CSTR反应器处理白酒酒糟的启动研究

在中温条件（35℃）下,利用CSTR厌氧反应器半分批式启动处理白酒酒糟,对启动过程的工艺参数（如pH值,VFA等）进行研究.结果,CSTR反应器采用初始物料低容积负荷1.0kgVS/（m3·d）,并以负荷0.5kg VS/（m3·d）逐增的方式启动,当容积负荷在1.0～2.5kg VS/（m3·d）范围,厌氧系统单位容积日产气量基本保持在1.45L/（L·d）以上,甲烷含量稳定在60％左右,pH值稳定在6.9～7.3,VFA稳定在1000mg/L左右,COD去除率稳定在78.7％～93.7％.研究提高了糟渣的利用率及沼气产量,降低了反应器启动的成本,具有经济可行性.     

降流式厌氧紊动床COD去除与生物膜厚度及密度的关系研究

介绍了一种用沼气强制循环使悬浮载体颗粒流化的反应器－降流式厌氧紊动床,在COD有机负荷为6－22kg/m^3.d^-1,水力停留时间为0．25－0．94d下,CODCr去除率保持在65％－85％。此时生物膜厚度相对较低（5－30μm）,而生物膜密度达到较高水平（VSS＞70g/L)。试验发现,生物膜厚度及密度的变化与COD去除呈相反变化,反应器里高水平的生物活性表明;剧烈紊动和剪切有除率和反应器里固体总量的水平下降而近似线性增加。     

用于污泥处理的附加气内循环厌氧反应器启动研究

本论文针对IC（Internal Circulation）反应器启动过程中循环量小,污泥颗粒化困难的缺点,采用强制气体循环的试验性附加气IC反应器进行试验。比较了附加气IC反应器与普通IC反应器的启动过程,探讨了附加气IC反应器与普通IC反应器在启动时间、反应器最大有机负荷、有机物去除率等方面的优势,结果表明,附加气IC反应器比普通IC反应器在启动时间上缩短20%,最大有机负荷提高25%。     

附加外循环IC反应器在造纸废水中的启动研究

IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代高效厌氧反应器,它具有处理效率高,抗冲击能力强,能耗低,占地省等优点,拥有良好的产业化发展前景。通过采用强制外循环IC反应器完成了造纸废水的启动研究,在COD去除率维持在73%～75%之间,水力停留时间可缩短为3 h,COD容积负荷达25 kgCOD/m~3·d。     

烟气预处理废水厌氧生物还原的工艺特性

针对微生物烟气脱硫工艺的工业应用问题,设计了容积为96L的上流式厌氧污泥床反应器并用于烟气预处理废水的生物还原.用硫酸盐溶液模拟废水,葡萄糖作为硫酸盐还原菌的碳源,在pH=6.0的条件下启动反应器.在反应器内形成成熟颗粒污泥的基础上考察了水力停留时间、进水负荷波动和设备应急停运对反应器性能的影响.结果表明:接种厌氧污泥30 d即成功启动反应器,在加入厌氧污泥后获得了成熟的颗粒污泥;适宜停留时间为12 h;反应器停运20 d,经7 d再次启动成功.该工艺可满足生产中进水浓度波动或间歇性的处理需求.     

内循环厌氧反应器的快速启动策略

用试验方法研究厌氧反应器的快速启动在接种悬浮固体浓度为25.33 g/L、化学需氧量(COD)有机容积负荷为11 kg/(m3.d)的条件下启动中温内循环厌氧反应器,当第10 d完成启动时,有机负荷达到13 kg/(m3.d),COD去除率为95%。启动当天,内循环已经连续。这种"高容积负荷+较高的接种颗粒污泥浓度"的启动策略启动时间短,适用于接种颗粒泥活性较好的情况。     

应用于糖果生产废水处理的两段厌氧工艺研究

设计了两段厌氧处理系统来处理糖果废水，该系统由升流式厌氧污泥床（UASB）和降流式厌氧生物滤池（DFAF）组成. UASB和DFAF反应器分别在35℃和室温(22～25℃)下运行，系统水力停留时间是2.4d. 在有机负荷12.5kgCOD/m³·d时系统COD去除率为98％，并且在高有机负荷情况下UASB仍能获得较好的处理效果. 通过回流可以调节UASB反应器进水COD质量浓度保持在30g/L以下. 系统DFAF反应器出水COD质量浓度维持在400mg/L以下，并能有效缓冲UASB反应器出水的波动.     

UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动研究

垃圾渗滤液为难处理的高浓度有机废水,上流式厌氧污泥床(UASB)工艺被证明是处理该类废水的有效手段。为此,以一系列不同渗滤液浓度的模拟废水作为进水,对逐步启动UASB反应器进行了动态小试,得出了UASB工艺处理垃圾渗滤液的较快速启动方法。结果显示:接种普通厌氧污泥,逐步增加反应器负荷,经过95 d的运行,完成启动。此时进水COD质量浓度为5 250 mg/L,COD去除率为85%,容积COD负荷达8.4 kg/(m3.d),容积产气率为5.0 m3/(m3.d),反应器底部形成少量颗粒污泥。     

厌氧折流板反应器处理高含量有机废水的启动试验研究

研究了厌氧折流板反应器处理高含量有机废水的启动过程,并对启动过程的影响因素进行了分析.采用低负荷启动方式,控制初始有机负荷为1.2 kg/(m3·d).经过169 d的运行,实现了反应器的成功启动.反应器有机负荷达到了12 kg/(m3·d).COD(化学需氧量)去除率稳定在96%左右.     

厌氧污泥床处理悬浮法聚氯乙烯(SPVC)离心母液的运行特征

为了探索低浓度PVC离心母液厌氧处理的可行性,在室温条件下进行了长期(360 d)试验研究.离心母液COD约为200 m g.L-1,厌氧反应器有效容积为16 L.研究结果表明,厌氧污泥床采用消化污泥和颗粒污泥混合接种,在40 d内即启动成功;投加易生化物质、启动之初即采用较高水力负荷有利于反应器的快速启动;在稳定运行状态下,反应器对TOC的去除率在50%以上,有机物的去除主要集中在污泥区;污泥的最大产甲烷活性约为115 mL.(g.d)-1,扫描电镜的观察结果表明污泥中的细菌以形状规则的短杆菌为主;温度对厌氧反应器的运行影响较大,离心母液中氮、磷等物质相对不足,在反应器运行过程中,添加这种营养物质是十分必要的.     

三阶段递增负荷启动生物除磷SBR反应器

研究采用三阶段递增负荷的方法,启动生物除磷SBR反应器。反应器启动分三个阶段,第一阶段历时16 d,进水COD和磷酸盐浓度分别为100 mg/L和5 mg/L;第二阶段历时16 d,进水COD和磷酸盐浓度分别为200 mg/L和7.5 mg/L;第三阶段历时19 d,进水COD和磷酸盐浓度分别为300 mg/L和10 mg/L。实验结果表明,在各阶段转换之后,反应器处理效果出现了7d左右的适应期。适应期之后COD的去除效果提升较快,而磷酸盐去除效果提升较慢。反应器启动过程中未出现污泥膨胀现象,并驯化出了厌氧释磷-好氧吸磷的生物除磷系统特征。反应器启动历时51 d,最终的COD去除率保持在85%左右,而磷酸盐去除率保持在81.2%左右,出水磷浓度保持在2 mg/L以下,处理效果良好,反应器启动成功。     

ABR处理低浓度废水的启动研究

采用两个小试规模的厌氧折流板反应器(AHR，Anaerobic Baffled Reactor)处理低浓度人工合成废水，分别接种厌氧消化池泥和好氧活性污泥，考察了反应器启动的情况，结果表明：好氧活性污泥能启动处理低浓度废水的ABR，但必须经过一段较长时间的培养驯化过程，启动较慢；接种厌氧消化池泥的反应器34d完成启动，化学需氧：N(COD，Chemical Oxygen Demand)去除率稳定在60％以上；与厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB，Expanded Granular SludgeBed)试验的对比表明，ABR是一种适合处理低浓度废水的高效厌氧反应器．     

