重力驱动式动态膜生物反应器的膜清洗再生方式优化研究

构建了重力驱动式好氧动态膜生物反应器(DMBR)处理生活污水,比较不同物理清洗方法(空气反冲洗、表面刷洗和组合方式)对动态膜再生的影响,探究了动态膜的形成过程和过滤机理,解析DMBR的污染物去除性能。研究结果表明,动态膜的形成伴随着出水颗粒物粒径的不断减少,5 min后颗粒粒径分布基本稳定,动态膜形成阶段符合滤饼过滤模型,稳定运行阶段符合标准过滤模型。DMBR对浊度、NH_(4)^(+)-N、COD和SCOD的平均去除率分别为99.6%、94.0%、93.2%和82.8%。空气反冲洗辅助刷洗不仅可以去除微网表面的污染层,还可去除对DMBR长期运行有影响的污染物,五个过滤周期的初始通量恢复率均达到93.1%以上。

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。

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。

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).

溶解氧对动态膜生物反应器的处理效果及膜污染特性

采用孔径为37μm涤纶滤布作为分离介质构成一体式动态膜生物反应器(DMBR)处理模拟生活污水,考察溶解氧(DO)对反应器处理效果和胞外聚合物(EPS)的影响,并研究了膜污染的特性。结果表明,当DO>0.5 mg/L时,溶解氧对COD的去除效果影响不大,出水COD浓度为16.67 mg/L;氨氮、硝氮和总氮的浓度受DO影响较大,DO浓度在3.0～3.5 mg/L时,出水氨氮浓度最低,总氮的去除效果最好。当DO>2.0 mg/L时,EPS浓度不受DO的影响,反应器中EPS浓度在20 mg/gMLSS,并且多糖浓度大于蛋白质浓度。在DMBR工艺中,滤布本身的阻力为2×106 m-1,动态膜形成的阻力为4.32×107 m-1,后者是总膜阻力的主要决定因素。在进水流量为3.0 L/h时,反应器膜通量为25 L/(m2.h),反冲洗周期为33 d,反冲洗后膜通量恢复率为100%。

好氧移动床动态膜生物反应器中填料投加量的影响研究

对好氧移动床动态膜生物反应器中填料投加量对系统的影响进行了研究。首先,将静态培养与动态培养相结合,通过15d的培养,填料表面成功挂膜。然后试验研究了填料投加量对反应器内流化状态、污泥性状、处理效果和膜污泥的影响。结果表明,35%的填料投加量能够较好地满足工艺的需要,在此条件下,系统对COD、氨氮和浊度的去除效果分别为81.59%、75.95和90.78%。

缺氧动态膜生物反应器在淡水/海水养殖废水处理中的运行效果

采用缺氧动态膜生物反应器(Anoxic-DMBR)处理淡水和海水养殖废水。结果表明:缺氧动态膜生物反应器对淡水养殖废水和海水养殖废水的CODMn去除率分别为89.5%和75.5%;出水总氮浓度分别为1.42 mg/L和3.50 mg/L,污泥浓度分别为3850 mg/L和3550 mg/L。由于盐度对反硝化菌的酶产生一定的抑制作用,在海水条件下反硝化效率降低了16%。淡水和海水养殖废水的NO3--N的降解速率常数分别为5.02×10-4 h-1和4.48×10-4 h-1,海水反硝化过程的反应速率低于淡水条件。

好氧移动床动态膜生物反应器处理高氨氮、低碳/氮废水

将好氧移动床工艺与动态膜生物反应相结合,用于处理高氨氮、低碳/氮废水,试验结果表明,反应器具有良好的处理效果,在整个试验期间,出水COD、氨氮和浊度分别在50 mg/L、50 mg/L和8 NTU以下,反应器对COD、氨氮和浊度的平均去除率分别为80%、75%和80%。同时,本次试验还对系统的稳定性进行了研究,结果表明,好氧移动床动态膜生物反应器具有很好的抗流量冲击和有机物浓度冲击的能力;而且低温(10℃左右)和水力停留时间(13～18 h之间波动)对系统的影响不明显。

错流流速对厨余垃圾厌氧膜生物反应器通量的影响研究

对上海市某厨余垃圾处理厂的中试规模厨余垃圾浆料厌氧膜生物反应器(AnMBR)进行了研究,重点探索了AnMBR处理过程中错流流速对厌氧膜通量的影响。结果表明,错流流速与AnMBR的膜通量密切相关。在试验错流流速下,沼液的AnMBR亚临界通量为18.48 L/(m^(2)·h),相应的膜过滤阻力R为2.53×10^(12)m^(-1),此膜过滤阻力为清水的1.12倍。修正后的惯性升力模型表明,运用该修正模型对不同错流流速下AnMBR沼液膜通量拟合获得的沼液悬浮污染物颗粒平均半径a为(4.375±0.032)μm,膜通量修正值b为(3.172±0.198) L/(m^(2)·h)。

