厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

关键词： 厌氧 高负荷 反应器 生物

厌氧生物反应器快速启动技术研究进展（共14篇）

篇1：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

UASB反应器由于具有高的有机负荷、转化效率和操作简单的优点而广泛用于多种高浓度有机废水的处理.能否成功地培育颗粒污泥,是反应器能否高效和稳定运行的.关键.介绍了国内外几种快速启动厌氧生物反应器的方法及效果,其中包括投加无机絮凝剂或高聚物,投加细微颗粒物及选择压理论,这对废水处理的工程实践具有一定的指导意义.

作 者：石宪奎 倪文 江翰 作者单位：石宪奎(北京科技大学土木与环境工程系,北京,100083;黑龙江科技学院资源与环境系,哈尔滨,150027)

倪文,江翰(北京科技大学土木与环境工程系,北京,100083)

刊 名：给水排水 ISTIC PKU英文刊名：WATER & WASTEWATER ENGINEERING年，卷(期)：30(11)分类号：关键词：厌氧生物反应器 生物处理 快速启动

篇2：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

UASB-生物膜反应器厌氧氨氧化反应的启动研究

以一套有效容积为3.2 L的UASB-生物膜系统,接种垃圾填埋场渗滤液处理活性污泥,以自配含NH+4-N和NO-2-N的废水为进水,对ANAMMOX反应过程的启动进行了研究.结果表明:在反应器运行的第56 d,NH+4-N、NO-2-N、TN的去除率分别为99.8%、98.8%、90.2%,成功启动了厌氧氨氧化,且在随后的`运行中处理效果稳定.ANANMMOX 稳定运行时,去除的NH+4-N、NO-2-N和生成的NO-3-N的比例为1∶1.61∶0.25,出水pH稳定在8.3左右,进、出水碱度变化不大.获得的具有厌氧氨氧化活性的生物膜为褐色,并在反应器的下部形成了褐色和粉红色两种颗粒污泥.

作 者：周少奇 姚俊芹 ZHOU Shao-qi YAO Jun-qin 作者单位：华南理工大学环境科学与工程学院,广东,广州,510640刊 名：陕西科技大学学报(自然科学版) ISTIC英文刊名：JOURNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：200624(4)分类号：X703关键词：厌氧氨氧化 生物脱氮 UASB-生物膜反应器 启动 垃圾渗滤液 ANAMMOX UASB-biofilm reactor landfill leachate start-up

篇3：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

关键词：高含固率,有机垃圾,厌氧发酵,生物反应器

高含固率有机垃圾的厌氧消化处理在欧洲、北美、日本已经得到广泛的应用,而在国内研究的重点依然是有机废水的厌氧消化处理[1,2,3,4,5]。目前国内针对高含固率有机垃圾厌氧发酵的研究主要集中在农村家庭式的沼气池方面。对于城市而言,高含固率有机垃圾中餐厨垃圾占有巨大比例,这是中国一个比较特殊的现象。而且随着生活质量的提高,餐厨垃圾占生活垃圾的比例将越来越大。餐厨垃圾具有含水率高(70%~90%)、有机物含量高、易腐败等特点,收集与运输过程中容易引起臭味、渗沥液、不雅外观等环境问题。它是一种较为特殊的有机垃圾,其有机物含量高,具有资源化的可能性[6]。本文在对现今国内外高含固率厌氧发酵生物反应器的研究成果做初步归纳和比较的基础之上,对其今后研究的发展趋势做出预测,以期促进国内科研单位和大专院校积极开发新型高效的餐厨垃圾处理设备,找到适合国情的、高效的处理工艺,进而可以进一步推广到整个高含固率有机垃圾的厌氧处理。这对于我国的城市环境治理以及资源可持续发展有着重要的意义。

以下就高含固率有机垃圾厌氧消化反应器的反应级数、反应器发展阶段两方面进行论述。

1 反应级数

20世纪70年代初,S.Ghosh和F.G.PHoland[6]根据厌氧生物分解机理和微生物类群的理论首先提出了两相厌氧消化的概念。将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个串联的反应器中并且提供各自所需的最佳条件,使这两类细菌群都能发挥最大的活性,提高反应器的处理效率。Scherer[7]用厌氧消化处理有机垃圾的实验采用两相反应,达到了80%的挥发性固体的降解。反应器的第一相为65℃高温、水力停留时间为4.5 d,第二相为55℃、水力停留时间为14.5 d,产气量达到了理论产气量的98%。B G.Yeoh[8]对两相厌氧消化工艺和单相厌氧消化工艺进行了对比实验,结果表明:两相厌氧消化系统的产甲烷活性明显高于单相厌氧消化系统。

Ghosh等[9]用试验规模的传统高效反应器和两相反应器分别来处理由未分选的垃圾制得的垃圾燃料团(refuse-derived fuel pellets),甲烷产量在用两相处理时大约可以提高20%。Pavan认为两相消化是处理未分选高固体有机垃圾和来自水果蔬菜市场的有机垃圾(可分解性高)的正确选择。Gabriele S[10]对比了在中温和高温条件下一相和两相消化的情况,主要结论是,市政固体垃圾应该在一个两相反应器中进行,同时在两个反应器之间设置一个浓缩装置。在这种优化条件下,用较短的固体停留时间就可以获得高达90%的有机物质的转化率。笔者在研究泔脚厌氧消化反应时也发现,细菌在水解酸化和产甲烷两个阶段对应的p H值有较大的差别,并且对产甲烷阶段有较大的影响。

但是在工业实际应用中,单相反应器占有绝对优势,可能是因为单相更便宜而且容易操作和维护。

2 厌氧发酵反应器的发展阶段

厌氧生物反应器主要是针对于污泥消化而言的。1860年法国工程师Mouras就采用厌氧方法处理废水中沉淀的固体物质。1896年英国出现了第一座用于处理生活污水的厌氧消化池,所产生的沼气用于照明[11]。1904年德国的Imhoff将其发展成为Imhoff双层沉淀池(即腐化池),这一工艺至今仍然在有效地利用[12]。1910年至1950年,高效的、可加温和搅拌的消化池得到了发展,其比腐化池有明显的优势。Schroepfer在20世纪50年代开发了厌氧接触反应器。这种反应器是在出水沉淀池中增设了污泥回流装置,增大了厌氧反应器中的污泥浓度和处理负荷,使处理效率显著提高。这些是最早的厌氧发酵反应器形式。其后厌氧发酵反应器的发展主要集中在保持反应器内污泥的活性及高密度上,致力于实现高效的泥水分离。

2.1 代表性的反应器类型

2.1.1 升流式固体反应器(Upflow Solid Reactor,USR)[13]

升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出。这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。

首都师范大学利用USR进行了鸡粪沼气发酵研究,其进料浓度为TS5%~6%、COD42~55 g/L、悬浮固体为45~55 g/L。在35℃条件下,USR的负荷可达COD 10 kg/(m3·d)、产气率4.88 m3/(m3·d)、CH4含量60%左右、COD去除率85%左右、SS去除率为66.16%。据计算当HRT为5 d时SRT为25 d。

留民营鸡粪污水中温沼气发酵工程、房山区琉璃河猪粪废水沼气发酵工程、房山区南韩继和平谷县南独乐河猪粪废水沼气工程的厌氧消化器均采用USR工艺,运行稳定,效果较好。

2.1.2 上流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed,UASB)[14]

1974年,荷兰Wagningen农业大学的Lettinga教授领导的研究小组研究开发了UASB反应器技术。其最大特点是反应器保证了高浓度的厌氧污泥,标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代。

在已开发的高效厌氧反应器中,UASB反应器是一种研究最为深入、应用最为广泛的厌氧反应器,己大量成功地应用于各种废水的处理。UASB反应器的特点:有机负荷高,水力停留时间短,处理周期大为缩短;反应器内无填料,无污泥回流装置,无搅拌装置,成本和运行费用大大降低;初次启动后可直接以污泥颗粒接种。目前已成为应用最广泛的厌氧处理方法。

但反应器内可能出现短流现象,影响处理能力,当进水中的悬浮物浓度过高时会引起堵塞。对于这些情况,无疑传统高效UASB系统的设计需要很大的改进,正是对于这些困难问题的研究,导致新一代高效厌氧反应器的开发和利用。

