炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究

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Q94 植物学

Ｑ３．９９９
＝
南农业大学资源环境学院．南，沙４１８，如 …／湖长１２）０曾清／中国环境科学．０８２（）一４￣８一２０，８１．３４从洗涤剂厂排污口附近的河水中，分离纯化到２株能分别以壬基苯基聚氧乙烯醚（ｒｏ一ｏ）ｕ二烷基Ｔｉｎｘ１ｏＳ十ｔ聚氧乙烯（３醚（ｒ３）唯一碳源和能源生长的降解菌２）Ｂｉ５为ｊ株，分别命名为菌株Ｔ１Ｂ２一和一。根据菌落特征、菌体形态、生理生化反应分析以及１ＤＮＡ序列分析，Ｓｒ６确认菌株Ｔ１苍白杆菌属（ｃｒｂｃｒｍｓ．为Ｏｈｏａｔｐ）ｕ，菌株Ｂ２伯克霍尔德菌属（ “ 意。 “ 。在底物浓度较一为口ｒ，Ｐ）低（０１０ｇＩＨ，Ｔｔ～０５ — ｒ／）０ａｅｌｏｘ１降懈速度＜ｒ一５ｉｎ０Ｂｑ３；在底物浓度较高（０ — １０ｒｇＬ［Ｔｉｎｘ１０２００ｎ／）ｒｏ一的降解５￣，ｔ０的速度＞ｒ５～在Ｐ６— ８一在ｐ７生长Ｂｉ３。Ｔ１ｊＨ，Ｂ２Ｈ时最好；最适生长温度分别为２，３ ℃ 。２株菌对氮源５０利用广泛。Ｚｎ、Ｃａ、Ａ、Ｆ ”对Ｔ一１和Ｂ一ｅ２均有轻微的抑制作用，均有毒性。图６２参１Ｃｕ表４
Ｑ３．９９９２００２１０８６５２

亚硝化SBR反应器快速启动过程的控制条件优化(精)

DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201410016
INFLUENCING FACTOＲS OPTIMIZATION OF ＲAPID STAＲT-UP FOＲ A PAＲTIAL NITＲIFICATION SBＲＲEACTOＲ
Zhang Li Hu Xiaomin Jiang Binhui Han Tianfang （ College of Ｒesources and Civil Engineering，Northeastern University，Shenyang 110819，China）
环境工程
66
Environmental Engineering
亚硝化 SBＲ反应器快速启动过程的控制条件优化
张黎胡筱敏姜彬慧韩天放
（东北大学资源与土木工程学院，沈阳 110819）
摘要：以模拟城市生活污水为处理对象，采用 SBＲ反应器，在低 DO 浓度条件下，成功快速启动了亚硝化反应工艺，并对启动过程中的影响因素及实现过程进行研究。反应过程中控制反应器主要参数： DO 为 0. 5 ～ 0. 7 mg / L，pH 为 7. 2 ～ 7. 5，温度 30 ～ 33 ℃ ，曝气时间 6 h，通过循序递增的氨氮浓度（ 35 ～ 85 mg / L）间歇交替进水，经过 33 天的稳定运行成功实现了亚硝化的快速启动并且实现亚硝态氮积累率 90% 以上。考察了 SBＲ亚硝化启动过程的影响因素。研究结果表明，DO 直接影响亚硝化进程，当 DO 平均浓度约为 0. 5 mg / L 时，亚硝酸盐氧化菌的活性得到恢复；在 SBＲ周期试验中，pH、DO 浓度与短程硝化密切相关，可作为亚硝化过程的控制参数。关键词： SBＲ；亚硝化； pH 值；溶解氧

不同填料的曝气生物滤池启动运行和处理效能的研究的开题报告

不同填料的曝气生物滤池启动运行和处理效能的研究的开题报告一、研究背景曝气生物滤池是一种常见的生物处理设施，其工作原理是将废水通过填料层，使水中有机污染物质以生物膜的形式被微生物菌群吸附、吸收、吞噬和降解，从而实现水体中有害污染物质的净化。

而填料则是曝气生物滤池的重要组成部分，它的物理结构和表面特性会对微生物的生长和代谢产生很大的影响，因此填料的选择及其特性研究对曝气生物滤池的启动运行和处理效果有着重要意义。

目前，曝气生物滤池填料多种多样，例如活性炭、陶粒、膜、塑料球等，不同的填料材料会影响曝气生物滤池的处理效能。

已有许多研究针对不同填料的启动运行和处理效能进行了探讨，但仍有很多问题亟待解决，例如：哪种填料在曝气生物滤池中的处理效果最好？不同填料组合的曝气生物滤池对不同水体的处理效果如何？等等。

因此，本研究旨在对不同填料的曝气生物滤池启动运行和处理效能进行深入研究和探讨。

二、研究内容和方法2.1 研究内容本研究将以不同的填料材料组合为研究对象，分析其在曝气生物滤池启动运行和处理效能方面的差异，并针对不同水体的处理需求进行实验比较。

2.2 研究方法（1）实验设计：选取活性炭、陶粒、膜、塑料球等填料材料，并进行不同组合的曝气生物滤池建设和实验比较。

（2）实验步骤①建设不同填料组合的曝气生物滤池，完成填充、曝气、污染水的进出等工作；②进行曝气生物滤池的启动运行，并比较不同组合在启动周期、启动时间、生物膜厚度等方面的差异；③对曝气生物滤池进行不同污染负荷下的处理实验，并比较不同组合对不同水体的处理效能。

（3）实验数据分析：对实验数据进行统计分析和理论探讨。

三、预期结果本研究将通过对不同填料材料组合的曝气生物滤池启动运行和处理效能进行实验比较，预期可以得出以下结果：（1）不同填料组合对曝气生物滤池启动运行时间和生物膜厚度的影响差异；（2）不同填料组合在不同污染负荷下的处理效能差异；（3）针对不同水体的处理需求，建议曝气生物滤池应使用哪种填料组合来达到最佳的处理效能。

