无泡曝气技术在水处理中的研究进展

无泡曝气技术是一种很有发展前景的新型的供氧方式,具有传氧效率高、无泡沫形成、设备体积小、能耗低等优点,但由于曝气材料的成本高等原因并未大规模应用.目前对该技术的研究主要集中在充氧性能,反应器处理效果以及所形成的生物膜的研究,在曝气材料及与其他水处理工艺的结合方面都有待于进一步发展.     

微泡沫直径与地层孔隙直径的匹配关系

将气液两相流通过填砂管制备一种气泡直径主要分布于10～100μm的微泡沫,通过微观实验研究气液比和填砂管渗透率对微泡沫直径的影响,揭示微泡沫封堵机制。采用多测压点人造岩心模拟多孔介质研究微泡沫对地层起封堵作用时微泡沫直径与地层孔隙直径的匹配关系。结果表明:通过调节气液比、填砂管渗透率可实现微泡沫平均气泡直径12. 39～99. 31μm可调;当微泡沫平均气泡直径与岩心平均孔隙直径比为1. 45～2. 16时,微泡沫兼具较好的注入性及深部封堵能力,此时微泡沫直径与岩心孔隙直径相匹配,通过调节微泡沫平均气泡直径,可使微泡沫与渗透率为0. 02～10. 9μm2的地层匹配;微泡沫主要通过气泡叠加作用在高渗区域形成暂堵带,后续流动的微泡沫以"弹性变形"或"直接通过"的方式流入低渗区域,少量气泡以"纹理状"结构占据小孔隙处形成封堵;随着气液比增加,微泡沫气泡数量增加,在孔隙处由间歇性的封堵方式向持续的封堵方式转变,微泡沫封堵能力和可变形性增强,气液比为1时的封堵能力最强。     

无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水

介绍无泡曝气膜生物反应器的理论,对传统膜生物反应器进行改进,同时对传统型膜生物反应器和无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水进行比较,得出无泡曝气膜生物反应器对COD和NH3-N的处理效果比传统膜生物反应器分别提高4%和2%.采用无泡曝气作为反冲洗气体,不但提高膜生物反应器中溶解氧量,而且氧利用率也得到提高,且能量消耗也有所降低.     

曝气量对微压内循环多生物相反应器同步脱氮除磷的影响

以人工配置的模拟城市污水为处理对象,利用厌氧/好氧(A/O)模式运行的微压内循环多生物相反应器(MPSR),研究了不同曝气量[0.100,0.075和0.050L/min]对MPSR反应器同步脱氮除磷的影响.结果表明:随着曝气量的降低,总氮去除率由75.39%提高至81.21%,同步硝化反硝化效率由20.68%提高至33.55%,但出水均符合一级A标准.当曝气量为0.050L/min)时,MPSR反应器具有最佳的脱氮除磷效果,出水中COD,NH4+-N,总氮、总鳞平均质量浓度分别为30.77,0.15,7.14和0.06mg/L.相对低的曝气量有利于强化MPSR的脱氮性能,稳定除磷效果,同时有利于节约能耗.     

SBBR单级自养脱氮系统N2O排放特征分析

采用3组人工配水的单级自养脱氮生物膜反应器,对比研究了曝气方式及碳源对系统N2O排放量和排放特征的影响。结果显示,1号、2号和3号反应器在一个运行周期内N2O累积排放量和N2O转化率分别为13.69、14.28、2.51 mg和1.36%、1.49%、0.236%。连续曝气的1号反应器与间歇曝气的2号反应器相比,其N2O累积释放量、N2O转化率相近。进水含有机碳源的3号反应器N2O累积释放量、N2O转化率约为进水不含有机碳源的2号反应器的1/6。曝气方式对N2O排放特征影响较大,连续曝气的1号反应器N2O累积排放量持续增加,N2O平均排放速率和溶解态N2O质量浓度表现为先升高至最大值后持续下降。间歇曝气的2号反应器N2O排放量主要来自曝气段,N2O平均排放速率和溶解态N2O质量浓度整体呈现出先升高后降低的趋势。与其他生物脱氮工艺相比,单级自养脱氮工艺N2O转化率较低。     

动态膜生物反应器膜污染过程及阻力分析

采用孔径90μm的尼龙筛网作为微网基材,建立动态膜生物反应器系统,用以处理模拟生活污水,并在不同容积负荷下运行3组动态膜生物反应器,研究反应器动态膜污染的特征与机理.结果表明:过大和过小的负荷均会增加膜污染,过小的曝气强度不能有效去除膜表面污染物,而过大的曝气强度会导致污泥絮体破坏,产生大量的胶体粒子和大分子有机物,使得膜通量下降;在较大曝气强度下,胶体粒子和溶解性有机物在膜表面及膜孔的沉积吸附是导致膜污染形成的根本原因.胞外聚合物含量和组成以及污泥黏度是影响动态膜生物反应器膜污染的主要因素.     

