温度对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响

为研究填埋温度对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响,通过模拟实验,探讨了渗滤液及填埋垃圾性质随温度变化的趋势.结果表明:在20～40℃温度下,随着温度提高,渗滤液化学需氧量和氨氮消减速度越快;40℃条件下,氨氮在56 d达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889—2008)规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度限值,比20℃时早84 d;温度越高,填埋过程中渗滤液累计产量越少,固相垃圾含水率与总有机碳含量的下降速度越快,垃圾降解越彻底;填埋结束时,填埋场稳定速度较快,垃圾体的沉降性能好,表明较高温度有利于加速填埋场的稳定化进程.

厌氧与准好氧生物反应器填埋场渗滤液水质变化及脱氮特性对比研究

将新鲜垃圾分别装填到厌氧柱和准好氧柱中模拟厌氧生物反应器填埋场和准好氧生物反应器填埋场,其中厌氧柱和准好氧柱分别运行190、262d。通过考察渗滤液水质变化,对比分析了厌氧柱与准好氧柱内垃圾稳定化进程及脱氮特性。结果表明,厌氧柱垃圾稳定化程度很低且出现NH+4-N积累的现象。相反,准好氧柱显著加速了垃圾的稳定化进程,实验结束时渗滤液COD和挥发性脂肪酸(VFA)的去除率分别达98.0%和99.5%,柱内SO2-4/Cl-小于0.1,明显低于厌氧柱(SO2-4/Cl-在0.4左右波动);准好氧柱中NH+4-N和TN的去除率高达96.3%、96.9%,在52～126d的运行期内,NH+4-N去除速率约为19mg/(L·d),表明准好氧柱具有很强的原位脱氮能力。综上可知,准好氧生物反应器填埋场比厌氧生物反应器填埋场有明显的技术优势。

好氧生物反应器填埋场的渗滤液回灌量研究

为了研究渗滤液回灌量对好氧填埋场稳定化进程的影响,通过模拟实验,探讨了不同回灌量时,好氧填埋场固相垃圾与渗滤液特性的变化趋势,填埋周期为122 d.结果表明,不同的渗滤液回灌下各反应器中填埋垃圾的含水率始终保持在70%左右;填埋过程中,回灌量为20%的反应器填埋垃圾中总有机质含量、(半纤维素+纤维素)/木质素比(Q)值与沉降量变化速度最快,至填埋结束时,总有机质含量与Q值较其他反应器低8.9%～14.6%和9.9%～16.9%,沉降量较其他反应器提高了6.6%～13.3%;在20%回灌量下,整个填埋周期填埋场所产渗滤液中的还原性有机物的量较10%、15%、30%和全回灌分别低9.8%、12.5%、17.8%和14.9%,氨氮在52 d,即降至25 mg/L,达到GB 16889—2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度值,较其他反应器提前7～21 d.

厌氧-准好氧生物反应器填埋场产酸期最优工况试验研究

根据厌氧、好氧以及准好氧生物反应器填埋场的特点,结合农村地区生活垃圾处理现状,开展了厌氧-准好氧生物反应器处理农村生活垃圾产酸期最优工况的室内模拟试验。研究表明,影响COD去除率的影响因素依次为回灌频率、p H、曝气时间以及回灌比例;影响氨氮去除率的影响因素依次为p H、回灌比例、回灌频率以及曝气时间。由综合平衡法分析得出在回灌频率3 d/次,回灌比例75%,p H值调节为8.0,渗滤液回灌前曝气10 min时,对于产酸阶段的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场运行情况最佳。

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。

导气管管径对准好氧生物反应器填埋场碳氮污染物转化的影响

通过建立3个不同导气管管径(Ф25 mm,Ф50 mm,Ф75 mm)的准好氧生物反应器填埋场,探究了导气管管径对其碳氮污染物转化的影响.研究表明,准好氧生物反应器填埋场渗滤液总氮、氨氮、CODCr、TOC的降解均符合线性-指数复合模型,且当导气管管径由25 mm增大至50mm时,可明显提高其降解速率,分别由0.00323、0.00474、0.01177、0.0059 d-1提高至0.01921、0.02267、0.01617、0.01253 d-1;由50 mm进一步增大至75 mm时,渗滤液碳氮污染物的降解速率也有小幅提高.导气管管径的增大有利于填埋体内碳氮污染物的去除,由Ф25 mm增大至Ф50mm时,碳氮污染物去除率明显提高,且只有很少部分转移至液相中,同时氮污染物和碳污染物的气化率分别提高了33.42%和10.74%;进一步增大至Ф75 mm时,碳氮污染物去除率也有一定程度提高.导气管管径越大,固相中碳氮物质剩余率越低,液化率越低,气化率越高.