生物膜反应器亚硝化处理垃圾渗滤液的启动研究

采用生物膜亚硝酸型硝化工艺去除垃圾渗
起始阶段生物膜反应器进水ＣＯＤ为
滤液中的高浓度氯氮，过实验考察亚硝４２．ｍｇ／ＮＨ一Ｎ为９４／通８９Ｌ，６．ｍｇＬ时出水也有所限制，进水停止继续加大垃圾渗故酸型硝化反应器的启动，定溶解氧Ｄ确Ｏ对ＣＤＯ为４．ｍｇＬ，Ｎ２．ｍｇＬ，８４／ＮＨ３为５０／－亚硝酸型硝化工艺的影响。ＣＤＯ去除率为９．％，００ＮＨ一Ｎ的去除率为
时，正值５中旬水温达￣２ ℃，Ｈ值在８３月ｌ０ｐＪ．左右，此时系统内ＦＡ为２．ｍｇＬ此时硝０１／，化细菌都受到严重地抑制，而亚硝酸细菌
滤液的浓度。
为渗滤液降解过程中的一个难点… 本课题２１ＯＮａ去除分析。．ＣＤ和Ｈ－Ｎ
发生了自氧脱氮现象，考察了Ｄ还Ｏ对亚硝酸型硝化工艺的影响。
关键词：生物膜反应器垃圾渗滤液亚硝化启动中图分类号：７３Ｘ０文献标识码：Ａ
文章编号：６４０８（０ｏｏ（）Ｏ０－２１７ — ９Ｘ２１）ｌａ－０２０
生影响，当达￣４ｍｇＬＵ０／才会严重抑制亚硝
其排入周围环境，对周围水体、壤和大会土
气等造成严重污染和巨大危害。另外垃圾

炭管膜曝气生物膜反应器平硝化的启动试验研究

中图分类号：Ｘ０．７３１
文献标谈码：Ａ
文章编号：１０－９３２０）１０８＂５００６２（０８０－０７０－
Ｓａｔｕｘｅｉｎｎｓｏｔｃｔｎｔｉｃｔｎｂａｂｎｔｂｍｂａｅａｒｔｏｉｆｍｅｃｏ．ＭＥｔｒ－ｐｅｐｒｍｅｔｏｈｒ－ｕｉｆａｉｙｃｒｏｕｅｍｅｒｎｅａｉｎｂｏｉｒａｔｒｒｉｏｉＮＧｕ．Ｊｎ
ｗａａｒｅｕｎａｃｂｎｍｅｒｎ－ｅａｅｉｆｌｒａｔｒｗｉｏｗｏｅｆｂｃｕｐｒｒｏｎｔｅｇ．ｅｍｅｂｅｓｃｒｉｄｏｔｉａｏｒｍｂａｅａｒｔｂｏｍｅｃｏｄｉｈｔｎｎｖｍａｒｓｓｐｏｔａｕｄｈａｐｒａｌｉｓ
ｃｒｎｕｅＵｄｒｅｏｄｏｆｎｌｎＮ４ＮｃｎｅｔｔｎｏＯｇｔｐｒｕｆ３￣），Ｈｖｕａｏｂ．ｎｅｔｎｉｎｆｅｔＨ￣ｃｎａｏ２ｍｍ，ｍａｒｏ（１Ｃｐａｅｆｂｔｃｔｏｉｕ－ｏｈｉｒｉｆＯｅｅｔｅ４＊ｌｏ
维普资讯
中国环境科学２０，（）７９０８２１：８ — １８
ＣｉａｎｉｎｎａｃｎｅｈＥｖｒｍｅｔＳｉｃｎｏｌｅ
炭管膜曝气生物膜反应器平硝化韵启动试验研究
孟军，正，风林思彤，翠（宫杨，刘孙大连理工大学环境与生命学院，大连１６２）辽宁０３１
７５８３ＨＲ８，ｓａｌｈｒ— ｕｔｉｃｔｎ．－．，ＴｈｔｂｅｓｏｔｃｔｎｒｆａＯＷａａｈｅｅｗｉｉ８ｄｆｃｎｉｕｕｏｒｔｎｂｄｒａｉｇｉｉｉｓｃｖｉｄｔｎ３ｏｏｔｏｓｐａｉｙｅｅｓｎｈｎｅｏｃ