2.2 新一代厌氧发酵反应器的主要类型

新一代的厌氧发酵反应器是在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下,使固液两相充分接触,从而既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触以达到真正高效的目的。

2.2.1 塞流式反应器(Plug Flow Reactor,PFR)[15]

塞流式反应器结构如图1所示。

优点:不需要搅拌,池形结构简单,能耗低;适用于高SS废水的处理,尤其适用于牛粪的厌氧消化,用于农场有较好的经济效益;运行方便,故障少,稳定性高。

缺点:固体物容易沉淀于池底,影响反应器的有效体积,使HRT和SRT降低,效率较低;需要固体和微生物的回流作为接种物;因该反应器面积、体积比较大,反应器内难以保持一致的温度;易产生厚的结壳。

北京市大兴区留民营的鸡粪高温沼气工程采用了该反应器。实践表明,该反应器耐粗放管理,采用高温(55℃)发酵,产气率较高,并且可以杀灭有害生物。但因鸡粪沉渣较多,易生成沉淀而影响反应器的效率。

2.2.2 厌氧内循环反应器(Internal Circulation Reactor,IC)[16]

内循环厌氧反应器(如图2所示)于20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司开发成功,并推入国际废水处理工程市场,可用于处理土豆加工、啤酒、柠檬酸等生产废水。

IC反应器是基于UASB反应器颗粒化和三相分离器而改进的新型反应器,实际上相当于两个UASB反应器的单元相互重叠而成。

第一个反应室包含颗粒污泥膨胀床,在此大多数的COD被转化为沼气。所产生的沼气被下层相分离器收集,收集的气体产生气提作用,污泥和水的混合液通过上升管带到位于反应器顶部气液分离器。沼气在这里从泥水混合液中分离出来,并且排出系统。泥水混合液直接流到反应器的底部,形成反应器的内部循环流。在反应器的较低部分,液体的上升流速在10~20 m/h之间。经过下部反应室处理后的污水进入上部反应室,所有剩余的可生化降解的有机物(COD)将被去除。在这个反应室里的液体的上升流速一般在2~10 m/h。目前很多生产性规模的IC系统已经在欧洲运行[17]。

2.2.3 厌氧序批反应器(Anaerobic Sequence Batch Reactor,ASBR)

20世纪90年代,美国Dague等人将好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理,开发了厌氧序批式活性污泥法(ASBR)。ASBR工艺目前仍处于试验阶段,其特殊的间歇操作方式在理论上能够获得比连续进水的普通厌氧活性污泥法更高效的生物絮凝(甚至颗粒化)和固液分离效果。ASBR具有固液分离效果好,出水澄清;运行操作灵活,处理效果稳定;工艺简单,占地面积少,建设费用低;耐冲击负荷,适应性强;温度影响小,适应范围广;污泥性能好,处理能力强等特点,其操作过程见图3。

ASBR反应器能够在5~65℃范围内有效操作,尤其是能够在低温和常温(5~25℃)下处理低浓度(COD<1 000 mg/L)废水。中温35℃时,在所有基质浓度和HRT下,SCOD的去除率达92%~99%。处理COD为600 mg/L,BOD5为285 mg/L,20~25℃时,在所有HRT下,SCOD、BOD5的去除率均大于90%。

2.2.4 厌氧颗粒污泥膨胀床(Expanded Granular Sludge Bed,EGSB)

EGSB(如图4所示)是在UASB反应器的基础上于20世纪80年代后期在荷兰Wageningen农业大学环境系开始研究的新型厌氧反应器。EGSB与UASB反应器的不同之处仅仅在于运行方式,其上流速度高达2.5~6.0 m/h,远远大于UASB反应器中采用的约0.5~2.5 m/h的上流速度。在EGSB反应器内颗粒污泥床处于“膨胀状态”,而且在高的上流速度和产气的搅拌作用下,废水与颗粒污泥间的接触更充分,水力停留时间更短,从而可大大提高反应器的有机负荷和处理效率。

EGSB反应器能在超高有机负荷(COD达到30kg/(m3·d))下处理化工、生化和生物工程工业废水。同时,EGSB反应器还适合于处理低温(10℃)、低浓度(COD小于1.0 g/L)和难处理的有毒废水。目前已建成了许多EGSB反应器用来处理各种类型的污水(如食品、化工和制药等)。

其主要特点有:液体上升速度快,反应器中传质效果好;COD去除率高,特别是在低温条件下处理中低浓度废水时,优势明显;高径比(h/d)较大,占地面积小。

3 厌氧反应器的发展趋势

(1)研究开发具有高稳定性,高负荷,能处理低浓度有机废水及含高浓度有毒物质废水的厌氧反应器。

(2)研究以颗粒载体为基础的固定化厌氧生物膜颗粒污泥。改善反应器中微生物与基质之间的传质条件,加快反应速率,提高污水处理效率。

篇4：食品微生物快速检测技术研究进展

关键词：食品安全 食品微生物 快速检测

中图分类号：TS207.4 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）02-0023-01

伴随着科技的发展和人们对食品安全的重视，作为评价食品安全重要指标之一的食品微生物，其快速检测技术备受人们的关注。国标中关于食品微生物的检验方法，不仅步骤繁琐，且耗时耗力，尤其面对突发食品安全事件时，检测结果往往滞后于监管需要。因此，食品微生物快速检测技术备受人们的欢迎。本文将对近些年来微生物快速检测技术，如PCR技术、酶联免疫吸附技术、ATP生物发光技术、LAMP、阻抗法等的研究进展进行分析、总结和展望。

1 PCR技术

PCR（Polymerase Chain Reaction）技術，聚合酶链式反应，用于扩增放大特定DNA片段的分子生物学技术，是在体外的一种特殊DNA复制。PCR技术能在短时间内将特定的基因片段扩增数百万倍。由于其具有简便、快速、敏感性高和特异性强的优点，适用于时间紧的检测工作和突发食品安全事件。PCR技术在不断的发展，多重PCR、荧光定量PCR、实时定量PCR等就是PCR技术的衍生[1]。PCR技术耗材多为一次性，配套的仪器设备较为昂贵。若能进一步降低使用成本，必定能扩大使用范围。

2 酶联免疫吸附技术

酶联免疫吸附（ELISA）是指将可溶性的抗原或抗体结合到固相载体上，对免疫酶进行染色，利用抗原抗体结合专一性进行免疫反应的定性和定量检测方法。酶联免疫吸附技术集免疫荧光法和放射免疫测定法优点于一身，灵敏度高、特异性强、操作判断简单、实验设备要求简单[2]。

3 ATP生物发光技术

ATP是活的生物体中的能量货币，普遍存在于所有活的生物体中。生物体死亡后，ATP在细胞内酶的作用下很快被分解掉。荧光素-荧光素酶与ATP作用发光，通过用发光检测仪测定发光量从而测得ATP浓度。根据样品中的ATP浓度，即可推算出活菌数[3]。优点是快速、简便、重现性好；缺点是不能区别非微生物ATP且干扰因素较多。

4 LAMP

LAMP即为环介导等温扩增技术。是由2000年日本学者Notomi在Nucleic Acids Res杂志上公开的一种新的适用于基因诊断的恒温核酸扩增技术。其特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，在链置换DNA聚合酶（的作用下，60-65℃恒温扩增，15-60分钟左右即可实现109～1010倍的核酸扩增。优点是反应时间短、灵敏度高、无需特殊仪器、操作简便。缺点是由于灵敏度高，一旦开盖容易形成气溶胶污染，造成假阳性结果。

5 阻抗法

微生物在代谢生长过程中会引起培养基的电特性变化，阻抗法正是通过测量该变化从而间接的测定微生物的含量。培养基中蛋白质、脂肪、碳水化合物等电惰性的大分子营养物质能被微生物转化分解为氨基酸、乳酸盐等微电活性的小分子物质。培养基电阻性与微生物的浓度在微生物生长的不同时期有着不同的关系。通过检测培养基的电阻抗从而推算出微生物的浓度。优点是能够检测绝大部分食品微生物。

6 展望

食品安全问题异日突出，食品微生物检测环节极为重要。作为食品卫生检测的重要一环-食品微生物检测，其快速检测技术亟待发展。在实际检测过程中，检验人员可根据检测目标和检测环境等选择合适的快检方法，也可联合使用多种快检方法，提高检验效率，服务监管，保障人们的食品安全。

参考文献

[1]卿柳庭，屈小玲.核酸探针和PCR技术在食品检验中的应用[J].动物医学进展，2000，21（1）：22-24.

