微气泡曝气中氧传质特性研究

气泡曝气过程中氧传质对于好氧生物处理过程具有重要意义。采用水力旋转剪切微气泡发生装置,考察了运行条件和水质特性对微气泡曝气中氧传质特性的影响。结果表明,微气泡曝气可获得较高的气含率和气泡停留时间;表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）可以提高微气泡曝气的气含率和气泡停留时间。微气泡曝气中氧的总体积传质系数明显高于传统气泡曝气。总体积传质系数随着空气流量的增加而增加;氧传质效率随着空气流量的增加而减小,且对空气流量的变化更为敏感。在温度15~35℃范围内,微气泡曝气中氧的总体积传质系数随着温度的增加而增加,变化关系与传统气泡曝气基本相同,但对温度的变化更为敏感。微气泡曝气中,表面活性剂SDS会使氧的总体积传质系数略有降低,其不利影响明显小于传统气泡曝气;氧的总体积传质系数随盐度（NaC l浓度）增加而逐渐增加,并在NaC l浓度〉5 000 mg/L后趋于稳定。

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.

微气泡曝气生物流化床反应器SNAD过程脱氮性能研究

运行微气泡曝气生物流化床反应器(MAFBR),研究了不同运行策略下同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程实现及生物脱氮性能。结果表明,MAFBR反应器采用高碳氮比(C/N)启动并逐渐降低C/N的运行策略时,生物脱氮过程为同步硝化-反硝化,硝化过程效率较低且为生物脱氮的限制因素,生物脱氮性能不理想。MAFBR反应器采用低C/N启动并控制适宜溶解氧(DO)浓度的运行策略时,生物脱氮过程由同步硝化-反硝化逐渐转变为SNAD过程,从而实现高效生物脱氮性能。MAFBR反应器可在C/N为1、DO平均质量浓度为1.29 mg/L条件下实现SNAD过程,其氨氮平均去除率和平均去除负荷可达到69.87%和0.31 kg/(m^3·d),总氮(TN)平均去除率和平均去除负荷可达到63.93%和0.29 kg/(m^3·d),厌氧氨氧化对TN去除的平均贡献率可达到52.89%以上。

微气泡曝气中活性污泥混合液性质变化

采用SPG膜微气泡发生系统,考察微气泡曝气过程中,污泥混合液性质的变化及相关关系,包括污泥粒径、污泥EPS质量浓度、上清液浊度和有机碳质量浓度、混合液黏度和表面张力等.结果表明,在微气泡发生系统中液体循环泵的水力剪切作用造成污泥絮体破碎及污泥粒径减小.在该过程中,污泥EPS释放,上清液浊度和有机碳(特别是胶体有机碳)质量浓度升高,同时污泥絮体的再絮凝能力严重丧失.污泥EPS物质的释放导致混合液黏度增加,但混合液表面张力保持不变.相关性分析表明,污泥粒径减小及污泥EPS释放是造成混合液其他性质变化的主要原因.与离心型循环泵相比,蠕动泵水力剪切作用较弱,对混合液性质的影响较小.微气泡曝气中污泥混合液性质的变化会加速膜过滤过程的膜污染.

典型污染物对微气泡曝气中氧传质特性的影响

微气泡曝气是一种新型的曝气方式,废水中的污染物对微气泡曝气中氧传质过程具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置进行空气微气泡曝气,考察了微气泡曝气中表面活性剂、油脂、苯酚、硝基苯、悬浮固体(高岭土)等典型污染物对氧传质的影响。结果表明,微气泡曝气和传统气泡曝气的表观状态具有明显差异,呈现乳浊状态。表面活性剂、豆油、苯酚、硝基苯等污染物均有助于微气泡的产生和稳定性,从而提高微气泡曝气的气含率和气泡平均停留时间。同时,这些污染物存在时,微气泡曝气氧传质系数为7.44～11.56h-1,α因子为0.77～1.20,显著高于传统气泡曝气。污染物对微气泡的形成和稳定性具有积极作用,可以克服其对氧传质过程的负面效应。气含率和污染物种类是影响微气泡曝气氧传质过程的重要因素。

微气泡曝气中微气泡收缩特性研究

微气泡曝气是一种新的气泡曝气方式,气泡特性对微气泡曝气性能具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置,考察了微气泡曝气中气泡尺寸和微气泡收缩特性及其影响因素。结果表明,微气泡发生装置在清水中产生的微气泡平均直径为55.85μm,标准偏差为30.03μm;40～50μm直径范围内的微气泡所占的体积分率最大,表面活性剂SDS会降低微气泡的平均直径。微气泡具有加速收缩消失的行为特性,微气泡初始直径与收缩时间之间存在显著的正相关关系,静态条件下相同初始直径的微气泡收缩过程存在明显差异。表面活性剂SDS存在时,微气泡的收缩时间显著延长。微气泡的收缩时间与传质区域面积具有负相关关系,表明微环境影响微气泡收缩过程。

