不同曝气条件对膜生物反应器（MBR）工艺脱氮性能的影响

为了改善膜生物反应器（MBR）的脱氮效果,考察了不同溶解氧浓度(DO)、曝气/停曝时间对MBR工艺实现短程硝化反硝化生物脱氮的可能性以及对膜污染的影响。第一阶段采用5 min/1 min的间歇曝气模式,改变DO,在2、3 mg•L^-1时出现了亚硝酸盐氮的积累,相应的总氮的去除率较1、4 mg•L^-1时高,但最高值仅接近40%。第二阶段DO控制在2 mg•L^-1左右,改变曝气/停曝时间,在10 min/5 min时,亚硝酸盐氮积累率最高,总氮去除率也最高,接近70%;同时发现亚硝酸盐氮的浓度过高（在6 mg•L^-1左右）会降低脱氮效果。说明改变DO与曝气/停曝时间均可实现短程硝化反硝化脱氮,但后者效果更为显著。另外,DO过低（1 mg•L^-1）、过高（4 mg•L^-1）时,膜污染均恶化;曝气率越低,停曝的时间越长,膜污染越严重。     

单一反应体系曝气量与污泥质量浓度对同步硝化反硝化的影响

利用自培养硝化污泥与实验室筛选的1株反硝化细菌共培养形成共生污泥,构建膜生物反应器(MBR)单一反应体系同步硝化反硝化系统,得到系统良好同步硝化反硝化曝气量和污泥浓度的最优条件。由试验结果可知:在混合污泥质量浓度(MLSS)6.0~10.0 g/L时,调节曝气量,可以使单污泥同步硝化反硝化总氮(TN)去除率达到85%以上。不同MLSS下,达到最高TN去除率的最佳曝气量随着MLSS增高而向高曝气量偏移。随着MLSS增高,响应因子F变小,由曝气量的变化而引起的TN去除率变化明显变缓,表示MLSS对O2传递的缓冲能力越强。在MLSS为8 g/L条件下,低负荷比较容易达到较高的TN去除率,而高负荷下需要更高的曝气量以获得高的TN去除率,系统适合的NH4+-N负荷范围0~0.30 kg/(m3.d)。MLSS≥3.0 g/L,出水化学需氧量(COD)低于50 mg/L,COD大部分贡献于反硝化所需C源。单一反应体系同步硝化反硝化系统能对负荷的改变作出及时的回应,整体上运行比较稳定。     

Experimental study on application of the boundary layer theory for estimating steady aeration intensity of precoated dynamic membrane bioreactors

This paper introduced an approach that used precoated dynamic membrane (PDM) formed from powder activated carbon (PAC) on common terylene filter cloth instead of the conventional MF/UF membrane to build a membrane bioreactor (MBR) for wastewater treatment. The influence of aeration intensity for the PDM stability and the performance of the precoated dynamic membrane bioreactor (PDMBR) for treating municipal wastewater were investigated. The results of the rheological behavior of activated sludge in MBR showed that this liquor was approximated to Newtonian fluid while MLSS was less than 8100 mg/L. From the view of the mechanism of PDM formation process, when the thickness of laminar flow boundary layer was equal to that of PDM, PDMBR would run steadily, and this aeration intensity was defined as steady aeration intensity (172 L/h), which was estimated through using the boundary layer theory in the Newtonian hydrodynamics. In order to confirm the validity of theoretical calculation according to the flat membrane boundary layer theory, transmembrane pressure and treatment performance were observed when aeration intensity by gradual regulation began with oxygen supply aeration intensity (3–5 mg/L), increased up to theoretical calculation results, then till PDM detached. During PDMBR steadily running (31 days), effluent COD was less than 12.5 mg/L and its average removal efficiency was 97.5%, NH₄⁺–N was less than 5.3 mg/L and its average removal efficiency was 76.1%, while the transmembrane pressure just increased to 27 KPa. The results indicated that this operational mode could enhance the stability of PDMBR. During the late period, aeration intensity in practice in the range of 190–200 L/h was obtained. The experimental results concluded that application of the boundary layer theory in aeration intensity theoretical calculation was valid.     