[2]陈爱华，杨坚.酶联免疫吸附（ELISA）法在食品微生物检测中的应用[J].中国食品添加剂，2004，4：109-111.

[3]唐倩倩，叶尊忠.ATP生物发光法在微生物检测中的应用[J].食品科学，2008，29（06）：460-464.

[4]Liu Y，Che Y，Li Y.Rapid detection of Salmonellatyphrmurium using immunomagnetic separation and immunooptical sensing method[J].Sens Actuatom B，2001，72（5）：2.

[5]周向华，王衍彬，叶兴乾等.电阻抗法在食品微生物快速检测中的应用[J].粮油加工与食品机械，2003（10）：73-75.

篇5：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

新型厌氧反应器--USSB的启动研究

对上流式分段污泥床反应器在中温(35±2)℃下处理生活污水前的`启动过程进行了试验研究.反应器经过40 d的启动后,当进水有机负荷为2.2 kg COD/m3・d时,其COD去除率能稳定在80%左右,出水pH值和碳酸氢盐碱度/VFA分别大于6.5和2,整个系统运行稳定.

作 者：肖利平邓志毅 马少健 Xiao Liping Deng Zhiyi Ma Shaojian  作者单位：肖利平,Xiao Liping(湘潭大学环境工程系,湘潭,411105)

邓志毅,马少健,Deng Zhiyi,Ma Shaojian(广西大学资源与环境学院,南宁,530004)

刊 名：环境污染治理技术与设备  ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)： 6(4) 分类号：X703.3 关键词：厌氧处理   USSB   反应器   启动研究  

篇6：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

厌氧膜生物反应器在水处理中的应用研究

本文从AnMBR在水处理中的原理、特点,以及和传统的`厌氧生物处理的比较得出其发展优势,同时也指出了AnMBR的主要缺点和发展方向.得出厌氧膜生物在未来有较大的发展前景等结论.

作 者：周亚红 宋宝增 ZHOU Ya-hong SONG Bao-zeng 作者单位：西南科技大学环境与资源学院,四川,绵阳,621010刊 名：四川环境 ISTIC英文刊名：SICHUAN ENVIRONMENT年，卷(期)：25(5)分类号：X703关键词：AnMBR 生物量 污泥浓度 膜污染

篇7：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

基于升流式厌氧污泥床反应器的微生物燃料电池的研究

摘要：构建了一种基于升流式厌氧污泥床反应嚣(UASB)的.微生物燃料电池(MFCs),利用UASB高效去除COD能力及连续进样方式,获得稳定电能输出.考察了水力停留时间、进液方式、电极材料、离子交换膜种类、溶液离子强度等因素对于MFCs性能的影响.实验结果表明:在水力停留时间6h、连续进液、高纯石墨板电板以及均相阳离子交换膜条件下,连续运行3个月,放电功率稳定在145 mW/m2.开路电压0.78 V,放电电流最高可达321 mA/m2.作 者：王万成 陶冠红 WANG Wan-cheng TAO Guan-hong 作者单位：苏州大学化学化工学院,江苏,苏州,215123期 刊：江苏环境科技 ISTIC Journal：JIANGSU ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,21(1)分类号：X2关键词：微生物燃料电池 升流式厌氧污泥床 电池结构 连续进样 功率密度

篇8：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

根据反应器需氧与否, 将膜生物反应器 (MBR) 分为好氧MBR和厌氧MBR简称An MBR。世界能源形式的日益严峻以及污水负荷的急剧增长等等都在要求我们找到一种能处理高负荷, 能源消耗低, 投资低, 能够回收能源, 产生剩余污泥较少的新型处理工艺。在这样的时代背景下, 厌氧MBR应运而生。

相对于好氧技术, 厌氧生物处理技术最大的特点是具有将污水中的有机物变废为宝转化为甲烷这种可回收利用的能源气体这一优势, 同时已经发表的大部分研究表明厌氧生物处理技术的优点大于它的不足, 厌氧生物处理技术具有产泥少、工艺相对稳定、基建费用较低、运行费用低廉、二次污染较少等生态、经济、技术优势, 另外厌氧处理技术还可以处理季节性污水, 降低废水中氯化有机物毒性的同时厌氧MBR还被广泛应用于高浓度有机废水的处理, 其对于常见有毒物质和工业污水的处理能力也被专家学者普遍认同。

在厌氧MBR中, 传统活性污泥中的沉淀池被膜过滤的膜组件所代替, 由于膜组件具有过滤作用, 因此, 不但污染物可以被截留在反应器中, 而且大分子的有机物也被截留下来, 彻底实现污泥龄和HRT的分离, 因此厌氧MBR中不存在活性污泥膨胀的问题, 相比较好氧污泥膨胀这是一个明显的优势, 同时因为厌氧MBR具有较高的有机物去除率, 而且膜组件对微生物有很强的截留能力, 所以对有毒化合物和物质具有较强的去除能力。由于厌氧MBR采用膜组件系统, 水力状态较好, 不易堵塞, 此外还有出水水质稳定, 操作简单, 易于自动化管理等优点。厌氧MBR是将厌氧处理工艺和膜分离技术结合的产物, 克服了单纯的厌氧处理工艺的不足。以前影响MBR发展的主要限制因素是高昂的膜材料价格, 但由于近年来膜材料技术迅猛发展, 膜材料价格也迅速降低, 同时性能也变得越来越好, 可以实现膜组件的经济更换, 运行费用大大降低。所以在满足达标要求下, MBR是一种经济、环保、有效的处理技术。

2 厌氧膜生物反应器的发展及国内外研究现状

近年来厌氧膜生物工艺越来越多地被应用到有机高浓度废水处理中, 其在国外已经成为诸如水环境研究基金会等基金、协会研究的重点课题之一, 但是在我国, 此项技术的研究才刚刚起步。

An MBR这一工艺是于上世纪70年代首次被提出的, Grethlein等人最早在厌氧处理工艺中引入膜组件, 他们利用外置的膜装置处理桶来装有机污水, 意外的发现这一处理方法可以达到较好的出水有机物和硝酸盐的处理效果, 自此第一次引入了An MBR概念。由于其相对好氧MBR的独特优势, 自从诞生之日开始就受到了各国专家学者的普遍关注, 围绕An MBR的研究也相当普遍。上世纪80年代, 美国Dorr-Oliver开发出名为MARS的厌氧MBR处理工艺, 此项技术应用于处理高浓度乳制品污水, 处理效果良好。80年代日本联合日本多家公司发起了水再生计划, 在日本此计划推动了厌氧MBR在生活废水和工业废水的规模应用, 由此推动了日本An MBR的发展。在同时期的南非名为厌氧消化过滤 (ADUF) 的用来处理高浓度的有机工业废水的一套厌氧处理系统建成投产。COD处理效果相当好, 这些成功工程案例充分说明了厌氧处理技术和膜分离技术二者结合的价值, 但是由于当时材料科学还不发达, 膜组件价格相当昂贵, 另外膜过滤技术也不成熟, 所以An MBR发展相对来说较为缓慢, 工程实际案例很少, 大部分还都处于实验室研究, 并且大多数都是采用外置式厌氧MBR。进入21世纪, 随着膜科学的迅猛发展, 膜组件的价格也变得相对低廉, 而且得益于好氧MBR的快速发展, An MBR也步入快速发展阶段, 成为了国内外专家学者的重点研究对象。

MBR反应器应用最广泛的国家是日本, 占世界上总膜生物反应器的66%, 其余34%主要分布在欧美地区, 2005年, 全球MBR市场规模接近2.17亿美元, 而且该规模以接近每年11%的速度迅速增长, 发展速度远超其他污水处理技术, 上世纪90年代中期我国膜生物反应器才开始进入商业化运营, 我国第一座市政污水项目MBR商业化项目是在2006年投产, 目前世界范围内有8家较大型的MBR生产厂家, 大部分厂商是欧美和日本的, 不过也包括我国的碧水源这家企业。在所有膜生物反应器中大约超过98%的反应器都是好氧MBR, 仅仅有不到2%的反应器是厌氧的。目前, 厌氧MBR主要应用于处理垃圾渗滤液和工业污水, 很少应用于生活污水的处理。

3 厌氧膜生物反应器存在的问题及发展前景

厌氧MBR在水处理领域应用的过程中主要存在以下问题:

