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。

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。

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。

人工海水条件下移动床生物膜反应器快速挂膜启动试验

海水循环水产养殖系统中,生物膜反应器的挂膜时间通常较长。为实现人工海水条件下移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor,MBBR)滤片的快速挂膜,通过搅拌滤片,采用低成本的海水配方、专用营养液以及选择多样化的菌种等方法和措施进行了试验,并建立了以氨氮、亚硝酸盐氮水平、滤片颜色和孔隙生成物为指标的评估体系。试验结果表明,相比于化学营养组的56 d,发酵营养组经过46 d即完成了挂膜。挂膜过程中氨氮质量浓度最高为20.36~25.12 mg/L,亚硝酸盐氮质量浓度最高为45.28~53.20 mg/L。

中国城镇供水排水协会关于发布团体标准《城镇污水移动床生物膜反应器处理技术规程》的公告 中水协标字[2024]第6号

现批准《城镇污水移动床生物膜反应器处理技术规程》为团体标准,编号T/CUWA50057-2024,自2024年6月1日起实施。本标准由中国城镇供水排水协会组织中国计划出版社出版发行。

聚乙烯填料序批式移动床生物膜反应器工艺处理低温市政污水效能研究

针对北方地区冬季低温脱氮效率低的问题,采用序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)对低温市政污水进行处理,并对不同规格的聚乙烯填料进行比较分析。结果表明,在水温9~12℃、pH 7~8、水力停留时间(HRT)48 h的条件下,SBMBBR在64 d启动成功,白色、黑色两种聚乙烯填料在运行7 d后有显著的生物膜,运行31 d后投加白色聚乙烯填料的反应器中化学需氧量(COD)、氨氮、总磷(TP)的去除率分别为83.6%、74.4%、60.8%,所以白色聚乙烯为最佳填料。优化参数后,确定反应器最佳缺氧时间为3 h,好氧时间为7 h;好氧段溶解氧(DO)保持在>6.0~7.5 mg/L,无填料反应器中HRT为82 h时最佳,而投加黑色聚乙烯填料的反应器和投加白色聚乙烯填料的反应器中HRT为42 h时最佳。

厌氧-好氧移动床生物膜反应器串联处理垃圾渗滤液

采用厌氧-好氧移动床生物膜反应器串联处理城市垃圾渗滤液．探讨了各种操作条件对垃圾渗滤液生物降解效率的影响，并对其影响机理作了分析．结果表明，水力停留时间和有机容积负荷对系统的处理效率影响较大，当系统进水的COD容积负荷在4．01～7．87kg／（m3·d）范围内，系统COD平均总去除率为94．2％，其中厌氧反应器对COD的去除率占总去除率的87．95％～92．76％；当系统进水的容积负荷高达10．23～16．14kg／（m^3·d）时，系统总COD平均去除率仍高达92．64％，其中厌氧反应器对COD的去除率占总去除率的79．05％～86．56％．当好氧段HRT大于1．25d，系统对氨氮的总去除率始终在97％以上．当HRT=0．75d时，系统对氨氮的总去除率仅在20％左右．该系统具有很强的抗冲击负荷能力，即使在24h内受到超过正常运行负荷4倍的冲击时，系统经过约3d可恢复正常．

缺氧-好氧移动床生物膜反应器处理低温生活污水效能

为解决冬季冰封期城市污水处理厂出水水质难于达标的问题,基于移动床生物膜反应器(MBBR)处理效率高及抗负荷能力强等特征,采用缺氧-好氧移动床生物膜反应器处理低温生活污水,重点考察了其对低温生活污水的处理效能及其影响因素.结果表明:在8℃的低温,好氧MBBR内悬浮型填料填充比为40%,水力停留时间为(HRT)6h,ρ(DO)为7～8mg/L的条件下,该工艺对CODCr和NH4+-N的去除效果最佳,二者的去除率分别达到88.70%和65.72%;当缺氧MBBR内悬浮型填料填充比为50%,内循环回流比为200%时,TN的去除率可达65.65%,此时,整体反应器对CODCr和NH4+-N的去除率分别为90.70%和71.65%.结果还表明,由常温转为低温环境后,缺氧-好氧MBBR的处理效率有所下降,但通过调整反应器内填料的填充比,ρ(DO)和HRT等参数,可保证对CODCr和NH4+-N的去除仍具有较好的效果.