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。

渗滤液回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响

为研究回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响,探讨了回灌比例为15%、20%、25%、30%和全回灌（体积分数）时,反应器所产渗滤液及填埋垃圾性质在不同回灌比例下变化的趋势,填埋周期为198 d。结果表明：回灌比例为25%的反应器所产渗滤液中的氨氮于135 d达到GB 16889-2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度限值,较其他反应器提前3~49 d,整个填埋周期所产还原性有机物较其他回灌量低2.11%~20.16%;且有机垃圾降解速度最快,至填埋结束时,沉降率为75.13%,比其他反应器多0.87%~2.63%,总有机质和纤维素含量分别为48.47%和7.39%,较其他回灌比例分别低0.61%~5.52%和0.2%~0.64%,表明25%的回灌比例有利于快填埋场的稳定化进程。

厌氧-准好氧运行加速生物反应器填埋场垃圾稳定的研究

通过厌氧型、好氧型和准好氧型生物反应器填埋场的比较,提出了厌氧-准好氧联合运行加速生物反应器填埋场垃圾降解和稳定的填埋场运行方法,并通过模拟试验进行了研究.结果表明,按厌氧方式运行710 d的模拟垃圾柱改为按准好氧方式运行360 d后,每天回灌1次的D1柱和每周回灌2次的D4柱渗滤液COD浓度分别由705 mg/L和669 mg/L下降到135mg/L和178 mg/L,氨氮浓度由650 mg/L和877 mg/L降到不能检出水平;而继续按厌氧方式运行的垃圾柱D2和D3的渗滤液COD浓度仅分别由435mg/L和852 mg/L下降到295 mg/L和596 mg/L,氨氮浓度由654 mg/L和1 107 mg/L下降到469mg/L和783 mg/L.模拟厌氧型生物反应器填埋场垃圾柱稳定后期改为按准好氧方式运行,能加快渗滤液COD和氨氮浓度的衰减速率,而较高的渗滤液回灌频率更能强化这一优势.

中试规模厌氧型生物反应器填埋场的启动

对生物反应器填埋场启动的优化方案进行了考察,以每周回灌渗滤液量分别为1.6,0.8,0.2m^3的3个模拟试验柱（记作R1、R2、R3）和1个每周回灌0.1m^3清水的对比试验柱（记作R4）为研究对象,分析试验柱进出水水质变化和填埋气体产生情况.结果表明,较高的回灌水力负荷能够加速垃圾中有机质的溶出,提高填埋气体的产生速率.R1-R4的CODCr净流出总量之比为6.75：3.74：1.16：1.00,累计气体产生量之比为100.00：7.92：4.78：1.30.启动初期采用较大的回灌水力负荷不利于生物膜的附着生长,可先采用较低的回灌负荷进而逐步提高.较大的回灌量有利于加速填埋场的稳定化,R1在45周时出水水质已呈现“老龄”渗滤液的部分特征,CODCr降低到1870mg/L,BOD5/CODCr降至0.12.气候条件对回灌渗滤液的污染负荷有重要影响,进水氨氮浓度旱季最高值3475mg/L,雨季最低值1274mg/L.生物反应器填埋场的启动时间宜选择在雨季.

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.

IC厌氧反应器处理技术的应用研究及发展

IC厌氧反应器是第三代厌氧反应器,已广泛应用于高浓度有机废水处理。介绍了厌氧生物处理技术的特点及厌氧生物反应器的发展,重点介绍了IC厌氧反应器的构造、反应原理、特点、应用现状及发展趋势等,以期为IC厌氧反应器的应用提供参考。

La_(2)O_(3)和CeO_(2)对高效厌氧生物反应器运行性能的影响

轻稀土氧化物La_(2)O_(3)和CeO_(2)具有特殊催化性能,可用作生物促进剂。通过提升厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的容积负荷,研究La_(2)O_(3)和CeO_(2)对EGSB反应器的处理效能、稳定性及对厌氧颗粒污泥理化特性的影响。结果表明,容积负荷为12.73 kg/(m3?d)时,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后的反应器相较于对照反应器,平均化学需氧量(COD)去除率分别提高7%和11%,对照反应器(RⅠ)、添加La_(2)O_(3)反应器(RⅡ)、添加CeO_(2)反应器(RⅢ)的COD平均去除率分别为86%、93%和97%。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)降低了进水COD质量浓度对EGSB反应器出水pH值变化的灵敏度,增强了运行稳定性。经过126 d运行,RI的pH灵敏度比上升33%,而RⅡ和RⅢ分别下降了69%和67%,添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)可降低反应器pH灵敏度比,维持反应器稳定性。添加La_(2)O_(3)和CeO_(2)后,EGSB反应器内厌氧颗粒污泥的沉降速率升高,接种污泥、RⅠ、RⅡ和RⅢ的平均沉降速率分别为31.32 m/h、54.96 m/h、72.69 m/h和95.12 m/h,RⅢ和RⅡ较RⅠ的沉降速率分别提高了73%和32%。通过电镜观察厌氧颗粒污泥表面微观结构发现,La_(2)O_(3)和CeO_(2)促进了胞外多聚物(EPS)分泌,可强化微生物细胞之间的黏附,进而增加了颗粒污泥的密度和粒径,增强厌氧颗粒污泥的沉降性能。

好氧生物反应器填埋场的工艺设计优化

目前,以好氧生物反应器技术治理封场简易垃圾填埋场的工艺设计大多基于设计者的经验,设计过程中没有考虑各系统之间的相互影响,也无法实现系统结构和设计参数的同步优化。通过建立关于工程设计的混合整数非线性规划(MINLP)模型,描述了系统结构和设计参数之间的关系,以工程总投资最小为目标函数,以系统结构、设计规范等为约束条件,采用罚函数法和遗传算法对模型进行求解,实现了工艺设计的全面优化。