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MFC-厌氧mbr耦合系统运行效果及膜污染特性研究

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MFC-厌氧MBR耦合系统运行效果及膜污染特性研究

作者：王凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

厌氧膜生物反应器具有能耗低、水力负荷高、处理效果好且可产生天然气等优点，是一种极具发展前景的新技术。但是它的膜污染机理更加复杂，控制更加困难。本实验提出了利用微生物燃料电池内部特殊的电化学环境来延缓膜污染的方法，期待... 详细信息

厌氧膜生物反应器具有能耗低、水力负荷高、处理效果好且可产生天然气等优点，是一种极具发展前景的新技术。但是它的膜污染机理更加复杂，控制更加困难。本实验提出了利用微生物燃料电池内部特殊的电化学环境来延缓膜污染的方法，期待在有效延长膜运行时间的同时可以增强污水处理效果。实验通过分析各种因素对出水水质及膜污染状况的影响，确定了一组最佳值并在此条件下对膜污染的控制机理进行了探讨。结果表明，对膜污染而言，水力负荷的冲击要远强于电场的缓解作用，表现为随着水力负荷的减小，膜运行时间变长。此外，外电阻的减小同样会有助于提高COD降解效果与膜污染控制效果，却会通过影响两室pH对氨氮去除造成一定程度的阻碍。但就MFC产电效能来说，100Ω外阻更加接近系统内阻，因此其功率密度最大，为0.40W mNCC。最后，实验考查了硝氮浓度对系统的影响。结果显示，过高的硝氮浓度虽然会导致COD与氨氮的处理效果增强，同时膜运行时间变长，但硝氮的去除率却大幅降低。通过综合比较出水效果与膜运行时间，我们选择了1.59kg mNCC d的水力负荷、100Ω外阻及30mg/L的硝氮浓度作为下一轮实验的条件。在此条件下，COD与氨氮的去除率高达89.56%与59.38%，膜运行时间为248h。为了深入研究MFC对膜污染的控制机理，实验分别对MFC-厌氧mbr系统进行了短期与长期过滤实验。结果表明，短期实验中闭路系统膜污染速率均低于开路系统，并且长期过滤实验中，闭路系统的膜污染控制效果更加显著，表明阴极不锈钢网与荷负电膜污染物质间的静电排斥力并不是该系统膜污染缓解的唯一因素。通过对两套系统阴极室污泥性质变化的分析，结果表明，闭路系统阴极室污泥具有较低的zeta电位，这是由EPS中较高的蛋白质含量所导致的。此外上清液中的SMP以及蛋白质含量相对较低，进而延缓系统膜污染进程。 MFC-厌氧mbr系统的膜污染控制机理主要有以下两点：①阴极不锈钢网与污泥颗粒之间的排斥力，这主要表现为MFC内电场中带负电物质会产生与质子相反方向的迁移。并且该驱动力会随着污泥颗粒表面负电性的增强而增大，这在一定程度上抵消了膜出水抽吸力。②长期运行条件下MFC阴极进水及阴极内部的特殊生物电化学环境会显著改善污泥的絮凝性与沉降性，这对膜污染控制是极为有利的。

关键词：微生物燃料电池厌氧mbr 运行效果膜污染静电排斥力

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厌氧膜生物反应器研究与应用概述(代序言)

环境工程学报 2024年第5期18卷 1233-1239页

作者：郭广泽李倩李玉友日本东北大学土木与环境工程系仙台980-8579 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,Anmbr)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好... 详细信息

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,Anmbr)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好等优势,在过去40 a已经在工业废水、有机固体废弃物以及城市污水的资源和能源化领域开展了广泛的研究。与传统厌氧消化技术相比,厌氧mbr通过膜分离过程延长了污泥停留时间,维持反应器中高生物量,促进了物质分解及甲烷转化,极大提高了厌氧消化的效率。为了推进厌氧mbr技术的工程化应用并提供技术与理论的支撑,《环境工程学报》编辑部邀请李玉友、盛国平、李倩3位教授组织了“厌氧mbr技术与有机废水资源化”专题,综述了厌氧mbr的发展历程、主要研究团队、在有机废水资源化中的应用及最新研究热点,作为该专题的代序言。

关键词：厌氧mbr 厌氧消化有机废水资源化

新型厌氧反应器+mbr处理乳品废水的实验研究

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新型厌氧反应器+MBR处理乳品废水的实验研究

作者：王吉东华大学

学位级别：硕士

水资源短缺与水环境污染是全球淡水资源领域面临的主要问题,也是中国经济快速发展过程中所遇到的严峻挑战,污水回用是缓解水资源短缺的重要方法。中国城市污水回用处于发展阶段,污水回用率相对较低。借鉴发达国家成功经验、完善政策法... 详细信息

