SMBR中污染物处理效率随污泥浓度变化的数学模型

以一体式膜生物反应器(SMBR)对生活污水进行处理,研究不同水力停留时间(HRT)条件下污泥浓度对有机物去除率的影响,并对所得试验数据进行曲线拟合,建立有机物去除率与污泥浓度的数学模型。试验结果表明:在溶解氧(DO)浓度为2.0～3.0mg/L的条件下,HRT为3h、2h和1h时,有机物去除率(η)随着污泥浓度的增大而增大,但当污泥浓度增大到6000mg/L时,η增大趋势逐渐减小,并趋于稳定。有机物去除率与污泥浓度的数学模型表明:有机物去除率(η)与水力停留时间(τ)、进水COD浓度(S_o)和污泥负荷率(N_s)等主要运行参数有关,并可以通过调节运行参数τ、S_o和N_s来达到所需要的COD去除率。     

水力旋转填料生物接触氧化处理城市污水的研究

通过对中试规模的新型水力旋转填料生物接触氧化法处理城市污水的试验研究,利用新型填料的独特构型,增强反应器的传质性能,探讨了接触氧化池对COD、NH+4-N的去除,及水力停留时间、气水比、温度对处理效果的影响。试验结果表明在水力停留时间为2~2.5h,气水比为(7~8)∶1,进水COD、NH4+-N浓度分别为130.1~366.5mg/L、11.3~19.2mg/L的条件下,两者的平均去除率为75.9%、65.4%,出水COD、NH4+-N浓度均已达到国家二级排放标准;气水比和水力停留时间对接触氧化池处理效果的影响较为明显;低温下接触氧化池对有机物、氨氮的去除仍具有较好的效果。     

ABR-生物接触氧化工艺处理低碳氮比生活污水试验

近年来,城市生活污水呈现出低碳氮比的趋势,造成污水处理脱氮困难.采用ABR-生物接触氧化工艺对低碳氮比生活污水进行试验研究,确定了试验运行参数,即在进水COD/N为2～7范围内,当HRT=10 h,R=2.5、T=30℃时,系统对TN的去除效果良好;TN的平均去除率随着碳氮比的减小而迅速降低,此时,碳源不足成为制约脱氮效果的主要原因;在最佳运行条件下,当进水COD/N为6～7时,TN平均去除率达到80%以上,出水TN质量浓度小于15 mg/L,满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>一级A标准.     

褐铁矿与石英砂作为反硝化生物滤池填料的比较

近年来铁氧化物在废水处理及其他环境污染控制领域中的应用得到了广泛关注。本文研究了石英砂和褐铁矿作为填料时的反硝化生物滤池的启动以及在不同水力停留时间下的反硝化脱氮性能。结果表明,褐铁矿为填料的反硝化生物滤池更容易启动并达到稳定状态。维持反硝化生物滤池的运行条件在p H 7.50±0.15和温度22±3℃,进水中的化学需氧量浓度和NO3--N浓度分别为400 mg/L和100 mg/L,当水力停留时间为4 h时,两个反应器中NO3--N的去除率均在99%以上;当HRT缩短为1 h时,以褐铁矿为填料的生物滤池中NO3--N的去除率依然保持在98%以上,而以石英砂为填料的生物滤池中NO3--N的去除率仅为83.25%,并且出水中检测到NO2--N,其最大浓度为0.9 mg/L。实验结果表明褐铁矿是一种良好的反硝化生物滤池填料。     

新型一体化水族箱对养鱼循环水中三氮的去除实验

针对目前我国养鱼水处理器体积大、易生物堵塞、氨氮或亚硝酸盐氮积累等问题,设计了水族箱与水处理器一体化设备,采用物理过滤+生物降解+活性炭吸附工艺对养鱼水进行处理后循环利用;研究了不同工况条件下,水温、水力停留时间(HRT)、曝气量、曝气频率对养鱼水中三氮(NH4+、NO3-、NO2-)去除效果的影响。实验结果表明:水处理器污泥产量低,不易堵塞;当水温为25℃、曝气量为1.5 L/min、水力停留时间为1.5 h时,采用曝气频率0.5运行,NH4+、NO3-、NO2-皆未检出,即NH4+去除率大于97.5%,NO3-去除率大于96%,NO2-去除率大于98.7%。     

