MABR系统处理空间站模拟废水的研究

微生物法处理空间站废水是未来空间站水回收管理系统的发展方向之一，为了探究生化法对空间站废水的处理效果，设计并搭建了一套MABR反应器，以出水COD、NH₄⁺-N和TN等作为主要考察指标，并结合NO₂^--N、NO₃^--N等指标对反应器的处理效果进行评估和分析。试验对比了不同曝气压力、不同断面流速下反应器的处理效能，从而找出各因素对反应器处理效果的影响规律，然后在一定条件对空间站模拟废水进行处理。结果表明：反应器启动后具有同步硝化反硝化功能；当处理市政污水时，设定曝气压力为0.015 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到99.9%、97.8%和86.69%；当处理空间站模拟废水(稀释10%)时，补充碳源150 mg/L(葡萄糖)，曝气压力为0.02 MPa，断面流速为2.5 mm/s,HRT为24 h,COD、NH₄⁺     

双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

ABR-MAP-MBR组合工艺处理高浓度养殖废水研究

针对养殖废水高悬浮物、高有机物及高氨氮的特点,采用厌氧折流板反应器/磷酸铵镁沉淀/兼氧-好氧膜生物反应器（ABR-MAP-MBR）组合新工艺对其进行中试处理研究,考察生物反应器的启动运行条件;考察水力停留时间（HRT）、水温和溶解氧（DO）等运行参数对养殖场废水各阶段处理效果的影响;考察MAP沉淀法对ABR厌氧出水的NH₄-N去除效果。结果表明：采用阶梯负荷启动策略,60 d完成ABR反应器的启动,厌氧环节在HRT为24 h、水温25～35℃时COD去除率达73.5%;磷酸铵镁沉淀过程中选择氯化镁、磷酸三钠作为沉淀剂,控制Mg²⁺∶NH₄⁺∶PO₄^3-摩尔比为1.2∶1∶0.95,pH为8.5～9.0条件下处理ABR厌氧出水,COD、NH₄-N和PO₄^3--P去除率分别为28.2%、85.4%和89.7%;通过对A/O-MBR反应器HRT和DO的条件优化,该单元的COD、SS、NH₄-N和TN等指标的去除率分别为82.0%、95.2%、72.4%和67.7%（HRT=16 h,O区DO≥3.0 mg·L^-1）。经过组合工艺的综合处理,系统出水各项主要指标（SS、COD、TN和TP等）达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596-2001）一级排放标准,表明该新工艺在规模化养殖场废水处理中具有良好的应用前景。     

膜曝气生物膜反应器处理合流制溢流污水的实验研究

以聚丙烯复合材料经熔融拉伸制成的帘式超薄微孔中空纤维膜为载体,构建膜曝气生物膜反应器装置处理合流制溢流污水,研究在不同水力停留时间、曝气压力、水流流速条件下,膜曝气生物膜反应器对水体中污染物COD、NH₄⁺-N、TN的去除率。结果表明：膜曝气生物膜反应器对水体中各项污染物均有较好去除效果。水力停留时间为12 h时,COD、NH₄⁺-N、TN去除效果较好,去除率分别为80.8%、82.4%、65.4%;水力停留时间为8 h时,TP去除效果达到34.2%,后期逐渐趋于平缓。溶解氧浓度随曝气压力增加而增加,曝气压力达到25 kPa之后COD、NH₄⁺-N达到较佳的去除率,平均去除率分别为82.2%、84.1%;而TN去除的最佳曝气压力为15 kPa,去除率为70.0%。水流流速为0.03 m/s和0.05 m/s时,反应器整体运行效果较好,对COD、NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别为81.8%、83.5%、67.8%...     

温度降低对UMSR处理高氨氮低碳氮比养猪废水效能的影响

针对干清粪养猪废水高氨氮低碳氮比的特点,前期研发了升流式微氧活性污泥反应器（UMSR）,在23℃条件下可实现碳氮的高效同步去除。为降低处理成本,在HRT 8 h和出水回流比45：1的条件下,对UMSR在20℃、17℃和15℃下的COD、NH₄⁺-N和TN去除效果进行了考察。结果表明,当温度阶段性地从20℃降低为15℃时,UMSR对养猪废水COD的去除率变化不大,均可保持在60%以上,但NH₄⁺-N和TN去除率分别从98.9%和79.8%左右大幅下降到了61.8%和39.7%左右。在17℃条件下,UMSR对COD、NH₄⁺-N和TN的去除率分别平均为62.4%、80.7%和71.2%,出水浓度分别为71、55.5和80.7 mg·L^-1左右,完全满足《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596-2001）的要求。在15～20℃范围内,温度的降低并没有显著改变UMSR系统的脱氮机制,仍然保持着以anammox为主要脱氮途径的特征。     