长/短HRT联合低/高曝气实现短程硝化反硝化脱氮除磷

为了实现从同步硝化反硝化除磷向短程硝化反硝化除磷颗粒的转变，以颗粒污泥为接种污泥，采用低C/N比的人工配水，通过长/短HRT下的低/高曝气强度交替策略驯化短程硝化反硝化除磷系统。本策略能够维持更高的游离亚硝酸（FNA）浓度和持续时间，在抑制好氧聚磷菌的同时富集反硝化聚磷菌（denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs）；此外，利用氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria, NOB）的亲氧能力差异产生亚氮积累，为DPAOs提供电子受体，最终实现短程硝化反硝化除磷。结果表明，第60天时采用低/高曝气策略的颗粒污泥中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}型DPAOs占比达45%，NOB 活性下降至3.28mgN/(gMLVSS·h)。在处理低碳源污水时，低/高曝气强度模式相较于恒定曝气强度模式展现出了更强的适应性和稳定性。稳定期出水COD浓度在50mg/L以下，出水总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别低于15mg/L和0.5mg/L，TN去除率达94.54%，TP平均去除率为96.90%。     

SBR-絮凝法在养牛场废水处理中的应用

采用SBR-絮凝工艺对养牛场废水进行处理。研究了曝气时间、沉淀时间、污泥浓度等因素对SBR处理效果的影响;确定了絮凝处理阶段最佳絮凝剂用量。结果表明：在SBR阶段,曝气时间为6h,沉淀时间为60min,污泥浓度为2500mg／L左右时,COD去除率达80％以上;进水COD在500～2500mg／L之间变化时,SBR系统运行稳定;以质量浓度为3％的聚合AlCl3作为絮凝剂进行絮凝,出水COD、色度大幅降低,最终出水达排放标准。     

臭氧尾气回用对曝气池污泥影响研究

将活性污泥分别在14.68、30.72、43.84 mg/L 3种臭氧浓度下进行氧化,同时以纯氧曝气作为平行实验,考察臭氧尾气对活性污泥的影响。结果表明,污泥经纯氧曝气后,在反应时间内并无明显变化,但在臭氧氧化过程中,污泥ATP下降,同时上清液中COD、TP、TN上升,且臭氧浓度越高,变化速率越大,其原因为污泥发生了溶胞现象;臭氧氧化后,污泥MLSS、MLVSS减少,污泥呼吸速率下降,但沉降性得到改善,同样随着臭氧浓度的升高,变化更为显著。经14.68、30.72 mg/L臭氧氧化后的污泥,其硝化能力、生化能力与反应前并无明显差距,而经43.84 mg/L臭氧氧化后污泥的硝化能力、生化能力明显弱于反应前。     

SBR法处理豆制品废水工艺条件的研究

用SBR法处理豆制品废水的试验表明该系统具有较好的抗负荷冲击能力．进水COD在300～2000mg／L之间变化．对系统不造成任何影响;考察了曝气时问、曝气量和污泥浓度等对去除效果的影响。试验结果表明,曝气时间和曝气量对处理效果影响很大．确定该反应系统最佳曝气时间是8h,适宜的曝气量是800L／h,而污泥浓度控制在4000mg／L左右时处理效率最高。采用下进水顶出水的排水方式是可行的,确定系统的最佳排水比是3／5。厌氧段的插入可以减少剩余污泥的产量。     

