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关键词： 厌氧膜生物反应器   厌氧氨氧化   耦合   除碳脱氮  

摘要： 由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)在水中有机物资源化利用方面具有独特的优势,逐步成为污水处理领域的研究热点。从反应器与膜组件的配置、有机物的去除以及产甲烷率等方面讨论了影响AnMBR运行效果的主要因素。结合污水深度脱氮的需求,探讨了厌氧氨氧化(ANAMMOX)自养脱氮与AnMBR的耦合技术。介绍了国内外相关耦合工艺的应用形式,总结了关于该耦合工艺最新的研究方法、运行效果等,展望了该技术在污水处理领域的应用前景。

关键词： 硫自养反硝化工艺   基质浓度   盐度   联合作用   功能微生物  

摘要： 为探究硫自养反硝化工艺处理高盐含氮废水的可行性,本文考察了基质浓度和盐度对硫自养反硝化工艺性能的单一影响和联合作用.结果表明,当盐度为0%时,在所试基质浓度范围内(120~600 mg·L^(-1)),基质去除速率与基质浓度呈显著正相关(p<0.05),且提高基质浓度有助于提高S0和氮气产率(p<0.05).固定基质浓度为120 mg·L^(-1),当盐度<2.34%时,基质去除速率与盐度无显著关系(p>0.05),硫化物和硝酸盐去除速率可分别高达(29.53±1.12) mg·L^(-1)·h^(-1)和(2.49±0.02) mg·L^(-1)·h^(-1);当盐度>2.34%时,盐度严重抑制基质去除速率以及S0和氮气产率(p<0.05).在基质浓度和盐度组合范围内,适当提高基质浓度(<180 mg·L^(-1)),有助于缓解盐度对硫化物氧化活性的抑制,但会一定程度上加剧其对硝酸盐还原活性的抑制.经高通量测序技术分析,该工艺的优势功能菌属为Sulfurovum、Desulfocapsa和Thauera,其相对丰度分别为33.05%、8.18%和7.18%.

关键词： 计算流体力学   非牛顿流体   黏度   生物反应器   桨叶组合  

摘要： 随着透明质酸市场规模不断扩大,发酵生产透明质酸产量日益增多,为了对大型透明质酸生物反应器的放大设计提供理论依据,该文将透明质酸发酵液视为非牛顿流体,使用剪切应力输运模型对200 m^(3)生物反应器中不同搅拌器组合下的流场进行模拟建模。计算结果表明,使用斜叶桨式搅拌器流速最低,功耗最低,三折叶桨式搅拌器流速最高,流体流动性增强效果最好,功耗最高;弧叶圆盘涡轮搅拌器流体流速分布好于直叶圆盘涡轮搅拌器,功耗更低,更适合作为发酵罐底桨。综合流场分布,表观黏度分布以及轴功率数据考虑,选定最佳桨叶组合为三层三折叶桨式搅拌器+弧叶圆盘涡轮搅拌器进行发酵试生产,经过24 h发酵,透明质酸产率达到12.53 g/L。为工业高黏物料生物反应器放大设计提供了思路。

