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厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

环境工程学报 2017年第11期11卷 5884-5891页

作者：张骏尧王志伟梅晓洁吴志超同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器(An DMBR),通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L^(-1)左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·(m2·h)-1,HRT为2.5 ... 详细信息

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器(An DMBR),通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L^(-1)左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·(m2·h)-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L^(-1)左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia(梭状芽胞杆菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)、Anaerolineae(厌氧绳菌纲)、OP8_1和Spirochaetes(螺旋体纲),其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea(甲烷绳菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃毛菌属)为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。

关键词：平整液废水厌氧动态膜生物反应器微生物分析污水处理

生物炭投加对厌氧动态膜生物反应器的性能强化和机理研究

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生物炭投加对厌氧动态膜生物反应器的性能强化和机理研究

作者：欧阳荭霖重庆交通大学

学位级别：硕士

黑水主要由尿液、粪便以及冲洗水组成,里面含有大量有机物和营养物质。单独收集的黑水经过厌氧消化后,可实现能源的回收。结合动态膜技术,厌氧动态膜生物反应器（An DMBR）可以大大提高厌氧污水处理的效率和质量。然而,在不同温度下,随... 详细信息

黑水主要由尿液、粪便以及冲洗水组成,里面含有大量有机物和营养物质。单独收集的黑水经过厌氧消化后,可实现能源的回收。结合动态膜技术,厌氧动态膜生物反应器（An DMBR）可以大大提高厌氧污水处理的效率和质量。然而,在不同温度下,随着有机负荷率（OLR）的增加,产甲烷性能、动态膜特性与微生物群落结构变化之间的关系有待进一步探讨。此外,长时间附着在支撑材料上的污泥增加了膜过滤阻力,可能会引起膜污染的问题,同时反应器的性能也有待提升。因此,向An DMBR中添加外源物质是一种较为新颖的思路。通过研究发现,具有多孔性的生物炭投加到An MBR中,能够起到减缓膜污染,提升反应器运行性能的作用。然而,在不同温度下,对强化An DMBR运行性能的研究相对较少,生物炭的投加对反应器的性能、微生物群落结构以及宏基因组学的分析不足。因此,本文研究了An DMBR对运行温度的响应及作用机制,以及研究生物炭对An DMBR性能的强化作用及机理。得出的主要结论如下:（1）通过考察室温和中温An DMBR在三种OLR条件下的运行效果可知,所有反应器均获得97%以上的COD去除率,而温度的降低限制了微生物活性,使甲烷产量呈现下降趋势。相比于中温条件,室温下的反应器更容易形成致密的动态膜,且膜上污泥的空间分布高度聚集,导致膜污染的速率加快。（2）与中温条件下相比,室温下的微生物种群丰富度较高,而多样性较低。两个反应器中的优势细菌均以拟杆菌门、放线菌门和绿弯菌门为主,而优势古菌主要为甲烷鬃菌属。（3）与对照组相比,投加生物炭后,甲烷产率在高温下提高了12%,而在中温和常温下提高了6-10%左右。此外,生物炭的吸附作用改善了污泥混合液的性质,避免更多的生物聚合物进入膜孔。相应地,三个反应器的总阻力（R_t）减少了约6.2×10 m-7.3×10 m,从而减缓了膜污染。（4）通过宏基因组学分析,生物炭促进了厌氧消化相关代谢途径的绝对丰度,如氨基酸代谢、糖酵解、三羧酸循环等。因此,生物炭的投加能够提高有机化合物的利用和转化率,以释放更多小分子量的中间产物,这些产物再被产甲烷菌高效利用,从而转化出更多的甲烷。

关键词：厌氧动态膜生物反应器黑水处理生物炭过滤特性宏基因组学

室温和中温下厌氧动态膜生物反应器(AnDMBRs)处理黑水特性研究

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室温和中温下厌氧动态膜生物反应器(AnDMBRs)处理黑水特性研究