亚硝化反应器的启动及控制因子研究

亚硝化反应器的启动及控制因子研究张杰;李冬;杜贺;郝卫东;陶晓晓;李占【摘要】为探究亚硝化反应器的启动,在常温条件下,经190 d运行,对温度、pH、游离氨(FA)和溶解氧进行了监测.在SBR运行方式下,在进水中投加铵盐,使氨氮质量浓度达200 mg·L-1、溶解氧为0.2 mg·L-1,在连续流运行方式下停止投加铵盐,维持溶解氧为0.2 mg·L-1.结果表明,高氨氮进水氨氧化菌(AOB)可以得到强化增殖,亚硝酸盐迅速积累;连续流低氨氮进水仍可实现亚硝酸的稳定积累,但当溶解氧质量浓度>0.5mg·L-1时,硝酸化现象严重,而恢复低溶解氧一段时间后,亚硝酸盐又得到重新积累;氨氧化菌虽对温降敏感,但升温后硝化性能立即恢复.高氨氮可加快亚硝化反应器的启动,而低溶解氧却是维持亚硝酸盐积累的控制因子.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2010(042)006【总页数】5页(P864-868)【关键词】城市生活污水;活性污泥连续流;亚硝酸积累;低溶解氧;常温【作者】张杰;李冬;杜贺;郝卫东;陶晓晓;李占【作者单位】哈尔滨工业大学,城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨,150090;哈尔滨工业大学,城市水资源与水环境国家重点实验室,哈尔滨,150090;北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京,100124;北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京,100124;北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京,100124;北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京,100124;北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】X703.1厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，Anammox细菌将NH4+－N作为电子供体，以NO2－－N作为电子受体的脱氮过程，此过程无需分子态氧和有机物的参与，所以这种生物脱氮技术从理论上突破了传统硝化反硝化工艺的束缚，解决了后者在经济、效率、环境二次污染上存在的诸多问题［1－3］.但是，厌氧氨氧化技术的应用却一直局限于高温、高氨氮的工业废水处理［4－10］，在常温低氨氮城市生活污水脱氮技术领域尚未涉足.其根本原因在于厌氧氨氧化反应所需要的稳定亚硝酸化问题一直没有解决.本试验采用活性污泥连续流形式进行常温低氨氮城市生活污水的亚硝化实验研究，以期为城市生活污水的厌氧氨氧化提供技术支持.1 试验1.1 试验装置试验采用由有机玻璃制成的合建式反应器，将曝气区与沉淀区合建于一个反应器之中，如图1所示.其中，反应器总体积136 L，曝气池有效体积30 L，沉淀区106 L.在距曝气池外围5 cm处设圆柱形挡板，以增加沉淀区泥水混合物的絮凝接触机率，从而加速沉淀，利于泥水分离;曝气采用可调曝气泵控制，连接4个微孔粘砂曝气头，均匀置于曝气区底部;在曝气池内安装搅拌器进行搅拌，以弥补曝气混合作用的不足;试验进水、污泥回流均采用蠕动泵控制.试验在室温(15～25℃)下进行，污泥浓度为500～1 000 mg·L－1，SRT控制在30 d左右，通过调节曝气量大小控制反应区DO浓度，并设置DO、ORP、pH在线监测仪.图1 试验装置图1.2 试验用水试验用水采用某大学家属区生活污水经A/O除磷工艺处理后的二级出水，主要水质指标为:为30～170 mg·L－1，ρP＜1 mg·L－1，碱度为400～500 mg·L－1，温度为14～26℃，pH=7.8～8.1.1.3 实验与分析检测方法－N采用纳氏试剂光度法;NO2－－N采用N－(1－萘基)－乙二胺光度法;NO－3－N采用麝香草酚分光光度法;MLSS、MLVSS、SV和SVI均按国家环保局发布的标准方法测定［11］;采用先进的在线监测设备采集实时参数(DO和温度采用EUTECH DO2000PPG多功能溶解氧在线测定仪;pH采用WTW pH296型在线测测定仪;OPR采用WTW ORP296型在线测定仪).2 结果与讨论2.1 亚硝化反应器接种诱导期本阶段大约进行了50 d.反应器接种来自卡鲁赛尔氧化沟的硝化污泥和来自Cannon工艺脱落的生物膜，溶解氧控制在0.2 mg·L－1以下，接种5 d后进出水三氮质量浓度变化如图2所示.初期由于污泥回流不良，造成混合液悬浮固体质量浓度不足300 mg·L－1，该条件下，氨氮转化率极低，至第8 d转化率不足10%.后采取措施，在泥区加设了循环泵，定期扰动，保持了污泥回流通畅，反应区混合液污泥质量浓度渐渐升为500 mg·L－1.在反应器内由于接种了硝化污泥和Cannon工艺生物膜，故反应器内存活着亚硝化菌、硝化菌和厌氧氨氧化菌，也有少许反硝化菌.在曝气恒定低氧条件下运行，实际上继承了Cannon工艺的生化反应，表现其进出水总氮有大量损失.到第21 d进水总氮为84 mg·L－1，出水总氮21 mg·L－1，总氮损失了63 mg·L－1.这其中反硝化贡献是很小的，正是因为:1)低氧条件下硝化率低;2)生活污水二级处理水多为难降解有机物.从而反证了亚硝化菌、厌氧氨氧化菌联合的亚硝化－厌氧氨氧化之生化反应占据了主导地位.随着时间的推移，Cannon功能在逐渐减弱和消失，硝化菌群正在适应新的生态环境，但未见明显效果.图2 第一阶段反应器运行结果2.2 低氧、高氨氮亚硝化菌强化培养期本阶段运行了10 d.因反应器故障此阶段采取SBR方式培养活性污泥，从第53 d运行至第63 d，在高氨氮、低溶解氧下培养污泥，污泥质量浓度为1 000 mg·L－1，保持进水氨氮总质量浓度200 mg·L－1左右，并提供足够的碱度，依据pH值变化情况采取不同运行周期对SBR反应器进行控制，10 d后亚硝酸盐积累量显著提高，亚硝化率达87.5%.分析此阶段亚硝化迅速积累的原因可能是游离氨(FA)对亚硝酸氧化菌抑制作用［12］，此外，由于采用SBR的运行方式，可以将DO、pH值作为实时控制参数，防止过量曝气，也避免了向全程硝化转化;第65 d开始停止在进水中投加氨氮，运行5个周期的出水情况见图3，亚硝酸盐积累率达90%，并没有因氨氮浓度降低有所下降.观察反应器中的活性污泥，发现其颜色由灰黑色变成棕黄色，沉降性能良好，说明此时系统中氨氧化菌已占绝对优势，高氨氮、低溶解氧条件下亚硝化细菌的培养顺利，亚硝化反应器启动成功.图3 第二阶段反应器运行结果2.3 常温、低氨氮亚硝化稳定积累期本阶段在连续流方式下继续保持低溶解氧(约0.2 mg·L－1)持续运行了近100 d，进水氨氮质量浓度为80 mg·L－1左右，运行期间亚硝酸盐都有明显积累(见图4)，至105天最高积累达35 mg·L－1，但由于长期运行中进水氨氮不稳定，出水亚硝酸盐变化幅度较大，在20～35 mg·L－1，亚硝化率60%～70%.污泥沉降性能较好，SV逐渐降低并一直维持在20%以下.此后进水、回泥系统比较稳定，并于122 d时将DO提高到0.5～1.0 mg·L－1范围内，几日后亚硝化积累有显著提升并趋于稳定，亚硝酸盐积累达整个运行阶段最高值37 mg·L－1，亚硝化率稳定在75% ～85%，出水亚氮/氨氮接近1(见图5)，基本达到厌氧氨氧化的水质要求，由此可见，提高溶解氧有助于亚硝酸盐积累.保持各参数不变条件下持续运行(温度浮动不大)40 d后，发现硝酸盐有明显升高趋势，恢复DO至0.2 mg·L－1以下，硝氮浓度仍继续增加，亚硝化率低至56%，在低溶解氧下运行15 d后，亚氮重新出现大量积累并在低温下稳定运行.图4 第三阶段反应器运行结果图5 稳定期出水亚氮/氨氮比例值3 亚硝化积累影响因子3.1 pH与FA实验用水的平均氨氮质量浓度为80 mg·L－1，pH值为8，由于完全混合连续流的运行方式决定了原水一旦进入即被稀释，硝化细菌实际的生存环境几乎与出水相同.