膜生物反应器(MBR)处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究

针对食品加工过程中产生的高SO_(4)^(2-)的高浓度有机物废水,采用膜生物反应器(MBR)工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO_(4)^(2-)浓度下反应器运行性能、污泥性质和膜污染变化情况.经过110d的运行时间对比发现,1.6%SO_(4)^(2-)浓度下MBR获得的最大有机负荷为1.0kg(md)COD,其化学需氧量(COD)、氨氮和总氮的去除率分别为97.2%、92.5%和89.5%.2.6%SO_(4)^(2-)浓度下微生物受到的抑制更强,其获得的最大有机负荷仅为0.5kg(m^(3)·d)^(-1)COD,其COD、氨氮和总氮的去除率分别为96.3%、82.6%和80.7%.此外,SO_(4)^(2-)浓度为1.6%的反应器在更高的膜运行通量下,膜污染速率反而比2.6%系统更慢.进一步分析其污泥性质发现SO_(4)^(2-)浓度为1.6%系统内的混合液悬浮固体浓度(MLSS)和挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)稳定在7.1g·L^(-)和5.9gL左右,MLVSS/MLSS值较初始污泥有所提高,从80.2%升高到83%.SOO_(4)^(2-)浓度为2.6%体系内MLSS和MLVSS稳定在6g·L^(-)和4.5g·L^(-)左右,MLVSS/MLSS较初始污泥有所降低,最终稳定在75%左右.较低的MLSS和MLVSS/MLSS加速了膜表面滤饼层的形成,导致2.6%SO_(4)^(2-)系统膜污染更快.经过长期的高盐环境驯化后,1.6%SO_(4)^(2-)和2.6%SO_(4)^(2-)系统成熟污泥的溶解性微生物产物(SMP)和结合性的胞外聚合物(BEPS)均有所上升,SMP从13.5mg:g VSS上升到20.4mgglVSS和65.3mgglVSS,BEPS从36.9mgglVSS上升到181.8mggVSS和227.3mg·g^(-1)VSS.2.6%SO_(4)^(2-)系统的SMP和BEPS的值均大于1.6%SO_(4)^(2-)系统,从而使得2.6%SO_(4)^(2-)系统的TMP上升加快,膜污染加剧.1.6%系统MBR中污泥粒径从接种时的82.3μm增加至125.84μm,而2.6%SO_(4)^(2-)系统中污泥粒径降至78.23μm.相较于1.6%SO_(4)^(2-)系统,2.6%SO_(4)^(2-)系统的污泥粒径更小,更容易堆积于膜表面,使得滤饼层更加紧致,加速了膜污染的形成.两套装置的膜阻力都主要来源于外部阻力,但2.6%SO_(4)^(2-)系统的内部阻力占比较1.6%SO_(4)^(2-)系统更高.综上,不同盐度对MBR体系的运行效能、污泥性质及膜污染情况具有显著的影响.因此本研究可为MBR应用于高盐高浓度有机物废水的处理提供理论基础和实践指导.

污水处理中厌氧动态膜生物反应器的研究进展

除了具有传统厌氧膜生物反应器的优点,厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)以其膜材料成本低、膜污染容易控制等独特优势逐渐成为目前研究的焦点。简要分析了厌氧动态膜的运行过程,总结了长期运行条件下An DMBR的工艺性能,讨论了工艺性能的影响因素。最后探讨与展望了AnDMBR工艺的研究方向与应用前景。

厌氧氨氧化动态膜过滤特性及膜清洗策略优化

厌氧氨氧化动态膜生物反应器(Dynamic membrane bioreactor,DMBR)能够高效富集厌氧氨氧化菌,较好克服了厌氧氨氧化污泥富集的困难,但仍缺乏对DMBR动态膜过滤特性及膜清洗方式的研究。本研究考察了动态膜有机组分及其对膜过滤特性的影响,以及基于动态膜的物化性质探究了物理性与化学性膜清洗的作用效果。结果表明,DMBR动态膜中陆源性腐殖质和类血红素类物质与膜阻力呈显著正相关,为关键的膜污染成分;0.5%NaClO溶液浸泡3 h呈现最佳清洗效果,清洗后膜通量恢复率高达98.2%,且能有效去除陆源性腐殖质和类血红素类物质。通过解析动态膜有机组分明确关键膜污染成分并优化膜清洗方式,为解决DMBR工程应用中膜污染控制与清洗策略提供了有力的科学依据。