生物膜-膜生物反应器废水处理技术进展

介绍了一种新型的废水处理器—生物膜-膜生物反应器(BMBR),并综述了其技术进展、优点和缺点,比较了几种常见的生物膜膜生物反应器。生物膜膜生物反应器中微生物主要以附着方式生长于填料上,可以延缓膜的污染;反应器中填料的移动可对膜表面进行有效清洗,减轻膜污染;同时该类反应器具有较高的有机物的去除率、脱氮除磷效率,抗冲击负荷能力强。生物膜膜生物反应器是一种具有很好应用前景的废水处理技术。

两段式生物膜-膜生物反应器的试验研究

试验对传统两段式生物反应器(TSBR)进行了改进,二段采用生物膜膜生物反应器(BMBR);在一段HRT=SRT=2.82～4.23h,二段HRT=6.44～9.66h、SRT→∞,每日空曝气8h的运行条件下,对该工艺进行了试验研究。结果表明,系统稳定后,出水水质稳定,CODCr、NH+4N和TP的去除效率分别为95%、80%和60%以上,膜污染得到了有效控制。

电化学-膜生物反应器强化污废水处理的研究进展

电化学耦合膜生物反应器(EMBR)是新兴的污废水处理技术,除了能够高效去除常规污染物,EMBR在去除微污染物和病原微生物、缓解抗生素抗性基因增殖、控制膜污染和回收生物能源与资源等方面也具有显著的优势。综述了EMBR工艺的原理及特点、污废水处理效能、能源与资源回收效果、膜污染控制和技术挑战。为了推动EMBR的工程应用,未来仍需开发具有高导电性、生物相容性的电极材料,优化反应器构型和操作条件,以持续提升对污废水的处理效能。

曝气对膜生物反应器内气-液流态影响的模拟研究

采用多孔介质模型模拟具有渗透作用的分离膜,利用群平衡模型(PBM)预测膜生物反应器(MBR)内多尺寸气泡流动,对MBR内气-液流态进行模拟研究.系统分析了渗透侧抽吸作用、气泡直径、曝气速率对流态及近膜面气泡流对膜面的擦洗效果的影响.结果表明:对于远离膜面气泡流,在渗透侧抽吸负压2000 Pa下,气泡直径从0.1 mm增大到3.0 mm,含气率峰值下降16%,小气泡有利于膜反应器内气-液充分混合;曝气速率从0.5 m/s增大至1.5 m/s,气泡流含气率峰值增加12.0%.随着曝气孔靠近膜面,液相流动的循环中心也逐渐靠近膜面.对于近膜面气泡流,渗透侧抽吸压为0 Pa时,气泡直径从3.0 mm减小到1.0 mm,膜面剪切应力由1.92 Pa增大到4.87 Pa;曝气速率由0.5 m/s增大至1.5 m/s,膜面剪切速度由0.02 m/s增大到0.22 m/s,膜面剪切应力由1.97 Pa增大到3.83 Pa;曝气速率0.5 m/s下,抽吸负压3000 Pa的平均膜剪切应力为0 Pa的1.85倍;高抽吸负压下小气泡高速曝气有利于提高膜面剪切应力.研究结果将为MBR曝气工艺设计和优化提供依据.

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。

膜生物反应器在医疗废水处理中的应用

医院作为社会公共卫生体系的重要组成部分,其日常运营中产生的污水问题日益凸显。医疗废水作为一类特殊类型的废水,不仅含有高浓度的有机物、悬浮物,还携带大量的病原体,如细菌、病毒、寄生虫卵等,对环境和公众健康构成潜在威胁,所以必须确保医疗废水得到有效处理。在医疗废水处理领域,膜生物反应器凭借其卓越的处理效果、占地面积小、操作简便等优点,逐渐受到广泛关注。通过深入研究膜生物反应器在医疗废水处理中的工艺优化、运行参数调控、膜污染控制等关键问题,可以进一步提升其处理效率和稳定性,为医疗废水的高效、安全处理提供有力支持。基于此,分析膜生物反应器在医疗废水处理中的应用。