水资源短缺与水环境污染是全球淡水资源领域面临的主要问题,也是中国经济快速发展过程中所遇到的严峻挑战,污水回用是缓解水资源短缺的重要方法。中国城市污水回用处于发展阶段,污水回用率相对较低。借鉴发达国家成功经验、完善政策法规体系、开发适合中国国情的回用技术,是中国城市污水回用市场健康快速发展的必要之路。本文基于这种指导思想,研制开发了新型复合式厌氧工艺,它由新型厌氧反应器和厌氧mbr两个单元组成,试验用水经过新型厌氧反应器的前处理再经过厌氧膜生物反应器的深度处理,检测后排放。实验中以人工配制乳品废水作为试验进水,不仅对新型厌氧反应器的启动特性进行了研究,对整套工艺的运行效果和稳定性也进行了分析总结,为今后的深入研究与实际应用提供了参考。试验研究获得以下结论:(1)在常温条件下,用部分好氧污泥和部分消化污泥作为新型厌氧反应器的接种污泥,采用葡萄糖自配的中等浓度水样作为启动用水,可以在短期内成功启动新型厌氧反应器。(2)新型厌氧反应器处理乳品废水的过程中,HRT的变化对产气量和COD的去除率影响较大,对SS的去除和VFA影响较小。本厌氧反应器对乳品废水中的氨氮去除效果不明显。(3)反应器启动完成后,反应器内各反应区内针对不同的底物成分,分别形成了不同形态的微生物菌群。处理乳品废水阶段结束后,产酸区的污泥中观测到大量的球菌和叠球菌,产甲烷区内观察到大量的丝状菌种,均与启动阶段中观测到的菌种组成有较大的差异。(4)人工配置乳品废水在经过新型厌氧反应器+厌氧mbr的工艺处理作用后出水水质得明显改善,系统运行稳定,处理效果良好。出水经过厌氧mbr处理后,pH有所提高。(5)实验中受污染的膜组件先采用物理清洗的方法,再以次氯酸钠作为清洗剂进行化学清洗,膜通量恢复效果较好。(6)通过对两种处理乳品废水的生化工艺进行效益分析,得出新型厌氧反应器+厌氧mbr无论在经济效益方面还是在社会环境效益方面,都具有一定的竞争优势。

关键词：新型厌氧反应器启动乳品废水厌氧mbr 膜污染

厌氧膜生物反应器降解偶氮染料及膜污染的研究

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厌氧膜生物反应器降解偶氮染料及膜污染的研究

作者：张聚成大连理工大学

学位级别：硕士

本论文应用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,Ambr)处理模拟的偶氮染料废水,偶氮染料高效降解菌基因工程菌E coli JM109被接种在膜生物反应器中,膜截留作用有效防止了基因工程菌E coli JM109流失,维持了高菌体浓度,强化... 详细信息

本论文应用厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,Ambr)处理模拟的偶氮染料废水,偶氮染料高效降解菌基因工程菌E coli JM109被接种在膜生物反应器中,膜截留作用有效防止了基因工程菌E coli JM109流失,维持了高菌体浓度,强化了对以酸性红B为代表的偶氮染料体的脱色效果。同时,考察了染料脱色产物在好氧条件下重着色的机理及好氧条件下彻底矿化可能性。最后,考察了厌氧mbr的管式膜在高菌浓度情况下的膜污染情况。本研究采用的特殊菌为大连理工大学环境与生命学院环境生物工程研究室构建并保存的基因工程菌Escherichia coli JM109作为降解偶氮染料的微生物,接种入厌氧mbr中,经过近200天的运行,反应器中的菌浓度(干重)达到20g/L。将反应器中的菌稀释不同浓度后接种,进行厌氧摇瓶实验。实验结果表明,随接种菌体浓度增加,酸性红B的脱色效率提高。在3g/L和4g/L的接种量下,染料在1小时内完全脱色。厌氧膜生物反应器中膜截留作用,可维持反应器内菌浓度达20g/L,由此大大加强菌对酸性红B的脱色效率。该反应器对COD也有明显的去除效果。酸性红B的厌氧脱色产物在好氧条件下会重新着色,在对比原水与脱色后出水的HPLC分析结果显示,酸性红B对应峰面积比例由87.01.%下降为9.94%脱色过程中,在保留时间19.9分和31.8分的出现新峰,该物质推断为能导致重着色的降解中间产物。该中间产物在氧的作用下,可能形成类似靛酚类物质的结构。该结构的物质遇酸呈桔红色,遇碱呈蓝绿色,从而使脱色后废水重新着色。对脱色产物进行进一步LC-MS的分析结果,支持了对重着色路径的推测。偶氮染料不完全降解后的重着色产物更加稳定,更难于完全降解,为应用厌氧/好氧处理对其彻底矿化带来很大困难。在超临界和亚临界通量条件下,管式膜的污染情况有所不同。超临界通量下膜污染表现为透膜压力快速上升后转为缓慢上升的两阶段,亚临界通量下膜污染表现为透膜压力缓慢上升后转为快速上升,然后又缓慢上升的三阶段。无论在超临界还是亚临界通量下,侧流剪切力都对膜污染起到延缓的作用。对EPS的分析表明膜表面的多糖/蛋白质比例是变化的。随着出水通量的提高,膜表面的EPS中多糖的比例逐渐下降,蛋白质的比例逐渐上升,而在膜内部多糖为主要污染物质。

