序批式膜生物反应器处理船舶生活污水研究

采用序批式膜生物反应器处理模拟船舶生活污水,研究系统对有机污染物的去除效果及膜污染情况,考察进水铝离子浓度对去除率和膜污染的影响。结果表明,Al~(3+)质量浓度不高于10 mg/L时,对COD的去除没有影响,去除率保持在80%以上。铝离子不利于去除NH_4~+-N,Al~(3+)质量浓度较低时,NH_4~+-N去除率达到65%以上,Al~(3+)质量浓度高于5 mg/L时,NH_4~+-N去除率下降至50%左右。但铝离子有利于TP的去除,Al~(3+)质量浓度低于1 mg/L时,TP去除率稳定在63%左右,Al~(3+)质量浓度达到3 mg/L时,TP去除率增加至80%以上。Al~(3+)质量浓度较低时,不会显著增加膜污染,当Al~(3+)质量浓度为10 mg/L时,会加速TMP的增大,加速膜污染。     

间歇曝气SBR处理火力发电厂废水的脱氮性能研究

采用间歇曝气序批式膜生物反应器(IASBR)合并处理火力发电厂的脱硝氨站废水和再生废水,研究不同再生废水水质和m(COD)/m(TN)运行条件下的脱氮性能。结果表明,进水Ca~(2+)浓度对脱氮稳定性影响大,m(COD)/m(TN)对脱氮效率影响大,当进水Ca~(2+)为332 mg/L时,NH_4~+-N去除率为96.0%,TN去除率分别为71.0%(m(COD)/m(TN)=1.7)和88.9%(m(COD)/m(TN)=3.7)。当进水Ca~(2+)质量浓度提高至750 mg/L时,NH_4~+-N和TN的去除率降至31.5%和29.8%,w(MLVSS)/w(MLSS)从61%降低至21%。将进水Ca~(2+)质量浓度降至61 mg/L并间歇排泥,w(MLVSS)/w(MLSS)和NH_4~+-N去除率分别提高至71%和99.1%,但TN去除率仅为26.0%(m(COD)/m(TN)=3.2),说明反应器遭受高Ca~(2+)冲击后,脱氮性能难以在短期内恢复。IASBR实现了在低碳氮比条件下的高效脱氮,在处理高氨氮低碳氮比废水上具有优越性,但控制进水Ca~(2+)质量浓度是稳定运行的关键。     

溶解氧对高负荷生物絮凝-膜反应器的影响

为了优化高负荷生物絮凝-膜反应器的工艺参数,进行了不同DO含量对反应器膜污染和微生物群落的影响的平行对比实验,采用在线跨膜压差监测、死端过滤膜阻力分析和扫描电镜观察等手段考察膜污染状况,采用高通量测序检测细菌群落。结果表明,DO的质量浓度在6～8 mg/L时,反应器膜污染程度比DO的质量浓度为1～2 mg/L时更严重,该现象可能缘于过高的DO含量造成反应器内污泥絮体颗粒解絮凝,细小颗粒增多;DO的质量浓度在6～8 mg/L时,反应器内上清液和底泥中物种差异比DO的质量浓度为1～2 mg/L时更大,DO含量的变化引起反应器内底泥和上清液中物种的相对丰度变化,上清液中的浮游物种可能会造成更严重的膜污染,而存在底泥中的物种可能会有效缓解膜污染。     