水头差对厌氧动态膜生物反应器动态膜形成影响

中国环境科学学会2022年科学技术年会

作者：谭秀晴欧阳荭霖周毅康英豪潘伟亮重庆交通大学环境水利工程重庆市工程实验室

探索了在有机负荷率(OLR)不断增加的情况下,两个厌氧动态膜生物反应器(AnDMBRs)分别在室温和中温条件下处理合成黑水的性能特征。结果表明:由于动态膜(DM)的存在,在室温下有机物的去除与在中温条件下进行的反应器中有机物的去除是接近的... 详细信息

探索了在有机负荷率(OLR)不断增加的情况下,两个厌氧动态膜生物反应器(AnDMBRs)分别在室温和中温条件下处理合成黑水的性能特征。结果表明:由于动态膜(DM)的存在,在室温下有机物的去除与在中温条件下进行的反应器中有机物的去除是接近的,但是甲烷的生产表现出一些差异。在室温下,DM上更容易形成致密的污泥过滤层,导致膜污染更快。通过对比研究,探讨了在室温条件下操作AnDMBR的可行性。研究结果对今后大规模常温处理黑水具有参考价值。

关键词：厌氧动态膜生物反应器室温合成黑水

来源： cnki会议评论

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水处理技术 2020年第1期46卷 99-102页

作者：郝晋伟张娜王霞梁爽山东大学环境科学与工程学院山东济南250100 山东大学微生物技术国家重点实验室山东济南250100

以无纺布为粗孔过滤基材构建厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),通过分析成膜时间、出水通量、过滤阻力、压缩性、胞外聚合物(EPS)含量和粒径分布(PSD),研究了水头差(2、5、8 cm)对动态膜(DM)形成和过滤阻力增加的影响。结果表明,随着水头... 详细信息

以无纺布为粗孔过滤基材构建厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),通过分析成膜时间、出水通量、过滤阻力、压缩性、胞外聚合物(EPS)含量和粒径分布(PSD),研究了水头差(2、5、8 cm)对动态膜(DM)形成和过滤阻力增加的影响。结果表明,随着水头差的增加,动态膜的形成时间缩短,过滤阻力提高;基于成膜时间和出水通量考虑,实验的适宜水头差为5 cm,出水浊度在45 min后降低至2 NTU以下,稳定通量为42 L/(m^2·h)。小颗粒和EPS的积累是造成过滤阻力增加的主要原因。

关键词：厌氧动态膜生物反应器动态膜水头差成膜时间膜污染

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污水处理中厌氧动态膜生物反应器的研究进展

工业水处理 2017年第3期37卷 1-5页

作者：孙琪媛胡以松王晓昌西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055

除了具有传统厌氧膜生物反应器的优点,厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)以其膜材料成本低、膜污染容易控制等独特优势逐渐成为目前研究的焦点。简要分析了厌氧动态膜的运行过程,总结了长期运行条件下An DMBR的工艺性能,讨论了工艺性能的影... 详细信息

除了具有传统厌氧膜生物反应器的优点,厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)以其膜材料成本低、膜污染容易控制等独特优势逐渐成为目前研究的焦点。简要分析了厌氧动态膜的运行过程,总结了长期运行条件下An DMBR的工艺性能,讨论了工艺性能的影响因素。最后探讨与展望了AnDMBR工艺的研究方向与应用前景。

关键词：厌氧动态膜生物反应器运行过程膜污染

活性炭投加对厌氧动态膜生物反应器的性能强化和机理研究

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活性炭投加对厌氧动态膜生物反应器的性能强化和机理研究

作者：李健山东大学

学位级别：硕士

动态膜生物反应器（DMBR）结合动态膜和膜生物反应器工艺,具有成本低、能耗低的优点。厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）则将动态膜技术应用到厌氧污水处理技术中,具有诸多优势。但是由于厌氧活性污泥颗粒在膜组件上的吸附/沉积,导致厌氧... 详细信息

