生物膜电极法反硝化脱氮研究进展

从电化学和生物学角度简要阐述了生物膜电极法反硝化脱氮的基本原理,介绍了影响生物膜电极法反硝化的一系列因素,结合国内外研究概况及生物膜电极法存在的问题从电极材料、模型、自动化控制、微生物学、反应器设计等方面对未来科学研究工作的努力方向进行了展望.     

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.     

电极-生物膜法在生物脱氮处理中的潜力

阐述了以氢自养型反硝化为基础的电极-生物膜法及其在脱氮处理中的优势;着重从电极材料、工艺布置和影响处理效果的因素等方面对该技术进行了分析;对如何利用惰性阳极电解产氧来促进生物硝化,以开发出更加高效、环保的脱氮工艺提出了新思路:即电解产氧为主,曝气为辅,控制适当的水力停留时间,并主要通过电流调节控制氧水平,实现亚硝酸盐积累;同时利用电解产氢为电子供体进行反硝化,使限氧的硝酸盐型脱氮在BER中得以实现。     

脱氮与除碳协同的电化学生物流化床构建与运行工况分析

针对电极生物膜法自养反硝化能力有限以及电化学氧化有机物所需的金属氧化物修饰电极制备复杂的问题,以同步脱氮和除碳为目的,在A/O生物流化床硝化反硝化基础上,联合电解产氢构建自养反硝化和异养反硝化协同作用的体系,脱氮的同时将有机污染物作为异养反硝化碳源加以降解。以模拟焦化废水为研究对象,分别考察反应器脱氮和除碳的运行效果,分析环境温度、电流强度、特定电解质工况条件对脱氮与除碳协同作用的影响。结果表明,与常规生物流化床相比,(22±1)℃,电流强度10 mA时,NO3--N去除率从24%提高到69%,去除速率为9.16mg/(L.h),COD去除速率从31.5 mg/(L.h)提高到66 mg/(L.h);Cu2+本身对反硝化存在促进作用;电流强度10 mA,添加Cu2+使反硝化效果进一步提高,NO3--N去除率达到90%以上,此时苯酚、喹啉与芘的去除速率分别达到15.0、3.1、0.25 mg/(L.h),和NO3--N去除规律呈现一致性。研究过程证明了在微电流和Cu2+强化作用下,电化学生物流化床具备同步脱氮和除碳的功能。     

在SBBR中接种硝化菌时SND特性及机理

通过加硝化菌与未加硝化菌的对比试验,对序批式生物膜法(SBBR)中户斤表现出来的脱氮特性进行了试验分析,研究探讨生物膜法SND脱氮的机理：好氧情况下生物膜的吸附作用为反硝化菌提供碳源和能源;SND反应主要发生在好氧生物膜层和兼性生物膜分界内;在深层的反硝化菌利用生物膜中储存的有机物作为有机碳源,将好氧生物膜中产生的N03^ 3-N转化为N2。同时加入一定量的硝化菌能较好地提高硝化,脱氮率。     

生物膜-电极法在废水处理中的应用

生物膜-电极反应器(BER)是一种非常新颖的废水脱氮技术,同传统的生物反硝化法相比,具有不需要外加碳源或者需要投加少量碳源等优点.作者重点介绍了BER在处理生活污水、含重金属废水和高浓度有毒有机废水中的应用研究状况,并对有待研究的问题进行了探讨,认为该方法在废水处理中极具潜力.     

短程电极生物膜处理养殖废水中高氨氮的试验研究

为了探索高氨氮水产养殖废水处理新技术,采用短程电极生物膜工艺同时在硝化区、反硝化区各设1组电源控制反应。研究结果显示:亚硝化细菌利用好氧区阳极碳棒电解产生的氧使氨氮转化为亚硝酸盐氮;反硝化菌利用反硝化区阴极碳棒电解产生的氢实现脱氮。实验的主要影响因素是p H和温度,反硝化区的电流对实验有一定的促进作用,次要的影响因素为C/N、水力停留时间和氨氮浓度。     

反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统深度脱氮对比研究

对比分析了反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统在不同进水条件和不同水力停留时间（HRT）下的脱氮效果。结果表明,当进水COD较高即外部碳源较为充足时,反硝化颗粒污泥系统和反硝化生物膜系统脱氮效果接近;而当进水总氮浓度较高即外部碳源受限时,生物膜系统的脱氮效果优于颗粒污泥系统。在不同的HRT条件下（3～6 h）,反硝化生物膜系统的深度脱氮效果均优于反硝化颗粒污泥系统,且当HRT=5 h时,两系统的脱氮性能均达到最高。实验结果表明反硝化生物膜系统在脱氮性能方面略胜一筹。但是,结合经济性和去除性能进一步分析可知,与生物膜系统相比,颗粒污泥系统具有占地面积小、无载体成本等低成本的显著优势,在既有工艺出水深度脱氮的工程实践中,可优先选择反硝化颗粒污泥工艺,并可通过控制颗粒粒径和系统运行参数等措施强化脱氮性能。     