聚丙烯腈基改性功能纤维选择性吸附饮用水中Cu2+研究

将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到聚丙烯腈(PAN)纤维上制备了氨基螯合纤维(PAN-PEI纤维),在初始pH值为7.2、铜离子(Cu~(2+))浓度为3.00 mg/L条件下,分别研究了PAN-PEI纤维吸附混合溶液及饮用水中Cu~(2+)时对钙离子(Ca~(2+))和镁离子(Mg~(2+))的选择性。结果表明:在混合溶液中Cu~(2+)初始浓度不变的情况下,随着Ca~(2+)和Mg~(2+)初始浓度的增加,PAN-PEI纤维吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸附选择系数降低,但仍具有很好的吸附选择性;在饮用水中Cu~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+)浓度分别为0.011,42.42,11.17 mg/L的情况下,将Cu~(2+)浓度加标至3.00 mg/L,采用PAN-PEI纤维处理饮用水,纤维吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸附选择系数分别为2 808和1 647,处理后饮用水中Cu~(2+)浓度为0.17 mg/L,Cu~(2+)去除率为94.33%,Ca~(2+)和Mg~(2+)仅分别损失了0.59%和0.98%;采用PAN-PEI纤维处理Cu~(2+)含量超标饮用水,吸附Cu~(2+)时对Ca~(2+)和Mg~(2+)具有很好的选择性。     

典型金属离子冲击对膜生物反应器运行的影响

对进水中Na+,Ca2+和Fe3+冲击对膜生物反应器(MBR)运行的影响进行了探讨。实验结果表明:进水中3种金属离子冲击对MBR去除COD影响较小,适量质量浓度的Fe3+有利于NH3-N的去除,然而Na+与Ca2+对NH3-N去除影响不明显;进一步研究发现进水中Na+将引起反应器内上清液(SMP)质量分数上升,从而增加膜过滤阻力;进水中Fe3+质量浓度为50 mg/L时显著降低本体溶液中SMP质量分数,有利于减缓膜污染,而当Fe3+质量浓度为150 mg/L时SMP质量分数升高,使膜污染率升高;研究中也发现进水中Ca2+在50或150 mg/L时都可有效地减缓膜污染,进水中金属离子质量浓度与EPS中TB质量分数关系密切。     

膜生物反应器与粉末活性炭-膜生物反应器除污染特性对比研究

采用膜生物反应器(MBR)和粉末活性炭-膜生物反应器(PAC-MBR)两种工艺处理微污染原水,考察了两阶段进水情况下的除污染效能及初始有机物和氨氮质量浓度对各工艺除污染特性的影响。结果表明,进水有机物含量对MBR和PAC-MBR除污染的效果有较大的影响,当CODMn由(3.67±0.11)mg/L增加至(4.11±0.23)mg/L时,两种工艺对CODMn的去除率分别由(23.1±9.8)%和(37.6±5.5)%增加至(35.4±12.6)%和(43.1±17.0)%。两个阶段各工艺出水的NH3-N质量浓度均小于0.4 mg/L,且系统连续运行过程中出水的NO2--N质量浓度分别低至(7.5±5.8)μg/L和(6.1±3.6)μg/L,显著低于原水中的平均值(76.9±7.6)μg/L。同时发现PAC-MBR工艺中PAC延长了微生物与有机物的接触时间,并为微生物生长提供了载体,可有效提高细菌的总耗氧速率(SOUR),并使生物处理系统中的有机物浓度的临界值降低,从而有效提高整个生物处理系统中有机物和氨氮的去除率。     

Ni~(2+)对生物膜活性及胞外聚合物的短期影响

针对短期超标的Ni~(2+)影响城市污水生物处理系统正常运行问题,研究了在Ni~(2+)短期冲击下,对生物膜内部DO含量和耗氧速率的分布、胞外聚合物(EPS)分泌量及相关官能团、脱氢酶活性的影响。结果表明,质量浓度分别为20、50 mg/L的Ni~(2+)处理24 h后的生物膜中DO可以渗透的更深,生物膜表层部分的耗氧速率受到抑制,内部耗氧速率反而有所上升。质量浓度1 mg/L的Ni~(2+)对生物膜EPS分泌量及相关官能团和脱氢酶活性没有明显的影响,但Ni~(2+)的质量浓度分别增至20、50 mg/L时,生物膜EPS的分泌量有了显著的提高,而脱氢酶活性分别降低10.14%和18.43%,其中紧密附着型EPS和蛋白质的增加量较大。质量浓度20、50 mg/L的Ni~(2+)使EPS部分官能团的红外光谱峰发生了漂移或消失。     