(1) 去除有机物效率不完全, 有待提高, 也不能够完全去除进水中的N、P等污染物; (2) 前期反应器启动所需时间太长; (3) 容易引发膜污染; (4) 由于要求完全厌氧, 对反应器等处理构筑物密封要求很高, 一般反应器不能够达到完全密封, 还可能因为臭气的溢出造成二次污染; (5) 反应器的能耗问题, 这个问题主要针对外置式的, 一体式的很少, 这就需要额外的能量来进行反应器内液体的循环来改善膜污染情况; (6) 理论和实际运行参数都相对缺乏。目前世界上运行的膜生物反应器绝大多数都是好氧的, 只有少许一部分是厌氧的, 这就造成了各种经验参数的缺乏, 此外实验室规模的反应器的运行参数也比较缺乏, 尤其是污泥负荷, HRT等方面的。

针对这些问题厌氧MBR的研究和发展方向会朝以下几个方面来进行:

(1) 加强厌氧MBR在高浓度有机污水领域的工程应用, 并注意积累大量的工程运行经验参数, 积极探索各种经济合理的操作条件; (2) 注重实验室研究, 积累实验室运行参数, 特别加强对膜污染的各种积累的研究, 完善膜污染理论, 提出有效解决膜污染问题的办法; (3) 继续加强膜技术和膜科学方面的研究, 开发出性能更好, 价格更低廉的膜组件, 积极将最新的膜科学技术理论结合实际应用到我们的厌氧膜生物反应器污水处理实践中, 促进各种膜滤系统和高效厌氧MBR的有效结合, 使得厌氧MBR得到更广泛的应用; (4) 加强对厌氧膜生物反应器结构的研究, 使一体式反应器更多应用到生产实践中, 解决高能耗问题; (5) 加强常温下厌氧MBR污水处理技术的研究, 降低能耗节能减排。

摘要：厌氧膜生物反应器将厌氧工艺与膜过滤工艺有效地结合在一起, 可以克服传统厌氧工艺存在的缺点, 具有污泥停留时间长, 抗冲击负荷能力强等特点, 在工业废水和生活污水处理领域应用十分广泛。文章介绍了厌氧膜生物反应器的主要技术特点, 并总结了该工艺在国内外的研究及应用现状, 为厌氧膜生物反应器工艺的发展提供一定的理论支持。

关键词：厌氧膜生物反应器,技术特点,研究应用,现状

参考文献

篇9：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

关键词厌氧处理废水;UASB;IC反应器;IC技术热点;IC应用现状;IC发展前景

中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0140-02

以高效、低成本为特征的现代废水处理技术首先当推先进的厌氧生物处理技术,厌氧生物反应器是其中发展最为迅速的一个领域。

1971年荷兰瓦格宁根(Wageningen)农业大学拉丁格(Lettinga)教授通过物理结构设计,利用重力场对不同密度物质作用的差异,发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时,发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构,即颗粒污泥(granular sludge)。颗粒污泥的出现,不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展,而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。

原典型的UASB反应器工作原理概念和工作状态模型存在三方面问题:A、高度问题,污泥床高度对反应区的水流影响较大,如太厚会加大沟流和短流;B、增加截面积的放大方式,在大规模反应器中难以实现均匀布水;C、三相分离器的稳定操作较为困难。

20世纪80年代中后期到90年代,针对上述缺陷,国际上以厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环反应器(IC)、升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)、厌氧折流板反应器(ABR)为代表的第三代厌氧反应器相继出现。从物理角度来看,第三代厌氧反应器是以颗粒污泥为生化反应的基础,主要考察固体物质在重力场作用下,在流体中形成更为合理的微物理环境,达到固液充分接触,更快传质的这一核心目的。利用固体的流态化技术是其核心技术之一,侧重是解决典型UASB上述的A、C问题。

90年代中后期荷兰Pagues公司的开发了一种内循环(internal circulation)IC反应器,采用了特殊物理结构设计,以ANAMMOX工艺为特征的流化床。反应器的设计,生化反应规律,以Kolliken为主的菌群的微生态环境,现有和可能形成的物理特征,在连续工艺过程中菌群的流体中特点,设计出合理的物理结构。因此更加具有优势。IC反应器应用于啤酒、发酵、造纸、食品、饮料及化工等行业。取得了不错的效果。使第三代厌氧反应器的应用在我国得到开展,与此相应的研究工作也相继展开。

1IC反应器工作原理

IC反应器基本构造如图1所示,它相似由2层UASB反应器串联而成,具有很大的高径比,一般可达4～8,反应器的高度可达16～25m。

1.1进水

水泵将废水泵入反应器底部的布水系统,颗粒污泥和气液分离器回流的泥水混合物有效地在此充分区混合。

1.2膨胀污泥床

混合区形成的泥水混合物进入该区,在高浓度污泥作用下,大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态,加强了泥水表面接触,污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多,一部分泥水气混合物由底部位分离器收集被沼气提升至顶部的气液分离器。

1.3气液分离器

被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统,泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区,与反应器底部的污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环。

1.4后处理部分

经第处理后的废水,除一部分被沼气提升外,其余的都通过三相分离器进入。该区污泥浓度较低,且废水中大部分有机物已被降解,因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区,扰动很小,这为污泥的停留提供了有利条件。

1.5出水

泥水气混合物由高部位分离器收集被最终分离,上清液经出水堰溢流排出,沉淀的颗粒污泥仍留在后处理部分的污泥床内,在上部产生的沼气沿第二条上升管也进入气液分离器,小部分泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区,与反应器底部的污泥和进水充分混合。沼气可用于发电。

从IC反应器工作原理中可见,反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT,获得高污泥浓度;通过大量沼气和内循环的剧烈扰动,使泥水充分接触,获得良好的传质效果。

2IC反应器的运行特性

J.H.F.Pereboom和T.L.F.M.Vereijken详细进行了IC反应器与UASB反应器生产性装置各项运行参数的测定和比较,如表1所示。下面从几方面进行分析。

2.1IC反应器的处理效能

前已述及,与UASB反应器相比,在获得相同处理效率的条件下,IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率,IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。在处理低浓度废水时,HRT可缩短至2.0～2.5h,使反应器的容积更加小型化。由表1可知,在处理同类废水时,IC反应器的高度为UASB反应器的3～4倍,进水容积负荷率为UASB反应器的4倍左右,污泥负荷率为UASB反应器的3～9倍。由此可见,IC反应器是一种非常高效能的厌氧反应器。

2.2污泥物理性质

IC反应器颗粒的平均直径在0.66～0.87mm,略大于UASB反应器颗粒的平均直径0.51～0.83mm;IC反应器最大颗粒直径为3.14～3.57mm,UASB反应器颗粒的最大直径3.38～3.43mm;IC反应器颗粒密度为1.041～1.057g/cm3,与UASB反应器颗粒的密度1.039～1.065g/cm3较为接近。但是IC反应器颗粒相对剪切强度比UASB颗粒的强度差,如以UASB颗粒的相对强度为100%,则IC颗粒为32%～53%,这是由于IC反应器的污泥负荷率大大高于UASB反应器的污泥负荷率之故。IC颗粒污泥的灰分占0.13～0.15,低于UASB颗粒污泥的灰分0.2～0.26,这说明IC颗粒污泥中有机成分含量更高,污泥的活性更高。

2.3颗粒大小的分布

Pareboom和Vereijken比较了IC反应器与UASB反应器污泥样品颗粒大小尺寸的分布,UASB和IC反应器处理啤酒废水和土豆加工废水的颗粒大小分布情况。比较的结果表明,IC反应器颗粒尺寸较粗和分布较宽,这是由于IC反应器升流速度较大,使细小颗粒更易于被冲刷从而反应器内小颗粒比例减小,而留在反应器内的颗粒获得更充分的营养,在长期滞留情况下颗粒长得更大,因此IC反应器内颗粒大小的分布范围比UASB反应器更宽,且IC反应器的平均粒径Da和Sauter平均直径D32均大于UASB反应器。

2.4颗粒沉降速度

UASB和IC反应器内颗粒的沉降速度一般都高于液体升流速度。IC颗粒(粒径<0.5mm)的沉降速度仅略高于液体的升流速度(2.6mm/s)。在IC反应器的第二反应室,由于气体负荷率较低,创造了一个较为平稳的沉淀条件,有利于细小颗粒的滞留。