折流式A2O-MBR工艺启动过程及影响因素研究

针对MBR工艺的改进和优化，构建了小试规模的折流式A²O-MBR工艺装置，将好氧池分为第一好氧池(O₁)和第二好氧池(O₂)，考察了溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)对处理性能的影响。进水COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P分别为400 mg/L、50 mg/L和5 mg/L。在HRT分别为24 h和12 h条件下，COD、NH₄⁺-N和TN的去除效果保持稳定，平均去除率为90.2%、99.4%、84.8%，平均出水分别为38.1 mg/L、0.3 mg/L和7.6 mg/L。除磷性能受好氧区DO影响较大，将O₁池DO浓度从6 mg/L下降至3.5 mg/L，除磷效果明显改善，PO₄^3--P去除率从45.0%提高至79.5%；在HRT缩短至12 h后，除磷效果保持稳定，出水平均浓度保持在1.0 mg/L。适当降低DO浓度、...     

木质框架土壤渗滤系统处理养猪废水厌氧消化液的效能

为处理高氨氮、低C/N比的养猪废水厌氧消化液, 构建了具有缓释碳源特性的木质框架土壤渗滤系统(WFSI), 并通过运行测试了进水浓度和表面水力负荷(SHL)对系统处理效能的影响。在SHL为0.2 m³·m^-2·d^-1条件下, 当进水COD和NH₄⁺-N平均浓度分别从152和175.5 mg·L^-1提高到421和788.7 mg·L^-1时, 系统对COD的去除率从52.3%提高到61.2%, NH₄⁺-N去除率从84.2%下降到61.5%, TN去除率从28.6%提高到了33.5%, NH₄⁺-N和TN去除负荷分别达到了75.5和41.7 g·m^-3·d^-1。当SHL提高为0.32 m³·m^-2·d^-1时, 系统仍能维持运行, 但处理效能受到显著影响。在进水COD 和NH₄⁺-N分别为265和465 mg·L^-1左右时, COD、NH₄⁺-N及TN的去除率分别平均为56.5%、53.3%和20.9%。木质填料及其附着层形成的NH₄⁺-N浓度梯度, 可使系统承受较高的SHL的同时获得缓释碳源, 并保护氨氧化细菌免受自由氨毒性。     

多级AO生物膜反应器处理农村污水的影响因素

以多级AO生物膜工艺为主体设计了华水罐一体化反应器处理农村生活污水。实验以河南省某高校生活污水为研究对象，对出水COD、NH₄⁺-N、TN进行了测定，考察了混合液回流比、流量分配比和温度对处理效果的影响。结果表明：综合考虑处理效果和运行成本，当混合液回流比为200%，流量分配比为2:1，温度大于15℃时，COD、NH₄⁺-N、TN的去除率分别为84.2%、95%、64%，此时出水COD、NH₄⁺-N均可满足DB 41/1820-2019污水排放一级A标准。华水罐一体化反应器具有结构紧凑、占地面积小、运行管理方便等特点。     

空气吹脱法去除焦化废水中的氨氮

焦化废水是一种典型的工业废水,通常含有浓度高且毒性大的氨氮(NH₄⁺-N),为了去除高浓度的NH₄⁺-N,采用填料吹脱柱对焦化废水进行预处理,重点考察了废水pH、废水温度(T)和气液比(R_a,w)三个因素对废水中NH₄-N和总氮(TN)去除效果的影响。同时,还将实验数据与理论计算值进行了对比分析。实验结果显示,在所选择的因素取值范围内,三个因素对NH₄-N去除效果影响的强弱顺序依次为废水pH、T和R_a,w。在废水pH=10.00,T=50°C、R_a,w=1 500、废水流速为0.8 L/min的条件下,采用本实验装置反应90 min,可以去除焦化废水中90.68%的NH₄-N以及88.65%的TN。废水中NH₄-N浓度的降低,使得焦化废水在污水厂进行处理成为可能。     

锰负载固相碳源在处理生活污水中脱氮性能研究

生物强化脱氮技术是城镇污水处理厂重点关注的技术之一,现有大量研究表明改性填料可以增强污水生物脱氮效果。制备了一种锰负载丝瓜络填料,构建以锰负载丝瓜络为生物载体的生物滤池系统,应用同步硝化反硝化(SND)技术处理模拟低碳氮比生活污水,考察反应器的启动及一系列C/N条件下系统脱氮性能的变化情况。结果表明,系统运行20 d后,实验组和对照组总氮去除率分别可达39.92%和60.07%左右,实现了SND的启动;且在反应器启动阶段,实验组COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率均高于对照组,分别提高了4.61%、20.09%、16.31%。在DO=(4.0±0.5)mg/L、HRT=12 h,进水C/N=5的条件下,实验组NH₄⁺-N、TN平均去除率分别可达88.95%、64.98%,相较对照组分别提高9.72%、10.84%。可见锰负载物可提高污水处理中NH₄⁺-N、TN以及COD的去除效果。     

