驯化方式对焦化废水微生物燃料电池性能的影响

采用厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC)对焦化废水进行生化处理,考察了直接驯化、梯度驯化和富集培养三种微生物驯化方式对系统产电性能及废水处理能力的影响。结果表明,梯度驯化时AFB-MFC产电性能和废水处理效果最好,最大功率密度为10.95m W/m2,比直接驯化和富集培养时分别提高了212%和89.4%。反应60 h后,AFB-MFC中COD的去除率为86.28%,而直接驯化和富集培养时分别为73.2%和80.01%。三种驯化方式下AFB-MFC中COD的去除都符合一级反应动力学模型。     

高盐废水生物阴极MFCs产电及脱氮性能研究

构建了双室生物阴极微生物燃料电池系统(MFCs),分析了曝气强度对系统脱氮和产电性能的影响,并讨论了间歇曝气对污染物的去除影响。结果表明,生物阴极MFCs实现了污染物去除和能量回收的双重目的,生物阴极MFCs稳定运行时,最大功率密度、开路电压和电池内阻分别为2.72 W/m~3、660 mV、131Ω。曝气强度40～100 mL/min、DO浓度在4～6 mg/L时,电压输出最大为253 mV,产电周期最长,生物阴极MFCs对COD去除以及脱氮效果较为理想。间歇式曝气运行方式既能有效提高生物阴极脱氮性能又可以减少维持高浓度DO的能量输入。控制间歇曝气2 h,对污染物TN去除效果最好,比持续曝气提高20%。     

改进型外循环厌氧反应器处理蓝藻启动与颗粒污泥特征

采用自行改进设计的外循环厌氧反应器处理太湖蓝藻,研究其快速启动过程中运行效能以及颗粒污泥微生物特性。实验结果表明:反应器采用“投加接种污泥、阶梯提高负荷连续运行、间歇搅拌”的启动运行方式,可以在35 d左右实现蓝藻成功处理。启动成功时,反应器对蓝藻化学需氧量(COD)去除率在85%左右,产气率在380 ml·(g COD)^-1左右,藻毒素的去除率达到92%;颗粒污泥中菌群以球菌、丝状菌为主,颗粒污泥内丰富的空穴为物质迁移和微生物降解提供通道。反应器启动成功后颗粒污泥中主要优势产甲烷古菌为Methanosphaera,Methanolinea,Thermogymnomonas,Methanoregula,Methanomethylovorans,Methanosaeta等;颗粒污泥中蛋白酶及辅酶F₄₂₀的活性较强。研究发现间歇搅拌装置及回流系统克服蓝藻在反应器中上浮结壳的弊端,同时加快反应器内传质效果,从而有助于反应器的快速启动。     

水力停留时间对生物电化学系统性能影响研究

采用电极生物电化学系统(BES)处理模拟城镇废水,研究水力停留时间分别为6 h、12 h、18 h和24 h时,BES反应器对于废水中COD、氨氮、总氮去除效果及其产电性能。实验发现:综合考虑BES系统去除污染物性能和产电性能,最佳水力停留时间为12~18h;随着水力停留时间的增加,BES反应器对COD去除效果先增加后逐渐趋于稳定,NH4+-N和总氮的去除率变化不大;BES反应器对COD、NH4+-N和总氮的去除率最高可达92.1%、99.3%和98.8%;在阴极和阳极间500?电阻两端最高可以产生98 mV电压,电压和COD的处理效果有一定联系。     

UASB反应器处理淀粉废水的快速启动研究

淀粉厂废水产生量大,有机物浓度高,某淀粉厂废水处理采取了UASB与生物接触氧化相结合的处理工艺。文章重点对UASB反应器快速启动技术进行了研究。试验结果表明:UASB反应器采用低浓度、高水力负荷、间歇进水的运行方式,实现了大型工业化UASB反应器的快速启动。当进水COD为8052 mg.L-1时,反应器稳定运行负荷达到4.03 kg/(m3.d),COD去除率为94.8%。     