2.5污泥的活性

IC反应器污泥的活性远高于UASB反应器的污泥活性。这是由于IC反应器的污泥颗粒完全趋于流化状态,传质的限制因素小,UASB反应器污泥床局部地方的污泥浓度很高,甚至存在死区,传质受到一定限制。因此,IC反应器的平均污泥去除负荷率远高于UASB反应器的污泥去除负荷率。

2.6反应器不同高度污泥浓度的变化

Pereboom和Vereijken分别测定了处理啤酒废水和土豆废水的IC反应器不同高度处污泥浓度及颗粒大小分布变化的情况。得出了不同高度的颗粒尺寸的分布,颗粒尺寸大小、生物量浓度和灰分沿IC反应器高度的变化,IC反应器的第一段污泥床混合良好,污泥床以上和出水中固体的灰分大大高于第一段污泥床。由此可得出结论,IC反应器具有很高的紊流和上升流速,有助于无机物的有效去除。

3IC工艺技术优点

3.1容积负荷高

由于IC反应器存在着内循环,第一反应室有很高的升流速度,传质效果很好,污泥活性很高,因而其有机容积负荷率比普通UASB反应器高许多,一般高出3倍以上。处理高浓度有机废水,如土豆加工废水,当COD为10000-15000mg/L时,进水容积负荷率可达30-40kgCOD/(m3d)。处理低浓度有机废水,如啤酒废水,当COD为2000-3000mg/L时,进水容积负荷率可达20-50kgCOD/(m3d),HRT仅2-3h,COD去除率可达80%左右。

3.2节省投资和占地面积

由于IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右,IC反应器的有效体积仅为UASB反应器的1/4-1/3,所以可显著降低反应器的基建投资。由于IC反应器不仅体积小,而且有很大的高径比(一般为4-8),所以占地面积特别省,非常适用于占地面积紧张的厂矿企业。小型的IC反应器可以工厂预制,大型的可在现场制作,施工工期短,安装简便,且IC反应器的土方量很小,可节省施工费用。

3.3抗冲击负荷能力强

由于IC反应器实现了内循环,处理低浓度水(如啤酒废水)时,循环流量可达进水流量的2～3倍;处理高浓度水(如土豆加工废水)时,循环流量可达进水流量的10～20倍。因为循环流量与进水在第一反应室充分混合,使原废水中的有害物质得到充分稀释,降低了有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

3.4抗低温能力强

温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20-25℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量。

3.5具有缓冲pH的能力

内循环流量相当于第1厌氧区的出水回流,防止局部酸化发生,并可利用COD转化的碱度,对pH起缓冲作用,使反应器内pH保持最佳状态。

3.6内部自动循环,不必外加动力

普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。

3.7出水稳定性好

IC反应器的第一、二反应室,相当于上下两个UASB反应器,它们串联运行,可以补偿厌氧过程中Ks高产生的不利影响。VanLier在1994年证明,反应器分级会降低出水VFA浓度,延长生物停留时间,使反应进行稳定。第一反应室有很高的有机容积负荷率,相当于起“粗”处理作用,第二反应室则具有较低的有机容积负荷率,相当于起“精”处理作用。整个IC反应器实际上是两级厌氧处理。一般情况下,两级厌氧处理比单级厌氧处理的稳定性好,出水也较稳定。

3.8启动周期短

IC反应器内污泥活性高,生物增殖快,为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1-2个月,而普通UASB启动周期长达4-6个月。

4IC处理技术应用现状及发展前景

IC处理技术从问世以来已成功应用于土豆加工、菊苣加工、啤酒、柠檬酸和造纸等废水处理中。1985年荷兰首次应用IC反应器处理土豆加工废水,容积负荷(以COD计)高达35-50kg/(m3d),停留时间4-6h;而处理同类废水的UASB反应器容积负荷仅有10-15kg/(m3d),停留时间长达十几到几十个小时。

在啤酒废水处理工艺中,IC技术应用得较多,目前我国已有多家啤酒厂引进了此工艺。从运行结果看,IC工艺容积负荷(以COD计)可达15-30kg/(m3d),停留时间2-4.2h,COD去除率ηCOD>75%;而UASB反应器容积负荷仅有4-7kg/(m3d),停留时间近10h。

对于处理高浓度和高盐度的有机废水,IC反应器也有成功的经验。位于荷兰Roosendaal的一家菊苣加工厂的废水,COD约7900mg/L,SO42-为250mg/L,Cl-为4200mg/L。采用22m高、1100m3容积的IC反应器,容积负荷(以COD计)达31kg/(m3d),ηCOD>80%,平均停留时间仅6.1h。

我国无锡罗氏中亚柠檬有限公司的IC厌氧处理系统自1998年12月运行以来一直都很稳定,进水COD一般在8000mg/L以上,pH5.0左右,容积负荷(以COD计)可达30kg/(m3d),出水COD基本在2000mg/L以下,且每千克COD产沼气0.42m3。1996年IC反应器首次应用于纸浆造纸行业,并迅速获得客户欢迎,至今全世界造纸行业已建造IC反应器23个。反应器产生的生物气纯度高,CH4为70%-80%,CO2为20%-30%,其它有机物为1%-5%,可作为燃料加以利用。

表1列出了IC反應器和UASB反应器处理啤酒废水的对照结果,从表中数据可以看出,IC反应器在很大程度上解决了UASB的不足,大大提高了反应器单位容积的处理容量。

5结语

随着生产的发展,经济高效、节能省地的厌氧反应器越来越受到水处理工作者的青睐。IC反应器的一系列技术优点及其工程成功实践,是现代厌氧反应器的一个突破,值得进一步研究开发。而且由于反应器容积小,生产、运输、安装和维修都十分方便,产业化前景也很乐观。

参考文献

[1]贺廷龄.废水的厌氧生物处理.北京:中国轻工业出版社,1998.

[2]娄金生.水污染治理新工艺与设计.北京:海洋出版社,1999.

[3]马志毅.工业废水的厌氧生物技术.北京:中国建筑工业出版社,2001.

[4]吴允,张勇,刘红阁.啤酒生产废水处理新技术-内循环反应器.环境保护,1997.

[5]何晓娟.IC-CIRCOX工艺及其在啤酒废水处理的应用.给水排水,1997.

篇10：厌氧生物膜序批式反应器新工艺

厌氧生物膜序批式反应器新工艺

本文论述了ASBR的.改进工艺,厌氧生物膜序批式反应器(ABSBR)新工艺的研究现状,设计构想,工艺原理及优点,展望了ABSBR新工艺在我国现有国情下研究开发的意义.

作 者：吴速英 叶雪均 WU Su-ying Ye Xue-jun 作者单位：江西理工大学,材料化学学院,江西,赣州,341000刊 名：水处理技术 ISTIC PKU英文刊名：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT年，卷(期)：31(8)分类号：X703关键词：ABSBR ASBR 生物膜 厌氧

篇11：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

厌氧膜-生物反应器抽吸模式对膜过滤性能的影响

研究了厌氧膜-生物反应器处理酒厂废水时抽吸模式对膜过滤性能的影响,分析了膜通量、膜阻力及阻力分布与时间的变化关系,通过数据拟合得出2种运行模式的`通量、阻力随时间变化的数学模型方程式.结果表明,压力递增模式可以有效地提高膜通量;同时该模式运行过程中的膜阻力较低,有利于膜-生物反应器的良好运行.