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。

菌藻生物膜反应器处理养猪废水机制研究

利用菌藻共生生物膜系统处理畜禽养殖废水,反应器是关键的工序和重要的限制因素。设计菌藻生物膜反应器运行处理养猪废水,通过调节进水氨氮质量浓度探究其对污染物去除效率及微藻生物量的影响,扫描电镜观察载体上菌藻生物膜的形成情况,然后利用高通量测序进一步探究微生物群落的变化,从而揭示菌藻生物膜污水处理系统的污染物去除规律和微生物响应机制。结果表明,当进水氨氮质量浓度为200 mg/L时,氨氮的日去除速率最高可达到35.60 mg/(L·d),并在载体上观察到大量微藻和细菌的团簇体,表明菌藻生物膜形成,优势菌属为Prevotella_9、Clostridium_sensu_stricto_1、Acinetobacter和Bifidobacterium;当进水氨氮质量浓度为300 mg/L时,氨氮的日去除速率显著提高,最高可达到45.70 mg/(L·d),但持续的高氨氮负荷会对菌藻生物膜造成一定冲击,优势菌属演替为Comamonas和Christensenellaceae_R-7_group。

重力流膜生物反应器处理农村污水效能与机制

重力流膜生物反应器(GDMBR)具有低能耗、低维护和出水稳定的工艺特点,然而,目前关于利用GDMBR直接处理农村污水的相关研究较少,为此,探究GDMBR处理生活污水的通量变化规律、污染物去除效能以及不同膜孔径对其的影响。结果表明,GDMBR处理生活污水时可在无反冲洗条件下长期稳定运行,稳定通量为1.3~1.5 L/(m~2·h)。这是由于膜表面生物滤饼层内形成了疏松多孔结构,且膜孔内污染物含量极低。GDMBR工艺可在较低污泥质量浓度的前提下实现对COD和UV_(254)的高效去除,去除率分别为78%和85%,并有效保留污水中的氮源和磷源。此外,不同膜孔径对GDMBR工艺除污染效能的影响甚微,但微滤膜构成的GDMBR系统的稳定通量略高于超滤膜系统。

碳源类型对好氧流化床生物膜反应器内污水脱氮机理的影响

探索乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖和淀粉四种碳源条件下好氧流化床生物膜反应器(Aerobic fluidized bed biofilm reactor,AFBBR)内含氮污染物处理机制,并分析含氮污染物的时间沿程变化规律,揭示AFBBR系统内污水的脱氮机理。结果表明:丙酸钠碳源条件改善了AFBBR系统内污水处理效能,COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的平均去除率分别可达93.1%、86.9%、81.3%和57.2%;以淀粉为碳源条件AFBBR系统的同步硝化反硝化(SND)明显高于其他条件,而乙酸钠和丙酸钠显著增加了AFBBR系统内硝化速率(NR)和反硝化速率(DNR);时间沿程NH_(4)^(+)-N和TN的降解速率从高到低依次为丙酸钠>淀粉>葡萄糖>乙酸钠,最大降解速率分别可达3.3 mg/(L·h)和3.0 mg/(L·h)。

厌氧膜生物反应器出水溶解甲烷回收研究进展

厌氧膜生物反应器(AnMBR)是一种能耗低、处理效率高的污水处理技术.然而,受温度、污泥龄、水力停留时间等工艺参数的影响,生成的甲烷大量溶解在出水中形成过饱和溶液,并随出水排放至环境中,造成了能源物质损失和温室气体排放.若将溶解甲烷有效回收,其可作为补充能源或脱氮碳源原位利用,具有重要的应用价值.为了实现AnMBR出水溶解甲烷有效回收或再利用,本文阐述了目前3种主流回收溶解甲烷技术(膜回收技术、反硝化厌氧甲烷氧化技术、微生物燃料电池)的原理、回收效能和局限性.在此基础上,评估了AnMBR处理污水全过程的碳足迹,并针对AnMBR出水溶解甲烷回收的未来研究进行了展望.本研究可为双碳背景下AnMBR技术实现能量盈余和资源回收提供理论依据和技术参考.