前人通过对硝化细菌的研究，普遍认为，亚硝酸盐氧化菌(NOB)和氨氧化菌(AOB)的适宜pH值分别在7、8附近［13］，实际出水的pH值在7.5左右，介于两类硝化细菌之间，因而不能认定pH值是形成亚硝酸盐积累的影响因素.游离氨是分子态的氨，其值受pH影响较大，FA可按以下公式计算:式中，ρA为游离氨浓度，mg·L－1;ρB为氨氮浓度，mg·L－1;Kb为氨氮的离解常数;Kw为水的离解常数;T为温度，K.实际出水氨氮质量浓度在30 mg·L－1左右，考虑温度和pH值影响，计算出整个连续流运行期间游离氨质量浓度在0.5～0.3 mg·L－1，此值远小于国内外报道的FA对NOB的抑制浓度(1～150 mg·L－1)［14］，所以如此低的FA几乎不能抑制NOB细菌，而且研究表明，NOB细菌会逐渐适应高浓度的FA，因此不适合作为NOB细菌的长期抑制因子，因此游离氨也不是本实验中亚硝化积累的控制因子.3.2 SRT文献［14］报道，氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的世代周期不同，分别为8～36 h、12～59 h，AOB细菌世代周期略小于NOB细菌世代周期.在悬浮处理系统中，若使泥龄介于两者之间，系统中NOB细菌会被逐渐冲洗掉，使氨氧化菌成为系统优势硝化菌种，形成亚硝酸型硝化，SHARON工艺就是通过控制SRT 和HRT等来实现亚硝化反应的.在本实验中，由于回泥不畅，曝气区混合液质量浓度始终低于500 mg·L－1，负荷很低，污泥增长很缓慢，而且在初始阶段不时有污泥上浮导致流失，所以一直以长污泥龄(大于30 d)状态运行，远大于NOB的世代周期，在此种情况下几乎不能实现对亚硝酸氧化菌的淘洗，所以认为SRT对本实验亚硝酸盐积累没有贡献.3.3 DO文献［15］报道，AOB和NOB两种细菌的氧饱和常数不同，AOB细菌一般为0.2～0.4 mg·L－1，NOB细菌一般为1.2～1.5 mg·L－1，这会导致两者对氧的亲和力不同.因此，在低氧下AOB细菌比NOB细菌更具竞争力，长期运行后NOB 细菌的活性必然会被抑制.综合前述分析，可以认为低溶解氧(＜0.2 mg·L－1)是本实验亚硝化积累的控制因子.DO对亚硝化率的影响见图6.系统在低溶解氧(＜0.2 mg·L－1)下开始产生明显亚氮积累，从第122 d开始在0.5～1.0 mg·L－1范围内提高DO，可以看出提高DO能巩固亚硝化效果，但在此溶解氧下并不能维持亚硝酸盐的持久稳定积累.经分析认为:低氧条件只是对NOB细菌的活性产生抑制，一旦条件适宜，NOB细菌又会逐渐恢复活性，致使反应向全程硝化转化;恢复低溶解氧运行后，NOB细菌活性并不立即减弱，反而硝酸化的趋势更严重，在经过一定时间的低氧运行后，亚硝化率才逐渐提高并恢复到以前水平.提高氧浓度后，亚硝酸盐氧化菌的活性恢复时间约为40 d，而从再次低氧至其活性得到抑制则需要13d，亚硝化活性降低与恢复的这一过程更进一步说明:低溶解氧是实现亚硝酸积累持续的控制因子;同时得出由于高DO破坏的亚硝化过程可以通过再次降低DO得以恢复.图6 溶解氧对亚硝化率的影响3.4 温度反应器的启动时间总计约为190 d，水温条件随季节变换而变化，在25～15℃，期间对实验温度没有采取任何控制措施.温度对亚硝酸盐积累率的影响见图7.可以明显看出，从第106 d亚硝酸盐稳定积累后，亚硝化率随温度波动且滞后于温度变化，这符合目前文献中的观点:亚硝化细菌对温度的变化影响比硝化细菌更加敏感［16］.这其中第123 d、150 d亚氮的降低是由温度骤降(低至15℃)造成，说明亚硝化细菌对温降很敏感，但短期降温对AOB细菌影响是暂时的，因为温度回升后，亚氮积累立即恢复.值得注意的是在亚氮于175 d开始恢复积累后，虽然在连续低温(15～16℃)的影响下，亚氮积累率并没有降低，可以认为在AOB细菌占优势的条件下，亚硝化性能可以在15℃时保持稳定.图7 温度对亚硝化率的影响4 结论1)采用SBR方式，在高氨氮(约为200mg·L－1)、低溶解氧(0.2 mg·L－1)条件下强化培养亚硝化菌，实现了亚硝化反应器的快速启动.2)低溶解氧(0.2 mg·L－1)是维持常温、低氨氮亚硝化稳定积累的控制因子.3)氨氧化菌虽对温降敏感，但短期低温不会对其造成伤害性影响，升温后硝化性能可立即恢复，在AOB占绝对优势的条件下，亚硝化性能可以在15℃时保持稳定. 参考文献:［1］JETTEN M S M，HORN S J，VAN LOOSDRECHT M C M.Towards a more sustainable wastewater treatment system［J］.Water Science andTechnology，1997，35 (9):171－180.［2］DAPENA－MORA A，FERNANDEZ I，CAMPOS J L，et al.Evaluation of activity and inhibition effects on ANAMMOX process by batch rests based on the nitrogen gas production［J］.Enzyme Microb Technol，2007，40 (4):859－865.［3］王英阁，胡宗泰.生物脱氮新工艺研究进展［J］.上海化工，2008，33(11):1－5.［4］徐步元，王得楷，方世跃，等.SHARON法处理垃圾焚烧厂渗滤液［J］.兰州大学学报，2008，44(1):17－19.［5］吕艳丽，单明军，王旭，等.短程硝化－厌氧氨氧化处理焦化废水的研究［J］.冶金能源，2007，26(5): 55－58.［6］史一欣，倪晋仁.晚期垃圾渗滤液短程硝化影响因素研究［J］.环境工程学报，2007，1(7):111－114.［7］VÁZQUEZ－PADÍN J R，POZO M J，JARPA M，et al. Treatment of anaerobic sludge digester effluents by the CANON process in an air pulsing SBR［J］.Journal of Hazardous Materials，2009，166(1):336－341. ［8］QIAO S，KAWAKUBO Y，CHENG Y J，et al.Anammox process for synthetic and practical wastewater treatment using a novel kind of biomass carriers［J］.Water Science and Technology，2008，58(6):1335－1341.［9］AHN Y H，CHOI H C.Autotrophic nitrogen removal from sludge digester liquids in upflow sludge bed reactor with external aeration ［J］. Process Biochemistry，2006，41(9):1945－1950.［10］FURUKAWA K，LIEU P K，TOKITOH H，et al.Development of single－stage nitrogen removal using anammox and partial nitritation(SNAP)and its treatment performances［J］.Water Science and Technology，2006，53(6):83－91.［11］国家环保局.水和废水监测分析方法［M］.北京:中国环境科学出版社，1989.［12］吕斌，杨开，王弘宇，等.游离氨对晚期垃圾渗滤液短程硝化影响［J］.湖南科技大学报，2007，22 (1):98－101.［13］徐冬梅.亚硝酸型硝化的试验研究［J］.给水排水，1999，27(7):37－39. ［14］叶建锋.废水生物脱氮处理新技术［M］.北京:化学工业出版社，2006. ［15］郭海娟，马放，沈耀良.DO和pH值在短程硝化中的作用［J］.环境污染治理技术与设备，2006，7 (1):37－40.［16］叶建锋，徐祖信，操家顺.亚硝酸型半硝化影响因素的试验研究［J］.水处理技术，2005，31(10):5－8.。