废弃瓷砖再生滤料在曝气生物滤池中的挂膜启动

废弃瓷砖经再生加工后,制成一种具有比表面积大、机械强度和显气孔率高的再生滤料。实验研究该滤料在曝气生物滤池(BAF)中处理校园生活污水的挂膜规律以及处理效果。结果表明,启动挂膜20 d后,当生活污水进水COD为120~310 mg/L,BOD5为50~150 mg/L,NH3-N、TN的质量浓度分别为18~60、35~70 mg/L时,出水COD、BOD5和NH3-N、TN的质量浓度分别约为40 mg/L、20 mg/L和8、25 mg/L,去除率分别在75%、80%、80%、48%左右,表示此时曝气生物滤池挂膜成功。     

钙化微藻的筛选及Ca~(2+)浓度对其生长和钙化效果的影响

通过筛选耐受高浓度Ca~(2+)且钙化速率较高的藻株,分析初始Ca~(2+)浓度对其生长和钙化效果的影响。从喀斯特地区湖泊水样分离得到多株微藻,筛选出钙化能力较高的斜生栅藻(Scenedesmus obliquus) B-7。收集藻细胞并进行扫描电镜观察和能谱仪(SEM-EDS)分析,发现细胞表面存在针状霰石形貌的钙化结晶,具有明显的钙化现象。进一步在不同Ca~(2+)浓度下培养藻株B-7,测定细胞生长和培养基pH随时间的变化情况及Ca~(2+)消耗量,结果表明,初始Ca~(2+)浓度与细胞生长呈负相关。从细胞生长和生物钙化量综合考虑,400 mg/L Ca~(2+)为藻株B-7进行生物钙化提供了适宜的环境;在此质量浓度下,生物钙化程度最大,生物钙化率达到86. 09%。     

蛋白质对反渗透膜的污染研究

研究了不同p H、离子强度、Ca~(2+)浓度条件下,牛血清蛋白质(BSA)对反渗透膜的污染情况。结果表明,p H对膜污染的影响大小依次为4.743610。离子强度为1、2 mmol/L时对反渗透膜污染的影响均较小,而离子强度为10、20、60 mmol/L时会显著加速膜污染。当BSA溶液p H为6时,Ca~(2+)的存在加重了膜污染;p H为4时,Ca~(2+)反而减缓了膜污染。Ca~(2+)存在时,污染膜的脱盐率显著降低。     

羧甲基壳聚糖的阻垢性能评价及其机理研究

在碱性条件下,由壳聚糖与氯乙酸合成羧甲基壳聚糖,研究阻垢剂浓度、Ca~(2+)浓度、pH值以及温度对阻垢性能的影响,并对其阻垢机理进行研究。结果表明,最佳反应条件为:pH值7.5,阻垢剂浓度100 mg/L,温度60℃,Ca~(2+)浓度600 mg/L时,其阻垢效果最好,阻垢率为92.57%。     

无纺布膜生物反应器膜污染分析及其控制技术

利用自行开发的无纺布膜生物反应器（NWMBR）处理洗浴废水。结果表明,在有机负荷0.64 kgCOD/(m3?d)、污泥浓度5 g/L、水力停留时间6.3 h和膜通量13 L/(m2?h)条件下,出水可始终稳定在COD<20 mg/L,BOD5<3 mg/L,LAS<0.3 mg/L,NH3-N<0.5 mg/L以及浊度<0.5 NTU。在13 L/(m2?h)通量下膜表面形成松散的泥饼层,反应器稳定运行约50天后泥饼层泥量达到9.3 g/m2时导致膜污染的发生;当通量升至18 L/(m2?h)时迅速形成密实的泥饼层导致膜污染。经过分析发现,膜表面污染物主要由亲水有机物、羧酸类、多糖类、蛋白质类等有机物质组成,也存在少量的由Na、Ca、Si、Al等元素形成的无机污染。采用次氯酸钠反冲式清洗,可使无纺布膜的清水通量恢复率达98%,膜平均孔径可从8.25 μm恢复至47.2 μm。     

