厌氧氨氧化固定床反应器脱氦性能和过程动力学特性

进行了厌氧氨氧化固定床反应器的运行性能试验,分析了其过程动力学特性.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器.当进水总氮浓度为608 mg·L-1,水力停留时间为2 h,总氮负荷为7.34 kg·m-3·d-1,时,反应器获得最大基质去除速率6.11 kg·m-3·d-1.二级动力学模型和改进的Stover-Kineannon模型均适用于非基质抑制状态下的厌氧氨氧化反应器过程模拟.Stover-Kincannon模型动力学分析表明-这种反应器的最大基质去除速率可达12.4 kg·m-3·d-1,具有较大的脱氮潜能.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成

以好氧硝化颗粒污泥与厌氧氨氧化生物膜作为接种污泥,在缺氧条件下利用EGSB反应器培养厌氧氨氧化颗粒污泥。根据反应器内污泥性状以及运行效果,随时调整反应器的进水基质浓度以及上升流速等关键控制因素,加快厌氧氨氧化颗粒污泥的快速形成。同时考察系统的脱氮效能、粒径分布、厌氧氨氧化颗粒污泥表面形态以及内部结构与微生物分布情况。反应器运行80 d后,培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,平均粒径为0.556 mm;89 d时,总氮去除负荷达4.758 kg N·m-3·d-1。FISH表明颗粒污泥中厌氧氨氧化菌为优势菌种,同时SEM与TEM观察表明颗粒污泥是由多个小颗粒聚集形成,而且形状不规则,内部结构排列紧密。     

厌氧氨氧化工艺的快速启动试验研究

为了研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用SBR作为富集厌氧氨氧化菌的反应器,接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能。以氯化铵和亚硝酸盐为进水底物,通过逐步提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度,成功实现了厌氧氨氧化的启动,此方法可快速培养出具有厌氧氨氧化活性的污泥,整过驯化过程中,NH_4~+-N、NO_2~--N的去除率均维持在90%以上,总氮去除负荷最大可达0. 52 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化菌活性高。     

短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理低C/N比生活污水

为快速实现低C/N比生活污水高效低耗稳定脱氮,在常温条件下,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的启动及脱氮性能进行研究,在常温,高DO(2.5 mg·L-1)条件下,采用实时控制结合神经网络模型预测控制可快速启动短程硝化,亚硝积累率达到95%以上。由于生物膜的独特结构可为厌氧氨氧化(Anammox)菌提供良好的厌氧环境,因此选用生物滤池来实现厌氧氨氧化,启动期间克服了温度变化的影响,第173天后,NH4+-N和NO2--N去除率达到90%以上,TN去除率达到80%,Anammox滤池成功启动。后续将短程硝化与厌氧氨氧化耦合,通过逐步提高滤速启动耦合系统,Anammox滤池滤速可提高到0.5 m·h-1,总氮容积负荷达到0.75 kg·m-3·d-1。系统出水TN平均浓度为8 mg·L-1,实现了短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺稳定高效地处理生活污水。     

氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

在厌氧折流板反应器(ABR)中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养，以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明，维持C/N为0.65，逐步提升总氮负荷(NLR),50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮，总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/(m³·d)时，对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大，厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著，对反硝化菌基本无影响，负荷波动值达到2.10 kg/(m³·d)时厌氧氨氧化对氮的去除贡献(C_A)下降至54.8%，反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物(EPS)对系统负荷波动有较好的响应规律，负荷波动越大，EPS提高越多，有利于提高系统性能的稳定性。     

厌氧氨氧化菌富集培养技术的研究与应用

厌氧氨氧化技术是近年来开发成功的新型生物脱氮技术,其脱氮效能大大突破了传统硝化-反硝化技术,具有十分诱人的应用前景。但厌氧氨氧化菌细胞产率极低,生长缓慢,且对环境条件较为敏感,要使接种物显现厌氧氨氧化功能,必须对其进行精心培育。根据厌氧氨氧化菌富集培养物的特点和接种污泥的来源,探讨了厌氧氨氧化菌富集培养技术,指出采取控制和强化技术可加快厌氧氨氧化菌富集培养过程。     

高负荷厌氧氨氧化EGSB反应器的运行及其颗粒污泥的ECP特性

高效性是厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)生物脱氮工艺的优势,污泥颗粒化则是生物反应器高效性的重要原因。控制进水亚硝酸盐浓度为360mg·L-1,回流比为0.5,经过230d的连续运行,逐步将厌氧氨氧化膨胀颗粒污泥床(expanded-granular sludgebed,EGSB)反应器(1.1L)的水力停留时间由6.9h缩短至0.30h,获得的容积基质氮去除速率为50.75kg.m-3·d-1,是原有世界最高水平的2倍。在此工况下获得的高负荷厌氧氨氧化颗粒污泥的平均粒径为(2.51±0.91)mm,比污泥厌氧氨氧化活性为1.899kg·(kgVSS)-1·d-1,胞外多聚物(extracellular polymers,ECP)总含量达143.00mg·(gVSS)-1。随着反应器容积基质氮去除速率的提高,反应器内厌氧氨氧化颗粒污泥胞外多聚物含量增加,其中蛋白质含量增加更快,蛋白质的"超量产生"致使颗粒污泥的PN/PS增大,易随水流失。     