SPG膜微气泡曝气—生物膜反应器系统及运行优化研究的开题报告

SPG膜微气泡曝气—生物膜反应器系统及运行优化研究的开题报告1. 研究背景生物膜反应器（MBR）是一种新一代的废水处理技术，它利用微生物在生物膜上生长附着的特性，在活性污泥法的基础上采用了更优化的反应器设计和操作方式，能够有效地去除废水中的有机物和氮磷等营养物质，并且具有占地面积小、出水稳定等优势。

而MBR系统中最重要的部件是膜组件，它的种类和性能直接影响了系统的运行效率和出水质量。

而SPG（Submerged Prodominantly Gas-phase）膜微气泡曝气技术，作为一种新型的曝气方式，不仅能够有效地提高膜孔污染控制能力，还可以提高废水接触氧化度，促进微生物代谢反应，提高MBR系统的处理效率。

因此，本文选取了SPG膜微气泡曝气作为研究对象，旨在探究其在MBR系统中的应用特点和运行效果，并且通过实验研究和数学模拟等多种手段，对系统运行过程进行优化和改进，提高MBR系统的处理能力和稳定性。

2. 研究内容和方法（1）研究目的本文的主要研究目的是：①探究SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的应用特点和优越性；②开展实验研究，验证SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的处理效果，并且分析其影响因素和机理；③通过数学模拟等手段，对MBR系统的运行参数进行优化和改进，提高系统的处理能力和稳定性。

（2）研究内容①SPG膜微气泡曝气技术的原理和应用特点；②SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的应用研究；③实验研究：设计不同SPG膜孔径和曝气流量组合的MBR系统，对系统的运行效果进行评估，包括COD、NH3-N、TP等指标；④数学模拟：使用计算流体力学（CFD）等数学计算软件，对MBR 系统的流动和传质过程进行数值模拟分析，寻找优化的运行参数。

（3）研究方法本文将采用以下研究方法：①文献调研：综合国内外相关文献，收集和分析SPG膜微气泡曝气技术在MBR系统中的研究进展和实践经验；②实验研究：设计和制作不同孔径的SPG膜孔及系统结构，构建实验室MBR系统，对系统的运行和处理效果进行实验研究；③数学模拟：使用CFD等数学计算软件，对MBR系统的流动和传质过程进行数值模拟分析，探究优化的运行参数。

炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究

90%,说明硝化菌群成为优势菌群,可以视为生物膜驯化已经完成.在此运行阶段,反应器中 DO 为 2~3mg/L,因系统进水端 DO 为 0.5mg/L 左右,所以在 0.024MPa 下,炭管所供给的氧气经无纺布生物膜上的微生物消耗后有一部分进入到溶液中,说明供氧量过高,这也是造成出水 NO3--N 占硝态氮很大比例的原因.
2 结果与讨论
2.1 限氧亚硝化实验通过降低炭管内腔气压进而降低溶解
氧[14-15]的方法,逐渐淘汰硝酸菌,富集亚硝酸菌, 实现稳定的亚硝化.采用连续进水方式,HRT 为 8h,整个阶段连续运行 83d,其炭管内腔气压与反应器内 DO 浓度变化情况及含氮化合物浓度变化情况如图 2,图 3 所示.根据氮转化情况可分为 3 个阶段,即生物膜驯化阶段(A)、亚硝化选择阶段 (B)和亚硝化稳定阶段(C).
研究已有报道 [9-10], 而用来实现亚硝化的研究 , 国内外鲜有报道.
本研究利用多微孔炭管膜进行供氧,炭管表面包裹一层无纺布,作为微生物载体,对这种新型的炭管膜曝气生物膜反应器(CMABR)实现亚硝化的可行性进行研究,并采用荧光原位杂交法分析生物膜的微生物群落构成.
1期
孟军等：炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究
89
结束后,用探针清洗液和超纯冰水冲洗后风干. 最后用 DAPI 复染 5min,超纯冰水冲洗、风干. 封片后用激光共聚焦显微镜 (OlympusBX51, Japan)检测样品杂交信号.每个杂交试样至少观察 20 个不同的视野,以荧光面积为表征指标,利用显微镜自带的图象分析软件分析被检测菌在全菌中的存在率(丰度).
成本低廉等特点,其外径和内径分别为 8.9,4.7mm, 氧仪; pH 值测定采用 pHS-3C 精密 pH 计.

炭膜曝气生物膜反应器废水处理特性研究的开题报告

炭膜曝气生物膜反应器废水处理特性研究的开题报告题目：炭膜曝气生物膜反应器废水处理特性研究一、研究背景及意义随着工业化和城市化的快速发展，废水的产生量越来越大，废水处理成为环保领域中的重要问题之一。

生物膜反应器因其较高的废物处理效率和较小的空间占用率而成为一个受欢迎的处理方式。

目前，许多研究人员已经针对不同类型的反应器开展了相关的研究；然而，单纯生物膜反应器在建设、操作等方面仍存在许多问题，如水质波动、耗电量高等。

对此，炭膜曝气技术由于其稳健性和操作性更好的特点而被广泛研究并应用于废水处理过程中。

本研究将炭膜曝气技术与生物膜反应器结合起来，探究炭膜曝气生物膜反应器对废物的处理效果和运行特性，并且为建设更加高效的废物处理系统提供参考依据。

二、研究内容1. 建立炭膜曝气生物膜反应器并探究其运行效果；2. 对废物处理效果进行分析和评价；3. 评估炭膜曝气生物膜反应器的运行特性。

三、研究方法1. 实验室小型反应器搭建：选用适宜的废物水样，设置适宜的培养条件，搭建好实验室小型反应器；2. 废物处理效果分析：通过对反应器处理前后废物水样质量变化情况的分析，评估炭膜曝气生物膜反应器的废物处理效果；3. 运行特性评估：分析反应器运行参数，包括DO、MLSS、水温、pH值等参数，评估反应器的运行特性和稳健性。

四、预期成果1. 研究发现炭膜曝气生物膜反应器具有较好的废物处理效果，并且其处理效果稳定可靠；2. 分析了反应器在不同运行条件下的参数变化规律，为炭膜曝气生物膜反应器的建设和改进提供参考依据。

五、研究时间安排本研究计划为期 12 个月。

六、参考文献1. 陈戈，郑玉霞. 炭膜曝气法在污水处理中的应用研究[J]. 环境卫生工程，2014，12（4）：87-89。

2. 韩萌，王玉娟，张丽媛等. 生物膜反应器在废水处理中的应用研究[J]. 环境科学研究，2015，28（8）：97-99。

城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子研究的开题报告

城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子研究的开题报告一、选题背景随着城市人口的迅速增长和城市化进程的加速，城市污水处理成为了一个亟待解决的问题。

其中，SBR（序批式生物反应器）是一种比较常见的污水处理技术，其可以对城市生活污水进行高效处理。

在SBR工艺中，亚硝化是一种重要的过程之一，能够有效地控制硝化作用及排放氮气。

因此，对于亚硝化的启动及控制因子的研究，对于SBR处理城市生活污水具有重要的意义。

二、研究目的和意义本项目旨在研究城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子，并探究这些因子对SBR处理效率的影响，以期为SBR污水处理技术的改进提供理论依据。

三、研究内容和方法1.研究内容（1）城市生活污水SBR亚硝化启动的影响因素（2）亚硝化过程中COD、氨氮、硝态氮的变化规律（3）COD/N比值对亚硝化过程的影响（4）不同温度下亚硝化反应的速率及其变化规律（5）亚硝化反应物的浓度对亚硝化过程的影响2.研究方法（1）实验方法：通过实验室模拟实验，在不同操作条件下进行亚硝化反应，并测量反应中COD、氨氮、硝态氮的变化规律和反应速率。

（2）数据分析方法：通过分析实验数据，研究城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子对SBR处理效率的影响，提取相关规律。

