常温条件下ABR启动运行Anammox性能研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)接种好氧活性污泥在常温((25±1)℃)下启动运行厌氧氨氧化工艺。结果表明,启动阶段,控制进水NH_4~+-N和NO_2~--N均为50 mg/L,仅运行57 d,NH_4~+-N、NO_2~--N和TN去除率就分别达到93.82%、99.84%和88.22%,表明成功实现常温启动。负荷提升阶段,73～87 d,进水NH_4~+-N和NO_2~--N的质量浓度以每次50 mg/L的增幅逐步从50 mg/L提升到200 mg/L,每次负荷提升,出水NH_4~+-N和NO_2~--N含量小幅波动再趋向于稳定,表明ABR有一定的耐负荷冲击能力。运行93 d,最大TN负荷率和TN去除速率分别为0.40 kg/(m~3·d)和0.33kg/(m~3·d),表现较好的脱氮性能。可为厌氧氨氧化工艺在实际工程中的应用提供理论依据。     

不同比例混合污泥快速启动Anammox性能研究

本文选取4个完全相同的ASBR反应器(R1、R2、R3和R4)分别接种氧化沟污泥,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:100,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:50,Anammox污泥：氧化沟污泥(VSS∶VSS)=1:10。R3和R4反应器分别运行至第20天和第6天时,ΔNO₂^--N/NH₄⁺-N和ΔNO₃^--N/NH₄⁺-N比值趋近理论值,总氮去除率≥70%,标志着Anammox反应启动成功。高通量测序和qPCR结果显示R1和R4反应器关键功能菌群丰度存在明显差异,反应后期R4反应器中厌氧氨氧化菌hzsB功能基因占总菌比例为67.38%,说明R4具备稳定高效的厌氧氨氧化性能。本研究通过调整厌氧氨氧化与氧化沟污泥比例实现了Anammox反应的快速启动,为解决Anammox工艺启动时间长的难题提供了新的方法。     

新型膜组件MBR启动运行Anammox工艺及膜污染控制

膜生物反应器（MBR）作为一种高效的厌氧氨氧化（Anaerobic ammonia oxidation,Anammox）反应器受到研究者的广泛关注。然而,膜污染问题制约了MBR在Anammox领域的工程应用。为了减缓膜污染的形成,设计了一种新型伞式膜组件,再在这种膜组件的基础上构建MBR用于启动运行Anammox工艺,通过形成特定的流场结构强化膜附近水流剪切力和水流速度,从而实现膜组件的自清洗,进而延长膜组件的使用周期。该反应器经55 d运行成功启动Anammox工艺,直到运行81 d才达到更换膜组件的条件（跨膜压力达到0.045 MPa）。结果表明,新型膜组件MBR不仅可以缩短Anammox工艺的启动周期,还可以有效缓解膜污染。扫描电镜结果表明,运行81 d的膜组件表面形成了明显的滤饼层,其主要污染物为具有花椰菜结构的厌氧氨氧化菌（AnAOB）及生长代谢产物。同时利用Ansys Fluent模拟工艺运行过程中伞式膜组件周围的流场结构,从流体动力学角度解释了伞式膜组件缓解膜污染的机理。研究表明,膜组件附近强化的水流剪切力和水流速度作用于展开的膜丝,显著减缓滤饼层的形成。     

接种混合污泥启动运行CANON固定床反应器研究

通过固定床反应器(FBR)接种Anammox污泥和亚硝化污泥的混合污泥启动CANON工艺。反应器温度控制在32℃,水力停留时间为1 d,初始进水氨氮为50 mg/L。启动第1 d即表现出Anammox活性,历时21 d成功启动了CANON工艺。第23 d起逐渐提升进水负荷,又经过42 d成功将进水氨氮提升至200 mg/L,同时总氮去除率达到91.04%,氨氮转化率达到98.04%。在67～79 d,继续提升负荷过程中出现了失稳现象,通过适当的调控,28 d后将处理效果恢复至失稳前水平。     

ANAMMOX滤池的启动及运行研究

利用上向流生物膜反应器进行了厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺的启动及运行研究。在常温下,以含氨氮模拟废水为进水,采用反硝化菌成功地培养出ANAMMOX菌,启动期间进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为8-36mg／L和8-43mg／L,启动结束氨氮去除率稳定在52％以上。研究表明,厌氧氨氧化反应的适宜温度在20℃以上,pH值为7．3～8．2,氨氮容积负荷处于0．14～0．25kg／（m^3·d）之间,C／N比在2．6—4．7之间。根据Monod方程和实验,得到ANAMMOX反应动力学模型,与实验数据相关关系显著,具有实际参考价值。     

厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺研究进展

厌氧氨氧化（ANAMMOX）是一种新型的经济的生物脱氮新工艺。近年来,对厌氧氨氧化工艺的研究取得了许多突破性的成果。综述了厌氧氨氧化菌以及厌氧氨氧化反应启动的相关研究。介绍了厌氧氨氧化菌的富集培养分离的方法以及特性;总结分析了近年来采用不同反应器、不同污泥源进行厌氧氨氧化反应启动和完成启动的评判标准。     