畜禽养殖废水甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化除碳脱氮探讨

甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化均是实现养殖废水除碳脱氮的途径,与传统除碳脱氮相比,三者联合作用途径占地面积小、运行费用少、能源消耗低、污泥产量少,在养殖废水处理中有着十分广阔的应用前景。文中介绍了甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化反应机理;分析了厌氧氨氧化、甲烷化、反硝化脱氮效果和稳定运行的影响因素及其耦合可行性;论述了目前甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化的耦合研究;提出了后期对甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化用于养殖废水处理研究的展望。     

厌氧氨氧化菌种类及其与各类功能菌在ANAMMOX系统内的协作

对目前所发现并报道的共计6个属27种厌氧氨氧化菌进行了总结,结合厌氧氨氧化与短程硝化、短程反硝化、反硝化、厌氧甲烷氧化以及硫自养反硝化5类耦合脱氮工艺,介绍了厌氧氨氧化菌与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化菌、硫自养反硝化菌以及厌氧甲烷氧化菌之间的相互协作过程,比较了各工艺的优势与不足,归纳了5类耦合工艺的研究重点与难点。认为可以通过多参数在线监测技术的开发及各耦合工艺模型的建立,以达到对反应工况实时控制;同时随着对各生化反应电子传递链,以及基于厌氧氨氧化的污水处理工艺内各功能菌群的协作关系的深入了解,存在问题将迎来更优化的解决方案。     

序批式活性污泥法单级自养脱氮特性试验研究

为使序批式活性污泥法系统中单级自养脱氮获得稳定运行效果,对脱氮性能、单周期氮素转化特性进行了研究,并通过氮元素守恒和计量关系探讨其脱氮途径。结果表明,进水氨氮负荷为0.494 kg.m-.3d-(1n=50)时,TN平均去除率、最高去除负荷和去除速率分别达81.8%、0.493 kg.m-.3d-1和0.201 kg.kg-.1d-1。单周期过程中氨氮和TN几乎呈线性去除;ρ(NO2--N)变化不大,维持在4 mg·L-1以下;ρ(NO3--N)则由12.9逐渐升高最终达到28.6 mg·L-1。ρ(DO)由0.4降低到0.2最后升至0.3 mg·L-1,pH先由8.02升高到8.15后缓慢降低至7.98。系统中产生的硝酸盐与消耗的氨氮质量比为0.08～0.12,小于基于亚硝化的自养脱氮工艺。通过计量关系分析系统中除短程硝化和厌氧氨氧化的协同脱氮作用外,还存在自养反硝化的辅助脱氮途径。     

纳米制冷剂管内流动沸腾换热特性

研究了CuO-R113纳米制冷剂在水平直光管内的流动沸腾换热特性。实验测试段长度1.5 m、外径9.52 mm。实验工况的质量流率为100～200 kg•m^-2•s^-1,热通量为3.08～6.16 kW•m^-2, 入口干度为0.2～0.7,纳米颗粒质量分数为0～0.5%。结果表明：CuO-R113纳米制冷剂的传热系数高于纯R113制冷剂的传热系数。纳米颗粒的加入,强化了制冷剂管内流动沸腾换热。质量流率为100、150、200 kg•m^-2•s^-1的情况下,传热系数分别最大提高了29.7%、22.7%、25.6%。     

高密度下行床反应器的流体力学特性

在一套内径为80 mm,高5.6 m的新型下行循环流化床内,以硅胶、FCC催化剂以及玻璃珠等颗粒为实验物料,在颗粒循环流率最高达600 kg•m^-2•s^-1,床层颗粒平均浓度达14%的条件下,进行了低气速、高浓度下行床内气固流动特性的研究.实验结果表明：高浓度下颗粒浓度的波动特性与低密度的有所差异.在低浓度操作条件下,颗粒浓度的概率分布曲线为单峰,而在高浓度下,概率密度分布曲线近似为水平直线;床层颗粒浓度随固体颗粒循环流率的增加而提高,颗粒直径及密度小的物料容易达到高的床层浓度,密度大而流动性好的物料容易达到高的颗粒循环流率;在低密度操作条件下,下行床内气固沿轴向流动过程可分为两个区域：加速区以及恒速区;而在高浓度操作条件下,可分为3个区域：加速区、恒速区以及出口受限区.     

