新型生物膜载体在污水处理中的研究现状

生物处理法是污水处理领域的核心技术,其中的生物膜法因具有耐冲击负荷、污泥产量少、运行管理方便等优势,已在全球范围内得到广泛关注。生物膜载体作为微生物附着生长材料,在生物膜处理工艺中起到关键作用,直接影响工艺的处理效果。然而,目前所开发的生物膜载体大多只能为微生物提供适宜稳定的生态位,并不具有强化污水处理效果的能力。为此,本文围绕五种能够提高污染物降解效率的新型生物膜载体(缓释生物膜载体、氧化还原介体生物膜载体、磁性生物膜载体、亲水改性生物膜载体、亲电改性生物膜载体)进行讨论,详细阐述了其具体分类与作用机理,并针对其今后研究方向与未来发展提出建设性建议,以期为未来大范围提标改造污水处理厂提供理论参考。

半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺深度脱氮效能及机理研究

传统SBR反应器TN去除效果较差,研究采用半固定生物膜载体模块、污泥回流系统和快速进出水系统优化传统SBR工艺,并开展中试试验探讨工艺深度脱氮的效果和机理。结果表明半固定生物膜载体耦合改良SBR工艺在低进水负荷情况下对COD、NH_(3)-N、TN和TP的去除率分别为87.19%、98.24%、63.42%和87.06%,高进水负荷情况下去除率分别为94.34%、98.47%、73.47%和73.73%。通过16S rRNA基因序列和PICRUSt2技术分析,悬浮污泥和生物膜载体的微生物群落存在显著差异。在低进水负荷情况下,悬浮污泥主要负责反硝化,生物膜载体主要负责氨氧化,TN主要通过硝化-反硝化去除。在高进水负荷情况下,悬浮污泥中硝酸盐还原酶的作用逐渐减弱,生物膜载体中厌氧氨氧化和氮的同化作用成为主导,TN主要通过同化作用去除。

生物膜载体填料在废水处理中的应用研究进展

为了实现高效处理废水,提出将生物填料进行改性是目前实现高效废水处理最有前途及有效的方法之一。理想的生物膜载体填料应具有低成本、大比表面积、低密度、高稳定性、高生物亲和力、抗生物降解和抗老化等优点。介绍了生物填料在亲水性、表面带电性、生物亲和性和磁性方面的改性研究,指出目前生物膜载体填料存在的问题,最后对生物填料的改性研究趋势进行了评价。结果表明生物填料改性技术在未来仍值得关注,以期提供参考用于已有成熟工艺中,进行集成组合,形成稳定可靠的生物膜工艺。

螺旋形生物膜载体对微生物及水质净化影响研究

柔性生物膜载体常作为填料悬挂于生态浮床等构筑物下方,为微生物生长提供附着表面。目前柔性生物膜载体对水质净化效果影响研究集中在载体类型和悬挂密度等方面。为进一步提高载体上与水质净化相关的微生物数量,达到提升水质净化效果的目的,该研究通过改变柔性生物膜载体悬挂方式(螺旋式悬挂),并设置高低2种污染负荷进行模拟污染水体研究,研究了不同悬挂方式对柔性生物膜载体挂膜和净化水质效果的影响。结果显示,出水稳定期间高、低2种污染负荷条件下螺旋式悬挂组柔性载体对进水总磷、总氮、氨氮和COD的去除率均大于常规式悬挂组(P<0.05)。相比常规组,螺旋组对这4个指标分别提高了19.4%~30.0%、19.2%~35.7%、18.3%~24.0%和12.0%~15.3%。载体挂膜量及其菌群结构数据显示,螺旋式悬挂可通过改善氧环境以及提高挂膜量显著提升载体生物膜中与氮磷转化相关的微生物数量,并且水质净化效果与氮磷转化相关的微生物数量大小一致。

可降解高分子生物膜载体的研究进展

评述了天然可降解高分子生物膜载体、聚酯类可降解生物膜载体和聚烯烃改性类可降解生物膜载体3类可降解高分子生物膜载体的国内外研究进展及其在水处理中的应用现状。系统分析了各类载体的优缺点,并针对当前该类载体使用过程中存在的不足,指出了相应的解决方法和未来研究的发展方向。天然可降解生物膜载体需进行表面改性以进一步增强载体的机械强度、提高载体的抗废水冲击性能、延长载体的使用寿命;聚酯类可降解生物膜载体需添加多种营养成分并实现这些营养的缓释以平衡微生物生长的需要,同时成本的降低也是实现该类载体推广应用的关键问题之一;将聚烯烃类载体进行改性使其具备可控的降解性、均衡的营养、低廉的价格是可降解生物膜载体今后的重点发展方向之一。

BT^(MT)生物膜载体对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用两套厌氧氨氧化反应器R1和R2,研究了BMTM生物膜载体对厌氧氨氧化工艺启动特性的影响.结果表明,R1采用UASB反应器启动厌氧氨氧化反应器,经140d运行,对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率仅达到54.6%和58.8%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和仅为0.09kg/(m3·d),随后,向其上部投加0.6LBMTM载体,经过26d运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别迅速提升至92.5%和97.4%,R1的启动速度较之前有明显提高;R2采用BMTM载体启动上流式填料床生物膜反应器厌氧氨氧化工艺,经过83d的运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别达到83.6%和89.4%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和达0.22kg/(m3·d),启动速度较R1大幅提高.