微气泡曝气条件下仿生水草生物接触氧化池对污水的处理效果

采用仿生水草作为生物接触氧化池填料,在微气泡曝气环境下处理模拟生活污水。结果表明,微气泡曝气下,稳定期生物接触氧化池对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为86.1%、78.7%、69.8%,明显高于传统曝气(COD、氨氮、TN的平均去除率分别为76.2%、60.9%、54.1%)。仿生水草具有较强的生物富集能力,微气泡曝气下仿生水草表面挂膜生物量达16.45μg/g,生物活性达81.16μg/g,硝化细菌数量达2.8×10^(10)个/g,硝化菌群的平均相对丰度达29.7%。微气泡曝气可以提高氧传质效率,仿生水草表面富集的高浓度硝化细菌可以强化硝化反硝化过程,两者均有助于提升生物接触氧化池的出水水质。

微气泡曝气对模拟黑臭水体的治理效果

分别利用空气微气泡曝气和普通大气泡曝气治理模拟黑臭水体,比较了两种曝气方式下TOC、TN、氨氮、TP、OD_(680)、浊度和透明度等各项水质参数的变化。模拟黑臭水体由富营养化地表水投加河道底泥得到,两种曝气装置的运行方式均为每日间歇运行,持续25 d。受限于微气泡发生装置的气水比,微气泡曝气的曝气量仅为普通曝气气量的1/10。结果表明,微气泡曝气处理可以显著降低水体藻密度OD_(680)和浊度,提高透明度,对于常规水质指标如TOC和氨氮,微气泡曝气的治理效果略优于普通曝气。在停止曝气后一段时间内,普通曝气处理后的水明显劣化,有大量藻类繁殖,而微气泡曝气处理后的水质较为稳定。

微气泡曝气和纳米絮凝组合工艺处理再造烟叶废水的试验

采用微气泡曝气和纳米复合絮凝剂组合工艺处理再造烟叶废水,考察不同微气泡曝气时间和纳米絮凝剂投加量对COD去除效果的影响。结果表明:采用微气泡曝气4 h后,对再造烟叶废水的COD去除率在10%~30%;分别投加2%和4%纳米絮凝剂对不同曝气时间的再造烟叶废水COD去除率基本在60%以上,最高可到达88%。

微气泡曝气在膜生物反应器中的应用研究

曝气系统是膜生物反应器(MBR)的关键单元,直接关系MBR的运行效能。与常规大气泡不同,微气泡具有独特的理化特性,其曝气充氧能力强、污染物去除效率高、通气量大、节约能耗等优点,近年来在MBR中的应用日益受到关注。详细介绍了微气泡曝气技术在强化气液传质、膜污染控制、污染物的高效去除等方面的研究进展与应用现状,分析了微气泡曝气应用于MBR中的技术优势与应用前景,并对其应用中存在的问题及未来的研究方向进行了分析与展望。

基于微气泡曝气的生物膜反应器废水处理技术

微气泡曝气是近年来出现的一种新技术,相比于传统的鼓风曝气、机械曝气等方式,除了具有节约能源、降低曝气成本的优点外,10-50μm的微气泡的含氧率和气-液传质效率都有明显提升,实用效果更好。本文首先介绍了微气泡的产生形式,以及多孔玻璃膜在微气泡曝气中的应用。随后设计了基于微气泡曝气的生物膜反应器,分别验证了不同填料生物量的变化、多孔玻璃膜的空气通透性、溶解氧的变化和污染物的去除效果。实验表明,使用小孔径纤维作为填料,使用0.8μm亲水膜作为滤膜,能够使废水中污染物的去除率达到最大化。

环保角度分析河道治理问题——以微气泡曝气机为例

河流的“黑臭”问题是由水体的有机物产生厌氧分解而出现的一种化学现象。有机物所含有的死亡菌体具有蛋白质与其他物质的所耗氧分解生成了丰富的碳,致使厌氧微生物大量繁殖,这也是河道问题难于根治的原因之一。文章成功研发了一体式结构的微气泡曝气机河道治理专用设备,与传统设备相比,它结构简单,集两相流曝气机主机、压力罐、气泡雾化器等于一体,不需配备压力溶气罐、循环泵等附属设备,减少了设备占地面积,节省投资,使用管理方便,适用范围广,更重要的是高效节能,产生的气泡直径≤20μm(微米),并且能大面地积释放气含率高、气泡停留时间长的微纳米气泡,直接对水中污染物发挥氧化降解作用。