Fe~(3+)对厌氧产甲烷体系的影响及生物有效性研究

通过间歇实验建立厌氧产甲烷体系,研究不同Fe~(3+)含量对厌氧颗粒污泥消化过程的影响。结果表明,当Fe~(3+)的质量浓度为0~40 mg/L时,甲烷产量随着Fe~(3+)含量增加而增加,加快了微生物对挥发性脂肪酸(VFAs)的利用;高含量Fe~(3+)(质量浓度50~100 mg/L)抑制厌氧产甲烷过程。当Fe~(3+)的质量浓度在40 mg/L时,获得最大甲烷气体体积1.578 L,较对照提高了36.32%。利用Gompertz模型拟合可得,最大产甲烷产率和甲烷潜在产量分别达到11.06m L/h和1.640 L,延滞时间缩短了3.98 h。脱氢酶和F420的质量浓度分别为27.23μg/L和54.85μg/L。且Fe~(3+)的质量浓度在40 mg/L时,污泥对Fe~(3+)水溶态和离子交换态利用率分别提高了90.36%和54.55%,总利用率达25.32%,生物有效性得到提升。     

膜生物反应器处理中药加工厂生产废水

利用膜生物反应器处理中药加工厂生产废水,设计处理能力48 m3/d,在进水CODCr和BOD5的质量浓度分别为4 120、2 060 mg/L,色度为1 000倍时,经处理后,出水CODCr和BOD5的质量浓度分别为100和45mg/L,色度小于60倍,去除率分别达97.6%、97.8%和94.4%,且出水稳定,低于广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)中第二时段二级排放标准。     

生物除磷颗粒污泥对Zn~(2+)的去除特性研究

采用生物除磷颗粒污泥来去除Zn~(2+),考察了Zn~(2+)初始含量、污泥含量、p H、温度、反应时间和共存离子对Zn~(2+)去除效果的影响,并通过傅里叶变换红外光谱分析去除Zn~(2+)的主要官能团。结果表明,生物除磷颗粒污泥对质量浓度100 mg/L的Zn~(2+)的最大吸附量为29.55 mg/g,平衡吸附量为17.54 mg/g,优化p H为5、温度为25~35℃、污泥的质量浓度为1.0 g/L。Zn~(2+)的去除过程分为快速吸附、慢速吸附和吸附平衡3个过程,符合准2级动力学方程。Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)通过离子交换参与了Zn~(2+)的去除,去除Zn~(2+)的行为主要是依赖聚磷菌的作用来完成的,Zn~(2+)在细胞内的比例为33.52%;去除Zn~(2+)的主要官能团为脂碳链、羧基、伯醇、多聚糖、磷酸基和硫酸基团。     

磁性生物炭对镉、砷的吸附效果研究

用Fe_3O_4对谷壳生物炭进行改性得到磁性生物炭。利用SEM、XRD对磁性生物炭进行表征,并通过响应面优化和共吸附实验探究该生物炭在共吸附系统中对As~(3+)和Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,在pH为5.0、镉(砷)初始质量浓度分别为10 mg/L、吸附剂质量浓度为1 g/L时,镉和砷去除率达到最大。在共吸附实验中,As~(3+)和Cd~(2+)共存时,Cd~(2+)质量浓度大于20 mg/L时会抑制生物炭对As~(3+)的吸附,10 mg/L As~(3+)与生物炭达到平衡后可以使50 mg/L Cd~(2+)的吸附量由17.44 mg/g增加到31.91 mg/g,说明砷和镉之间存在协同作用,该协同作用是由于镉、砷与四氧化三铁形成了B型三元表面配合物,增大了镉的吸附量。     