SBR共代谢工艺深度处理石化废水

以实现石化废水深度处理为目的,考察采用序批式活性污泥工艺（sequencing batch reactor,SBR）生物共代谢深度处理石化废水效果的营养及工艺运行条件。结果表明：最佳共代谢基质为淀粉,当其投加量为30 mg/L、摇床转速为120 r/min、温度为25 ℃、MLSS为2320 mg/L时,经12 h处理后的二级出水COD下降了79.58%,臭、氨氮、BOD5等指标也有所改善。SBR的最佳工艺条件为运行周期6 h、曝气强度30 L/h、淀粉投加量30 mg/L、缺氧/好氧运行时间比例1/2。此外,生活污水可替代淀粉作为共代谢基质,剩余污泥的持续添加不会影响污染物的降解效果。因此,SBR生物共代谢工艺可实现石化废水的深度处理、生活污水的同步处理及剩余污泥的减量。     

负荷对膜曝气生物反应器去除有机物和硝化的影响

讨论了在模拟生活废水的浓度阶段性变化的情况下,有机物负荷以及氮负荷对膜曝气生物反应器的有机物去除和硝化的影响。结果表明,TOC负荷和TN负荷分别从6.6 g/(m2.d)和3.2 g/(m2.d)到26g/(m2.d)和5.8g/(m2.d)变化,碳氮质量比从2.1到4.6变化时,得到94%～97%的TOC去除率。碳氮质量比从2.1到3.7变化时,硝化率约为90%;当碳氮质量比增加到4.6时,硝化率降到81%。在第一阶段,碳氮质量比为2.85,TN负荷从2.5到9.5 g/(m2.d)变化时,TOC去除率为95%。最大硝化速率和硝化率分别为7.5 g/(m2.d)和90%。和传统的生物膜比较,用膜曝气生物反应器处理废水,可同时提高有机物去除速率和硝化速率。     

Analysis of the Activated Sludge Process in an MBR under Starvation Conditions

An aerobic membrane bioreactor (MBR) at complete biomass retention was studied over a period of time under starvation conditions. Kinetic parameters were determined in a no‐feed batch test. The decay rate of activated sludge, k_d = 0.05 d^–1, was determined by tracking the decrease of MLSS. The ratio of MLVSS/MLSS was in the range 0.76–0.85. The pH values were between 7.02 and 8.23. As a function of different initial concentrations of MLSS, specific nitrification rates q_N, decreased from 4.23 to 0.02 mg‐N/(g MLVSS d) and specific biodegradation rates q_b increased from 0.23 to 1.90 mg‐COD/(g MLVSS d). From experimental data the kinetic constants for respiration, which followed Monod kinetics, were determined as q_O2max = 9.8 mg‐O₂/(g MLVSS h), K_x = 2.9 g/dm³. Additionally, a linear correlation between MLSS and mean floc size was found to exist during the biodegradation process.     

膜生物反应器处理生活污水临界通量的研究

利用“通量阶式递增法”对临界通量进行了测定,得出MBR的3个水动力学操作区:超临界区、临界区和次临界区;在MLSS的质量浓度为6 000 mg/L、曝气量为0.5 m3/h的条件下,膜组件的临界通量区域为10.68～13.86 L/(m2.h),据此确定组件的次临界通量为12 L/(m2.h)。在此基础上研究了次临界通量下的运行特性,试验表明,次临界通量下的膜污染过程具有明显的两阶段特征:第一阶段的TMP呈平缓直线上升,第二阶段的TMP呈剧烈直线上升。     

重力出流式膜生物反应器污泥浓度的优化控制

采用重力出流式膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)工艺对生活污水进行了实验研究. 重力出流式MBR是利用液位水头重力驱动出水,整个系统结构紧凑,操作简便. 结果表明,随着污泥浓度增大(3.9~18.4 g/L),同样的曝气强度对膜表面滤饼层的剪切能力降低,膜通量下降;污泥粘度从5.4 mPa×s上升到680 mPa×s,相应的污泥中的传氧系数与清水中的传氧系数之比a从0.89降到0.10. 因此,从提高膜通量、氧传递速率和降低能耗的角度出发,将MBR的污泥浓度控制在适当范围是非常必要的. 此外,当污泥浓度大于4.8 g/L,污泥浓度的提高对有机物的去除、硝化以及反硝化速率的提高没有明显的贡献. 因此,从MBR的处理能力和运行能耗的双重影响确定MBR的最佳处理污泥浓度值为4~6 g/L,在该浓度区间,生物反应器系统对冲击负荷有较好的抵御能力,同时系统的运行能耗也较低.     