生物膜中反硝化除磷作用的研究

分析了生物膜反硝化除磷系统在生物量,污泥龄,以及碳、氮、磷质量比方面和活性污泥法反硝化除磷系统的差异。通过试验给出了生物膜反硝化除磷系统的最佳污泥龄等运行参数,并对试验现象和结果在理论上进行了分析。试验结果表明,生物膜反硝化除磷系统的最佳水力停留时间为15 d,和活性污泥法反硝化除磷系统的最佳水力停留时间(约12 d)相差不大;生物膜反硝化除磷系统的最佳碳、氮、磷质量比为26.6∶7.67∶1,其中最佳碳、氮质量比为3.5,最佳碳、磷质量比为26.6。     

4种不同金属氧化物电极催化还原硝酸盐氮研究

针对现有电化学法的阴极电极性能的研究中缺乏不同种类电极的横向比较的问题,比较了Ti、Ni、Co、Cu 4种金属为阴极进行电化学反硝化反应的效率.选取Ti片作为基底,通过电沉积法,负载了CuO、Fe2O3、Co3O4和NiO作为阴极,对这些电极的性能在进行了横向比较;探究了当Cl-对硝酸盐还原反应效率的影响.结果 表明,...     

电极-生物膜法去除硝酸盐氮的试验研究

采用电极生物膜法处理含硝酸盐氮的废水,结果表明:在碳氮质量比较低(m(C)/m(N)为1)的条件下,电极生物膜法比单纯生物膜法有更高的反硝化效率;无外加有机物(m(C)/m(N)为0)时,间歇式反应器比连续式反应器有更好的脱氮效果,更能有效地控制亚硝酸盐氮浓度。     

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。     

填料对厌氧氨氧化反应器启动过程的影响探讨

厌氧氨氧化工艺是当今废水生物脱氮领域的重大发现,具有非常高的研究和开发价值。由于厌氧氨氧化反应器启动过程非常缓慢,极大的限制了其工程化应用的进程。本文通过分析各种类型反应器的特点,探讨了不同类型的填料对厌氧氨氧化反应器启动过程的影响,为该技术的实际应用奠定了基础。     

Simultaneous removal of carbon,nitrogen and phosphorus from wastewater by coupling two-step anaerobic digestion with a sequencing batch reactor

The objective of this study was to develop an integrated process for simultaneous removal of carbon, nitrogen and phosphorus from industrial wastewaters. The process consisted of a-two step anaerobic digestion reactor, for carbon removal, coupled with a sequencing batch reactor (SBR) for nutrient removal. In the proposed process, carbon is eliminated into biogas by anaerobic digestion: acidogenesis and methanogenesis. The volatile fatty acids (VFA) produced during the first step of anaerobic digestion can be used as electron donors for both dephosphatation and denitrification. In the third reactor (SBR) dephosphatation and nitrification are induced through the application of an anaerobic–aerobic cycle. This paper describes the first trials and experiments on the SBR and a period of 210 days during which the SBR was connected to the acidogenic and methanogenic reactors. It was shown that nitrification of ammonia took place in the SBR reactor, during the aerobic phase. Furthermore, denitrification and VFA production were achieved together in the acidogenic reactor, when the efflux of nitrates from the SBR reactor was added to the first reactor influx. The proposed process was fed with a synthetic industrial wastewater, the composition of which was: total organic carbon (TOC)=2200 mg dm⁻³, total Kjeldahl nitrogen (TKN)=86 mg dm⁻³, phosphorus under phosphate form (P-PO₄)=20 mg dm⁻³. In these conditions, removals of carbon, nitrogen and phosphorus were 98%, 78% and 95% respectively. The results show that the combination of the two-step anaerobic digestion reactor and an SBR reactor is effective for simultaneous carbon, nitrogen and phosphorus removal. Reactor arrangements enabled zones of bacterial populations to exist. Complete denitrification occurred in the acidogenic reactor and hence the anaerobic activity was not reduced or inhibited by the presence of nitrate, thus allowing high TOC removal. Stable phosphorus release and phosphorus uptake took place in the SBR after coupling of the three reactors. A fast-settling compact sludge was generated in the SBR with the operational conditions applied, thus giving good separation of supernatant fluid. The benefits from this process are the saving of (i) an external carbon source for denitrification and phosphorus removal, (ii) a reactor for the denitrification step. © 1998 Society of Chemical Industry     

