重金属离子对亚硝化的影响研究

研究Mn~(2+)质量浓度对亚硝化的影响,确定在Mn~(2+)条件下实现亚硝化的运行参数。采用实际生活污水,pH控制在7.0~8.0,温度维持在28℃,DO质量浓度为1.0 mg/L。通过静态实验在不同Mn~(2+)质量浓度(5、10、15、20mg/L)条件下,研究NH_4~+-N的去除效果和NO_2~--N累积效果。Mn~(2+)质量浓度在5~10 mg/L时,NH_4~+-N去除率和NO_2~--N累积率稳定在80%以上。当Mn~(2+)质量浓度超过15 mg/L时,NH_4~+-N去除率只能维持在60%以上,NO_2~--N累积率最低时只有21.157%。低浓度的Mn~(2+)通过微生物所需微量元素形式促进亚硝化细菌的活性,但是高浓度的Mn~(2+)会发挥其重金属离子的毒性作用,抑制亚硝化细菌的活性。     

改进型ABR处理硫酸铵废水及微生物群落的影响

以改进型ABR系统对模拟硫酸铵废水进行处理研究,考察外加亚硝态氮源对污水中NH_4~+-N和TN去除效果的影响,并对其中效果最好的n(NO_2~-):_n(NH_4~+)为1:1时的各隔室NH_4~+-N、TN变化进行分析。研究表明,外加亚硝态氮对改进型ABR中NH_4~+-N和TN的去除有促进作用,n(NO_2~-):n(NH_4~+)为1:1时NH_4~+-N和TN的平均去除率达到最高,分别为55.74%和69.16%。4个隔室的TN和NH_4~+-N去除率之比分别为55:5:16:7和3:2:11:19。对不同条件下各隔室中的亚硝酸还原酶、羟胺氧化酶活性进行测定。结果显示在进水n(NO_2~-):_n(NH_4~+)升高的同时,各隔室的酶活性也有显著上升。对n(NO_2~-):_n(NH_4~+)为1:1时的各隔室中的污泥进行高通量分析,结果在1~#隔室中发现Enterobacter属的微生物,表明在1~#隔室中发生了好氧反硝化。     

电氧化法去除海水养殖循环水中氨氮机制研究

针对养殖循环海水处理中,对氨氮和亚硝氮要求极严格,传统单一的生物法难以满足需求的问题,采用双室电解池通过电氧化法高效处理模拟养殖循环水。结果表明,不同阳极电势(1.0、1.2、1.4 V vs. SCE)下,电解3 h后1.4 V产生活性氯含量最高(Cl_2的质量浓度1.9 mg/L)。出水NO_2~--N含量均较低,自电解0.5 h起,质量浓度分别低于3、3、22μg/L。当阳极电势为1.0 V时直接和间接氧化均被抑制;1.2 V时去除NH_4~+-N主要机制为阳极直接和间接氧化,1.4 V时主要为阳极间接氧化。阳极电势1.4 V时处理效果为佳,电解3 h后,NH_4~+-N去除率最高(98.4%),氮元素转化NO_3~--N比例最高(12.9%),TN去除率最高(84.4%),且残余活性氯含量符合实用性要求。     

响应曲面优化跌水生物转盘去除氨氮的研究

针对我国农村生活污水氨氮处理效率低的情况,研发了4级跌水式生物转盘。为了优化跌水生物转盘对农村生活污水氨氮的去除效果,采用Box-Behnken响应曲面法建立以进水NH_4~+-N质量浓度、跌水高度和水力停留时间为因素,以NH_4~+-N去除率为响应值的二次多项式回归模型,并考察各因素以及因素之间对氨氮去除率的影响。结果表明,模型具有显著性,当进水NH_4~+-N的质量浓度20~50 mg/L,跌水高度控制在0.6 m,HRT为2.2 h,氨氮的去除率可以保持在80%以上。跌水高度、HRT、和进水NH_4~+-N含量三因素以及跌水高度和HRT,HRT和进水NH_4~+-N含量之间的交互作用对氨氮去除率影响显著。     