受污染水源水的生物处理工艺试验研究

通过预曝气增加进水DO含量，改进了生物处理装置的实际运行效果。试验采用常用的陶粒滤池工艺，安装两套相同的反应器，一套反应器采用传统的曝气方法供氧，原水直接进入反应器，另一套反应器的原水先进行纯氧预曝气，使之DO达到超饱和状态，反应器内不再进行曝气。试验结果表明，原水预先充氧达到超饱和状态后进行生物处理，原水中的DO可以满足微生物的需求，各项污染物的去除效果优于采用传统曝气方法供氧的生物处理装置。试验结果表明，开发适用于饮用水生物处理的无泡供氧装置具有现实意义。     

气升式一体化A/O生物膜反应器脱氮研究

构建了新型气升式一体化A/O生物膜反应器用于生活污水的脱氮处理,考察了进水碳氮比和曝气速率对反应器硝化和反硝化的影响.试验结果表明,一定曝气速率条件下,反应器硝化效果随着进水碳氮比的提高而下降;提高曝气速率可以增加反应器好氧区和缓冲区的DO浓度,降低有机物氧化对硝化作用的影响;低进水碳氮比条件下,进水中的有机碳源能在缺氧区作为反硝化反应的电子供体被有效利用;在进水TN负荷为0.01 kg/(m3.d)、有机物负荷为0.26~0.76 kg/(m3.d)、进水碳氮比为2.7~5.3条件下,反应器COD和TN去除率分别达到96.0%和80.0%.     

常温处理生活污水微氧EGSB反应器启动运行特性

为了研究微氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)去除生活污水中的有机物和氮、磷(N,P)营养物的快速启动和稳动运行特性,在15～26℃常温下运行EGSB反应器9个多月,对微氧EGSB反应器内颗粒污泥的培养过程以及稳定运行阶段化学需氧量(COD)、N、P的去除规律进行了研究.通过给EGSB反应器内适量曝气,为EGSB反应器内的颗粒污泥提供溶解氧以产生微氧环境,以曝气柱内的曝气速率来控制回流水中的溶解氧量.研究结果表明,在15～26℃时微氧颗粒污泥的成功培养需要近4个月.当水力停留时间(HRT)为3.9～4.8 h,进水流量为2.5～3.1 L/h,进水COD、NH3-N、总氮(TN)和总磷(TP)的质量浓度分别在213～867,26.5～72.1,31.7～81.7和3.8～17.3 mg/L范围内波动,稳定运行微氧EGSB反应器时,COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别达到了93.4%,83.8%,74.7%和44.0%;出水平均浓度分别为29,10.0,14.0和4.7 mg/L,水质分别达到ⅠA、ⅠB、ⅠA和Ⅲ级标准;出水浊度在6 NTU左右.微氧EGSB反应器进口处氧化还原电位宜控制在+15 mV左右.微氧使得颗粒污泥沉速降低,最小颗粒污泥沉速低至11 m/h,没有出现污泥流失.稳定运行阶段污泥中混合液悬浮固体浓度达到28g/L左右,混合液中可挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量比为0.74～0.77,说明微氧EGSB反应器已成功启动并稳定运行.     

基于数值模拟的蠕虫床工艺参数优化

附着型蠕虫床是一种新型的污泥处理工艺.利用曝气量等已知参数作为边界条件,应用FLUENT软件提供的标准k模型和Mixture两相流模型,数值模拟得到了不同结构参数及曝气条件下的气液两相流流场分布.通过分析不同曝气方式及结构参数对污泥处理效率的影响,最终得出几种曝气方式中的最优工艺参数组合,为进一步实现污水处理工艺的设计及运行优化提供了参考依据.     

城市景观水体的净化及增氧

以太阳能为动力，对受污染的景观水体直接进行催化臭氧化及增氧，由于催化氧化反应剩余气体中氧气含量大于90％，故大大提高了水体曝气增氧过程中氧的传输速率。处理后水体苯环类有机污染物的浓度明显下降．灭藻效果明显，可生化性显著增强。     