污泥浓度对MBR净化效果影响试验研究

在不排泥条件下,膜生物反应器(MBR)内的污泥浓度MLSS和MLVSS都随时间不断累积,而反映污泥活性的MLVSS/MLSS则不断减少。研究中发现,MLSS对MBR运行效果影响显著:TN的去除率随污泥浓度增加而增加,而COD的去除率随MLSS的增加先降后升,TP的去除率则先升后降,且二者均在污泥浓度6500 mg/L时达到极值,NH3-N的去除效果则随着污泥负荷的增加呈降低趋势。     

无纺布膜生物反应器膜污染分析及其控制技术

利用自行开发的无纺布膜生物反应器（NWMBR）处理洗浴废水。结果表明,在有机负荷0.64 kgCOD/(m3?d)、污泥浓度5 g/L、水力停留时间6.3 h和膜通量13 L/(m2?h)条件下,出水可始终稳定在COD<20 mg/L,BOD5<3 mg/L,LAS<0.3 mg/L,NH3-N<0.5 mg/L以及浊度<0.5 NTU。在13 L/(m2?h)通量下膜表面形成松散的泥饼层,反应器稳定运行约50天后泥饼层泥量达到9.3 g/m2时导致膜污染的发生;当通量升至18 L/(m2?h)时迅速形成密实的泥饼层导致膜污染。经过分析发现,膜表面污染物主要由亲水有机物、羧酸类、多糖类、蛋白质类等有机物质组成,也存在少量的由Na、Ca、Si、Al等元素形成的无机污染。采用次氯酸钠反冲式清洗,可使无纺布膜的清水通量恢复率达98%,膜平均孔径可从8.25 μm恢复至47.2 μm。     

MBR处理偏二甲肼废水效果的影响因素

用一体式膜生物反应器(MBR),处理实验室偏二甲肼(UDMH)废水.考察了不同水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、pH值和污泥浓度(MLSS)对模拟废水处理效果的影响.试验条件:进水COD值800～1000mg/L,偏二甲肼浓度40～50mg/L,pH值6.5～9,MLSS6～12g/L,DO值0.5～3mg/L,...     

低温下碳源对同步硝化反硝化的影响

为了提高生物脱氮效率,采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟废水。在pH=7.0—8.5、温度10—15℃、溶解氧(DO)为3—5 mg/L、污泥浓度(MLSS)为(3 500±200)mg/L、ρ(NH4+-N)为50—70 mg/L条件下,分别考察蔗糖、醋酸钠和乙醇作为碳源对SBR工艺同步硝化反硝化(SND)脱氮效果和胞外聚合物(EPS)的影响。结果表明,蔗糖作为碳源时,当进水COD为370 mg/L时,COD去除率达到86%,SND率为88.3%,ρ(EPS)为659 mg/L;当醋酸钠作为碳源时,COD去除率达83.9%,SND率为68.8%,ρ(EPS)为742 mg/L;当乙醇作为碳源时,COD去除率仅为72.8%,SND率为58%,ρ(EPS)为736 mg/L。与醋酸钠和乙醇相比,蔗糖更适合作为低温下SBR工艺同步硝化反硝化的碳源。     

膜生物反应器处理小区污水条件的优化

由于膜污染是限制膜生物反应器(MBR)应用与推广的主要因素。为此,本研究以MBR处理某小区污水为例,选择粉末活性炭投加量、活性污泥浓度及曝气量进行L12(43)正交试验,确定最佳的操作条件分别为2 g/L、7 g/L、6 m3/h;并在此基础上进行平行对比试验,其膜阻的最大差值达21.05 kPa,导致膜污染形成和发展的主要物质蛋白质/多糖值与膜压差上升速率存在线性关系。     

