磁场对MABR同步短程硝化反硝化的影响

对MABR反应器施加磁场,研究磁场对同步短程硝化反硝化工艺的启动过程的影响。结果表明:磁场能够加速短程硝化过程的启动,并获得更高的亚硝酸盐积累率,出水氨氮和总氮平均浓度较对照组分别降低了56.5%和20.6%。同时,磁场能够增加生物膜的密度并提高氨氧化菌的氧利用速率。

新型MABR生物脱氮过程研究进展

在膜曝气生物膜反应器(Membrane-Aerated Biofilm Reactor,MABR)内,底物的异向传质过程促进了生物膜独特结构的形成,凸显其在生物脱氮领域的技术优势.首先综述了氮素转化与脱除过程特点及相关优化改进,并通过总结归纳MABR运行机理及应用现状,进一步展望了该技术的发展趋势与方向.

生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮(NH_(4)^(+)-N)废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD)脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧(DO)浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH_(4)^(+)-N、总氮(TN)去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属(Pseudofulvimonas)、脱氮副球菌属(Paracoccus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和不动杆菌属(Acinetobacter)等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因(napA、napB)总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.00013‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.

基于MABR的压裂返排液处理及微生物群落研究

压裂返排液含有多种复杂有机物,毒性高、盐度高以及可生化性差。设计了1个三级MABR系统用于压裂返排液的处理,该系统在最适宜运行参数下表现出优异的除碳脱氮性能,出水经过芬顿试剂处理后满足污水综合排放二级标准。MABR系统对COD、NH^(+)_(4)-N和TN的去除率分别达到79.30%、96.06%和75.61%。微生物分析表明MABR生物膜富集了丰富的功能菌群,Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)是生物膜中的优势菌群。阐明了MABR处理压裂返排液的技术可行性,为MABR在处理相关废水中的应用奠定了基础。

碳管膜曝气膜生物反应器处理高浓度氨氮污水的研究

对以煤基微孔碳管为组件的碳膜曝气膜生物反应器(MABR)处理高浓度氨氮污水进行了实验研究。碳膜同时起到生物膜载体和无泡曝气的双重作用。氧气和营养物分别从生物膜的两侧进入膜内。本实验进行150d,分阶段对不同溶解氧(DO)条件,不同进水浓度和不同水力停留时间(HRT)下,MABR的硝化、反硝化同时去除COD的性能进行研究。研究表明,在溶解氧为0.8 mg/L的条件下,TN有最佳去除效果,NH3-N、TN和COD去除率分别为87.88%、86.5%和87.64%。NH3-N的去除率随DO的升高而增大,去除率可达99.7%,但更高的溶解氧(>1.6 mg/L)对去除率影响甚微。高进水负荷实验于16d内,进水NH3-N浓度增大4倍,至214.25 mg/L,去除率仍保持92%以上。HRT由20h逐渐降低至8h时,去除率略有降低,但去除负荷增长2倍以上。说明该MABR装置有良好的脱氮能力和较高负荷下的污水处理能力。

启动炭管膜曝气生物膜反应器实现全程自养脱氮

启动包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器(MABR),实现基于短程硝化和厌氧氨氧化的完全自养脱氮.首先接种普通硝化污泥启动反应器,在温度35℃,pH为7.9条件下,通过对膜内腔压力的适当控制逐步降低反应器溶解氧浓度,实现亚硝酸盐的积累.然后再次接种厌氧氨氧化污泥,使无纺布上形成好氧氨氧化菌与厌氧氨氧化菌稳定共存的膜曝气生物膜,从而实现全程自养脱氮.结果表明,经过120 d连续运行,在膜内压力为0.015 MPa,水力停留时间6 h,进水NH4+-N为200 mg/L±10 mg/L条件下,NH4+-N转化率达到88.7%,出水总氮平均为48.65 mg/L,总氮去除率达到83.77%.荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization,FISH)分析表明,好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌作为主要功能菌群分别控制着靠近炭管膜/生物膜界面区域和靠近生物膜/液体界面区域.