MBR处理微污染河水中PPCPs的效能及膜污染特性研究

采用一体式膜生物反应器处理微污染河水中的PPCPs(邻苯二甲酸二甲酯、布洛芬、卡马西平、壬基酚)。结果表明,在平均容积负荷为0.077kg/(m.3d)、平均PPCPs的质量浓度为50μg/L、DO的质量浓度>6 mg/L、HRT为3 h、温度为25℃、不排泥的条件下,邻苯二甲酸二甲酯、布洛芬、壬基酚的去除效果最优,平均去除率分别为94.6%、97.2%、93.6%;而卡马西平去除率低于5%。膜组件膜比通量变化大致可分为初期的缓慢下降、随后的快速下降阶段和最后的缓慢下降3个阶段;膜的不可逆阻力最大,浓差极化阻力最小,分别为膜总阻力的37.18%和15.5%,即膜污染主要由长期运行过程中膜孔被细小微粒阻塞所导致;经过清水清洗后,膜比通量恢复到初始膜比通量的47.5%,而后的酸洗和碱洗使膜比通量略有恢复,最后的氧化剂清洗,使得膜比通量恢复至原来的92.5%。     

锰离子对厌氧发酵的影响及生物利用度研究

以一个稳定运行的实验室规模上流式厌氧污泥床反应器污泥为对象,探究了微量金属元素(锰)对厌氧消化的影响,分析了厌氧污泥对锰的生物利用度。Mn⁽²⁺⁾浓度为20 mg/L时累积产甲烷量较对照提高了12%,当其浓度增至50,100,200 mg/L时,累积产甲烷量与对照相比,分别降低了24%,18.4%和40%。扫描电镜分析证实锰离子的添加改变了厌氧污泥形态,使其由杆状和丝状变为球状。Mn(2+)浓度为20 mg/L时累积产甲烷量较对照提高了12%,当其浓度增至50,100,200 mg/L时,累积产甲烷量与对照相比,分别降低了24%,18.4%和40%。扫描电镜分析证实锰离子的添加改变了厌氧污泥形态,使其由杆状和丝状变为球状。Mn⁽²⁺⁾浓度为20 mg/L时,厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化显示能最大程度促进其降解,厌氧污泥所能利用的有效态金属离子含量为3.11 mg/L,生物利用度为15.57%;继续提高Mn(2+)浓度为20 mg/L时,厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化显示能最大程度促进其降解,厌氧污泥所能利用的有效态金属离子含量为3.11 mg/L,生物利用度为15.57%;继续提高Mn⁽²⁺⁾浓度,有效态离子生物利用度并未得到提高。     

厌氧正渗透膜生物反应器处理高COD废水研究

研究厌氧正渗透膜生物反应器(AnOMBR)处理高COD(3~9 g/L)有机废水的除污染效能和产能情况。结果表明,正渗透膜初始水通量为6 L/(m^2·h),运行10 d后,物理清洗和化学清洗结合,膜通量恢复95%。反应器内电导率和pH均增加,挥发性脂肪酸的含量较低,AnOMBR对COD的去除效率高达93%以上。当进水COD为6 g/L时,最高甲烷产量为0.256 L/g。原料液侧的溶解性甲烷的含量随着进水COD的增加而降低,质量浓度基本稳定为7 mg/L。     

膜生物流化床膜污染的影响因素研究

膜生物流化床(MB阳)是将传统生物流化床与膜生物反应器(MBR)有机结合的产物.试验采用恒定膜通量间歇出水方式,以跨膜压力(TMP)随时间的变化情况为考察指标,研究了膜通量、曝气强度、出水抽/停时间对MBFB膜污染的影响.结果表明,在次l临界通量条件下(3.2～8.2L·m·h-1),MBFB膜污染速率得到明显控制;曝气强度对TMP上升速率影响显著;连续抽吸时间对膜污染的影响比停抽时间更为明显.在总生物浓度为8.0 g·L-1左右时,膜通量为5 L·m-2·h-1,气水比为25:1、出水抽/停时间为5～7 min/3 min的条件下,可控制MBFB的膜污染始终保持在较低水平.