厌氧浮动床生物膜反应器启动试验

研究了厌氧浮动床生物膜反应器（ＡｎａｅｒｏｂｉｃＦｌｏａｔｉｎｇＢｅｄＢｉｏｆｉｌｍＲｅａｃｔｏｒ）在常温条件下（１５～２５℃）快速启动的方式，并成功地实现了以聚丙烯填料为载体的快速启动。试验表明，接种污泥的性能、水力负荷、有机负荷以及挥发酸是影响启动的主要因素。

好氧浮动床生物膜反应器运行参数的试验研究

通过对中试规模的浮动床生物膜反应器处理混合化工废水的试验研究,探讨了水力停留时间、污泥负荷、温度等对反应器处理性能与效果的影响。试验结果表明:水力停留时间在13.4h,14.4h,15.6h,17h时CODCr的平均去除率分别为74%,77%,77%,81%;污泥负荷范围在0.17～0.77kg犤BOD5犦/(kg犤MLSS犦·d)内,BOD5去除率先呈上升趋势,而后呈下降趋势;水温在8～10℃时,水力停留时间为11.7～15h,CODCr去除效率在57.7%～65.8%之间,BOD5去除率在76.3%～85.4%之间。

厌氧生物滤池-移动床生物膜反应器组合工艺处理丁腈橡胶废水

采用厌氧生物滤池-特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)/厌氧移动床生物膜反应器/SMBBR组合工艺处理丁腈橡胶废水,考察了停留时间(HRT)、溶解氧(DO)质量浓度及进水化学需氧量(COD)对COD去除率的影响。结果表明,当HRT为6~10 d时,出水COD小于500 mg/L,SMBBR中适宜的DO质量浓度为2~4 mg/L,随着进水COD的升高,NBR废水的COD去除率下降。当进水p H值为6.5~8.0、COD为1 500~2 500 mg/L、HRT为10 d,DO为3 mg/L时,出水COD稳定在400 mg/L以下,COD去除率高达83%。

水解酸化-好氧移动床膜生物反应器处理高浓度有机废水的试验研究

好氧移动床膜生物反应器(M-CMCBR)是生物膜法与微滤膜相结合的一种新型反应器。采用水解酸化-好氧移动床膜生物反应器处理高浓度有机废水和含酚废水。试验结果表明:此工艺可以提高难降解有机废水的可生化性,继而得到较好的出水水质。进水CODCr为3000～5000mg/L时,最终膜出水CODCr为30～90mg/L,总去除率为98.5%～99.5%。

曝气量对移动床生物膜反应器中微生物硝化活性的影响

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)兼具活性污泥和生物膜两者的优点,硝化和反硝化能同步进行。为研究曝气量对MBBR运行效果的影响,分别设置曝气量为0.3 L/min、0.4 L/min和0.5 L/min,培养5 d后测定反应器中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N浓度变化,分析不同曝气量下反应器生物膜中微生物的硝化活性差异。结果表明,在COD浓度为350 mg/L、NH_(4)^(+)-N浓度为45 mg/L时,曝气量为0.4 L/min的微生物硝化活性最佳,结果为以后高效运行MBBR提供依据。

固定床生物膜反应器数值模拟及中试实验研究

以中试规模固定床生物膜反应器(FBBR)为研究对象,采用三维计算流体动力学(CFD)模型,模拟了反应器内在不同水力停留时间(HRT)和曝气量组合下的流动模式。模拟结果表明,随着HRT和曝气量的增加,流动模式从单涡旋向多涡旋转变。与HRT相比,曝气量的增加对含气率、液速、流型等的贡献更为显著,进而通过均匀性指数分析得到HRT为9 h、曝气量为0.75 m^(3)/h时,为污染物去除最佳条件。进行实际污水处理实验,通过响应面与遗传算法优化,综合调整后HRT为9.5 h,曝气量为0.72 m^(3)/h时,整体处理效果最佳,COD、氨氮、总氮去除率分别为75.78%、90.97%、46.12%,不同工况下处理效果与CFD模拟预测变化趋势一致。利用CFD数值模拟能有效地指导固定床生物膜反应器优化运行。

浮动生物膜床反应器运行效果分析

对采用浮动生物膜床反应器处理高校生活污水工艺的运行效果进行了分析。通过定期监测代表性水质参数CODCr、BOD5、TP和TN,分析了各处理池对污水的处理效率。结果表明:此污水处理系统在运行效果下降期间,对日常用水变化量范围内的CODCr和BOD5能够起到相对稳定的净化作用;对TP和TN去除能力较差;沉淀池运行不稳是导致整个系统处理能力下降的主要原因。