V-W-Ti-Si/堇青石催化剂柴油机脱硝反应动力学

采用固定床反应器,以自制的V-W-Ti-Si/堇青石为催化剂,在消除内外扩散影响的基础上,考察了氨选择性催化还原反应(NH_3-SCR)过程,建立了幂指数型的脱硝反应动力学模型,并通过线性拟合确定了模型参数。结果表明,在自制的V-W-Ti-Si/堇青石催化剂上,NO,NH_3和O_2的反应级数分别为0.93,0,0.24,活化能为25.99 kJ/mol,模型拟合的相对误差在10%左右,可用于指导柴油机尾气脱硝催化剂反应过程研究与开发。     

一体化生物脱氮技术研究进展

废水氨氮污染已成为环境领域的热点问题。针对废水氨氮污染,国际上研发了一批高效废水生物脱氮技术。本文将3种典型工艺--同步硝化-反硝化(SND)工艺、短程硝化-反硝化(SHARON)工艺、基于亚硝氮的全自养脱氮(CANON)工艺归类并命名为一体化生物脱氮技术,分别对其原理、特征、效能和应用进行了分析评述,以期为该技术的深度研发提供参考。总结了与传统脱氮技术相比,一体化生物脱氮技术具有工艺流程短、系统操作易、占地面积小、运行费用低等优势。其中以氨氧化菌和厌氧氨氧化菌等自养型微生物作为脱氮功能菌的一体化自养型生物脱氮工艺的研发将成为一体化生物脱氮技术的研究前沿,一体化自养型生物脱氮工艺的研发将集中于优质菌种的培育和反应器的优化。     

盐度对新型生物脱氮技术影响的研究进展

近年来,新型生物脱氮技术处理高盐含氮废水引起广泛关注,可耐受一定盐度的同时去除废水中的氮素,克服了传统生物脱氮存在的反应器占地面积大、工艺流程长和运行成本偏高等问题。本文综述了盐度对基于硝化-反硝化生化过程的新型脱氮技术（同步硝化反硝化技术和短程硝化反硝化技术）和基于厌氧氨氧化反应的新型脱氮技术[厌氧氨氧化技术、部分硝化-厌氧氨氧化技术、全程自养脱氮工艺（CANON）、限氧亚硝化与厌氧氨氧化相耦合（OLAND）]的影响。通过综述发现在盐度耐受范围内,新型技术脱氮性能影响较小,甚至会促进新型工艺脱氮,而超过一定范围后会显著抑制新型技术的脱氮性能,这主要是新型技术中多种微生物的相互作用及其自身活性受到盐度影响所致,在反应器中添加嗜盐菌和经过一定盐度驯化的微生物可处理更高盐度的含氮废水。最后文章指出加强盐度对新型脱氮技术中微生物群落结构及代谢模式的影响分析、耐盐脱氮微生物的筛选应用及微生物耐盐响应机制的研究是改进和提高自身技术处理性能的根本,已成为高盐含氮废水处理的研究方向。     

Trace Dissolved Oxygen Removal Using a Hydrocyclone to Enhance Denitrification

Dissolved oxygen (DO) is entrained by mixed liquid recirculation (MLR) into the anoxic basin in the pre‐denitrification biological nitrogen removal (PDBNR) process and should be removed to enhance denitrification. A laboratory‐scale PDBNR reactor with an anoxic basin divided into two isometric components was built to investigate the effect of a hydrocyclone on DO removal from the MLR and the subsequent denitrification. The denitrification rate of the mixture of influent and hydrocyclone‐treated nitrified wastewater increased with increasing DO and was higher than that of the wastewater in a conventional anoxic component. More total nitrogen was removed in the anoxic component due to the application of the hydrocyclone in the MLR of a laboratory‐scale reactor and a full‐scale anoxic/aerobic reactor.     

OOC工艺设计计算研究与分析

OOC是传统活性污泥法的改良工艺,该反应器综合了渐减曝气和氧化沟等池型的优点,具有简易、高效、节能的特点。本文根据生物脱氮动力学参数的计算方法,对OOC生化反应器工艺设计进行了分析研究,提出了有关的设计计算公式,以及反硝化率与循环倍数是正相关的的结论,并结合实例得出了OOC反应器的重要的工艺尺寸。