间歇曝气SBR处理火力发电厂废水的脱氮性能研究

采用间歇曝气序批式膜生物反应器(IASBR)合并处理火力发电厂的脱硝氨站废水和再生废水,研究不同再生废水水质和m(COD)/m(TN)运行条件下的脱氮性能。结果表明,进水Ca~(2+)浓度对脱氮稳定性影响大,m(COD)/m(TN)对脱氮效率影响大,当进水Ca~(2+)为332 mg/L时,NH_4~+-N去除率为96.0%,TN去除率分别为71.0%(m(COD)/m(TN)=1.7)和88.9%(m(COD)/m(TN)=3.7)。当进水Ca~(2+)质量浓度提高至750 mg/L时,NH_4~+-N和TN的去除率降至31.5%和29.8%,w(MLVSS)/w(MLSS)从61%降低至21%。将进水Ca~(2+)质量浓度降至61 mg/L并间歇排泥,w(MLVSS)/w(MLSS)和NH_4~+-N去除率分别提高至71%和99.1%,但TN去除率仅为26.0%(m(COD)/m(TN)=3.2),说明反应器遭受高Ca~(2+)冲击后,脱氮性能难以在短期内恢复。IASBR实现了在低碳氮比条件下的高效脱氮,在处理高氨氮低碳氮比废水上具有优越性,但控制进水Ca~(2+)质量浓度是稳定运行的关键。     

基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响

首先采用厌氧氨氧化生物膜反应器建立稳定的厌氧氨氧化处理系统,控制温度为(32±2)℃,pH为(7.2±0.2)。通过控制进水基质比(NO_2~--N/NH_4~+-N)分别为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.32和1:1.4来研究基质比对厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮效能的影响,在基质比1:1.20时,生物膜反应器的脱氮效果最好,进水NH_4~+-N为150 mg/L,HRT为12 h,其出水的平均NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别为6 mg/L和3.5 mg/L,NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别为96%、98%,此时的脱氮性能最好且稳定,其发生反应的NO_2~--N/NH_4~+-N最接近厌氧氨氧化反应式中的1.32。     

基质含量对人工快渗滤池厌氧氨氧化脱氮的影响

采用人工快渗滤池处理低基质含量污水,考察了进水NO_2~--N、NH_4~+-N含量对厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮性能的影响。结果表明,人工快渗滤池在进水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)为1.3时ANAMMOX脱氮效果最佳,NH_4~+-N、NO_2~--N、TN平均去除率分别高于98%、98%、91%。对ANAMMOX活性开始产生抑制作用的NH_4~+-N、NO_2~--N质量浓度分别约为65、40 mg/L。提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别至100、50 mg/L时,ANAMMOX性能受到严重抑制,TN平均去除率分别降至62.2%、45.7%。受NO_2~--N严重抑制时,降低进水NO_2~--N的质量浓度至26 mg/L运行21 d后,TN去除率可恢复至受抑前的84.9%;受NH_4~+-N严重抑制时,降低进水NH_4~+-N的质量浓度至20 mg/L运行16 d后,TN去除率可恢复至受抑前的96.3%。NO_2~--N对ANAMMOX的抑制效应比NH_4~+-N更强,所需的恢复时间更长。     

同槽双极锰的电沉积实验研究

以MnSO_4为电解液体系,采用双膜三室电解装置在阴极沉积金属锰,阳极得到微粒二氧化锰。研究了Mn~(2+)含量、电流密度、电极材料等因素对双极电解效果的影响。结果表明,在阴极Mn~(2+)、(NH_4)_2SO_4、SeO_2的质量浓度分别为35、100、0.03 g/L,pH为6.8、电流密度300 A/m~2、温度35℃,阳极Mn~(2+)的质量浓度35 g/L、H_2SO_4浓度2.5 mol/L、电流密度900 A/m~2的优化条件下,阴极电流效率为67.8%、酸回收率为40.8%、能耗为7.626 Wh/g,阳极电流效率为86.4%,能耗为3.996 Wh/g。对比了Ti电极、Ti/Ru电极和Ti/PbO_2电极3种不同的电极材质对阳极产物MnO_2的影响,Ti/PbO_2电极具有析氧电位高、氧化能力强、耐强酸腐蚀和价格低廉等优点,电流效率最高,达87.6%。     