中试膜生物反应器处理奶牛养殖污水的微生物群落结构分析

为了研究中试膜生物反应器在不同运行参数下处理高浓度奶牛养殖污水时膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)内微生物群落结构的演变情况,对不同污泥龄(Sludge retention time,SRT)、水力停留时间(Hydraulic retention time,HRT)和曝气方式(连续曝气、3种间歇曝气)形成的5种工况下MBR微生物组成、多样性以及优势菌群分布进行了表征,同时对比研究了不同工况下污染物去除效果。结果表明,MBR处理高浓度奶牛养殖污水的最佳运行参数:SRT为30 d、HRT为96 h、曝15 min/停10 min,此参数条件下化学需氧量(COD)、NH_(4)^(+)-N、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别为97.0%±0.5%、90.4%±1.3%、85.5%±1.8%和89.6%±5.6%,处理出水中4种水质指标浓度分别为(224±56)、(45±8)、(105±19)mg·L^(-1)和(4±2)mg·L^(-1),运行期间部分处理出水的COD浓度达到农田灌溉水质标准要求,高效稳定的有机物和氮磷去除效果依赖于MBR微生物的多样性和功能微生物的稳定性。反硝化除磷菌门的Proteobacteria(变形菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)的丰度占总细菌的85.2%,污水高效脱氮除磷效率与反硝化除磷菌的种类、相对丰度密切相关;优势菌纲Gammaproteobacteria(γ-变形菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)和Clostridia(梭菌纲)的相对丰度总占比达81.2%,其中功能性除磷菌纲Gammaproteobacteria的丰度最高,达57.3%,保证了处理出水较低的TP浓度;优势反硝化菌属为Ottowia(奥托氏菌属),相对丰度占比达54.8%,可显著提高MBR脱氮效率。MBR处理高浓度奶牛养殖污水可实现良好的污染物去除效果,污染物去除效果与优势菌群密切相关,优势菌群相对丰度越高,越有利于提高污水处理效果和出水水质。

电化学膜生物反应器处理猪场污水运行效果

针对目前膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)处理污水时存在严重的膜污染问题,结合微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)处理污水时可产生电能的特点,本研究耦合MBR与MFC,构建新型电化学膜生物反应器(Electrochemistry membrane bioreactor,EMBR),探讨EMBR处理猪场污水的可行性,并对比评价闭路和开路连接方式的运行效果。结果表明,闭路EMBR可连续稳定运行。产电性能方面,最大功率密度、内阻和库仑效率分别为62.7 mW·m^(-2)、229.1Ω和15.5%;污染物去除方面,闭路EMBR对化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别为90.4%±0.5%、76.6%±1.8%、62.6%±1.6%和70.5%±3.4%,其中TN的去除率较开路EMBR系统显著提升了3.8%;膜污染减缓方面,闭路EMBR在其自身所产电场作用下可有效减缓膜污染,膜清洗周期较开路EMBR延长了30%。EMBR作为一种新兴污水处理技术,在高效去除猪场污水中污染物的同时可产生电能,并可利用自身所产电能原位减缓膜污染速率。

序批式生物膜反应器强化苯胺废水脱氮的特性及机理研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理600 mg/L的苯胺废水,并与序批式活性污泥反应器(SBR)进行对比。结果表明:两组反应器对苯胺均能达到100%的去除效果,但SBBR的总氮去除效率更高。SBBR的硝化以异养硝化为主,同时也存在一定程度的自养硝化;反硝化过程是外加碳源缺氧反硝化。高通量测序结果表明,SBBR的活性污泥和生物膜能更好地兼容苯胺降解菌群和脱氮功能菌群的生长和发育,从而保证苯胺废水的脱氮。

膜曝气生物膜反应器脱氮性能研究

膜曝气生物膜反应器(MABR)有效地将生物膜法技术和膜分离技术结合在一起,在污水脱氮方面潜力巨大。以MABR处理模拟生活污水和豆制品加工废水,着重考察了MABR的稳定性及脱氮性能。结果表明,在HRT=12 h、曝气压力=10 kPa和C/N=5时,MABR对模拟生活污水处理效果最佳,COD、氨氮、TN的平均去除率分别为92.0%、86.5%、83.3%。而在HRT=8 h和曝气压力=10 kPa时,MABR对豆制品加工废水处理效果最佳,COD、氨氮、TN的容积负荷分别为1320、125.5、184 g(/m^(3)·d),平均去除率分别可达到84.2%、81.5%、79.7%,优于传统生物膜法脱氮。

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。

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。

MBR膜生物反应器在城镇污水处理厂中的应用

近年来,我国城镇化进程的步伐越来越快,城镇人口的规模也越来越大,城市污水处理成为环境保护和可持续发展的重要议题。传统的污水处理工艺在处理效率和出水水质要求方面已经面临一定的挑战,MBR膜生物反应器是一种相对新型的污水处理技术及装备,它结合了微生物降解技术和膜分离技术,近年来在城镇污水处理领域引起了广泛的关注。本文以某城镇地区X污水处理厂为例,分析MBR膜生物反应器系统的布置以及实施应用,结果表明,X污水处理厂在应用了MBR膜生物反应器后的污水处理效果有显著的提升。

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。