动态膜生物反应器（DMBR）结合动态膜和膜生物反应器工艺,具有成本低、能耗低的优点。厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）则将动态膜技术应用到厌氧污水处理技术中,具有诸多优势。但是由于厌氧活性污泥颗粒在膜组件上的吸附/沉积,导致厌氧动态膜厚度增加,孔径变小,过滤阻力增加,膜孔堵塞引起的膜污染问题依然存在,同时工艺性能的稳定性亟待提升。一种较为新型的思路是向反应器中投加吸附剂,通过改善反应器内污泥性质提升反应器的运行性能。其中,孔隙发达,比表面积大的粉末活性炭（PAC）被应用到MBR、AnMBR和DMBR中,研究发现其能减缓膜污染,提升反应器运行性能。鉴于PAC在提升MBR和DMBR运行性能方面具有显著效果,本文开展了投加PAC强化AnDMBR性能的研究。通过对比分析三台反应器C-AnDMBR（Og/LPAC）、PAC-AnDMBR1（1g/LPAC）、PAC-AnDMBR2（3g/LPAC）对低浓度合成污水的运行表现,探究了厌氧动态膜（AnDM）物化性质、微生物特性和反应器宏观表现,揭示了 PAC投加强化AnDMBR的作用机理。得出的主要研究结论如下:（1）PAC能提升 AnDMBR 的处理性能。PAC-AnDMBR1 和 PAC-AnDMBR2的平均出水COD浓度分别为50.16mg/L,40.21mg/L,较C-AnDMBR分别降低了 22.5%,37.9%。平均去除效率提高到 82.72%、86.18%。PAC-AnDMBR1、PAC-AnDMBR2的平均出水VFA浓度降至7.7,7.0mg/L。（2）PAC能改善AnDMBR的过滤性能。PAC-AnDMBR2的出水通量比PAC-AnDMBR1 和 C-AnDMBR 分别提升了 20L/m2h,10 L/m2h。另外,PAC 的投加也减缓了反应器的过滤阻力,维持良好的出水浊度,实现了良好的截留效果。（3）PAC能改善厌氧动态膜的物化特性。投加PAC的AnDM结构疏松,EPS含量低,反应器过滤能力有所提升。从AnDM外层至内层,呈现出污泥粒径增大,EPS含量降低的趋势。并且随着PAC投加量的增多,动态膜污泥的疏水性降低,Zeta电位有所改善,比表面积和孔体积得到提高。（4）PAC能优化AnDM中细菌群落结构。与C-AnDMBR动态膜相比,PAC-AnDMBR1和PAC-AnDMBR2动态膜中微生物多样性和丰度增加,与厌氧水解酸化有关的变形菌门和拟杆菌门的丰度分别提升了 6.9%、13.3%。（5）PAC能优化AnDM中古菌群落结构,有利于产甲烷古菌的表达。与C-AnDMBR动态膜相比,PAC-AnDMBR1和PAC-AnDMBR2动态膜中甲烷鬃毛菌属的丰度分别提升了 8.4%、13.0%,投加PAC有利于提升甲烷鬃毛菌属表达活性。

关键词：粉末活性炭厌氧动态膜生物反应器动态膜污泥性质膜污染

升流式厌氧动态膜生物反应器的工艺优化与污水处理效能研究

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升流式厌氧动态膜生物反应器的工艺优化与污水处理效能研究

作者：段傲西安建筑科技大学

学位级别：硕士

厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)是一种基于厌氧膜生物反应器(AnMBR)的新型高效厌氧处理工艺,其将低廉的大孔径(10-200μm)膜材料(如无纺布、尼龙网、钢丝网等)作为膜基材制备动态膜组件,截留悬浮颗粒形成过滤层达到固液分离的目的。AnDMB... 详细信息

厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)是一种基于厌氧膜生物反应器(AnMBR)的新型高效厌氧处理工艺,其将低廉的大孔径(10-200μm)膜材料(如无纺布、尼龙网、钢丝网等)作为膜基材制备动态膜组件,截留悬浮颗粒形成过滤层达到固液分离的目的。AnDMBR具有成本低、出水水质良好、膜清洗简便及可回收生物能源等优点,逐渐得到了广泛的关注。不同运行条件对动态膜形成过程及截留效果均有影响,形成有效稳定且过滤性能良好的动态膜对于AnDMBR的运行至关重要,并且目前尚缺乏对AnDMBR工艺稳定运行的系统研究。因此本文着重考察了膜基材孔径、动态膜形成方式以及污泥循环模式对AnDMBR工艺性能的影响,并开展工艺实验对比AnDMBR和AnMBR运行效能,验证了AnDMBR处理生活污水的应用潜力。本文的主要研究工作和取得的结果如下:(1)基于膜基材孔径会影响动态膜的形成过程和截留效果,考察了200目、300目和500目尼龙网(膜孔径分别为74、48和30μm)对AnDMBR的动态膜结构及工艺性能的影响。结果表明:不同的尼龙网孔径对污水处理性能影响不大,但跨膜压差(TMP)随着膜基材孔径的减小而逐渐增大(三组反应器的TMP增长速率分别为0.14、0.60和1.92 k Pa/d),泥饼层的分析也表明500目的膜组件污染最为严重,比较分析认为200目尼龙网是合适的动态膜基材。(2)考察了两种动态膜形成方式(自生动态膜(SFDM)和预涂动态膜(PCDM))对AnDMBR工艺性能的影响。研究发现采取瞬时高通量抽吸污泥混合液的方式形成PCDM时,AnDMBR的TMP增长速率(0.14 k Pa/d)明显高于SFDM(0.05 k Pa/d),但其对污染物去除和产甲烷率没有明显强化作用。因此认为SFDM比PCDM具有优势。(3)研究了污泥循环增加动态膜表面错流速率(CFV)的方式促进动态膜的形成并控制膜污染。实验结果表明污泥循环(1.1 L/h)对污泥性能有不利影响,一方面经过泵的蠕动使得污泥絮体里的胶体颗粒和有机物分离出来更容易进入到出水中(反应器内上清液和出水中SS浓度增长了3倍左右),另一方面经过出水泵的抽吸作用导致细小颗粒和胶体物质等在膜表面富集、形成致密的泥饼层,加快了动态膜污染,因此认为在处理污水时升流式AnDMBR无需设置污泥循环。(4)在工艺条件优化的基础上,建立了小试升流式AnDMBR和AnMBR装置,比较研究了膜过滤性能、有机物去除与产气效果以及泥饼层的性质。根据水力停留时间(HRT)(24.0、31.6和42.8 h)将运行过程划分为三个周期,实验结果表明:1)尽管微滤膜截留能力较强(平均出水浊度为3 NTU左右),但是其TMP增长速率过快(分别为0.91、1.30和1.70 k Pa/d),而AnDMBR在能保证较低的出水浊度的同时(平均出水浊度为10 NTU左右)依旧具有较低的TMP增长速率(分别为0.01、0.01和0.06 k Pa/d);2)对于污染物去除效果,以污泥混合液的生物降解为主,膜的截留作用为辅,有效的动态膜形成后和微滤膜的截留作用相差不大;3)AnDMBR和AnMBR的产甲烷率及甲烷组分相似;4)泥饼层的性质分析表明,微滤膜因孔径小而堵塞严重,膜表面上沉积了较多的有机物、胶体物质等导致其膜污染较为严重,而动态膜则表现出相对较轻的膜污染。

关键词：厌氧动态膜生物反应器工艺优化污水处理膜污染生物能源回收

颗粒活性炭对AnDMBR污水处理性能与动态膜性质的影响

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环境工程 2024年第2期42卷 104-112页

作者：屈艺胡以松刘乐程东兴杨媛陈荣王晓昌西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GA... 详细信息

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,浊度去除率分别提高了3.1~12.3百分点,COD去除率分别提高了5.7~12.1百分点,GAC投加量越大对污染物去除的贡献越大。与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,甲烷总产率分别提高了23.7%、34.6%、24.2%、8.3%,最佳GAC投加量为6 g/L。投加GAC改善了AnDMBR的污染物去除性能和产甲烷性能。GAC的投加有利于降低厌氧污泥和动态膜中EPS的含量,削减出水中荧光性溶解性有机物的含量,减小跨膜压差(TMP)的增长率。同时GAC的吸附与生物富集效应可形成生物活性炭,增大污泥粒径,改善污泥性质和动态膜的多孔结构,对AnDMBR的长期运行起到了积极作用。