关键词：厌氧mbr 偶氮染料重着色膜污染

碱度变化对复合式厌氧膜生物反应器处理有机废水的影响研究

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碱度变化对复合式厌氧膜生物反应器处理有机废水的影响研究

作者：江露英武汉科技大学

学位级别：硕士

水资源的匮乏和水污染的严峻使得寻求经济高效的水处理工艺与回用技术成为各国学者研究的热点和迫在眉睫需要深入研究解决的课题。本文首次将附着式厌氧反应器（AGAR）和分置式厌氧膜生物反应器（厌氧mbr）相结合，研制出了一种新型复... 详细信息

水资源的匮乏和水污染的严峻使得寻求经济高效的水处理工艺与回用技术成为各国学者研究的热点和迫在眉睫需要深入研究解决的课题。本文首次将附着式厌氧反应器（AGAR）和分置式厌氧膜生物反应器（厌氧mbr）相结合，研制出了一种新型复合式厌氧工艺。AGAR中以海绵填料作为微生物附着的媒介，有效的阻止了活性污泥的流失，以厌氧mbr取代传统工艺后续的好氧池和二沉池，缩短了工艺流程和减小了占地空间。影响该厌氧工艺运行的因素有很多，如有机负荷率（OLR）、水力停留时间（HRT）、温度、碱度等，本文主要探究碱度对该工艺运行状况的影响。以某焦化废水处理厂兼氧池污泥作为AGAR的接种污泥，采用有机废水COD值从800mg/L逐步升高至1500mg/L进行逐级驯化。启动81天后，进水COD值为1500mg/L左右时，AGAR的COD去除率高达80.5%，达到启动目标。将成功启动后的AGAR与分置氏厌氧mbr结合，在温度为301℃，进水COD值为1500mg/L左右，AGAR的HRT为24h，厌氧mbr的HRT为3h的工艺条件下运行。该工艺平稳运行后，在810、452、260和88mg/L四个碱度条件下，AGAR每消耗1gCOD产生0.078～0.090g碱度（以CaCO3计）。碱度从810mg/L梯度降至88mg/L的过程中，系统pH降低，产气量和挥发性脂肪酸（VFA）浓度略有升高，该厌氧工艺整体运行稳定，基本不受碱度冲击的影响。当碱度从810mg/L骤降至88mg/L时，系统发生酸化且不能自行适应和恢复，而碱度恢复810mg/L后，系统经过23天恢复原运行状况。本文研究的复合厌氧工艺对进水Alk0/COD0为0.06～0.56范围内的有机废水去除率可达94%～96%，出水VFA浓度≤50mg/L，因而Alk0/COD0=0.06是最为经济并保持高效运行的方案。

关键词：厌氧mbr 附着式厌氧反应器复合式厌氧工艺碱度 COD

mbr+膜分离技术处理生活垃圾焚烧厂渗滤液工程研究

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环境保护科学 2018年第6期44卷 90-95页

作者：康广凤宁海丽左华青岛市环境保护科学研究院山东青岛266003

为解决生活垃圾焚烧厂渗滤液高氮、高COD难降解的难题,采用物化预处理+厌氧+mbr+纳滤+反渗透组合工艺处理渗滤液废水,以实际工程案例监测分析,出水COD≤60 mg/L、总氮≤20 mg/L、氨氮≤8 mg/L,表明mbr采用二级反硝化、硝化脱氮效果更有... 详细信息

为解决生活垃圾焚烧厂渗滤液高氮、高COD难降解的难题,采用物化预处理+厌氧+mbr+纳滤+反渗透组合工艺处理渗滤液废水,以实际工程案例监测分析,出水COD≤60 mg/L、总氮≤20 mg/L、氨氮≤8 mg/L,表明mbr采用二级反硝化、硝化脱氮效果更有保障,并提出了膜处理浓液减量化建议。

关键词：生活垃圾焚烧厂渗滤液厌氧mbr 膜处理