关键词： 养猪废水   厌氧膜生物反应器   氨氮抑制   生物炭   微生物代谢产物  

摘要： 针对养猪废水中高浓度氨氮对甲烷发酵过程的抑制问题,研究了不同氨氮负荷对厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)处理养猪废水效能的影响及生物炭投加的缓解调控效能。结果表明,在(外源)氨氮负荷为0、3000、4500 mg·L^(−1)时,常规AnMBR的甲烷产率分别为85.2%、73.2%、51.7%,生物炭的投加可使甲烷产率提高至93.2%、83.7%、63.7%。随着氨氮负荷的提高,AnMBR对污染物的去除能力下降:氨氮负荷由0提升至4500 mg·L^(−1)时,常规AnMBR对养猪废水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、多糖、蛋白的去除率分别由94.0%、95.7%、86.8%降低至92.4%、90.2%、80.2%,生物炭的投加使其去除率维持在92.7%、91.6%、84.3%。进一步研究发现,高浓度游离氨(free ammonia,FAN)的存在是导致AnMBR发酵效能下降的主要原因。且在氨氮负荷由3000 mg·L^(−1)提高到4500 mg·L^(−1)时,常规AnMBR污泥中的可溶性微生物产物(soluble microbial products,SMP)与微生物胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)含量分别提高了84.1%、62.6%,其中,芳香族蛋白类是微生物代谢产物的主要物质;生物炭的投加减少了17.9%~27.1%的SMP含量与2.6%~9.3%的EPS含量。挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)甲烷发酵活性实验结果表明,高浓度氨氮主要抑制了乙酸降解微生物的比产甲烷活性,而生物炭的投加利于维持污泥在高氨氮浓度下的乙酸盐降解产甲烷能力。本研究结果可为缓解高浓度氨氮抑制AnMBR处理养猪废水效能的应用提供参考。

关键词： 膜生物反应器   电化学   污废水处理   膜污染控制   生物能源资源回收  

摘要： 电化学耦合膜生物反应器(EMBR)是新兴的污废水处理技术,除了能够高效去除常规污染物,EMBR在去除微污染物和病原微生物、缓解抗生素抗性基因增殖、控制膜污染和回收生物能源与资源等方面也具有显著的优势。综述了EMBR工艺的原理及特点、污废水处理效能、能源与资源回收效果、膜污染控制和技术挑战。为了推动EMBR的工程应用,未来仍需开发具有高导电性、生物相容性的电极材料,优化反应器构型和操作条件,以持续提升对污废水的处理效能。

关键词： 狂犬病病毒   Vero细胞   生物反应器   微载体   罐外消化   放大培养  

摘要： 目的探讨微载体Vero细胞从30 L生物反应器经罐外细胞消化放大培养至300 L生物反应器对狂犬病病毒(rabies virus,RABV)CTN-1Ⅴ株产毒能力的影响。方法将第140代Vero细胞于37℃培养72~120 h后,按1∶4的细胞密度比传代扩增至10层细胞工厂,继续培养72~120 h;将单层致密细胞消化后接种至30 L生物反应器,微载体7~10 g/L,培养温度37℃,pH(7.0~7.4),溶氧30%~80%,搅拌速度10~50 r/min,连续灌流培养72~120 h,共培养3批;微载体Vero细胞经罐外细胞消化后放大培养至300 L生物反应器,微载体5~8 g/L,培养温度37℃,pH(7.0~7.4),溶氧30%~80%,搅拌速度30~80 r/min,灌流培养72~120 h;按MOI=0.05接种RABV CTN-1Ⅴ株,每24 h收获病毒液1次,检测病毒滴度和抗原含量。结果30 L生物反应器微载体Vero细胞培养96 h后密度约为1×10^(7)个/mL;300 L生物反应器微载体Vero细胞培养96 h后密度约为7.4×10^(6)个/mL。病毒接种96 h达峰值,病毒平均滴度为6.8 lgLD50/mL,抗原平均含量为2.58 IU/mL。结论微载体Vero细胞从30 L生物反应器经罐外细胞消化放大培养至300 L生物反应器的工艺稳定可行,对RABV CTN-1Ⅴ株的产毒能力影响较小,可为RABV灭活疫苗大规模生产提供参考资料。