关键词：厌氧动态膜生物反应器颗粒活性炭生活污水过滤性能污泥性质

零价铁强化厌氧过滤式生物膜反应器的性能和机理研究

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零价铁强化厌氧过滤式生物膜反应器的性能和机理研究

作者：张娜山东大学

学位级别：硕士

相较于厌氧膜生物反应器(AnMBR),厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)用粗孔过滤材料替代微滤/超滤(MF/UF)膜,具有低成本、低能耗的显著优势。但是膜污染问题依旧存在,影响了该工艺的工程应用前景。反应器内的悬浮态污泥是最主要的膜污染物,... 详细信息

相较于厌氧膜生物反应器(AnMBR),厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR)用粗孔过滤材料替代微滤/超滤(MF/UF)膜,具有低成本、低能耗的显著优势。但是膜污染问题依旧存在,影响了该工艺的工程应用前景。反应器内的悬浮态污泥是最主要的膜污染物,将其浓度最小化是控制膜污染的有效措施。基于此,课题组前期提出了一种完全利用粗孔过滤材料上所附着动态膜(实质为生物膜)实现有机物去除、悬浮污泥浓度近似为零的新型厌氧过滤式生物膜反应器,并取得了良好的工艺表现。目前,对新型厌氧过滤式生物膜反应器的研发还处于初级阶段,在工艺优化方面还有诸多研究工作亟待开展。此外,过滤式生物膜的物化和微生物学特性尚未明确。基于零价铁的强还原性和其在传统厌氧工艺性能强化中的成功应用,本研究首次尝试了投加零价铁强化厌氧过滤式生物膜反应器的运行表现,并对相关机理进行了探究。通过对比分析两台反应器(空白R1和零价铁强化R2)对低浓度合成污水的处理性能和过滤性能,探究了生物膜的内、外层特性及其与反应器性能之间的相关关系,揭示了零价铁强化厌氧过滤式生物膜反应器的作用机理。得出的主要结论如下:(1)零价铁投加强化了厌氧过滤式生物膜反应器的处理性能。R2反应器出水COD浓度为43.0±17.9mg/L,较空白R1降低了31.0%,平均COD去除效率提高到90.1%,沼气产量升至340 mL/d,出水中的VFA降低为9.5 mg/L。(2)零价铁投加改善了厌氧过滤式生物膜反应器的过滤性能。R2反应器的稳定TMP为4kPa,较空白R1反应器降低了 11%。此外,零价铁的投加对出水浊度没有产生显著影响,平均为3.63 NTU,实现了良好的截留效果。(3)零价铁投加改变了生物膜的物化特性。与R1生物膜相比,R2生物膜结构疏松、EPS含量(特别是多糖含量)降低,有助于改善过滤能力,提高运行稳定性。随着生物膜深度的增加,生物膜的结构逐渐致密,平均粒径逐渐增大,蛋白质含量逐渐降低,多糖含量逐渐增加。(4)零价铁投加优化了生物膜中细菌群落结构,促进了水解酸化效率,为后续产甲烷阶段提供了适宜底物。与R1生物膜相比,R2生物膜中与厌氧水解酸化、产氢产乙酸过程有重要作用的优势菌门—变形菌门和拟杆菌门的相对丰度增加,整体提高了 12%左右;R2生物膜中与VFA的降解转化和产甲烷过程相关的互营杆菌目的相对丰度分别提高了9.52%、3.99%。(5)零价铁投加优化了生物膜中古菌群落结构,促进了产甲烷古菌的表达。与R1生物膜相比,R2生物膜中甲烷鬃毛菌属的占比提高了7～10%,零价铁加强了甲烷鬃毛菌属的主导作用。R2性能增强的主要微生物学机理是零价铁增加了生物膜中优势细菌和优势产甲烷菌群的相对丰度。

关键词：零价铁厌氧动态膜生物反应器厌氧过滤式生物膜反应器动态膜生物膜