稳定在87%和76%左右;随电流增大,体系氢自养反硝化作用所占比例由22.8%逐渐上升到74.4%.基于nirS基因的克隆文库结果表明:3DBER-S中与异养、硫自养和氢自养反硝化功能菌属相似的细菌均占有一定比例;随电流增大,与氢自养反硝化功能菌属相似的细菌所占比例增大.该体系中存在异养、氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,维持了稳定高效的脱氮效果,且增大电流利于氢自养反硝化作用的增强.

新型三维电极生物膜工艺强化脱氮除磷特性研究

为提高三维电极生物膜工艺脱氮效率,本文通过添加海绵铁和硫磺改变三维电极生物膜反应器内部结构,将其分为前后两段,分别是前段"海绵铁+活性炭"阶段;后段"硫磺+活性炭"阶段,并探讨了新型三维电极生物膜反应器脱氮除磷特性.结果表明,在相同实验条件下,新型三维电极生物膜反应器脱氮除磷效果优于传统三维电极生物膜反应器,TN和NO-3N的去除率达到80%和92%,总磷去除率稳定在95%以上且出水水质稳定.

三维生物膜电极技术在污水处理中的应用及研究进展

三维生物膜电极技术凭借其低能耗、效果好、易控制、清洁性等优势应运而生,在污水处理领域颇具应用前景。分析了三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm-electrode reactor,3D-BER)技术特点、反应器结构和启动情况;综述了3D-BER在电极材料、处理对象、生物菌落等方面的最新研究进展;提出应加大3D-BER微观反应机理、厌氧菌耦合、工程适用性的研究力度,并对3D-BER的发展和应用进行展望。

环取代基对金属化聚苯胺衍生物膜修饰电极性能的影响

通过比较聚 2 ,5 -二甲氧基苯胺 (PDMAn)、聚邻甲基苯胺 (POT)和聚间氯苯胺 (Pm Cl An)膜修饰电极的氧化还原电位、沉积在这 3种聚合物上的铂微粒的表面形态与晶面取向以及异丙醇在分散 Pt微粒的聚苯胺膜修饰电极上的氧化行为 ,从电子效应和立体效应探讨了聚合物电化学性质与环取代基的关系以及不同聚合物基质对 Pt沉积机理和电极催化性能的影响 .结果表明 ,在硫酸溶液中 PDMAn膜修饰电极的氧化还原电位最负、 POT次之、 Pm Cl An最正 .Pt在 PDMAn和 POT膜上的电沉积机理与在 Pm Cl An膜上的不同 ,聚合物膜上沉积的 Pt微粒呈现 (2 0 0 )晶面择优取向 ,其中 POT膜上择优取向度最大 ,PDMAn次之 ,Pm Cl An最小 .异丙醇在金属化聚合物膜电极上的氧化电位取决于聚苯胺的本质 ,在 POT膜修饰电极上异丙醇的电氧化主要发生在 POT的活性电位区 ,而在 PDMAn与 Pm Cl An膜上的电氧化则主要发生在 Pt上的氧化电位区 ,说明聚合物膜不仅作为 Pt微粒的分散介质 ,而且本身可能产生催化作用 .