沸石载体恢复受饥饿影响厌氧氨氧化菌的性能研究

利用沸石良好的吸氨能力和微生物载体功能, 将受饥饿影响的厌氧氨氧化菌在含沸石的反应器内进行活性恢复, 研究沸石对长期饥饿影响下厌氧氨氧化菌恢复过程中菌群活性及结构的影响。结果表明, 经过82天的运行, 沸石反应器和对照反应器(无沸石添加)内厌氧氨氧化菌均获得恢复。沸石反应器的脱氮效率从第59天开始与对照反应器拉开差距, 运行第82天时, 沸石反应器中氮去除负荷(NRR)为177.8 mgN/(L·d), 显著大于对照反应器 (154.3 mgN/(L·d))。利用16S rRNA高通量测序方法, 对反应器内菌群的微生物组成与功能进行分析, 发现投加沸石载体使得恢复后的厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia的丰度更高, 可以更好地促进受饥饿抑制的厌氧氨氧化菌的恢复。     

基于SASMBR的城镇污水PN/ANAMMOX研究

基于目前短程硝化–厌氧氨氧化(partial nitritation and anammox, PN/A)工艺处理城镇污水中反应器运行不稳定和氮去除负荷低的问题, 本文设计一种新型复合生物反应器: 序批式–折流板–分置膜生物反应器(sequencing batch-baffled-separate membrane bioreactor, SASMBR)。将该反应器应用于PN/A工艺处理城镇污水, 探究反应器的性能, 并对SASMBR运行PN/A工艺的运行成本进行分析。结果表明, 采用SASMBR 反应器运行PN/A工艺处理城镇污水, 能够实现高效稳定的脱氮效果, TN去除率达到80%~85%, 氮素去除负荷(nitrogen removal rate, NRR)达到0.20~0.22 kgN/(m^-3·d^-1), 出水TN浓度维持在8 mg/L以下。16S rRNA基因测序分析发现, 短程硝化SASMBR反应器内设置的折流板能够富集氨氧化细菌(ammonia oxidation bacteria, AOB), 确保短程硝化SASMBR反应器的良好性能; 厌氧氨氧化SASMBR内固定在折流板两侧的无纺布可以有效地持留厌氧氨氧化菌(ammonium oxidizing bacteria, AnAOB), 同时, 厌氧氨氧化SASMBR内丰度升高的AOB可以为AnAOB 提供生长的厌氧环境和 NO₂^--N 基质, 使厌氧氨氧化SASMBR反应器能够快速启动和高效稳定运行。SASMBR的运行成本为0.037 元/m³, 比传统城镇污水处理厂的运行成本大幅度降低。     

厌氧氨氧化反应器运行过程微生物群落演替分析

为探究厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中微生物群落结构的演化,采用高通量测序技术对ANAMMOX反应器中微生物群落结构进行分析.结果表明:反应器运行61d后氮去除负荷达到1.04kg·N·m^-3·d^-1,总氮去除率达75%以上.反应器中微生物多样性较为丰富,存在变形菌门、绿曲挠菌门、绿菌门、浮霉菌门等微生物.从启动到稳定过程中微生物群落结构趋于稳定.其中和脱氮相关的变形菌门和浮霉菌门合计占比达40%以上.ANAMMOX菌所在的浮霉菌门比例随运行时间延长而逐渐增加,是反应器脱氮效能提高的主要原因.反应器内占据优势地位的ANAMMOX菌主要为Candidatus Kuenenia属,占比14%左右,同时还有少量Candidatus Brocadia属.     