负压差立管内的气固两相流

在φ800 mm×12000 mm流化床实验装置上对150 mm×11500 mm负压差立管内气固两相流的轴向压力、空隙率和气体流动特性进行了测量和分析.立管出口无约束淹没在密相流化床内,颗粒质量流率范围G_s<1200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.立管内气固两相流态有两种存在形式,当颗粒质量流率G_s<200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是稀密两相共存形式;当G_s>200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是浓相输送流态.两种流态之间可以相互转换,主要取决于颗粒质量流率的变化.影响立管内气固两相流的轴向压力、空隙率分布、气相的流动特性和气固流态存在形式的主要参数是颗粒质量流率G_s、旋风分离器入口速度V_i、下端流化床流化速度u_f,质量流率G_s是主要的影响因素.     

气-液-固三相循环流化床局部相含率分布

应用自行开发的微电导探针测试技术,以玻璃珠(d_p=0.48 mm, ρ_s=2460 kg&#8226;m^-3)和苯乙烯颗粒(d_p=1.45mm,ρ_s=1264 kg&#8226;m^-3)为固相,空气为气相,水及0.05%、0.20% (质量)SCMC(羧甲基纤维素钠)水溶液为液相,对三相循环流化床(TCFB)的各相局部含率进行了同时测定.考察了不同表观液体速度、辅助液体速度、液体黏度及颗粒密度对局部相含率轴径向分布的影响. 在不同操作条件下,获得了1286套局部相含率实验数据. 给出了局部固含率和局部气含率与操作条件、流体物性及床层轴径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好.     

快速流化床提升管中气固流动行为的非线性分析

对φ100mm×16m、FCC固体颗粒的快速流化床提升管内环-核流动区局部颗粒含量脉动行为进行了非线性分析,用Kolmogorov熵表征了其气固流动行为.结果表明,Kolmogorov熵沿提升管环-核流动区径向有3个显著变化区域,以此为依据将提升管环-核流动区的气固流动行为沿径向分成3个流域：单颗粒随机运动控制的核心流域;单颗粒混沌控制的过渡流域;边壁控制的环形流域.同时,从颗粒对垂直气固流动系统中气固湍动程度影响的角度,解释了Kolmogorov熵的径向分布特征及其与流动结构的关系.     

水平管内油水两相流流型转换特性

以高黏度的油和水为工质,在内径为25.7 mm,长52 m的水平不锈钢油水两相流实验环道内对油水两相流流型及其转换特性进行了实验研究.根据实验结果定义了不同流动条件下出现的流型,绘制了流型图.对影响油水两相管流流型转换的各种因素进行了综合分析,利用量纲分析的方法得出了流型转换的准则关系式,并提出了一个较为准确的有关油水两相管流中反相临界含水率的计算相关式.     

HC290含油混合物水平微肋管内的流动凝结压降

实验测定了HC290含油混合物水平微肋管（长2 m,最大内径11.44 mm）内流动凝结过程的压降,实验中所用润滑油是一种制冷系统中广泛应用的润滑油Suniso 3GS,润滑油浓度范围为1.95%～5.28%;所用微肋管为内表面强化管,肋数60,肋高0.25 mm,螺旋角20°,实验所取冷凝温度为40～45 ℃,质量通量范围为40～240 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.结果显示实验段内冷凝压降(入口质量含汽率为1,出口质量含汽率为0.1～0.25)随工质质量通量的增加而迅速增大,润滑油浓度对冷凝压降几乎没有影响.同时在对Kaushik和Azer压降计算关系式修正的基础上得到了适用于本实验的相应经验关系式.     

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m³&#8226;d^-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

泡沫陶瓷环形填料的流体力学和传质性能

填料是化工气液传质设备中的核心组成部分,其作用主要是为气液或液液两相提供充分的接触面,强化两相间的传质或传热过程．填料的结构和性能对填料塔的技术经济指标具有决定性的影响．陶瓷填料具有耐腐蚀、价格低廉、润湿性与热稳定性好等特点．但其加工性能差,只能做成简单形状,与其他材质的填料相比,比表面积和空隙率都比较小,流动阻力大,传质性能较差,使其应用受到了一定的限制．     

聚季铵盐对厌氧生化反应器中微生物自身固定化的促进作用

厌氧生化反应器初次启动时培养足量的颗粒污泥需要花费数月甚至1年时间,投加高分子聚合物能够有效地促进厌氧微生物自身固定化的进程,聚合物性能、投加量以及投加方式对厌氧微生物的性能产生影响.通过生物化学甲烷势（BMP）测定原理研究了聚季铵盐的厌氧生物可降解程度;采用厌氧毒性测定(ATA)方法对比了不同浓度下的聚季铵盐对厌氧污泥比产甲烷活性(SMA)和沉降性能的影响.结果表明,适量的聚季铵盐对厌氧微生物自身固定化有促进作用,建议采用间隔9～10d的多次投加方式,厌氧生化反应器中聚季铵盐浓度介于10～20mg&#8226;L^-1为宜.