生物膜厚度对膜曝气生物膜反应器硝化性能的影响

在设定的膜内压力下(2 k Pa)启动并运行膜曝气生物膜反应器(MABR),对生物膜生长过程中的硝化性能及生物膜组成变化进行了分析。实验结果表明,在生物膜厚度增长到(293.3±5.8)μm的过程中,生物膜内的总氧通量先增加后减少,最高可达21.3 g O2?m?2?d?1,证实了生物膜的存在可增强MABR的氧传质能力。在生物膜厚度增长的过程中,氨氮表面去除负荷也是先增加后减少,最高可达4.91 g N?m?2?d?1,表明在MABR硝化过程中存在最佳的生物膜厚度,根据所研究最佳生物膜厚度为(119.0±3.0)μm,此时MABR具有最高的氧通量和氨氮表面去除负荷,硝化性能最好。生物膜内胞外聚合物(EPS)成分分析结果表明,随着生物膜厚度的增加,生物膜内层紧密型EPS的含量增加,导致氧传质阻力增加,这是生物膜内氧通量及氨氮去除负荷随生物膜厚度先增加后下降的内在原因。

无泡曝气膜生物反应器去除生活污水有机物的研究

以聚丙烯中空纤维作为无泡曝气膜生物反应器（MABR）生物膜载体,采用循环挂膜法进行聚丙烯中空纤维表面生物膜的培养,研制出一台小型MABR实验装置.在对生活污水的实验研究中获得了对化学需氧量（COD）和固体悬浮物（SS）良好的去除效果.研究表明：中空纤维内腔氧气压力在0.02-0.1 MPa的范围内对MABR去除COD的能力具有较小的影响;当反应器中污水的循环次数达到7.5次/h时,污水的循环流速对MABR的COD降解效果没有显著影响.在适宜的条件下,HRT为10 h时,MABR能够较容易地使污水的出水COD保持在50 mg/L以下,SS保持在15 mg/L以下.

硅胶膜曝气生物反应器同步短程硝化反硝化研究

以疏水性无孔硅橡胶管为膜曝气组件，通过长期的运行试验，对硅胶膜曝气生物反应器中实现同步短程硝化反硝化的可行性进行了研究。结果显示：在温度为32℃，pH为7.5~8.0，溶解氧为0.5 mg/L， HRT为12 h，进水COD为300 mg/L，NH4＋-N为60 mg/L时，SMABR具有最佳去除效果，此时出水NO2--N为7.3 mg/L，NO3--N未检测到，NH4＋-N、TN、COD去除率分别为82.9%、71.0%、90.0%。研究结果表明：SMABR通过改变反应条件能稳定实现同步短程硝化反硝化。

铁碳微电解-曝气膜生物反应器处理印染废水

采用铁碳微电解-曝气膜生物反应器(物化-生化)组合工艺对河北省某印染厂的工业废水进行处理。结果表明,铁碳微电解处理废水的优化运行条件,即铁碳质量比3:1、pH为5、曝气反应时间4 h,在此条件下,COD、色度的去除率分别为55%、75%。铁碳微电解处理过后的废水再经曝气膜生物反应器COD负荷为7 g/(m^2·d)、水力停留时间6 h时,处理效果为优。组合工艺对印染废水COD、色度的平均去除率分别为93.8%、91.6%,处理后出水水质满足GB 4287-2012要求。

膜曝气生物膜反应器生物膜影响因素分析

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种利用透气膜进行曝气,可以实现同步硝化反硝化的污水生物处理新工艺。本文阐述了膜曝气生物反应器生物膜的原理和特点,总结了国内外在该领域的研究成果,重点介绍了C/N、氧气压力、流速、生物膜厚度、温度和pH对生物膜性能的影响。

缠绕卷式膜曝气生物膜反应器工艺特性及农村污水处理应用实践

针对中国农村污水水量、水质、收集、输送、处理和排放特点,以及构造简单、维护方便、低碳节能、尾水回用等需求侧要求,介绍近年来应用的新型缠绕卷式膜曝气生物膜反应器(MABR)。从膜材质、膜结构、膜组件、传氧等方面,分析传氧效率、设备充氧动力效率等参数;从生物膜形态、泥膜组成形态、微生物载量特点、膜组件水力流态、组合工艺构成等方面,论述其复合“双泥”、高效脱氮除磷等优良工艺性能。结合工程实例,介绍该工艺在分散式农村污水处理中的可靠、高效、低维保应用和达标尾水资源化利用情况,以及农村废弃物协同低碳处理和资源化利用的实际需求。结合分散式农村污水处理装置低产泥需求,提出MABR耦合污泥减量菌实现源头污泥减量组合新工艺构想。基于该工艺超低能耗的运行特点,提出分类后污水生物质与农村其他可再生能源协同发电,并就地供应污水处理用电的建议,以期更好落实生物质分类处置,实现“无废乡村”愿景。