SBR法处理人工配制味精废水的实验研究

采用内径为140 mm,高为250 mm的圆柱形SBR反应器进行试验,探讨SBR工艺对人工模拟配制味精废水的处理效果。通过实验分析了不同曝气时间、温度、进水浓度及污泥浓度与SBR处理效果之间的关系,确定了SBR法处理中浓度味精废水的最佳运行参数。实验结果表明,废水浓度在2 000~4 000 mg/L,温度为25℃时连续曝气6 h,污泥浓度在4 000~7 000 mg/L的条件下对人工味精废水中的COD具有较好的降解能力,COD cr的去除率可达80%。     

Effectiveness of Wastewater Treatment Using an Anaerobic/Anoxic/Aerobic-membrane Bioreactor

采用厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器对北京某城市污水处理厂的初沉池出水进行中试试验,约200 d的研究表明,在水力停留时间保持12.5 h后,化学需氧量、生物需氧量及总有机碳的去除率分别稳定在92%、98%、85%左右,其中生化降解部分与膜过滤部分对COD去除的贡献率分别为89%和11%;NH4＋-N、总氮（total nitrogen,TN）的去除率分别为98%、79%左右,出水ρ（TN）平均在10 mg/L左右;系统在污泥龄为40 d左右时,总磷（totalphosphorus,TP）平均去除率为85%,出水ρ（TP）在0.93 mg/L左右;反硝化除磷、好氧吸磷、膜截留对总磷的去除所占的比例分别为44.6%、51.8%、3.6%;出水浊度极低且几乎无悬浮物,可直接回用于城市杂用水.间歇抽吸、曝气冲刷、在线水力反冲及定期药洗保证了该系统的可持续运行.     

针铁矿为填料的反硝化生物滤池的启动及运行

随着我国经济的发展和城市化进程的加快,日均产生的各种工业废水和生活污水也在增加。我国目前城市污水处理厂的出水普遍能够达到一级B标准,然而其中的总氮浓度依然是湖泊水体二类标准的10倍甚至更多。污水处理厂出水中的总氮主要是以硝态氮的形式存在,因此,我国的部分天然水体中面临着严重的硝酸盐污染的风险。另一方面,我国北方部分地区长期饮用含有高硝酸盐的地下水,某些地区的地下水中硝酸盐含量高达392 mg·L-1,远超过世界卫生组织规定的10 mg·L-1。鉴于此,为了保障饮水安全,亟需发展反硝化脱氮的污水深度处理技术。反硝化生物滤池(denitrification biofilter,DNBF)是一种由曝气生物滤池(BAF)演化而来用于处理污水中氮素污染的新型工艺,其具有占地小、出水水质好、抗冲击负荷强、快速启动、生物量大、处理效率高等优点。填料是影响DNBF运行及反硝化处理效果的重要因素之一。常规的DNBF填料有火山岩、陶粒、沸石、石英砂等。课题组近几年系统研究了天然针铁矿在有机物厌氧消化及C、N等元素的生物地球化学过程中的作用,前期研究结果表明天然针铁矿可以提高生物反硝化的速率和效率。因此,本文以石英砂为对照,探索DNBF在以天然针铁矿作为填料时的反硝化效果,并具体分析了两个DNBF在启动和稳定运行阶段的性能差异。实验装置采用实验室规模的上流式连续流反应器,有效容积为1.2 L。整个装置的接口处均用硅胶密封。反应器运行的控制参数为:进水p H 7.50±0.15(通过0.1 mol·L-1 HCL调节),C/N为4,水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)为4和2 h,当HRT为4 h时反应器氮容积负荷(以N计,下同)保持在0.6 kg·(m3·d)-1。本研究采用人工接种挂膜法,接种污泥采用实验室培养驯化的反硝化污泥。每天采样,分析测定两个反应器启动阶段以及不同HRT运行阶段时的进出水中的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、NO-3、NO-2等指标。DNBF启动运行阶段HRT设为4 h时,以针铁矿和石英为填料的DNBF分别在第8天时和第15天时进入稳定运行状态,COD的去除率在84%~85%,NO-3的去除率均为99%。实验结果表明DNBF反应器以针铁矿为填料,能够缩短反应器的启动时间。这可能是因为天然针铁矿颗粒表面粗糙,比表面积更大,有利于微生物附着生长,因此反应器的启动时间更短。在DNBF稳定运行阶段,当HRT为4 h时,针铁矿为填料的DNBF对COD和NO-3的去除率约为85.45%±0.65%和99.17%±0.11%,石英砂为填料的反应器对COD和NO-3的去除率约为84.56%±0.79%和99%±0.12%,两种填料的反应器的反硝化效果区别不大;当HRT降为2 h并连续运行10 d后,以针铁矿为填料的DNBF对COD和NO-3的去除率分别为84.98%和99.48%,以石英砂为填料的DNBF对COD和NO--3的去除率分别为74.01%和84.51%,且以石英砂为填料的DNBF中出现了NO2的积累,最大积累量达到0.6 mg/L。实验结果表明,针铁矿为填料的DNBF有更好的抗冲击负荷的能力,且不易产生亚硝酸盐氮的累积。引起上述实验现象的原因之一是由于天然针铁矿中含有铁以及其他的一些微量金属元素,当三价铁被还原为微生物可利用的二价铁时,其他金属元素也随之释放到滤池中用作微生物的营养物质。因此,以针铁矿为填料的DNBF中的生物量较多,反硝化菌活性较高。针铁矿促进反硝化过程的具体机制还有待进一步的深入研究。     