以玉米芯为碳源和生物膜载体的反硝化反应器启动性能研究

通过小试试验,研究了以玉米芯为反硝化碳源和生物膜载体的生物反应器在启动阶段对污水中COD及硝酸盐的去除效果。结果表明,在模拟废水COD100 mg/L、NO3--N40 mg/L,pH值6.5～7.5条件下,13 d挂膜后间歇处理后的废水COD可降至30 mg/L,18 d挂膜后废水NO3--N降至2 mg/L以下。

圆板状α－Al_2O_3无机膜载体的合成与表征

从本国出产的薄水铝石（ＡｌＯＯＨ）出发，用沉降－压片法和筛分－压片法研制了圆板状α－ＡｌＯ３无机膜载体（２９．２ｍｍ，厚度约２．０ｍｍ），并通过ＳＥＭ、ＸＲＤ及气体渗透性等研究，从孔结构、表面形貌、气体渗透率和分离因子等多方面进行表征．结果表明，沉降法制得的载体气体渗透性比筛分法的好得多．其渗透率是筛分法的３倍，分离因子也优于筛分法．结果还表明，干燥与灼烧温度是影响载体性能的重要因素，硝酸蒸气处理载体对载体强度、孔结构和气体的渗透性等也起到一定的改善作用．

一种新型竹纤维生物膜载体的制备与性能

以竹纤维为主要原料制备得到一种新型竹纤维生物膜载体。载体比表面积达5393m2·m-3,亲水性能良好,30min后基本浸湿完全。研究了竹纤维生物膜载体在低浓度生活污水处理中的挂膜性能,结果表明:载体挂膜速率快,7天后载体表面即出现大量黏性黄褐色生物膜,第12天基本完成挂膜,膜厚达3～5mm。生物相观察表明:以固着型纤毛虫为主的后生动物数量较稳定,生物膜趋于成熟。载体生物膜耐水力剪切冲击能力和恢复能力强,对CODCr和NH+4-N的去除率在80%以上。

污水处理中生物膜载体研究现状与前景

污水处理中生物膜技术已经十分成熟,其中生物膜载体起着至关重要的作用。文章论述了生物膜载体应满足的基本条件和生物膜载体的分类。针对目前国内外生物膜载体的研究,提出了今后生物膜载体发展的重要方向。重点介绍了天然可降解生物膜载体,同时指出其生物降解的可控性有待进一步研究。

水处理生物膜载体研究进展

生物膜载体是生物膜工艺的核心部分,载体的选择适当与否直接影响到废水的处理效果。概述了废水处理用生物膜载体的现状与发展,重点介绍了有机合成高分子生物膜载体在亲水性、生物亲和性和磁性等方面的改性研究,壳聚糖、藻酸盐和纤维素等可降解材料作为生物膜载体在废水处理中的应用研究。针对当今生物膜载体应用带来的二次污染问题,提出了解决办法和发展方向,指出可降解生物膜载体的应用可有效避免废弃生物膜载体处理带来的二次污染,是生物膜载体研究的一个重要发展方向。

聚氨酯生物膜载体处理高氨氮废水的研究

利用NaOH对聚氨酯泡沫塑料进行碱解扩孔处理,研究其作为微生物膜载体应用于曝气生物滤池,处理高氨氮模拟废水的效果。泡沫经ω=8%NaOH溶液处理0.5、1和1.5 h,结果表明:扩孔后的聚氨酯载体在孔隙率、持水倍率等方面都有所提高。碱解0.5 h对聚氨酯处理效果最好,孔隙率达到93.4%,持水倍率达到31.4。碱解扩孔处理聚氨酯泡沫载体亲水性能良好,微生物负载量达到264.35 mg/g,具有较高的微生物负载量。使用扩孔前后的聚氨酯泡沫作为微生物固定化载体用于模拟废水处理时,对于污水各指标的去除效果表明,对COD、NH4+-N等均具有较好的降解性能。

生物膜载体对富营养化水体细菌群落结构的影响

利用主要成分为秸秆处理物(ZT2)、颗粒状活性炭(ZT3)和纤维碳膜(ZT4)作为生物膜载体材料对富营养化水体进行生物脱氮。室内模拟试验结果表明,3个处理对富营养化水体全氮的去除率达到了40%以上。ZT2、ZT3和ZT4生物膜表面细菌比对照提高了2个数量级,硝化细菌和反硝化细菌数量也提高10倍左右。PCR-DGGE检测结果显示,添加生物膜载体材料能够增加水体中细菌群落的多样性。ZT2、ZT3和ZT4处理的Shannon-Wiener指数由2.838分别提高到3.483、3.498和3.458,丰度由19提高到了36、41和35。