超深层曝气法中空气量的计算

从垂直气液两相流运行动力学角度，提出超深层曝气工艺中空气量的计算方法．经验证，用此法计算出的风量、风压，可以在工程设计中较合理地选用空压机或鼓风机．     

变坡处掺气坎空腔回水研究

采用断面模型试验研究了变坡处掺气设施的空腔回水问题、指出可能存在掺气挑坎临界高度,挑坎高度小于临界值,淹没水深与挑坎高度成正比关系,挑坎高大于临界值,淹没水深与挑坎高度成反比关系：可采用高跌坎间接提高底空腔进气口高度的方法消除或减轻空腔回水的不利影响;通过试验发现,坎前水深一定时,淹没水深与各水力参数基本成近线性规律变化．最后和整体模型试验结果进行对比,指出对空腔回水的研究不受比尺大小的影响．     

Two-phase flow simulation of aeration on stepped spillway

Stepped spillways have existed as escape works for a very long time. It is found that water can trap a lot of air when passing through steps and then increasing oxygen content in water body, so stepped spillways can be used as a measure of re-aeration and to improve water quality of water body. However, there is no reliable theoretical method on quantitative calculation of re-aeration ability for the stepped spillways. By introducing an air-water two-phase flow model, this paper used k-ε turbulence model to calculate the characteristic variables of free-surface aeration on stepped spillway. The calculated results fit with the experimental results well. It supports that the numerical modeling method is reasonable and offers firm foundation on calculating re-aeration ability of stepped spillways. The simulation approach can provide a possible optimization tool for designing stepped spillways of more efficient aeration capability.     

溶解氧浓度对好氧阶段生物脱氮途径的影响

采用连续流一体化生物反应器(CIBR)系统,研究了4种曝气量(0.3,0.6,0.9和1.2 m3/h)对好氧阶段生物脱氮途径的影响.实验结果表明:当曝气量为0.3 m3/h时硝化反应未能顺利进行,其余3种曝气量下均顺利完成硝化反应,曝气量越大,硝化速率越大;总氮(TN)损失量分析表明低曝气量有利于同步硝化反硝化(SND)的发生,当曝气量为0.3 m3/h时TN损失量高达9.76 mg·L-1,当曝气量高于0.3 m3/h时以传统硝化作用为主.研究表明溶解氧(DO)质量浓度影响生物脱氮途径的根本原因是DO影响了氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和反硝化菌(DB)的活性,可通过在线控制方式实现各种脱氮途径.     

包气带土层中重质油的生物可降解性

通过投加高效微生物和半腐熟堆肥材料 ,改善微生物生态环境 ,促进重质油的生物降解。利用 Soxhlet抽提重量法评价重质油污染土层生物修复的进程 ,并探讨了微生物活性与石油污染物生物降解之间的关系。结果表明 ,重质油生物降解的半衰期长 ,经过 90 d,生物降解量仅占总量的2 0 %。微生物计数和脱氢酶活性与石油污染物生物降解之间存在良好的相关性 ,表明了微生物量和脱氢酶活性是油污土层生物可修复性的良好评价指标     

典型污染物对微气泡曝气中氧传质特性的影响

微气泡曝气是一种新型的曝气方式,废水中的污染物对微气泡曝气中氧传质过程具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置进行空气微气泡曝气,考察了微气泡曝气中表面活性剂、油脂、苯酚、硝基苯、悬浮固体(高岭土)等典型污染物对氧传质的影响。结果表明,微气泡曝气和传统气泡曝气的表观状态具有明显差异,呈现乳浊状态。表面活性剂、豆油、苯酚、硝基苯等污染物均有助于微气泡的产生和稳定性,从而提高微气泡曝气的气含率和气泡平均停留时间。同时,这些污染物存在时,微气泡曝气氧传质系数为7.44～11.56h-1,α因子为0.77～1.20,显著高于传统气泡曝气。污染物对微气泡的形成和稳定性具有积极作用,可以克服其对氧传质过程的负面效应。气含率和污染物种类是影响微气泡曝气氧传质过程的重要因素。     

ICEAS反应器处理城市污水的试验研究

对ICEAS工艺的处理效果进行了研究,结果表明,ICEAS既能去除污水中的有机物,还能达到脱氮除磷的效果,出水COD浓度为15 2～42 2mg·L-1,COD总去除率可达80%～88%;出水BOD5浓度为5 12～16 90mg·L-1,总去除率可达85%～93%;出水氨氮浓度为4 5～7 5mg·L-1,总去除率为60%～70%,磷的去除率为60%～75%.     

人工曝气对垂直潜流人工湿地运行效率的影响

为了进一步提高人工湿地系统的运行效能,通过设置4组不同曝气强度的单元垂直潜流人工湿地反应器,对基质内人工曝气对湿地运行效率的影响以及在不同温度条件下对保持湿地运行稳定性上的作用进行了试验研究.结果表明:当气水比为6时,反应器内部的溶解氧环境最为适宜,整体的运行效率达到最优,其COD去除率为67.10%,NH3-N去除率...