生物填料的投加对厌氧序批式反应器启动影响研究

采用厌氧序批式反应器(ASBR)和厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),以相同的反硝化污泥作为接种污泥,自配模拟废水,调节进水pH为7.5~8.0,反应器中水体温度为(30±0.5)℃,研究了生物填料的投加对厌氧序批式反应器厌氧氨氧化反应的启动影响。经过120 d运行,ASBBR成功启动了厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为96mg/(L·d),NH3-N去除率达到81.53%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:1.11:0.25。而未投加填料的ASBR没有发生厌氧氨氧化反应,NH3-N容积负荷为22 mg/(L·d),NH3-N去除率达到23.36%,NH3-N、NO2--N减少量与NO3--N生成量之比为1:0.91:1.18。实验结果表明,生物填料的投加使ASBBR易于形成厌氧环境,有利于厌氧氨氧化反应器的启动,同时有利于NH3-N的去除。     

UAF反应器启动厌氧氨氧化反应的试验研究

本试验以普通活性污泥为种泥,采用升流式厌氧生物滤床(UAF)反应器,在pH为7.5的室温条件下,以NH4Cl和NaNO2配制人工模拟废水,通过逐步提高NH4+-N与NO2--N的负荷对厌氧氨氧化菌进行培养与驯化,在反应器运行到148 d左右时NH4+-N与NO2--N去除率分别达到56%、62%,且在之后的运行过程中其去除率呈同步变化,NH4+-N与NO2--N同时去除。通过镜检发现在反应器下部形成了具有厌氧氨氧化活性的棕红色颗粒污泥,实现了厌氧氨氧化反应的快速启动。     

Anammox反应器快速启动的操作策略

通过接种普通活性污泥并添加生物载体,39天成功启动厌氧氨氧化反应器。稳定期间,NH+4-N和NO-2-N的平均转化率分别达到96.6%、98.5%,TIN平均去除率为84.4%,TIN最高去除率达到了88.5%。氨氮和亚硝态氮浓度提升至180 mg/L左右,反应器出现亚硝态氮和硝态氮的积累以及出水p H明显小于进水p H的状况,为了解除亚硝酸盐的抑制,将基质浓度降低到60 mg/L,采用瞬时进水的方式后反应器运行良好。     

常温低基质厌氧氨氧化ASBR反应器的快速启动

采用低基质模拟废水〔NH_4~+-N、NO_2~--N分别为(25±0.4)、(33±0.6)mg/L〕,在温度为(23±0.5)℃的条件下,研究了厌氧氨氧化ASBR反应器的快速启动。第Ⅰ阶段HRT为24 h,pH不控制,菌体自溶期出水NH_4~+-N为69 mg/L,活性停滞期出水NH_4~+-N与进水几乎相等;第Ⅱ~Ⅲ阶段,菌体处于活性提高期,HRT分别为12、8 h,pH控制为8.0~8.2,出水NH_4~+-N降低到1.6 mg/L,NO_2~--N均先升高后降低;第Ⅳ阶段HRT为4 h,pH控制为8.0~8.2,出水NH_4~+-N和NO_2~--N均低于1 mg/L,TN去除负荷为352.3 mg/(L·d),△m(NH_4~+-N)∶△m(NO_2~--N)∶△m(NO_3~--N)=1∶(1.33±0.02)∶(0.26±0.02),反应器启动成功。     

Cooling exothermic catalytic fixed bed reactors: Co-current versus countercurrent operation in a methanol conversion reactor

A comparison between two possible designs of exothermic catalytic fixed bed reactors, fully co-current and fully countercurrent flow, was performed for the process of methanol transformation into hydrocarbons. The fully co-current operation proved more appropriate, yielding, under low parametric sensitivity, higher productivities and allowing higher inlet methanol partial pressures. The co-current design showed, in a wide range of operating conditions, the Pseudoadiabatic Regime, a useful mode of operation. The countercurrent design did not allow Pseudoadiabatic Operation and had drawbacks such as multiple steady states and reactor ignition.     

固定床法氧化羰基化合成碳酸二苯酯工艺研究

以Pd-Cu/La0.5Pb0.5MnO3为催化剂,采用固定床反应器较为系统地考察了反应温度、压力、气体和液体流率、溶剂等因素对苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反应的影响。结果表明:以碳酸二甲酯为溶剂、四丁基溴化铵为助催化剂,当反应液中苯酚的质量分数为30%,混合气体中氧气的质量分数为5%,反应液体体积流量为10mL/m in,反应气体体积流量为200 mL/min,反应温度80℃,反应压力为2.5 MPa,DPC的收率为4%左右,DPC的选择性在99%以上,具有较好的应用前景。     

Mass transfer behaviour of a flow-by fixed bed electrochemical reactor composed of a vertical stack of screens under single and upward two phase flow