对浮动床生物膜硝化反应器的研究

以氨氮的硝化为目的 ,对浮动床生物膜硝化反应器采用具有表面积大 ,不易堵塞的新型载体填装进行试验。研究表明 :在碱度过剩且不存在有机负荷的条件下 ,硝化反应速率或是由氧的浓度决定或是由氨氮的浓度决定。当氧的浓度为硝化反应限速因素时 ,氧的浓度对硝化反应速率有很大影响 ,当氧的浓度达到 4 .5 mg/ l时 ,硝化反应速率可达到 2 4 0 g NOx- N/ m3·

对浮动床生物膜硝化反应器的研究

以氨氮的硝化为目的,对浮动床生物膜硝化反应器进行了试验。该浮动床反应器采用新型载体填装。这种载体具有表面积大,不易堵塞的优点。研究表明:在碱度过剩且不存在有机负荷的条件下,硝化反应速率或是由氧的浓度决定或是由氨氮的浓度决定。当氧的浓度为硝化反应限速因素时,氧的浓度对硝化反应速率有很大影响,当氧的浓度达到4.5mg/L时,硝化反应速率可达到240gNO_x-N/m^3.d。

墨瑞鳕循环水养殖系统中不同生物膜反应器水处理效率及微生物群落对比分析

固定床生物膜反应器(fixed-bed biofilm bioreactor,FBBR)和移动床生物膜反应器(movingbed biofilm reactor,MBBR)在养殖水体氨氮(NH_(4)^(+)-N)和亚硝酸氮(NO_(2)^(–)-N)污染控制中已有较为广泛的研究,然而相关研究大多是在实验室完成的,目前尚缺乏实际生产的循环水养殖系统(recirculating aquaculture system,RAS)中FBBR和MBBR水体净化效能的对比研究。因此,本研究将FBBR(弹性毛刷滤料)和MBBR(PVC多孔环滤料)并联接入实际生产的墨瑞鳕(Macculochella peeli)RAS中,实现二者的同步连续运行(35 d),考察了其出水水质变化和微生物群落结构。出水水质变化表明,FBBR和MBBR中氨氧化能力的形成快于亚硝氮氧化能力,硝化能力渐趋成熟,可以有效控制养殖水体中的NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(–)-N浓度,但会导致养殖水体中硝酸氮(NO_(3)^(–)-N)积累和p H下降;单因素方差分析表明,FBBR出水中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(–)-N、NO_(3)^(–)-N浓度和p H与MBBR出水无显著差异,两反应器的硝化效率相似。FBBR和MBBR在微生物群落上的相同点在于:优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(相对丰度分别为69.42%和86.92%),优势菌纲为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)(40.71%和63.36%)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria)(26.58%和21.74%),优势菌属为不动杆菌属(Acinetobacter)(27.50%和53.29%);硝化菌由亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和硝化螺菌属(Nitrospira)构成;硝化螺菌属的相对丰度远高于亚硝化单胞菌属,两反应器中可能存在完全氨氧化菌。两反应器在微生物群落上的不同点在于FBBR微生物群落的丰富度和多样性以及硝化菌的相对丰度均高于MBBR。本研究可以为RAS养殖水体净化提供技术支撑,助推循环水养殖模式的推广应用。

厌氧膨胀颗粒污泥床生物膜反应器同步产甲烷-硫酸盐还原的快速启动

采用新型厌氧膨胀颗粒污泥床生物膜反应器(EGSBBR)处理含硫酸盐有机废水。在不添加硫酸盐的条件下,运行30 d后系统产甲烷成功启动;随后逐步提高硫酸盐质量浓度至100 mg/L,运行71 d后系统COD去除率和SO;去除率分别达98.1%和74.7%,甲烷产生量为470.7 mL/d,成功实现了同步产甲烷-硫酸盐还原耦合过程。反应器中污泥和生物膜的胞外聚合物(EPS)特性与甲烷生成量、SO;去除率具有直接关联。高通量测序发现体系内甲烷丝菌(Methanothrix sp.)等产甲烷菌和脱硫弧菌(Desulfovibrio sp.)、硫磺单胞菌(Sulfurospirillum sp.)等硫酸盐还原菌优势共存。