氧气微纳米气泡曝气异位修复渗滤液污染地下水效果研究

针对城市固废填埋场场地地下水污染的修复难题,提出氧气微纳米气泡(OMNB)曝气异位修复渗滤液污染地下水的方法.为研究该方法的效果,首先对渗滤液污染地下水开展OMNB曝气与氧气常规(OCB)曝气室内试验,通过对比两种曝气的传质效率、曝气前后水样的微生物活性和污染物浓度的变化研究了OMNB曝气的污染物去除效率,之后对OMNB曝气前后的水样进行紫外-可见光光谱(UV-VIS)、同步荧光光谱(SFS)和三维荧光光谱(3D-EEM)分析研究OMNB曝气前后水样中溶解性有机物(DOM)种类及浓度的变化.试验结果表明:OMNB曝气与OCB曝气的体积传质系数分别为0.265 s^(-1)和0.005 s^(-1).在曝气后第30 d时,OMNB曝气与OCB曝气处理的水样的脱氢酶活性(DHA)分别提高了151%和84%,OMNB曝气处理水样的五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)和氨氮的去除率分别约为95%、50%和10%.OMNB曝气后,水样中DOM聚合度增加,芳香性、疏水性降低,水样中类蛋白物质和可溶性微生物产物的浓度显著降低.OMNB曝气在增强水样微生物降解作用的同时可以发挥一定的化学氧化作用.OMNB曝气是一种可行的渗滤液污染地下水抽出处理方法.

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR(Original Hydrodynamic Reaction)混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH_3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·(m^3·d)^(-1)。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧(DO)浓度下降,反应器COD和NH_3-N去除性能随之降低;COD和NH_3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH_3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。

中试规模微气泡曝气生物膜反应器运行性能评估

运行中试规模微气泡曝气生物膜反应器处理校园生活污水,对其运行性能进行评估,并与传统生物处理工艺比较.结果表明,采用中试系统处理校园生活污水原水时,平均COD去除率和去除负荷分别为57.0%和2.68 kg·(m^3·d)^(-1),平均氨氮去除率和去除负荷分别为17.4%和0.17 kg·(m^3·d)^(-1),平均TN去除率和去除负荷分别为15.8%和0.21 kg·(m^3·d)^(-1),平均氧利用率达到100%.采用中试系统处理可生化性较差的生物接触氧化池出水,平均COD去除率和去除负荷分别为46.0%和1.53 kg·(m^3·d)^(-1);平均氨氮去除率和去除负荷分别为17.1%和0.32 kg·(m^3·d)^(-1);平均TN去除率和去除负荷分别为14.1%和0.28 kg·(m^3·d)^(-1);平均氧利用率高于50%.由于微气泡曝气能够加速氧传质过程并提高氧利用率,因此相同进水条件下,中试系统污染物去除能力显著优于传统生物接触氧化工艺和传统曝气生物滤池工艺.

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能——空气通量的影响

空气通量是影响SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能的重要参数。在不同空气通量条件下,考察了微气泡产生特性及氧传质特性,以及SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能。结果表明,当空气通量由31.85 L/(min·m2)降低至12.74 L/(min·m2)时,产生的微气泡平均直径由62.9μm减小到32.6μm,氧传质系数由0.31 min-1降低至0.19 min-1,但氧传质效率由67.7%提高至90.3%。生物膜反应器DO浓度随空气通量的降低而下降,导致生物膜好氧代谢活性下降,进而COD和氨氮去除效率降低;同时,在较低DO浓度下,可实现同步硝化反硝化过程去除TN。随着空气通量的降低,生物膜反应器氧利用率增加,空气通量为12.74 L/(min·m2)时,可接近100%;同时,曝气能耗降低,在相同条件下能耗低于传统大气泡曝气。

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能影响因素研究

SPG膜微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.本研究采用SPG膜微气泡曝气生物膜反应器处理模拟生活废水,探讨运行条件、SPG膜污染及膜孔结构变化等因素对系统运行性能的影响.结果表明,空气通量、进水有机负荷、填料类型及床层孔隙率对COD去除性能影响较小,各运行条件下COD平均去除率保持在80%～90%.随着空气通量降低或进水有机负荷提高,溶解氧(DO)浓度显著下降,造成氨氮去除性能恶化,其平均去除率可由80%～90%降至20%～30%;同步硝化反硝化过程受此影响,总氮(TN)平均去除率也由30%～40%降至20%左右.此外,采用环形填料并提高床层孔隙率,有助于改善污染物去除性能.低空气通量或高进水负荷条件下,微气泡曝气的氧利用率接近100%.长期运行中,SPG膜表面生物膜生长及有机物累积会造成SPG膜污染,而在线清洗中碱性NaClO溶液侵蚀SPG膜孔结构,使SPG膜的平均孔径及孔隙率显著增大,从而影响SPG膜空气通透性.

采用微气泡纯氧曝气技术处理工业废水

纯氧曝气活性污泥工艺处理工业废水在国外已有长足进展。近年来随着我国国民经济迅猛发展,污水处理的要求也越来越高,为解决目前污水处理跟不上国民经济发展的问题,用纯氧曝气活性污泥工艺取代现有的空气曝气活性污泥工艺不失为一个良策。论述了纯氧曝气活性污泥工艺的优越性,比较了各种制氧方法和曝气方法,指出采用PU-8吸附剂变压吸附制氧和敞开式微气泡纯氧曝气活性污泥工艺有较好的发展前景,应尽快加以推广应用。