一体式A/O接触反应器处理农村生活污水启动研究

采用连续曝气预启动-逐步延长停曝时间的方式启动一体式A/O接触反应器,研究该工艺挂膜启动特征,并就间歇曝气与连续曝气处理效果进行比较。结果表明,反应器运行15 d后完成连续曝气预启动,COD、NH4+-N和TN的去除率分别达到80%、75%和40%,且生物相稳定。逐步延长停曝时间至15 h/d和16 h/d,COD、NH4+-N和TN去除率在停曝时间为12 h/d时迅速下降,而后又上升,最终能达到85%、70%和54%,间歇曝气启动成功,整个启动过程历时98 d。综合分析,8 h曝气/16 h停曝的间歇曝气运行方式更为经济有效。     

MFC-MEC耦合系统产电性能及处理含镉重金属废水的研究

以厌氧活性污泥为阳极菌种,乙酸钠为阳极底物,硫酸铜和重铬酸钾溶液为微生物燃料电池(MFC)阴极液,人工模拟含镉重金属废水为微生物电解池(MEC)阴极液,构建MFC-MEC耦合系统,利用MFC的产电驱动MEC运行,在不消耗外部能源的情况下,实现含镉重金属废水中Cd~(2+)的去除。实验研究了MFC反应器容积、MFC堆栈、MEC电极材料、MEC阴极液pH对MFC-MEC耦合系统电性能及含镉重金属废水处理效果的影响。结果表明:MFC反应容积的扩大可以提高其产电性能,但与此同时会造成MFC的内阻升高,随着MFC容积的增加,MEC中Cd~(2+)去除率逐渐增加,但同时MFC阴极Cr6+去除率逐渐下降;MFC堆栈可以提高工作组两端电压,串联时最大输出电压为1509 mV,Cd~(2+)去除率为69.3%;以钛板作为MEC电极时,微生物能有效附着在阳极表面,MFC阳极COD去除率为85%,MEC中Cd~(2+)去除率为51.5%;MEC阴极液pH在3～5时,有利于含镉重金属废水的处理,Cd~(2+)去除率80%以上。经XRD分析,MEC阴极还原产物为CdCO3。     

生物活性砂反应器启动期间有机物去除特性研究

提出生物活性砂反应器(ASB),即以间歇洗砂模式运行内装颗粒活性炭的活性砂过滤器。采用生活污水对该反应器进行自然挂膜启动,考察启动过程中水力负荷依次为0.56、1.12、2.53 m3/(m2·d)时,COD、TOC、UV254的去除效果。结果表明,经过28d连续进水挂膜成功,ASB对COD和UV254有较好的去除效果,去除率分别达54%~61%、75%~80%。提出以COD和TOC的去除率稳定作为判断ASB挂膜成功的标志。ASB以间歇洗砂模式进行,与传统连续洗砂模式的活性砂过滤器相比,高效节能,是一种适应乡镇污水处理的新途径。     

连续流生物阴极微生物燃料电池废水处理与产电性能

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物的新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,乙酸钠模拟废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,驯化后的好氧污泥为好氧菌种,构建了双室连续流生物阴极MFC反应器。研究了连续流生物阴极MFC在降解乙酸钠废水同时的产电性能。结果表明,在外电阻为50Ω的情况下,未加NaCl溶液时,连续流好氧生物阴极MFC的最大电流密度为0.29 mA/m2,加入NaCl溶液后,最大电流密度为0.75 mA/m2,是未添加NaCl溶液MFC的2.59倍,输出功率密度是未加NaCl溶液的6.84倍。阳极室出水进入阴极室,研究了连续流好氧生物阴极废水处理效果。结果表明,COD的去除率随MFC运行时间的增加呈上升趋势,MFC稳定运行后,COD的去除率维持在60.1%～66%。     

UASB反应器处理高含量核苷酸类废水启动特性研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以高核苷酸类含量废水为处理对象,研究了中温条件下反应器的启动、颗粒污泥的特性和废水处理的效果.结果表明,采用消化污泥接种进行培养,逐步提高废水进水COD,运行109d后,UASB反应器正常启动;当进水COD达到11.2g·L-1 左右,COD容积负荷3.22 kg·m-3·d-1,COD去除率为80%以上;反应器启动完成后,粒径>0.3mm的颗粒污泥比例增加到13.61%,平均沉降速率为22.04-26.73m·h-1;反应器稳定运行后,每克COD产气量达到392 mL.反应器能高效稳定运行.