汽车工业乳化废液超滤出水的生化处理研究

采用序批式活性污泥法(SBR)对经超滤分离后的汽车工业乳化废液进行处理,重点考察了曝气时间对COD去除率的影响。在曝气12h以上,进水COD质量浓度为1500~3000mg/L,污泥负荷不高于1.3kg[COD]/(kg[MLSS]·d)时,COD去除率可以达到74%以上;降低污泥负荷至0.6kg[COD]/(kg[MLSS]·d)以下时,COD去除率可以提高到80%以上。     

曝气强度对SBBR同步生物脱氮及N2O释放影响

以生活污水为处理对象，采用碳纤维填料制成序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor，SBBR），采用N₂+O₂联合曝气的方式，通过改变N₂和O₂的比例，稳定系统内DO浓度为1.5 mg/L，考察不同曝气强度（30、20和10 L/h）下系统脱氮性能及N₂O释放特性。异养菌和硝化菌共生于生物膜内，异养菌位于外层，硝化菌位于内层，曝气强度降低有利于外部异养菌大量增殖，生物膜厚度增加。曝气强度为30 L/h和10 L/h条件下，SBBR系统\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除率分别为95%以上和79.2%±1.6%，同步脱氮效率分别为46.2%±2.6%和62.1%±2.3%，N₂O产率分别为6.25%±0.6%和2.93%±0.43%。缺氧阶段，反硝化过程和PHA（聚β–羟基烷酸酯）积累同时发生；好氧阶段，PHA呈先增加后减少的趋势。初始阶段增加的PHA为后续同步发生的反硝化过程提供了电子供体。AOB的好氧反硝化过程和异养菌反硝化过程均可导致N₂O的产生。曝气强度降低导致水力剪切力下降，生物膜内缺氧范围扩大，缺氧区N₂O停留时间延长，利于其反硝化减量。曝气强度由30 L/h降至10 L/h，微生物胞外聚合物（EPS）分泌减少，PS/PN（多糖/蛋白质）由8.59 mg/mg降至6.58 mg/mg,生物膜致密性降低，碳源和N₂O以扩散形式进入缺氧区域能力增强，N₂O释放量降低。     

Pilot-scale production of bacterial cellulose by a spherical type bubble column bioreactor using saccharified food wastes

Bacterial cellulose (BC) was produced by Acetobacter xylinum KJ1 in a modified airlift-type bubble column bioreactor, which had a low shear stress and high oxygen transfer rate (k _L a). Saccharified food wastes (SFW) were used as the BC production medium due to its low cost. An aeration rate of 1.2 vvm (6 L/min) was tentatively determined as the optimal aeration condition in a 10 L spherical type bubble column bioreactor, by analysis of the oxygen transfer coefficient. When 0.4% agar was added, the BC production reached 5.8 g/L, compared with 5.0 g/L in the culture without the addition of agar. The BC productivity was improved by 10% in the addition of 0.4% agar into the SFW medium. Then, by conversion of a linear velocity of 0.93 cm/sec, from the relationship between the linear velocity and oxygen transfer rate, 1.0 vvm (30 L/min) was determined as an optimal aeration condition in a 50 L spherical type bubble column reactor. Using SFW medium, with the addition of 0.4% agar, and air supplied of 1.0 vvm, 5.6 g/L BC was produced in the 50 L spherical type bubble column bioreactor after 3 days of cultivation, which was similar to that produced in the 10 L bioreactor. In conclusion, the addition of agar, a viscous polysaccharide, into SFW medium is effective for the production of BC, and this scale-up method is very useful for the mass production in a 50 L spherical type bubble column bioreactor by decreasing the shear stress and increasing the k _L a.