PAC与PFS混凝处理污水的对比实验研究

采用PAC(聚合氯化铝)与PFS(聚合硫酸铁)混凝剂处理污水，并进行了对比实验。结果表明。在污水COD浓度为920mg／L，PFS折算为Fe2O3的投加量为300mg／L，pH为9．0时，出水COD为406mg／L，COD去除率为55．8％，而PAC折算为Al2O3的投加量为120mg／L时，出水COD为369．8mg／L，COD去除率为59．8％。PAC较PFS对COD的去除率高约4％。     

贝壳填料酸化反应器预处理生活污水试验

在中国沿海一带,海产品废弃物贝壳多数进行废弃处理,成为潜在的环境隐患,对其进行废物资源化利用将是很好的选择.利用贝壳做填料,通过98 d的小试研究,考察了厌氧固定膜反应器在18～25 ℃条件下的运行效果.在水力停留时间分别为4 h、8 h和12 h的条件下,考察了反应器处于酸化段对污染物的处理效能.运行期间获得了较高的TP去除率,水力停留时间4 h、8 h和12 h对应的平均COD去除率分别为55.0%,58.0%和58.9%,平均TP去除率分别为16.90%,25.95%和27.43%.在试验条件下,贝壳释放的碱度足以调节系统的pH值,水力停留时间8 h和12 h对应的出水pH值较进水增加11.6%和16.5%.试验结果表明,贝壳是一种理想的酸化反应器微生物附着和生长载体,从技术和经济角度,水力停留时间设定为8 h较佳.     

工作流量变化对电吸附出水环境质量影响探究

电吸附工作流量的增大会引起对流作用、流体对电子的迁移作用和电吸附设备的吸附能力随之增强。为探究工作流量对电吸附设备出水环境质量的影响,通过试验将多种工作流量下电吸附设备对氨氮、化学需氧量的去除率进行比对,并分析得水率能耗,进而确定适宜的流量。研究结果显示:在进水条件、工作时间、反洗流量和反洗时间等参数固定时,随着工作流量的增大各指标的去除率下降,而随着工作流量增大除盐效果会变差。根据/h,在工作流量=500 L/h时能耗1. 57/m3,得水率81. 1%,除盐率75%;结合产水效率和电吸附的除盐性能,反洗操作参数可定为反洗流量为700/h、反洗时间为32 min;稳定运行阶段,电吸附除盐、氨氮、COD效果稳定,且出水的电导率在400μS/cm左右,氯离/L左右,出水氨氮浓度小于5 mg/L,COD浓度在25 mg/L左右,符合敞开式循环冷却水补充水标准。试验结论对后期进一步研究提供了基础理论依据。     