盐度对悬浮填料式SBR工艺处理性能及微生物群落的影响

为探究不同盐度对悬浮填料式SBR工艺处理性能以及悬浮填料上附着微生物群落结构的影响，在进水盐度为0、5、10、15 g/L的4个梯度下，对SBR1(对照组，不添加填料)和SBR2(添加30%有效容积的悬浮填料式SBR工艺)2组工艺的COD和NH₄⁺-N去除性能进行研究，并采用16S rRNA高通量测序技术分析了悬浮填料中微生物的群落特征。实验结果表明：当盐度从0增加至15 g/L时，SBR1系统COD和NH₄⁺-N平均去除率分别从92.6%、92.5%降至64.7%、68.2%,SBR2则是从96.0%、94.2%降至67.8%、73.8%,2个系统COD、NH₄⁺-N的平均去除率均受到盐度影响而下降，且相比于COD，系统对NH₄⁺-N的降解效果更好，此外，SBR2系统对COD、NH₄⁺-N的去除效果始终强于SBR1系统；悬浮填料上附着微生物中主要优势门为变形菌门和拟杆...     

组合CRI工艺对印染二级生化出水的深度脱氮效果

采用好氧+厌氧组合人工快渗(OCRI+ACRI)工艺处理印染二级生化出水,考察了运行过程中氮素污染物的迁移转化规律及脱氮效果。结果表明,组合工艺运行28 d后可成功启动部分亚硝化和厌氧氨氧化,稳定运行期间COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率分别为87.2%、99.0%、96.9%,出水浓度均达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)的直接排放标准。组合CRI工艺共运行180 d,OCRI反应器内主要发生部分亚硝化,其对COD、NH₄⁺-N、TN的去除率分别为87.3%、60.1%、5.2%。ACRI反应器内主要发生厌氧氨氧化,其对COD、NH₄⁺-N、TN的去除率分别为12.7%、39.9%、94.8%。     

DO控制下的A2O工艺处理西藏林芝地区城市污水的中试研究

为探究高海拔地区 A²O 工艺对城市污水主要污染指标的降解效能,本文以高原地区 A²O 工艺为研究对象,采用单因素控制变量法,针对好氧池 DO 浓度与四个污染指标 COD、TN、TP、NH₄⁺-N 及 MLSS、SVI 之间进行了相关性研究与分析,结果表明,在溶解氧控制情况下,COD、TN、TP、NH₄⁺-N 四个污染指标对应的最高的去除率可分别达到 86.48%、68.04%、72.51%、91.87%,在最高去除率下,TN 与 NH₄⁺-N 两个出水指标均可达到一级 A 标准,好氧池 DO浓度分别作为影响TP去除率的重要因素;影响NH₄⁺-N 去除率的主要因素,且与污泥浓度呈正向相关关系。     

A/O1/O2生物膜系统污染物降解特性

将传统A/O工艺的好氧单元分为两段,在各反应器中设置填料,构建了A/O₁/O₂生物膜系统,对锦纶废水进行处理,研究了污染物在系统各段的降解情况,并借助红外光谱分析方法探讨了污染物中官能团的变化规律。结果表明,A/O₁/O₂生物膜系统处理锦纶废水的效果良好,COD、NH₄⁺-N和TN的平均去除率分别为92.70%、85.35%和58.85%。当有机负荷从1.64～4.61 kg/(m³·d) 变化时,A段、O₁段和O₂段中COD、NH₄⁺-N和TN的降解变化趋势均不相同。对于COD的去除,A段、O₁段和O₂段的平均贡献率分别为63.08%、29.72%和4.16%;对于NH₄⁺-N的去除,O₁段和O₂段的平均贡献率分别为23.80%和75.99%;对于TN的去除,A段、O₁段和O₂段的平均贡献率分别为74.97%、19.77%和4.09%。经A段缺氧、O₁段和O₂段好氧处理后,废水中酰胺化合物、氨基酸和脂肪族化合物含量减少,出现了无机的NH₄⁺、NO₃^－、HCO₃^－以及碳水化合物。     

无机纤维棉生物膜载体反应器脱氮性能及优化

研究了一种生态多孔纤维棉(EPFC)的生物挂膜性能,并将其应用于脱氮反应器中,考察不同DO水平与装置设计(填充率、孔密度)对脱氮效果的影响。结果表明,EPFC是一种良好的生物挂膜材料。DO含量对反应器脱氮效果影响显著,在ρ(DO)=10~11 mg/L、HRT=5 d时NH₄⁺-N去除率最高97.41%;TN去除率在ρ(DO)=9~10 mg/L、HRT=4 d时最高45.52%。对装置设计进行优化后,发现反应器BR5脱氮效果最好,其填料填充率为2/3、孔密度为5.2个/cm²;优化运行条件为ρ(DO)=9~10 mg/L、HRT=5 d,NH₄⁺-N与TN去除率分别可达98.59%和59.93%。可为EPFC进一步应用于生物脱氮工艺如生物接触氧化法、序批式活性污泥法工艺等提供思路。     