一种改进型MABR系统的增氧性能评估

治理城市黑臭水体的关键之一在于提高水体含氧量。膜曝气生物膜反应器(MABR)低压无泡特点常导致受处理水体溶解氧(DO)分布不均,从而降低MABR系统整体增氧性能并影响黑臭水体处理效果。针对该问题,对MABR系统进行改进,在MABR系统的中空纤维膜组件中设置可制造气泡的特殊中空纤维膜丝,改进后的MABR系统可形成气泡羽流,气泡羽流的搅拌特性可使MABR系统在保持高氧转移效率的同时提高其增氧均匀性,提高黑臭水体处理效果。通过模拟试验分析了改进后的MABR系统在模拟黑臭水体中的增氧效果及均匀性。结果表明:改进型MABR系统增氧效果随曝气压力的增加而增加,与未曝气(0 kPa)试验24 h内DO饱和率均值相比,10、20和30 kPa下,河水DO饱和率均值在水平试验中的增幅为-2.8%、17.7%和29.4%,在水深试验中的增幅为13.6%、6.6%和32.1%。同时,水平与水深试验中河水DO饱和率的分布随曝气压力的增大而更均匀,与0 kPa试验相比(水平与水深试验中河水DO饱和率的方差均值分别为1.7和13.5),10、20和30 kPa下,河水DO饱和率的方差均值在水平试验中为0.3、3.9和0.4,在水深试验中为9.8、18.4和3.4。改进后的MABR系统可实现对水体良好的增氧效果与均匀性,为解决我国城市河道黑臭水体难题提供了技术支撑。

MABR工艺在污水处理站提标改造中的应用

采用MABR膜曝气生物膜工艺对北方地区某污水处理站进行了改造,通过在原CAST工艺中增加MABR膜组件,并新建二沉池,从而实现对原生化系统的升级改造;同时,新建了高密池和V型滤池深度处理系统,以控制出水水质。MABR膜曝气生物膜工艺的改造仅新增了曝气膜组件,无需在原生化池内新增设备和土建,且膜曝气效率高、能耗低,无需新增加鼓风机,一次性投资约为850元·m^(-3),改造工期约15 d,具有改造工期短和运行成本低的优势。改造后,MABR膜曝气生物膜反应器的氨氮进水均值为39 mg·L^(-1),出水均值为3 mg·L^(-1),平均去除率为92%;TN进水均值为63 mg·L^(-1),出水均值为11 mg·L^(-1),平均去除率为83%;TP进水均值为7.5 mg·L^(-1),出水均值为0.9 mg·L^(-1),平均去除率为88%;COD进水均值为367 mg·L^(-1),出水均值为35 mg·L^(-1)。此外,结合后续的深度处理段,通过化学除磷可保持污水处理站出水TP低于0.4 mg·L^(-1)。改造后,污水处理站出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

单级MABR纯生物膜法处理市政污水的应用研究

为了研究膜曝气生物反应器(MABR)在污水处理过程中的应用前景,探索氧气传质和脱氮规律,以昆山市某污水处理厂为研究对象,搭建了单级式MABR纯生物膜中试装置,在不同负荷条件下探究了MABR对污染物的去除效果,并对MABR在污水中的传氧性能进行了分析。结果表明,MABR在保证传氧的同时能够大幅降低曝气能耗,脱氮过程中有明显的同步硝化反硝化反应发生,而且污染物浓度越高越利于氧的高效利用;16S rDNA测序结果显示,MABR生物膜具有丰富的生物相,且以好氧微生物为主。

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH4+-N浓度分别为338mg/L和75mg/L,HRT为14h,炭膜腔内压力为13.6kPa时,COD、NH4+-N和TN的去除效率分别为82.5%、95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.