固体停留时间对HLB-MR反应器直接回收城市污水中有机物的影响

为优化高负荷生物絮凝-膜反应器（HLB-MR）的工艺参数,提高其资源化城市污水的效能,采用平行对比实验,考察了不同固体停留时间（t_SR）条件下反应器的有机物去除效率、生物絮凝效果、有机物回收效果和膜污染情况。结果表明：在t_SR分别为0.2、0.6、1.0 d时,HLB-MR反应器有机物去除效率均在85%以上,其出水化学需氧量（COD）质量浓度均保持在30 mg/L左右;反应器内的生物絮凝效果随着t_SR的延长而增强,其胶体COD絮凝效率从t_SR为0.2 d时的66%增加到t_SR为1.0 d时的95%,与此同时,有机物的矿化损失率也逐渐增加,从t_SR为0.2 d时的6.9%增加到t_SR为1.0 d时的10.5%,总COD的回收率逐渐降低;反应器内浓缩液的膜污染潜势随着t_SR的延长逐渐缓解,这与较长t_SR条件下反应器内胞外聚合物（EPS）产量较高、生物絮凝效果较好、微细颗粒（0~1 μm）的颗粒浓度较低有关。经过综合对比分析,0.6 d为反应器较优的t_SR参数,在该条件下,胶体COD的絮凝效率高达90%,膜污染程度较轻;总COD的矿化损失率低至7.4%,总COD的回收率（忽略膜清洗时有机物损失）可高达80%以上。     

偏振激发-能量色散X射线荧光光谱法测定卤水中主量元素硫氯钾钙

用模拟卤水建立一套能量色散X射线荧光光谱法测定卤水中硫氯钾钙主量元素含量的方法。结果表明，方法连用于高盐度卤水的测试分析，一定浓度的Mg对测定结果没有明显的影响。方法的分析精密度（RSD，n=15）为0．97％～4．16％（除Ca外），检出限为S0．030g／L、C10．015g／L、K0．020g／L和Ca0．008g／L。卤水中S、Cl、K的测定结果与相应的重量法、滴定法、原子吸收光谱法结果相符。     

连续流态下好氧颗粒污泥的培养及处理制药废水的性能

在上流式好氧颗粒污泥床反应器中, 以厌氧颗粒污泥和好氧絮状活性污泥为接种泥, 采用人工配制的模拟废水, 成功培养出性能优异的好氧颗粒污泥.反应器内污泥浓度稳定在5g/L左右, 颗粒污泥粒径为0.5~2.0mm, 当进水COD为2000mg/L, 容积负荷为4.8kg/(m3·d)时, 系统对COD的去除率稳定在96%以上.通过扫描电镜观察, 好氧颗粒污泥是层状结构, 表面有大量丝状菌缠绕, 内部有短杆菌和空穴存在.逐步提高制药废水在进水中的比例, 经过47d的培养, 生物制药废水完全取代模拟废水, 系统对COD、NH₃-N、TP的去除率分别稳定在90%、90%和70%以上.      

三相生物流化床处理啤酒废水

通过三相生物流化床处理啤酒废水的实验研究,探讨曝气量和水力停留时间对处理效果的影响,确定最佳曝气量为0.25 m³/h,最佳水力停留时间为1.5 h。在该实验条件下,COD_cr平均去除率在85％以上,生物浓度高达28.31 mg/L,生物膜活性强,同时反应器具有较强的抗冲击负荷能力。     

膜蒸馏处理乳化油废水的实验研究

采用自制的中空纤维膜蒸馏组件对模拟的乳化油废水进行膜蒸馏处理研究, 分析了料液的浓度、流速、温度和处理时间等因素对膜通量及去除率的影响。实验结果表明: 在料液温度为50℃、流速为14 mL /min、乳化油浓度为500 mg/L 的条件下, 运行1 h后乳化油膜通量为21.20 g/m2 ·h, 去除率> 70%; 运行5 h后膜通量下降为5.141 g/m2 ·h, 去除率> 90%。     

酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化

酸性矿山排水一直是难以处理的矿山环境问题之一。课题组前期研究表明,硫酸盐矿物和铁氧化物矿物能够促进垃圾渗滤液中有机物的降解。而硫铁矿的酸性矿山排水中既含有大量的硫酸盐也还有较高浓度的铁离子,因此,我们进一步研究了将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧处理的效果,并通过小瓶实验优化得到在m(COD)/m(SO2-4)为3的配比下,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液进行混合调节后处理,调节废水中的COD、硫酸根以及其他金属离子都可以得到较好的去除效果。因此,本文采用工作体积为4 L的连续运行反应器,长期考察将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化的效果。在连续运行实验中,参照小瓶实验结果,按照m(COD)/m(SO2-4)为3的配比,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合,之后用NaO H溶液调节混合液的p H,得到p H为7.5左右的调节废水,调节废水中COD、硫酸盐浓度分别约为7 500 mg/L和2 500 mg/L。将调节废水加入反应器,鼓氩气,不接种其他微生物,维持厌氧运行,水力停留时间和温度分别为20 d和35℃。厌氧反应器稳定运行一年后,反应器出水中的COD和硫酸盐浓度分别约为800 mg/L和500 mg/L,调节废水中COD和硫酸根的去除率分别达到90%和80%,Fe、Mn、Ca、Zn等重金属离子的去除率均在80%~90%。微生物群落分析的结果表明,种群上占优势的微生物主要有硫酸盐还原菌、产酸菌、产甲烷菌与铁还原菌等厌氧微生物。硫酸盐还原菌是能够适应苛刻环境的微生物,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌利用混合废水中的有机质还原硫酸盐生成单质硫和S2-,而生成的S2-可以用于还原三价铁离子,并同时与调节废水中的重金属离子生成金属硫化物沉淀,从而实现单质硫、硫离子和重金属离子的去除,亦解除了游离的S2-对微生物的毒性作用。此外,铁还原菌也能够将三价铁还原成Fe2+,Fe2+能提高硫酸盐还原菌、产酸菌等厌氧微生物的活性。本文的研究结果表明,将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化,能够同时高效处理两种废水,达到以废治废目的,具有一定的实际应用价值。另一方面,由于垃圾渗滤液的可生化性较差,而本实验中调节废水的COD去除率高达90%,这说明垃圾渗滤液中的一些难降解物质也被分解转化,因此,酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化过程中涉及的具体机制还需要进一步进行深入的研究。     

羟基锆交联累脱石的制备研究

以钠化累托石为原料进行改性制备羟基锆交联累托石，并探讨以羟基锆交联累托石制备吸附有机废水的最佳条件。试验得到的最佳条件为：交联剂浓度为0．20mol／L，85℃下回流12h，累托石悬浮液浓度为60，投料比为4mmol／g时，在65℃下交联反应2．5h。在此条件下制备的羟基锆交联累托石的比表面积为9．250m^2／g，对COD的吸附容量可达119mg／L。     

弹性填料处理河道污水实验研究

采用弹性填料曝气生物膜法对污染的河道水体进行处理的实验研究,结果表明,在2m/h的流速、水温为16℃~18℃、气水比为1∶1的条件下,采用弹性填料的生物膜处理系统运转正常,不易发生堵塞或系统短流,系统此时的水力停留时间为3.5h左右,污水中的COD和NH3-N去除率稳定,其均值分别为49.4%和19.1%。     

印度集中产粮区农业活动引起饮用地下水受到硝酸盐和氟化物污染

本文评价了印度集中产粮区农业活动引起的饮用地下水中NO3—N和氟化物（F）的潜在污染。从不同深度、不同类型水井中共采集了342个地下水样品,分析了地下水样品中NO3—N和氟化物的含量以及pH值和导电率（EC）。也收集了研究区内有关主要种植模式、肥料和杀虫剂使用情况等数据。地下水样品中NO3—N的含量较低,浓度范围为0．01-5．97mg／L,仅6．7％的样品中NO3-N的含量大于3．0mg／L。居民区地下水样品中的NO3-N含量高于农田区。但所有样品中NO3州的浓度均低于世界卫生组织规定的饮用水中NO3—N的容许浓度。地下水样品中NO3—N的含量随水井深度的增大而减小（r=-0．297,P≤0．01）,而随含氮肥料施肥率的增加而增大（r=0,931,P〈0．01）。种植浅根性作物地区地下水中NO3—N的浓度高于种植深根性作物的地区。地下水样品中氟化物的浓度也普遍较低（0．02-1．19mg／L）,仅2．4％的样品中氟化物浓度大于1．0mg／L,这对局部地区居民造成了潜在的氟中毒威胁。总的来说,研究区内地下水中氟化物浓度的空间变化和随含水层深度的变化不大,这表明,研究区的地层岩性是均质的。地下水样品中氟化物的浓度与农业磷酸盐肥料（普通过磷酸钙）的施肥量呈明显的正相关关系（r=0．237,P〈0．01）。研究结果表明,目前研究区内居民饮用的地下水是安全的,但集中产粮区有关的一些人为活动的确对地下水中NO3—N和氟化物的浓度产生了影响。