作 者：王志伟 吴志超 顾国维 俞国平WANG Zhiwei WU Zhichao GU Guowei Yu Guoping 作者单位：同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,92刊 名：环境科学学报 ISTIC PKU英文刊名：ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE年，卷(期)：25(4)分类号：X703.1关键词：厌氧膜-生物反应器 污水处理 抽吸模式

篇12：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

对可去除水产养殖排放废水中氮(N)的简单免维护技术存在需求。脱氮木屑生物反应器已成功用于去除地下水和地表水中的硝态氮(NO3--N),或许也具有应用于降低水产养殖废水流营养物浓度的潜力。然而,水产养殖业界对脱氮木屑生物反应器在室外商业养鱼场中的实际适用性还不了解,这包括实际使用中反应器的启动事项,如达到稳定性能所需时间,及其可能的生物析出等。本实例研究对木屑生物反应器(12.5 m3)启动期间的时序特性做了调研。在丹麦的一个水体循环强度较低的商业性室外虹鳟养殖场中,该生物反应器用作末端处理设备。反应器去除NO3--N的速度很快且稳定;就氮平衡而言,反应器在很大程度上处在稳定状态。在反应床内的测量显示,进水流中的大部分溶氧在反应器的前半部分被消耗掉了,而此后在反应床内,NO3--N随水流流动而逐渐被去除。反应器刚启用就观察到了非结构性的溶解性有机化合物的析出,导致出水流中COD、BOD5、P和铵浓度的短暂(1周)增加;启用147 d后进行的附加测量显示,木屑生物反应器以7.81 g N/(m3/d)的平均去除率持续去除TNdiss,而最初的P的析出则已停止。研究表明,木屑生物反应器能在商用条件和低温下有效地去除水产养殖废水流中低浓度的NO3--N,在启用几周内就达到稳定的性能。

(《Aquacultural Engineering》Vol.74)

篇13：公安机关快速反应机制研究

摘 要 公安机关快速反应机制是指由于社会治安管理本身具有突发性、不确定性,危害公共安全的事(案)件或群众的报警求助一旦发生,公安机关在尽可能短的时间内弄清情况并出动警力进行妥善处置,或适情动员并协调社会有关部门进行紧急处置的一整套运作制度。从目前长沙实践来看,公安机关存在着认识上有偏差、一线巡防力量投入不足、各警种协作能力不强、全社会支持不够等问题与困难。本文试从应急预案制定、设卡堵截与扁平化指挥、联防联动与信息化建设、实战训练与战勤保障的角度,从理论的层面,对建构公安机关快速反应机制的基本模式与重点环节做一些探索和研究。

关键词 公安机关 快速反应机制 长沙

一、前言

自二十世纪七十年代末踏上改革开放的道路以来,我国就迎来了前所未有的社会变革期(亦称社会转轨期),政治、经济、文化、法律、道德、社会等各个层面上,都出现了急剧的解构和重建现象。这既意味着我国全面转入现代化的进程,也伴随着诸多社会问题的凸现,因社会规范和价值观念的迷乱所导致的一个最直接的后果就是犯罪浪潮的到来。

与此相比,我国公安机关的通讯能力、交通能力、实际应战能力,抗干扰能力还始终处于“老牛拉破车”的状况,执法实践中也经常有“眼睁睁看着犯罪分子逃脱”的尴尬局面。虽然场面轰轰烈烈,公安民警也倾力而为,但打击力度和实战效果往往受各种因素影响而大打折扣,犯罪分子漏网比例越来越大,重大刑事案件发案率居高不下,刑事犯罪上升势头没有得到根本性扭转,社会治安形势依然十分严峻,而且发案反弹周期愈来愈短,“严打”效应的持续性也愈来愈弱。传统的人民战争打击型模式已不能适应社会形势发展的需要。为摆脱被动局面,找出新的出路,我国公安机关自20世纪90年代开始吸收、借鉴和推广始于20世纪30-60年代英美警务改革的快速反应机制。

二、概念、地位与问题

(一)概念与内涵

所谓公安机关的快速反应机制,是指由于社会治安管理本身具有突发性、不确定性,危害公共安全的事(案)件或群众的报警求助一旦发生,公安机关在尽可能短的时间内弄清情况并出动警力进行妥善处置,或适情动员并协调社会有关部门进行紧急处置的一整套运作制度。其导向为实战警务,核心在于速度上争“快”,实质就是果断做出决策,协调各警种有序、高效地运转,动用各种资源,以期掌握处置警情的主动权,尽快控制危机的发展,恢复社会秩序。

(二)地位与作用

认清市场经济环境和城市治安动态形势对警务工作的新要求,从城市现代化和警务发展的战略层次,把快速反应作为警务发展战略来认识与实践,树立以维护治安与服务社会为主导的快速反应机制发展观点,才能全面推进快速反应机制的良性循环。笔者认为,公安机关建立一个完备的快速反应机制应具有如下地位与作用:1.是现代警务工作发展的新要求,体现了城市的现代化和社会进步;2.是现代化条件衡量警务实力和工作绩效的重要标准,显示出公安机关对社会稳定的控制力度;3.是预防和妥善处置各种突发事件的需要,是适应社会治安动态化的必然选择;4.是进一步密切警民关系的需要,为专门工作与群众路线相结合提供了重要的实现形式;5.是改革和加强公安工作的必然要求,推进了具有中国特色警务工作的新实践。

(三)长沙的问题与困难

近年以来,长沙经济建设迅猛发展,人、财、物出现大流动,城市化进程进一步加快,但随之长沙的社会治安也日益严峻,犯罪模式由静态向动态转化,社会治安面临新的挑战。为此,长沙市公安机关开始着手建立快速反应机制,以期在打击、预防犯罪和服务群众等方面进一步提高水平。而正当快速反应机制建设如火如荼之时,2009年长沙于8月2日①、12月4日②分别发生了举城震惊的恶性案件,并迟迟没有侦破。就此目前状况来看,究其主、客观原因,长沙公安机关在快速反应机制建设中尚存诸多问题与困难等待解决:1.对快速反应机制作用存在认识偏差。2.一线巡防力量投入不足。3.各警种协作能力欠强。4.全社会支持不够。

三、基本模式与重点环节

(一)应急预案

凡事预则立,不预则废。快速反应应急预案是公安机关在快速反应中管理、指挥协调相关应急资源和应急行动的整体计划和程序规范,制定好快速反应应急预案是科学、有效地处置各类突发性危害公共安全的事(案)件或群众报警求助的前提和重要基础。在预案的制定和修订过程中,要注意突出两个基本要求:

1.注重预案的系统性和层次性。系统性,就是以长沙为代表的各市级公安机关不仅要制定市级、县级总体应急预案,以及街道乡镇、城乡社区应急预案,做到“纵向到底”;还要制定专项应急预案、部门应急预案、重点科所队单位应急预案,做到“横向到边”。而且相关预案之间要搞好衔接,特别是要与市级总体预案搞好衔接,使之成为一个有机的整体,一旦启动市级总体预案,就能做到全市上下左右一起联动。市级总体预案也要与省级总体预案搞好衔接。层次性就是要搞好预案的分级管理,按照突发性危害公共安全的事(案)件或群众报警求助事件的发生发展过程和快速反应工作程序,分层次逐级制定和修订好应急预案,快速反应工作责任和工作要求要逐级细化和具体化,预案的层级越低就越要在实际操作层面上作出明确的规定,避免预案上下一般粗。

2.注重预案的科学性和可操作性。预案的制定和修订工作,必须结合本地实际,加强调查和研究,既要吸取以往在处置突发性危害公共安全的事(案)件或群众报警求助事件中的教训,又要借鉴国内外类似事(案)件的经验;既要遵循突发性危害公共安全的事(案)件或群众报警求助事件的发生发展规律,又要符合现实中人们面对突发性事件的心理反应和行动方式的变化,针对快速反应工作中存在的薄弱环节,研究制定相应的工作原则和措施,增强预案的科学性。可操作性是预案制定和修订工作必须遵循的首要原则,各级各类预案都要对其所处的相应级别、相应环节的快速反应工作程序和要求、工作责任和任务,作出明确而具体的规定,做到职责落实到岗、任务落实到人、措施落实到位,增强预案的可操作性。应急预案制定后还要加强管理,定期组织培训和演练,检查应急处置工作的疏漏和问题,保证快速反应工作体系的适应性和有效性。

(二)设卡堵截与扁平化指挥

设卡堵截,是追捕作案后逃离现场的犯罪嫌疑人,将作案分子围堵在一定区域范围内,控制侦查范围的一种常用的、有效的手段。设卡的关键是卡点设置是否科学、合理、严密,设卡速度快慢,设卡盘查工作是否认真、细致。要在实地勘查,反复论证的基础上,以公路沿线派出所、交警公路巡逻中队,有条件的地区甚至包括责任区刑警中队为依托,在辖区范围内由近及远设置若干层次卡点。第一层卡点要设在市、郊结合部交通要道上,第二层卡点要设在距离市区20—30公里左右的交通要道上,第三层卡点要设在市(县)际边沿结合部交通要道上。每个卡点都要明确警力数量,具体责任人,卡点响应时间、通信联络方式。一旦发生重大警情,指挥中心要根据发案时间、案(事)件性质、涉案人员、逃跑方向等迅速作出判断,以辖区内卡点为基础,以现场为中心,设定一至三层卡点,正确下达追击及上卡指令,一边追击,一边堵截,形成严密的网络,让犯罪嫌疑人插翅难逃。