关键词： 厌氧膜生物反应器   中试工程   溶解性微生物产物   膜污染  

摘要： 溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP)引起的膜污染是限制厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)工程化应用的主要原因。基于大型中试AnMBR污水处理工程,考察了SMP的物质组成及荧光特性,解析了膜及膜上污染物对SMP的截留特征,揭示了SMP中不同有机组分的膜污染行为及污染层特征。结果表明:AnMBR高效稳定运行时SMP平均质量浓度为(119.3±10.0)mg·L^(−1)(以溶解性有机碳计),主要是分子质量(molecular weight,MW)≥100000 Da(77.3±8.1)%的大分子,组分为木质素及富羧基脂环分子类(45.2%)、蛋白质及氨基糖类(26.1%)和脂质类(14.0%)。膜及膜上污染物对SMP具有较高的截留率(83.7±5.4)%,其中MW≥100000 Da的大分子截留率达到98.8%,其他中小分子截留率为10%~26%。耗散型石英晶体微量天平分析发现大分子在膜界面吸附量高,是SMP中引起膜污染的主要组分;中小分子(MW<100000Da)形成的膜污染层更密实,导致了膜通量快速降低和不可逆污染。本研究深入揭示了AnMBR中SMP特性及膜污染行为,为高效膜污染控制方法开发提供参考。

关键词： 实际生活污水   厌氧膜生物反应器   温度   资源回收   溶解性甲烷  

摘要： 为探明温度对厌氧膜生物反应器处理实际生活污水效能的影响,本研究考察了在不同温度(25、20和15℃)及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(12 h和8 h)下,AnMBR的产甲烷效能以及膜污染特性。结果表明,当温度为25℃时,COD去除率达到81.9%,最高甲烷产率为0.21 L·g^(−1)。20℃时,系统的厌氧消化性能与25℃相比差异不大,但当温度下降到15℃时,COD去除率为73.5%,最高甲烷产率只有0.08 L·g^(−1)。微生物群落分析结果表明,乙酸营养型是主要的产甲烷途径,随着温度降低乙酸营养型产甲烷菌的丰度明显减少,因此,产甲烷菌活性降低是导致15℃时反应器厌氧消化性能下降的主要原因。当温度为25℃,反应器在HRT为8 h的膜污染速率是HRT为12 h的31.33倍。因此,在较低的运行温度下,系统难以实现在低HRT的长期稳定运行。膜阻力分析结果表明随着温度的降低,膜孔的有机物堵塞阻力占总阻力的比例有所增大,这是由于低温下胞外聚合物的增加所导致的。COD平衡结果表明,溶解性甲烷的释放量与甲烷的溶解性以及出水通量的大小有关。

关键词： 技术创新   关键核心技术   创新链   识别模型   生物反应器  

摘要： 生物医药行业已被全球公认为高技术行业。中国生物医药行业方兴未艾，其中作为关键装备的生物反应器在全球究竟处于何等水平，面向未来是否有竞争力是一个值得探究的问题。研究构建关键核心技术两阶段漏斗式筛选模型，一阶段采用社会网络分析法识别生物反应器核心技术领域，二阶段从创新链视角出发构建技术关键程度判断指标体系，从而筛选得到行业内关键核心技术；在关键核心技术筛选结果基础上构建“专利数量-专利质量”技术差距测度模型以研判国别差距。以全球生物反应器行业近十年专利数据为样本进行验证分析，研究发现：生物反应器行业内拥有关键核心技术315项，并主要集中于酶学或微生物学装置（C12M）及水、废水、污水或污泥的处理（C02F）领域；美国在生物反应器领域占据着绝对优势；中国在五个技术领域处于劣势，“被卡脖子”风险较大。因此，中国需要对生物反应器技术进行研发投入和攻关，以驱动该产业可持续发展。

关键词： 高效生物反应器   含盐废水   应用  

摘要： 介绍了高效生物反应器(ABR)处理乙烯高盐废水和炼油FCC脱硫废水的工艺流程、长期运行数据分析,结果表明,ABR技术是一种高效、低运行成本的难降解有机废水深度处理技术,特别适合难生物降解含盐废水的深度处理,能够将污水COD从100 mg/L处理到30 mg/L以下,还能去除部分氨氮,具有工艺单元少、流程紧凑、运行稳定、抗冲击能力强、能耗低等特点。