生物膜电极反应器降解对氨基二甲基苯胺的研究

4-Amino-dimethyl-aniline hydrochloride is one of the main components of the wastewater from vanillin production plant. So it is used for the target contamination to be degraded by microorganism, electrochemical oxidation and bio-electro reactor in this paper. We found out a economical, efficient and non-polluted methods for the treatment of wastewater from vanillin production plant. The results indicate that there are a lot of special microbes and bacteria eating 4-amino-dimethyl-aniline hydrochloride in the activated sludge after 20 days′ incubation, at the same time, a stable bio-filmed electrode was formed. Under the condition of 25 ℃, pH=6—7. The use of bio-electro reactor not only increased the biodegradability and decreased the electrical energy consumption, but also solved the problem which the second pollution of organic compounds containing chlorine in the process of indirect electrochemical degradation on the organic pollutants.

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)

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) .

旋转电极型生物反应器的脱氮研究

采用旋转电极型生物反应器(BERC)脱氮,对以氢气作为电子供体的自养反硝化进行了研究。间歇试验结果表明,对于微污染原水可以通过电解水供给氢气进行自养反硝化,并且通过对电流的控制可提高脱氮速度并可达到完全脱氮。

电极生物膜反应器中同步硝化反硝化的研究

为研究分隔式电极生物膜反应器(C-BER)在限氧条件下的硝化/反硝化,溶氧质量浓度约1mg/L时考察了低碳氮比时微电解对脱氮效果的影响。发现脱氮作用主要为同步硝化反硝化(SND)。碳氮的量比为1,电流为5mA和15mA时的平均TN去除率分别为33%和45%;碳氮的量比为0.5,电流为25mA并将30%出水回流,TN去除率可达60%,其中自养反硝化脱氮占51%。碳氮的量比为1,电流为15mA时,NH3-N去除率约为50%。碳氮的量比为0.5,电流25mA,NH3-N去除率增加到70%。两极之间SND脱氮量占总氮去除的64%。试验表明,提高电流和出水回流都有利于限氧条件下发生SND;微电解能促进硝化和反硝化作用。

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 .

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。

生物膜电极反应器去除地下水中硝酸氮的研究进展

地下水中硝酸氮的污染日益严重。目前主要的处理技术有物理法、化学法和生物法等,但这些方法都存在控制条件严格、去除效率低和产生二次污染等缺点。生物膜电极反应器(biofilm electrode reactor,BER)是一种新型的地下水硝酸盐处理技术,具有处理效率高、选择性好、无二次污染的优点。其中,三维生物膜电极反应器(3D-BER)通过填充颗粒电极可有效增加电极的反应面积,并为生物膜的附着提供良好的条件,电流效率大大提高。该文对应用于去除地下水硝酸氮的生物膜电极反应器进行了综述,包括反应器结构、电极材料、反硝化机理和电流强度、pH值、溶解氧等关键参数,并对反应器存在问题和应用前景进行展望。

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。

复合钛网生物膜电极反应器处理低C/N污水脱氮性能及机理研究

本研究在金属钛网间填充无机纤维棉形成多层电极组件,构建了一种新型复合钛网生物膜电极反应器(Multi Titanium-mesh Biofilm Electrode Reactor,MTBER)用于低碳氮比(C/N)污水的脱氮处理,并探究了电流密度、进水C/N、总氮负荷及水力停留时间(HRT)对MTBER脱氮性能的影响.结果表明,总氮去除最佳电流密度范围为250~350 m A·m^(-2),适宜进水总氮浓度为60~75 mg·L^(-1),最佳水力停留时间为12~16 h.当C/N=1,进水总氮浓度=75 mg·L^(-1),电流密度=250 m A·m^(-2),HRT=12 h时,NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和TN的去除率与未通电时相比分别提高了29.67%、30.30%和26.83%.MTBER对TN的脱除机制主要是在电化学氧化还原作用条件下,体系硝化、异养及氢自养协同反硝化的共同结果.

生物电极膜内脱氮速率模型

通过研究生物电极脱氮过程中膜内物质运动和反应机理,建立了能够表现生物膜内脱氮反应过程的动力学模型。在本模型中,氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应,在生物膜内反硝化细菌的作用下,硝酸氮被还原为氮气从而彻底将其去除。模型综合考虑了膜内物质迁移、扩散等对脱氮过程的影响,得到了氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应时去除硝酸氮的动力学方程。在模型建立过程中,假定生物膜厚度和反硝化菌脱氮活性不受生物浓度、时间和电极位置影响,并且认为生物膜内各反应物质的有效扩散系数约为其在水中分子扩散系数的80%。采用Runge Kutta法和ShaotingMathal法对模型进行求解,模型计算结果和实验结果较吻合。

电极-生物过程除氮的实验研究

本实验研究了电极生物过程提高除氮效率的可能性 ,比较了普通生物反应器和电极生物反应器除氮效果的差别。结果表明 :在实验条件下 ,电极生物反应器比普通生物反应器具有更高的除氮效率。除氮效率提高的根本原因在于引入的外电场导致了电解过程与生物过程之间出现的协同效应。

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.

3BER反应器极板面积和布置形式对脱氮效果的影响

为提高三维电极生物膜工艺(3BER)脱氮效率及出水水质,通过增大极板面积、减少极板间距、改变电极布置形式,构建了新型三维电极生物膜反应器(3BER-NC)用于城市污水厂尾水深度脱氮处理,研究了电流、进水p H和ρ(C)/ρ(N)对其运行效果的影响,并分析了系统中反硝化菌群分布特征.研究结果表明:减少极板间距能减缓碳棒阳极电解,出水色度低,能在较高的电流下运行,3BER-NC最佳运行电流为200 m A,比3BER反应器高出100m A.增大极板面积和改变极板位置分布有利于反硝化反应的进行,TN平均去除率提高约37.74%.电流强度、进水p H和ρ(C)/ρ(N)对系统脱氮效果均有较大影响,在不同运行条件下3BER-NC体系的脱氮效率均优于3BER.在3BER-NC体系中β变形菌起主导作用,脱氮主要是由异养和自养反硝化菌共同作用的结果.

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.

不同3D-BER反应器去除地下水中NO_3^--N的研究

采用平板式、中心式2种构型的三维生物膜电极反应器(3D-BER)对模拟的污染地下水中的NO_3^--N进行处理,研究了水力停留时间(HRT)、电流、进水NO_3^--N浓度和pH这4种影响因素对2种反应器脱氮效果的影响。结果表明:平板式、中心式3D-BER反应器适宜的HRT均为12 h,最佳的电流范围均为40~50 mA,对应的最大NO_3^--N去除率分别为82.67%、71.89%,理想的进水NO_3^--N分别为35~55、20~35 mg/L,平板式3D-BER反应器对进水NO_3^--N负荷具有更高的承受能力,中心式3D-BER反应器由于具有较好的阴极和阳极产物混合条件,对进水pH具有更强的缓冲能力。

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。