扁平化指挥体系最早来源于美国军队,随着CI3系统③在美军中的广泛使用,减少中间环节,指挥幅度更宽、权力更加集中、调动范围更广已是快速反应机制下指挥军队的必然要求。因此美军在摒弃了传统的指挥梯阶长、指挥跨度小的“树状”指挥体系理论(见图1)后,取而代之地提出了层级简明、权责明确、机构精干、关系顺畅的“扁平化”指挥体系理论(见图2)。实战证明,这种指挥体系不但符合现代系统下的作战需要,而且行之有效。

对于公安机关而言,扁平化指挥体系是指由指挥中心直接下达指令,调度一线警力的“点对点”式的指挥结构。以市局指挥中心指挥调度为主,以支队、科室和派出所指挥调度为辅,直接指挥最小作战单元和勤务岗位,实现对警情的快速反应、迅速处置,最终达到提高勤务指挥质效、增强整体防控效能的目的。以长沙公安为例,长沙市公安局已建成300平方米的公安指挥大厅,设有18个工作席位,配备GPS综合调度管理系统、数字录音系统、大屏幕显示及控制系统、图像传输系统、350兆无线调度系统。购置卫星通讯指挥车,实现处置现场语音、图像、数据的实时传输。实行“一级接警,三级处警”的指挥模式,110报警服务台统一接警,报警信息通过公安信息网直接传输到市局指挥中心和派出所。根据警情紧急程度分别由市公安局、区县公安分局指挥中心及派出所指挥室指挥处警。一旦发生街头“两抢”类重大警情,市公安局指挥中心通过电台群呼方式,将民警询问报警人的全过程向街面所有巡控力量通报,同时迅速组织相关警力开展围堵。对于涉案手机,立即向技术侦查部门通报手机号码,启动快速通道,实时追踪定位,为及时接警、快速处警提供技术支撑。

(三)联防联动与信息化建设

联防联动,是指人民群众与公安机关之间、公安机关内部之间整体协作、互相配合的预防、控制、打击违法犯罪的治安管理模式。联防联动是快速反应机制的早期雏形,快速反应机制的建立和推行为联防联动注入了新的内容,加强两者的配套建设,可扬长避短、优势互补,更好地发挥其积极作用。治安形势的相对变化,群众参与治安管理积极性的相对弱化,对原有的公安管理体制和运行机制提出了严峻地挑战。公安机关在建设快速反应机制的过程中既要坚持公安工作改革方向,又要继续发扬党的专门工作与群众路线相结合的优良传统,实行社会治安联动管理。警力有限,民力无穷。鉴于犯罪嫌疑人一般在犯罪后都必然在城市或乡村道路上逃跑或实施其它活动的客观规律,公安机关要注意发动和依靠广大人民群众,尤其是围绕道路活动的各类人民群体。道路两侧的经营者、公交或出租车司机、环卫工人、保安人员、房屋出租户、公路收费站的职工、道路养护工人、木材检查站的林管人员、加油站职工等,都可以发展为公安机关的信息员,成为维护社会治安的重要力量。

信息化建设,是公安机关依托计算机信息网络、即时数据通信等现代技术,开发、利用各种信息资源,对现有的警务组织、警务模式、警务技术与装备、警员素质进行全面的升级与改良活动。信息化建设旨在从信息结构和信息过程两个角度,谋求在快速反应工作中取得信息优势和主导权,以全面提升公安机关信息化条件下处置危害公共安全的事(案)件或群众的报警求助事件的能力。信息化建设可以将蕴藏在诸警种和各技术装备系统中潜在能量转变为现实的强大战斗力,发挥警力倍增器、综合勤务增值器的作用,能够极大提高公安机关的工作效率和工作质量。笔者认为,从快速反应机制建设的要求出发,公安机关信息化建设亟需完成三个网络的建设:1.建立立足于“3S”系统(即RS遥感系统、GIS地理信息系统、GPS全球定位系统)的实时指挥网络;2.建立基于城市图像监控系统的社会控制网络;3.建立基于移动警务信息系统的信息支撑网络。

注释:

①参见2009年8月3日潇湘晨报等其他媒体关于长沙望城县“8•2”戴志娥等六人被害一案及后续几天的报道.

②参见2009年12月5日潇湘晨报等其他媒体关于长沙市天心区“12•4”郭朝云被枪杀一案及后续几天的报道.

③一种雷达监测网络.

参考文献:

[1]陈子敬.公安机关快速反应机制择要.公安学刊.2005.1.

[2]励肇华.关于建设快速反应机制的系统思考.上海公安高等专科学校学报.2004.2.1.

[3]张伟刚.借鉴现代企业管理理念构建扁平化勤务指挥体系.公安研究.2007.8.

[4]李素娟.试析110报警的社会联动功能.云南公安高等专科学校学报.1999.1.

[5]张俭,尹金初,孙赞峰.公安信息化战略问题研究.公安研究.2008.12.

[6]李颂文.关于强化快速反应领导素养的思考.山东省青年管理干部学院学报.2003.106.

篇14：厌氧生物反应器快速启动技术研究进展

关键词：实时控制； 短程硝化反硝化；快速启动；影响因素；稳定运行

中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：16744764（2012）05013204

传统硝化工艺，也就是全程硝化工艺，是将NH4+-N完全氧化成NO3--N。但是，在生物脱氮的工艺中，硝化反应过程将NO2--N 转化为NO3--N，反硝化反应过程从NO3--N 转化为NO2--N，再进一步还原为N2，这2个过程完全可以省略[12]。与传统硝化反硝化反应相比较，能耗低、污泥产率低、节省碳源等是短程硝化反硝化反应的优势[35]。

短程硝化反硝化反应，无论是在经济上，还是在技术上都具有较高的可行性，尤其是在高氨氮浓度和低碳氮比的污水处理技术上[67]。成功实现短程硝化反硝化技术并被实际应用的第1个工艺是SHARON （Single reactor system for High Ammonia Removal Over Nitrite process），但是，高温、高氨氮浓度等运行条件限制了其发展和应用。目前，快速发展的水处理技术，使研究人员找到了多种实现短程硝化反硝化反应的方法[816]，如：DO、抑制剂、运行方式、污泥龄、pH值、温度、基质浓度以及负荷等。根据氧半饱和常数、污泥龄、活化能和抗毒性物质的能力不同，筛洗淘汰硝化菌（NOB），累积亚硝化菌（AOB）。尽管如此，还是存在如何快速实现短程硝化反硝化、实现短程硝化反硝化后如何稳定运行的技术性难题。

为了研究短程硝化反硝化的快速启动和稳定运行的影响因素，采用了低DO条件下实时控制的技术手段，为实际工程中短程硝化反硝化的快速启动以及保持稳定运行提供了借鉴。〖=D（〗 周 露，等：短程硝化反硝化快速启动及稳定运行研究〖=〗1 试验材料和方法

1.1 试验用水来源和水质

试验原水取自重庆大学家属区的生活污水，活性污泥取自唐家沱污水处理厂并进行接种。生活污水的水质情况见表1。

1.2 试验装置和方法

试验采用上部圆柱形，下部为圆锥形的SBR反应器，SBR反应器采用有机玻璃材质制成。SBR反应器高为700 mm，直径为200 mm，总的有效容积为12 L，每个周期末排水体积为2.5～3 L，充水比为0.2～0.25。在SBR反应器壁侧壁上设置一排间隔10 cm用于取样和排水的取样口。在反应器的底部设有用于放空和排泥的放空管。在反应器内部下方设曝气头，曝气量由反应器外部的转子流量计调节。pH、DO、ORP（氧化还原电位）探头置于反应器内支架上，在线监测pH、DO、ORP指标的变化。整个试验期间温度稳定维持在30℃±1℃。试验装置图如图1所示。

实验采用好氧/缺氧（O/A）的运行方式，试验共运行90 d，每天运行3个周期，每周期为8 h，分别为瞬时进水、好氧曝气2 h、缺氧搅拌0.5 h（缺氧初期外加乙酸钠作为碳源）、沉淀2 h、其余时间为排水和待机。好氧末期排放一定体积的混合液，控制系统的污泥龄在10～15 d，MLSS控制在2 800～3 200 mg/L。