高效脱氮菌增强膜曝气生物反应器处理市政污水

利用自行筛选的好氧反硝化菌(Pseudomonas sp.)添加到膜曝气生物反应器构建高效脱氮菌群增强膜曝气生物反应器来处理市政污水。研究表明,对于高效脱氮菌的附着下形成的增强型膜曝气生物反应器,在COD负荷为7.6 g COD·(m^2·d)^(-1),水力停留时间为5 h下,可使污染物的COD、氨氮及总氮的去除率分别保持在87%、98%和85%以上。总氮去除率比平行对比的传统型膜曝气生物反应器高出10%。DGGE分析显示,筛选菌种在增强型膜曝气生物反应器中比平行膜曝气生物反应器明显增多,从微观上证明了菌种发挥了重要作用。本工艺在生活污水脱氮处理方面有良好的应用前景。

氨氮负荷对膜曝气生物膜反应器部分亚硝化性能的影响

对不同进水氨氮负荷下中试膜曝气生物膜反应器（MABR）部分亚硝化性能进行了考察,旨在确定在MABR中启动、优化和维持稳定亚硝化的控制策略.在进水氨氮表面负荷由（4.9＆#177;0.4）g·m-2·d-1（以N计,下同）升至（9.1＆#177;0.5）g·m-·2d-1的过程中,MABR氨氮去除负荷可以达到（5.7＆#177;0.5）g·m-2·d-1.当进水氨氮负荷为7.4 g·m-2·d-1时,本试验MABR部分亚硝化效果最佳,亚硝化率可达96.3％.部分亚硝化的维持需要控制合适的生物膜厚度,当生物膜厚度在110- 170 μm之间时,MABR亚硝化率在90％左右,能够有效实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制和亚硝酸盐的积累.利用微生物比氧利用率（SOURAOB）来反映生物膜中氨氧化菌（AOB）的活性,发现MABR生物膜的SOURAOB可达（133.9＆#177;31.1） mg·g-1·h-1（以每g SS利用的O2量（mg）计）.实时定量PCR结果也表明AOB为MABR生物膜中的优势菌群,其微生物丰度比接种污泥高出3个数量级.通过调控进水氨氮负荷和生物膜厚度,维持AOB的种群优势和高活性并同时抑制NOB的活性,可以实现MABR的稳定部分亚硝化.

厌氧折流板反应器与膜曝气生物膜反应器耦合作用的试验研究

利用膜曝气生物膜外层的厌氧状态与厌氧折流板反应器内部环境相融合的特性,分别启动驯化厌氧折流板反应器和膜曝气生物膜反应器,将驯化好的膜组件置入运行稳定的厌氧隔室内构成耦合反应器.当进水COD和NH+4-N浓度分别为1 600mg/L和80 mg/L时,膜组件置入后反应器出水中的COD和VFA含量分别降低了59.5%和68.1%,对含氮污染物的去除率达到83.5%.当进水有机负荷提高50%时,耦合反应器出水COD浓度仍处于60 mg/L以下,具有良好的抗有机负荷冲击能力.因为流入液体中有机底物的减少和硝态氮的增加,使得3号隔室的沼气产量和甲烷含量均明显减少,但是取而代之的是更为稳定和优良的出水水质.此工艺实现了单一反应器处理中高浓度有机含氮废水的同时去碳脱氮功效.

膜曝气生物膜反应器运行单级自养脱氮工艺功能型菌群特性研究

基于16S rDNA基因的分子生物学方法,对运行单级自养脱氮工艺的膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilmbioreactor,MABR)内的2个主要效应菌群(氨氧化菌和厌氧氨氧化菌)之间的协同作用关系和在生物膜上可能的空间分布进行研究.荧光原位杂交结果显示,试验的曝气生物膜主要存在2个明显的功能层,一个是靠近曝气膜和生物膜交界的氨氧化菌聚集层,另一个是靠近生物膜与水体交界的厌氧氨氧化菌聚集层.氨氧化菌和厌氧氨氧化菌群为曝气生物膜上的2个主要功能菌群,它们之间的合作共生和协同作用是膜曝气生物膜实现单级自养脱氮的基础.