Rates of mass transfer were studied at a vertical array of closely packed screens under single and two phase (gas–liquid) flow by measuring the limiting current for the cathodic reduction of ferricyanide ions. Variables studied were screen characteristics (mesh number and wire diameter), physical properties of the solution, solution flow rate, gas flow rate and the effect of surface active agents. The single phase data were correlated by the equation:J = 0.52 Re_L^-0.55while the two phase data were correlated by the equations:Sh=0.87 Sc^0.33 Re_L^0.35 Re_g^0.12for the conditions 10 < Re < 125 and 1.4 < Re_g < 77; andSh=0.62 Sc^0.33Re_L^0.11Re_g^0.25for the conditions 1.1 < Re_L < 22 and 1.4 < Re_g < 77. The presence of surfactant was found to reduce the rate of mass transfer in both single phase and two phase flow, the percentage reduction being higher in the case of single phase flow.     

接种污泥预处理对生物制氢反应器启动的影响

采用3个相同的EGSB反应器,以糖蜜废水为底物,分别对取自污水处理车间集泥井的缺氧污泥进行曝气预处理和加热预处理,通过与不经任何预处理的接种污泥（对照反应器）的启动试验进行对比,在其他启动控制条件相同的情况下,研究了接种污泥不同预处理对EGSB生物制氢反应器启动的影响。结果表明,与对照反应器相比,经过适当预处理的活性污泥接种至生物制氢反应器有利于反应器的高效快速启动,产氢微生物得到了有效的富集,在启动末期反应器各项指标均优于对照反应器。启动末期,接种污泥经过适当预处理的反应器,酸化率较未经预处理的反应器提高了10%~30%;产氢量提高了1.69~1.82倍。考虑到降低生物制氢的工业化应用成本及提高系统可操作性,本研究推荐应用曝气预处理方法对生物制氢反应器的接种污泥进行预处理,以获得其高效快速启动。     

A_2SBR工艺反硝化除磷系统的快速启动与稳定运行

为了实现废水同时脱氮除磷的目的,采用A2SBR工艺进行了长期的实验室实验,考察反硝化除磷系统的启动与运行效果。结果表明:在进水COD质量浓度200 mg/L,磷酸盐质量浓度4—11 mg/L,缺氧段硝酸盐质量浓度从25 mg/L提高到55 mg/L的条件下,采用"厌氧(2.5 h)-沉淀排水(1 h)-缺氧(3.5 h)-沉淀排水(1 h)"的周期性运行方式,可在31 d内成功启动A2SBR反硝化除磷系统,厌氧段COD、硝态氮和磷酸盐去除效率分别为77%,90%和84.96%。稳定运行后硝态氮和磷酸盐去除效率分别达到92%和91%,COD去除率高于80%,其出水磷酸盐质量浓度接近于0,表现出良好的反硝化脱氮和除磷性能。     

盐度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

以实验室培养的Candidatus Jettenia属厌氧氨氧化颗粒污泥为种泥,通过批次与连续试验,考察了盐度对Anammox脱氮效能的影响。结果表明以Candidatus Jettenia为优势菌属的Anammox污泥对盐度的增加表现敏感。在连续试验中,UAFB反应器经55 d无盐环境的启动,总氮去除速率达到1.15 kg/(m~3·d),当盐度为5、7.5 g/L时,反应器脱氮效率分别下降了20%、60%,但仍能表现出显著的厌氧氨氧化效能。批次试验中,5、7.5、10 g/L盐度下,Anammox污泥活性分别下降了25%、55%、67%;盐度15 g/L时,Anammox菌失去活性。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率σ对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着σ的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s^-1、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

厌氧序批式反应器处理啤酒废水的快速启动研究

以中等浓度啤酒废水为水源,在低温下(14～20℃)研究了厌氧序批式反应器的快速启动过程。试验结果表明:当采用污水厂消化污泥接种,投加粉末活性炭并以间歇搅拌方式运行到第76天时,反应器容积负荷为6.5kg/(m3.d),出水挥发性脂肪酸浓度和CODCr去除效率分别为2.5mmol/L以下和96.1%,污泥停留时间达到了19.4d,同时完成污泥的颗粒化。和未添加活性炭相比污泥颗粒化时间缩短10d,表明厌氧序批式反应器低温下处理啤酒废水的快速启动是可行的。     

固定床反应器内气体预分布器研究

研究了直径1 000 mm,高3 000 mm的固定床冷模装置中气体预分布器对反应器内气流分布的影响。结果表明:气体分布器可改变床层内气流流形并使径向气流的速度分布趋于均匀;随着表观气速的增加,反应器内气流的不均匀程度增加;分布器的环隙高度在一定的范围可使反应器内气流的不均匀程度相对较好。应用计算流体力学软件CFX对固定床反应器内的流场进行模拟计算,并与大型冷模试验测试结果进行比较,模型计算值和冷模试验测量值吻合较好。