1.3 检测分析项目

2 实验结果和分析

2.1 短程硝化反硝化的启动

2.1.1 短程硝化反硝化启动控制手段 通过对转子流量计的控制，使得反应器内DO的平均值控制在0.5～0.7 mg/L，充分利用低DO条件下亚硝化细菌（AOB）的生长速度大于硝化细菌（NOB）的特点，逐步实现AOB富集。同时保持反应器水温稳定在30℃±1℃，通过低DO与温度的协同作用，快速地启动短程硝化反硝化。

在氨氧化结束时，pH曲线上出现“氨氮突跃点”；而在氨氮氧化接近结束的时侯，pH值会出现低谷—“氨谷”，即由下降曲线变为上升曲线。因此，可以利用在反应器曝气过程中pH曲线上的氨谷转折点和DO曲线上的突跃点来控制反应器的曝气过程，反应过程中SBR典型周期上的控制节点如图2和图3所示。

在低DO条件下（0.5～0.7 mg/L），AOB菌增速殖速率加快，通過这种增殖作用补偿由低DO造成的代谢能力下降，使得AOB的氧化能力受到影响很小。同时NOB的增殖速率没有变化，通过DO的控制，可导致NO2--N的大量积累。

在SBR反应器的反应过程中，pH曲线上“由下降变上升”拐点出现时，表明氨氮氧化过程刚刚结束。在此拐点马上停止曝气，可防止曝气过度DO升高导致NO2--N进一步氧化为NO3--N。以pH值作为控制参数的实时控制，是快速启动和稳定维持短程硝化反硝化的必要条件。因此通过实时控制的手段，可增强AOB在活性污泥菌群中的优势，削弱NOB的的生长优势，从而将NOB从SBR反应器中逐渐淘汰，以尽可能短的时间实现短程硝化反硝化的快速启动。

2.1.2 短程硝化反硝化启动效果 将SBR反应器的温度维持在30 ℃±1 ℃，MLSS浓度维持为3 000 mg/L左右，通过转子流量计控制曝气量在30 L/h，对已经具有良好硝化效果的成熟污泥进行驯化，考察短程硝化反硝化启动效果。具体效果见图4。

从图4中可看出，SBR运行了25 d左右，亚硝化积累率达到50%，从而进入短程硝化。继续采用2.1.1的控制方法，亚硝化积累率一直保持上升趋势。在43 d的培养后，亚硝化率上升到85%并一直保持稳定。此时SBR短程硝化已经成功启动并且达到了稳定状态，SBR系统曝气结束后出水中硝酸盐含量低于1.5 mg/L。

nlc202309032324

2.2 短程硝化反硝化的穩定运行

生物系统硝化过程中，AOB的反应速度是整个反应的限制步骤。短程硝化反硝化的控制方法，可以利用AOB和NOB这2类微生物动力学参数的不同，实现AOB和NOB的优先选择。通常当NH4+-N氧化为NO2--N时，由NO2--N氧化为NO3--N的速度很快。采取控制温度、pH值、投加抑制剂等控制方法，即使实现了NO2--N的启动，短程硝化稳定维持也比较困难。此时控制系统DO浓度是十分重要的。

2.2.1 短时过度曝气对短程硝化的影响 当短程硝化反硝化启动成功后，为考察曝气量对短程硝化反硝化稳定性的影响，将本文图2和图3中的控制点延后1 h，考察曝气时间对短程硝化反硝化稳定性影响效果，如图5所示。

从图5中可看出，在短时过度曝气的过程中，随着曝气时间的增加NO2--N的积累率呈下降趋势，影响了短程硝化反硝化的稳定性。SBR系统中活性污泥中仍然存在一定量的NOB，在过度曝气的过程中，NOB有适宜的反应条件和充足的底物，经过5～7 d后NOB活性可以完全恢复。因此，活性污泥中AOB和NOB的菌群数量是一个动态的变化过程，随着外界条件的变化，AOB和NOB的菌群数量不断发生变化，从而导致短程硝化和全程硝化过程的相互转换的。

2.2.2 恢复实时控制策略后对短程硝化的影响 实验中重新应用实时控制在上述过度曝气的反应系统中。一段时间后，将pH的“氨谷点”和DO的“突跃点”准确控制，试验结果发现全程硝化过程又转化为短程硝化过程，如图6所示。

从图6中可以看出，在实时控制过程中，避免过度曝气，控制适宜的DO浓度和适度的曝气时间，在第5 d 后SBR系统中NO2--N累积率逐步稳定升高，到第11 d后SBR系统完全恢复短程硝化。

采用实时控制策略，在氨氮刚刚氧化完成时停止曝气，此时SBR系统中NO2--N累积率高，可保证氨氮完全氧化，同时防止NO2--N继续氧化，这是短程硝化反硝化工艺可以稳定维持的重要条件。合理控制曝气时间、保持适宜的DO浓度对于短程硝化反硝化生物脱氮工艺起到至关重要的作用，短时过度曝气会导致NOB活性提高，SBR工艺系统由短程硝化转向全程硝化。

因此， 控制准确的曝气时间、实时控制DO的突跃点和pH的“氨谷点”，可使得SBR工艺系统恢复短程硝化反硝化，并可保持稳定运行。实时控制策略是实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的重要手段。3 结 论

1）实现短程硝化反硝化快速启动，可以通过对DO和pH实时控制，温度与低DO的协同作用来实现。

2）在短时过度曝气的过程中，经过5 d～7 d后NOB活性可以完全恢复。随着外界条件的变化，AOB和NOB的菌群数量不断发生变化，从而导致短程硝化和全程硝化过程的相互转换的。

3）采用实时控制策略，在氨氮刚刚氧化完成时就停止曝气，可保证氨氮完全氧化，同时防止NO2--N继续氧化，这是短程硝化反硝化工艺可以稳定维持的重要条件。

4）控制准确的曝气时间、实时控制DO的突跃点和pH的“氨谷点”，可使得SBR工艺系统恢复短程硝化反硝化，并可保持稳定运行。实时控制策略是实现短程硝化反硝化生物脱氮工艺稳定性的重要手段。

参考文献：

[1]Voets J P， Vanstaen H， Verstraete W. Removal of nitrogen from highly nitrogenous wastewaters[J]. Journal of the Waber Pollution Control Federation， 1975， 47： 394398.

[2]Beccari M， Marani E， Ramadori R， et al. Kinetic of dissimilatory nitrate and nitrite reduction in suspended growth culture[J]. Journal of the Waber Pollution Control Federation， 1983， 55：5864.

[3]Turk O， Mavinic D S. Benefits of using selective inhibition to remove nitrogen from highly nitrogenous wastes[J]. Environmental Technology Letters， 1987，8：419426.

[4]Ingo Schmidt， Olav Sliekers， Markus Schmid， et al. New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater[J]. FEMS Microbiology Reviews Volume， 2003， 27（4） ： 481492.

[5]Khin T， Annachhatre A P. Nov el microbial nitrogen removal processes[J]. Biotechnology Advances， 2004， 22（7）： 519532.

[6]Villaverde S， GarciaEncina P A， FdzPolanco F. Influence of pH over nitrifying biofilm activity in submerged biofilm[J]. Water Research， 1997， 31（5）：11801186.

[7]Hellinga C， Schellen A A J C， Mulder J W， et al. The Sharon process： an innovative method for nitrogen removal from ammoniumrich wastewater[J]. Water Science and Technology， 1998， 37（9）：135142.

[8]Peng Y Z， Chen Y， Peng C Y， et al. Nitrite accumulation by aeration controlled in sequencing batch reactors treating domestic wastewater[J]. Water Science and Technology， 2004， 50 （10）：3543.

[9]彭赵旭，彭永臻，左金龙. 全程硝化与短程硝化的特性对比研究[J].中国给水排水，2008，24（23）：610.

Peng Z X， Peng Y Z， Zuo J L. Comparison of characteristics of complete nitrification and shortcut nitrification[J]. China Water & Wasterwater，2008， 24（23）：610.

[10]Peng Y Z， Song X， Peng C， et al. Biological nitrogen removal in SBR bypassing nitrate generation accomplished by chlorination and aeration time control[J]. Water Science & Technology， 2004，49（5/6）：295300.