不同生物膜载体净化微污染水挂膜及处理效果研究

采用生物接触氧化工艺,选择生物绳填料、组合填料及弹性填料进行对比试验,在HRT分别为24h、16h和12h的条件下运行生物反应器。对挂膜阶段及稳定运行阶段COD、NH_3-N、TN和TP的去除情况进行测定及分析。结果表明:30天内3种生物膜载体均可挂膜成功且对微污染水体有显著净化作用,改变HRT对COD、NH_3-N、TN和TP的去除效果影响不大。生物绳填料在曝气/停曝时间比为6h∶6h,曝气量为250L/h,HRT为24h的条件下,对COD、NH_3-N、TN和TP的平均去除率分别为75.87%、76.05%、37.1%和25.41%。

以PHBV为碳源和生物膜载体的生物反硝化研究

采用了一种可生物降解聚合物(BDP)聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为碳源和生物膜载体去除水体中的硝酸盐.结果表明:以PHBV为碳源和载体的反硝化系统启动时间短,硝酸盐氮(NO3--N)去除率高于93%;水力停留时间(HRT)对反硝化效果影响显著,但反硝化系统对进水硝酸盐氮负荷具有较好的抗冲击能力;出水DOC(溶解性有机碳)浓度低于27.5mg/L,表明PHBV具有一定的控释碳源的能力;反应器不同高度脱氮效果差异显著,反应器中层(10-15cm)处获得最大NO3--N去除率.

污水处理中三种生物膜载体挂膜效率的比较分析

通过悬挂式自然供氧工艺,分别采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6和聚丙烯腈3种纤维材质的绳式生物膜载体对COD为(400±5)mg/L的果糖废水进行处理,比较了3种生物膜载体的挂膜效率。结果表明,聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维材质生物膜载体挂膜效率﹥聚酰胺6纤维材质生物膜载体挂膜效率﹥聚丙烯腈纤维材质生物膜载体挂膜效率。在温度为20～25℃条件下,运行10.42 h后,聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维材质生物膜载体下端5 m处出现1.0 mm厚度的生物膜。

悬挂式生物膜载体处理果糖废水的响应面优化

文章在单因素实验的基础上,采用Box-Benhnken设计,选取进水初始浓度、进水流量及pH为工艺考察参数,对生物膜载体悬挂式自然供氧处理果糖有机废水的工艺进行响应面法优化。确定最佳工艺条件为:初始浓度181.315 mg/L、pH6.996、进水流量1.978 mL/s。此条件下,出水COD浓度可达到18 mg/L,去除率为90.12%。

膜载体酶标记dip-stick快速检测西维因的痕量残留

利用直接竞争酶联免疫吸附分析技术研发了一种快速、灵敏的膜载体酶标记dip-stick农残西维因检测方法。该方法以带正电尼龙膜(Millipore)为固相载体,将西维因抗体包被于膜上,包被有抗体的膜插入含有西维因和西维因酶标抗原的混合液中竞争反应10 min后直接目视判断分析结果。该方法的整个检测过程只需15 min,对西维因的检出限可达到10μg.L-1,且稳定性较好。通过与高效液相色谱法(HPLC)比较,验证了该检测方法的有效性,可作为品质控制和快速定性检测的一种有效工具。

竹纤维生物膜载体接触氧化法处理混合废水试验

研究竹纤维生物膜载体生物接触氧化处理浙江临安横畈镇污水处理厂厌氧池出水效果,考察水力停留时间(HRT)和气水比对CODCr,NH4+-N,TN和TP的去除效果。结果表明:竹纤维生物膜载体反应器12天内即完成挂膜启动;HRT在8～15h范围内,随着HRT增加,CODCr处理效果增强;HRT对NH4+-N,TN和TP的去除效果影响较小;试验范围内气水比对CODCr的去除效果无明显影响,NH4+-N和TN的去除率随气水比的增加显著降低,分别从91.46%和46.12%降低至69.21%和36.43%,TP去除率则随气水比增加从29.18%升高至36.40%。竹纤维生物膜载体生物接触氧化反应器与污水处理厂活性污泥曝气池对比试验结果表明:竹纤维生物膜载体生物接触氧化反应器对CODCr处理效果更好、耐冲击负荷能力更强。因此,采用竹纤维生物膜载体生物接触氧化对活性污泥曝气池进行升级改造是可行的。

改性硅藻土陶瓷生物膜载体的制备及性能研究

主要对硅藻土的烧结改性进行了进一步的研究,并对改性硅藻土用于污水处理系统生物膜的载体制作进行参数研究。通过设置适宜的污水水力学特性、良好的载体挂膜性能表征、实验运行稳定性等多方面进行对比实验,得出最佳生物膜挂膜性能的改性硅藻土陶瓷生物膜载体。