基于ASM2D模型对改良DAT-IAT工艺脱氮除磷能力优化

以ASM2D模型为基础、STOAT软件为工具，对改良DAT-IAT工艺进行外回流比、内回流比、DAT池DO质量浓度、温度单因素模拟实验。结果表明：外回流比对NH₄⁺-N与TN去除成正相关，对TP去除成负相关；在一定范围内，内回流比与出水NH₄⁺-N与TN去除成正相关；DAT池DO质量浓度对出水NH₄⁺-N去除成正相关，对出水TN去除成负相关；当进水温度在10～16℃范围时，出水NH₄⁺-N、TP出现不达标的情况。根据4因素5水平正交试验，分析确定了各影响因素对工艺出水水质的显著性大小和最佳工况。分析表明，当外回流比为140%、内回流比为150%、DAT池DO质量浓度为2.0 mg·L^-1、温度为22℃时为改良DAT-IAT工艺的最优组合，在该条件下模拟时段内的工艺出水水质均满足一级A标准。     

生物转鼓反应器氧转移特性及运行效能

采用一种研制的新型生物转鼓反应器(RDBC),内部装填MBBR悬浮填料,通过调节浸没深度和转速可实现厌氧、缺氧、好氧等工况条件下运行,其氧总体积传质系数K_La可达25.87 h^-1,动力效率可达228.62g·(kW·h)^-1。利用生物转鼓分段进水后置反硝化工艺处理模拟生活污水,结果表明:在进水流量6 L·h^-1(HRT 18 h),好氧生物转鼓反应器浸没高度比2/3、转速8 r·min^-1、DO 3.0 mg·L^-1,缺氧生物转鼓反应器浸没高度比5/6、转速4 r·min^-1、DO 1.0 mg·L^-1,进水流量分配比3:1,进水COD、NH₄⁺-N和TN浓度平均值分别为385.0、38.0和38.0 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到90.4%、93.7%和80.9%,出水水质可满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准要求。     

分段进水比对两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水的影响

采用两级A/O-海绵填料工艺处理DMF废水,探究一级A/O缺氧池(A1)和二级A/O缺氧池(A2)分段进水比(8∶2、7∶3、6∶4、5∶5)对系统脱氮除碳效能影响。结果表明,两级A/O-海绵填料工艺在不同分段进水比条件下均能实现对COD的高效去除,COD平均去除率均达到95%以上,而系统对TN、NO;-N和NH;-N的去除受分段进水比影响较大。在较高(8∶2和7∶3)分段进水比条件下,系统TN去除率为81.39%~89.03%,此时TN主要以NH₄⁺-N和NO₃^--N形式存在;当分段进水比减小为6∶4时,系统TN去除率达到最优值91.33%,出水NH₄⁺-N和NO₃^--N均明显低于其余进水比工况,分别降至8.04 mg/L和7.06 mg/L。因此通过优化两级A/O-海绵填料工艺分段进水比,可提升高浓度有机氮废水中难降解碳源的利用率与控制氨化反应进程,实现DMF废水有机氮的高效去除。     

A2/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A²/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水，研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明，在A²/O中控制污泥龄(SRT)为15d，水力停留时间(HRT)为10h，好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下，进水COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L，系统出水中COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L，亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO₂^--N回流至A<...     

升流式微氧生物膜反应器处理高氨氮低C/N比养猪废水的效能

针对高氨氮低C/N比干清粪养猪废水处理面临的脱氮问题,制作并运行了一种升流式微氧生物膜反应器（UMBR）,考察了废水水质和由出水回流比调控的溶解氧（DO）对系统处理效能的影响。结果表明,将系统内DO控制在0.23～0.70 mg·L^-1范围,不会对UMBR的COD去除率造成不良影响,而且能够保证NH₄^--N的氧化效能。但DO为0.70 mg·L^-1的微氧环境,会抑制厌氧氨氧化作用,降低系统的TN去除效能。在HRT 8 h、27℃和DO 0.40 mg·L^-1的条件下,UMBR对NH₄^--N和TN的去除负荷平均可达0.94和0.91 kg·m^-3·d^-1,COD去除负荷也能达到0.60 kg·m^-3·d^-1左右。分析认为,填料的布设及生物膜的着生,不仅保证了UMBR的微生物持有量,而且可为化能自养菌群、氨氮氧化菌群、自养反硝化菌群和异养反硝化菌群等微生物类群创造各自适宜的微环境,是系统保持污染物高效去除的生物学基础。