四、研究预期成果及应用价值1.研究成果（1）分析城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子（2）探究不同因素对SBR处理效率的影响（3）得到亚硝化反应的速率及其变化规律（4）提取相关规律，为SBR处理城市生活污水提供理论依据2.应用价值（1）提高SBR处理城市生活污水的效率及稳定性（2）为城市污水处理技术的现代化提供科学依据（3）促进城市水资源的保护和合理利用五、拟定进度计划阶段时间节点计划内容一 2022年9月-2022年10月研究文献调研及综述撰写二 2022年11月-2022年12月实验设计和实验方案制定三 2023年1月-2023年4月实验数据采集和初步分析四 2023年5月-2023年7月结果分析和论文撰写五 2023年8月-2023年9月论文修改和答辩报告准备六、参考文献1. Alves, M.M., Sousa, D.Z., Reis, M.A.M., & Carrondo, M.J.T. (1996). Effects of pH andnitrogen source on the performance of a sequencing batch biofilm reactor fordenitrification. Water Research,30(4), 883-888.2. Chen, T., Xu, J., Wei, L., et al. (2018). Influence of C/N ratios and temperatures onthe performance and bacterial community of supernatants from anammox SBR treating high-strength wastes,Science of the Total Environment, 615, 1391-1398.3. Fu, X., & Wang, Y. (2017). The optimization of SBR operationfor simultaneousremoval of carbon and nitrogen in sewage treatment. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 243(6), 062060.4. Qiu, J., Chen, C.H., & Liu, W.T. (2008). Nitrogen removalperformance of SBR usingalternating anoxic/oxic conditions.Bioresource Technology, 99(18), 8544-8549.5. Xu, C.Y., Ma, J., Li, X.R., et al. (2016). Performance andcharacteristics ofnitrogen removal of a simultaneous partial nitrification,anammox and denitrification (SNAD) process in a sequencing batch reactor (SBR) treating lowcarbon and nitrogen domestic wastewater. Water Science and Technology: A Journal ofthe International Association on Water Pollution Research, 74(3), 668-677.。

膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究的开题报告

膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究的开题报告题目：膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮研究一、研究背景及意义氮污染是当前全球面临的一个严重环境问题，因为氮化合物在生态系统中的转化和迁移与其他元素不同，在自然界中难以自然降解和去除。

高浓度的氨氮、硝态氮等对水环境安全构成直接威胁，其对人体健康也有潜在危害。

因此，寻找有效的氮污染治理技术非常必要。

传统的生物法治理需要足够的有机物质为碳源来作为生物反应的驱动力。

然而，在一些实际污染水体中，有机物的含量较低，导致传统生物法效果不佳。

一个已经被广泛研究和应用的技术是自养生物脱氮技术，该技术是指通过硝化反应、反硝化反应和生物吸附等过程, 去除氨氮和硝态氮等氮化合物，从而达到去除水中氮化合物的目的。

然而，该技术存在着一些问题，比如需要较长的反应时间、较高的投入成本和不稳定性等。

因此，研究并开发一种高效、可持续的自养生物脱氮技术，是很有必要的。

近年来，膜曝气生物膜反应器（MBA-MBR）在污水处理领域中的应用越来越广泛。

其利用固定化微生物附着在膜上，在膜表面上的厌氧区域反硝化，而在膜下区域进行硝化作用，同时曝气可以提供充足的氧气供给，保证充分的硝化反应。

这种技术具有反应效率高、操作简便、占地面积小等特点，显示出了较高的脱氮效果。

因此，本研究将深入探究MBA-MBR单级自养脱氮技术的研究和应用，进一步提高水体脱氮效率和降低治理成本，减轻水体中氮污染的破坏。

二、研究目标本研究旨在通过探寻膜曝气生物膜反应器单级自养脱氮技术，以改善氮污染现状。

为此，本研究将完成以下目标：1.研究MBA-MBR单级自养脱氮技术的处理效果，2.探究MBA-MBR单级自养脱氮的机理，3.考察MBA-MBR单级自养脱氮的工程应用效果。