非光气异氰酸酯热解反应釜流场和温度场的CFD模拟研究

采用计算流体力学（CFD）方法研究了1 L、1 000 L单层桨和1 000 L双层桨非光气异氰酸酯热解反应釜的流场和温度场，同时研究了N₂吹扫对反应釜温度分布和温度变化速率的影响，结果表明：1 L、1 000 L单层桨间歇热解反应釜流体经三叶搅拌桨加速后均分为上下两个循环区，上循环区平均温度高于下循环区平均温度；与1 000 L单层桨热解反应釜相比，1 000 L双层桨热解反应釜的双层桨之间形成了明显的漩涡，且不同搅拌时间下的温度变化情况与1 000 L单层桨热解反应釜模拟结果基本一致，表明多层桨的引入对热解反应釜温度变化速率无明显影响；N₂通气速率从0增加到600 mL/min，反应釜内的温度变化速率由0.180℃/s增加到0.215℃/s，因此N₂的通入增加了热解反应釜内流体的湍动程度，增大了釜内侧的表面传热系数，导致温度变化速率增加。     

The start-up of biohydrogen-producing process by bioaugmentation in the EGSB reactor

Expanded granular sludge bed (EGSB) reactor and bioaugmentation were employed to investigate biohydrogen production with molasses wastewater. The start-up experiments consisted of two stages. In the first stage (0～24d) seeded with activated sludge, the butyric acid type-fermentation formed when the initial expanding rate, organic loading rate (OLR), the initial redox potential (ORP) and hydraulic retention time (HRT) were 10%, 10.0 kg COD/(m3·d), - 215 mV and 6.7 h, respectively. At the beginning of the second stage on day 25, the novel hydrogen-producing fermentative bacterial strain B49 (AF481148 in EMBL) were inoculated into the reactor under the condition of OLR 16. 0 kg COD/(m3·d), ORP and HRT about - 139 mV and 6.7 h, respectively, and then the reaction system transformed to ethanol-type fermentation gradually with the increase in OLR. When OLR, ORP and HRT were about 94.3 kg COD/(m3·d), -250 mV and 1.7 h, respectively, the system achieved the maximum hydrogen-producing rate of 282.6 mL H2/L reactor· h and hydrogen percentage of 51%～53% in the biogas.     

一体化两相厌氧反应器处理猪场废水的启动研究

采用自行设计的一体化两相厌氧反应器处理猪场废水,对启动过程进行研究.在37 ℃下,通过交替增加进水化学需氧量(COD)浓度和缩短水力停留时间(HRT)来提高系统的COD容积负荷(VLR),采用动力学控制与pH值调节相结合的方法对产酸相和产甲烷相进行分相.经过68天的运行,系统的VLR达到8.84 kg/(m3·d),HRT为20.95 h,产酸相的COD去除率基本维持在20.00%～30.00%,系统的COD去除率稳定在80.00%以上.其中产酸相的VLR和HRT分别为31.11 kg/(m3·d) 和5.95 h,产甲烷相的VLR和HRT分别为9.39 kg/(m3·d)和15.00 h.出水悬浮固体(SS)含量均在400 mg/L以下,去除率最高可达92.80%,沼气的容积产气率达到2.57 m3/(m3·d).     

厌氧氨氧化过程中无机碳对脱氮效能的影响

采用上流式厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX)反应器,通过氮去除效能的变化,研究无机碳(inorganic carbon, IC)在厌氧氨氧化过程中的作用及IC质量浓度对厌氧氨氧化过程的影响.结果表明:当进水不投加IC时,反应器脱氮效能明显下降,当进水IC和总无机氮(total inorganic nitrogen,TIN)的质量浓度之比ρ_IC/ρ_TIN为0.2~0.4时,脱氮效能得到恢复并逐步提高.ρ_○IC/ρ_○TIN从0.4继续提高至1.0时,脱氮效能不再发生明显变化.在ρ_○IC/ρ_○TIN为0.4的条件下启动新反应器,运行61天后氮去除负荷达到1.04kg·m^-3·d^-1,ANAMMOX菌活性明显高于原反应器.表明厌氧氨氧化过程中,IC主要提供碳源并充当反应催化剂,充足的IC供应是提高ANAMMOX活性和维持稳定脱氮的必要条件,厌氧氨氧化启动过程中进水IC和TIN最佳质量浓度之比为0.4.