三、研究内容1. 建立MBA-MBR单级自养脱氮模型。

通过模型模拟，了解有机物质的流动和微生物的反应过程，从而计算出反应器内部各种物质的浓度变化情况。

2. 比较MBA-MBR单级自养脱氮技术和传统自养生物脱氮技术的优缺点，并对其影响因素进行探究。

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1期
孟军等：炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究
89
结束后,用探针清洗液和超纯冰水冲洗后风干. 最后用 DAPI 复染 5min,超纯冰水冲洗、风干. 封片后用激光共聚焦显微镜 (OlympusBX51, Japan)检测样品杂交信号.每个杂交试样至少观察 20 个不同的视野,以荧光面积为表征指标,利用显微镜自带的图象分析软件分析被检测菌在全菌中的存在率(丰度).
在废水氨氮处理工艺中,亚硝化是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段,与全程硝化相比,亚硝化具有降低能耗、缩短硝化反应步骤、减少反应器容积等优点 [1]. 另外 , 在一些新型脱氮工艺如 SHARON-ANAMMOX 组合工艺、OLAND 工艺、CANON 工艺等[2-4]中,亚硝化往往是整个工艺的限速步骤,因此,如何实现稳定的亚硝化具有十分重要的意义和应用价值[5].
研究已有报道 [9-10], 而用来实现亚硝化的研究 , 国内外鲜有报道.
本研究利用多微孔炭管膜进行供氧,炭管表面包裹一层无纺布,作为微生物载体,对这种新型的炭管膜曝气生物膜反应器(CMABR)实现亚硝化的可行性进行研究,并采用荧光原位杂交法分析生物膜的微生物群落构成.
中国环境科学 2008,28(1)：87~91
China Environmental Science
炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究
孟军,宫正,杨凤林*,刘思彤,孙翠 (大连理工大学环境与生命学院,辽宁大连 116023)
摘要：利用包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器,对不含有机碳的氨氮废水进行了亚硝化启动试验的研究.结果表明,
反应器中 DO(mg/L)
炭管内气压(MPa)
0.026 0.024 0.022 0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010
0
A
B
3.5 C
3.0
炭管内气压 2.5
反应器中 DO 2.0
1.5
1.0
0.5
0.0 10 20 30 40 内腔压力、反应器中 DO 浓度随时间的变化
1 材料与方法
1.1 试验装置 CMABR 反应器为有机玻璃制成,呈圆柱形,
外有一层水浴保温层[保持温度在(34±1)℃[11]]. 反应器总高 300mm,内径 110mm,外径 150mm,
收稿日期：2007-05-10 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50578023) * 责任作者, 教授, yangfl@
1.5 荧光原位杂交反应器运行 80d 时,用无菌刀片采集生物膜
(无纺布)内、外层样品,参照 Manz 等[13]的杂交步骤,加入少许磷酸盐缓冲溶液(PBS),超声后, 离心去除上清液,再用 PBS 清洗 2 次,加入 4%多聚甲醛 4℃固定 1h.离心去除固定剂后,用 PBS
清洗 2 次,加入等体积的 PBS 和 100%乙醇溶液 -20℃保存.取适量样品涂于明胶包被的载玻片上,风干后分别用 50%、80%及 100%乙醇室温脱水处理.杂交缓冲液与探针(购自大连 TaKaRa 公司)按体积比 9:1 混合,与样品 46℃湿盒内杂交 90min.所用探针和杂交条件如表 1 所示.杂交
占优势地位,而靠近生物膜/液体界面区域硝化细菌数量较少.
关键词：炭管膜曝气生物膜反应器(CMABR)；亚硝化；荧光原位杂交(FISH)
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2008)01-0087-05
Start-up experiment on short-cut nitrification by carbon tube membrane aeration biofilm reactor. MENG Jun, GONG Zheng, YANG Feng-lin*, LIU Si-tong, SUN Cui (School of Environmental and Biological Science, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China). China Environmental Science, 2008,28(1)：87~91 Abstract：The start-up experiment on short-cut nitrification on the ammonia-nitrogen wastewater without organic carbon was carried out in a carbon membrane-aerated biofilm reactor with nonwoven fabrics support around the gas-permeable carbon tube. Under the condition of influent NH4+-N concentration of 200mg/L, temperature of (34±1)℃, pH value of 7.5~8.3, HRT 8h, stable short-cut nitrification was achieved within 83d of continuous operation by decreasing intra-membrane pressure gradually. Fluorescent in situ hybridization (FISH) analysis indicated that nitrifying bacteria were concentrated mainly near the member/biomass bound area, in which nitrosobacteria were dominant, and the nitrifying bacteria near the biomass/liquid bound area were small relatively. Key words：carbon tube membrane-aerated biofilm reactor (CMABR)；short-cut nitrification；fluorescent in situ hybridization (FISH)
在进水 NH4+-N 浓度为 200mg/L,温度为(34±1)℃, pH 值为 7.5~8.3,HRT 为 8h 的条件下,通过逐步降低炭管内腔气压进而降低供氧量的方法,
反应器连续运行 83d,实现了稳定的亚硝化.荧光原位杂交(FISH)分析表明,硝化细菌主要集中在靠近曝气膜/生物膜界面区域,其中亚硝酸菌
膜曝气生物膜反应器(MABR)是近年来迅速发展起来的新型生物膜法处理工艺.其膜组件既为微生物提供氧气,又是固着微生物的载体,当膜壁孔径很小时,能够进行无泡曝气,其氧利用效率最高可以达到 100%[6-7].而氧气在扩散的过程中,被微生物利用,形成浓度梯度.与膜壁最接近的区域即生物膜内层是好氧区,外层是缺氧区[8].利用 MABR 进行同时硝化反硝化的
探针
序列(5’-3’)
特异种属
甲酰胺*(%) NaCl**(mmol/L) 荧光染料标记
Nso190
CGATCCCCTGCTTTTCTCC
β-亚纲变型菌中氨氧化菌
55
20
FITC(绿色)
NIT3 CNIT3☆
CCTGTGCTCCATGCTCCG CCTGTGCTCCAGGCTCCG
硝化杆菌
40
56
CY3(红色)
图 1 试验装置及工艺流程示意 Fig.1 Schematic diagram of carbon membrane-aerated
biofilm reactor
1.水浴循环泵 2.恒温水浴箱 3.曝气泵 4.气体流量计 5.压力表 6.进水蠕动泵 7.进水瓶 8.采样口
0.22,NiCl2·6H2O 0.19, NaSeO4·10H2O 0.21, H3BO4
9.出水口 10.炭管出气口开关
0.014, NaWO4·2H2O 0.05.pH 值控制在7.5~8.3 [11-12]
(用 1mol/LHCl 和 1mol/LNa2CO3 调节).
1.4 微生物接种
接种污泥取自大连市春柳河污水处理厂回
将接种污泥加入到反应器中,反应器底部外
流污泥池,其 MLVSS/MLSS 为 0.57.
40
56
Ntspa662 CNtspa662☆☆
GGAATTCCGCGCTCCTCT CGCCTTCGCCACCGGTGTTCC
硝化螺菌
35
80
CY3(红色)
35
80
注:* 杂交缓冲液中甲酰胺浓度; ** 探针清洗缓冲液中NaCl浓度;☆探针NIT3 非标记竞争性探针; ☆☆ 探针Ntspa662非标记竞争性探针
88
中国环境科学
28 卷
总有效容积 2.1L(图 1).所用膜组件的微孔炭管由测定采用 N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3--N 测大连理工大学化工学院提供,以煤为原材料经高温定采用紫外分光光度法;TN 测定采用 TOC-
裂解炭化而成,具有机械强度高、化学稳定性好、 VCpH 检测仪; DO 测定采用 YSI, Model 55 溶解
2 结果与讨论
2.1 限氧亚硝化实验通过降低炭管内腔气压进而降低溶解
氧[14-15]的方法,逐渐淘汰硝酸菌,富集亚硝酸菌, 实现稳定的亚硝化.采用连续进水方式,HRT 为 8h,整个阶段连续运行 83d,其炭管内腔气压与反应器内 DO 浓度变化情况及含氮化合物浓度变化情况如图 2,图 3 所示.根据氮转化情况可分为 3 个阶段,即生物膜驯化阶段(A)、亚硝化选择阶段 (B)和亚硝化稳定阶段(C).