外源磷对厌氧氨氧化启动及富集的影响

为研究外源磷对厌氧氨氧化启动及富集过程的影响,采用接种常规活性污泥进行厌氧氨氧化启动实验。结果表明,无外源磷的条件下接种普通活性污泥可以启动厌氧氨氧化并完成厌氧氨氧化菌富集,启动所需的时间相比于有外源磷的条件的时间更长,富集后在进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、180 mg/L条件下,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率稳定在95.07%和95.97%,△ρ(NO_2~--N)/△ρ(NH_4~+-N)稳定在1.2;无外源磷可缩短启动过程中的菌体自溶的时间;无外源磷条件下厌氧氨氧化启动活性提升阶段基质去除率增长较慢,培养40 d,NH_4~+-N去除率由6.29%增长至34.50%。     

固体碳源生物膜SND处理实际低碳源城市污水

采用玉米芯填料固体碳源生物膜反应器,应用同步硝化反硝化(SND)技术处理低碳氮比城市生活污水,考察反应器对实际污水的脱氮效果,并分析了反应器中沿程NH_4~+-N的变化过程和微生物数量特性。结果表明,反应器稳定运行后,系统出水平均CODCr、NH_4~+-N、TN分别为32.75、5.78、6.25 mg/L,平均CODCr去除率为65.41%,平均NH_4~+-N去除率为78.75%,平均TN去除率为77.46%。由荧光定量PCR可知,AOB主要集中在反应器的中端部,沿程氨氧化速率呈下降趋势,与沿程氨氮浓度及其去除率变化趋势一致。     

基于铁基质高效催化还原污水中硝酸盐氮的实验研究

污水厂排水中硝酸盐氮(NO_3~–-N)浓度偏高,难利用常规生物脱氮工艺实现NO_3~–-N的深度脱除。以铁基质高效催化脱氮载体为污水中NO_3~–-N的脱除材料,探究不同铁基质催化活性、pH和NO_3~–-N浓度等对污水中NO_3~–-N去除的影响及机制。研究结果表明:添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体可脱除92.23%的NO_3~–-N,调节污水为酸性至中性条件时,其NO_3~–-N去除率均可达到92.09%以上,且氨氮(NH_4~+-N)积累量先升高后降低;当污水为碱性条件时,NO_3~–-N的去除率亦可达86.13%以上,且在碱性条件时无NH_4~+-N积累;原水中NO_3~–-N的浓度变化(20～70 mg·L~(-1))对铁基质高效催化脱氮载体的脱氮性能影响较小,NO_3~–-N去除率均达到96.11%以上。与催化剂A、B和C相比,添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体脱氮速率最快,NO_3~–-N降解反应过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数k=0.0170 min~(–1)。关键词:污水厂排水;硝酸盐氮;零价铁;铁基质高效催化脱氮载体;催化剂;双金属;催化还原;反应动     

化学法去除硝酸盐Pd-Cu催化剂的制备与应用

以活性炭粉末做载体采用分步浸渍的方法制备Pd、Cu质量分数分别为5%、1.25%的Pd-Cu/AC催化剂,并用于催化还原实际废水中硝酸盐的反应。考察了实际废水中共存离子和所含杂质对去除硝酸盐反应的影响。结果表明,自制备的催化剂能实现实际废水中硝酸盐的有效去除,反应结束时NO_3~--N的去除率为71.9%。实际废水中微生物、有机物等杂质的存在会降低催化剂的活性和选择性;Cl~-、SO_4~(2-)的存在几乎不会对硝酸盐的去除产生影响,而HCO_3~-的存在会造成硝酸盐去除率降低18.5%,副产物NH_4~+-N的质量浓度升高4.2 mg/L;常见阳离子对硝酸盐还原速率的影响按K~+Na~+Ca~(2+)Mg~(2+)Al~(3+)的顺序逐渐增大,生成副产物NH_4~+-N的含量按Al~(3+)M~(2+)Ca~(2+)Na~+K~+顺序逐渐升高。     

厌氧氨氧化影响因素实验研究

研究了水力停留时间(HRT)、温度、pH和进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)对厌氧氨氧化脱氮性能的影响.实验结果表明,厌氧氨氧化的最佳HRT、温度、pH、进水m(NH_4~+-N)∶m(NO_2~- -N)分别为12 h、30～35℃、7.02～8.36、0.95～1.2.在最佳反应条件下,当进水TN质量浓度为365.5～432.4 mg/L时,对NH_4~+-N、NO_2~--N、TN的平均去除率分别为96.8%、97.8%、92.4%.     

序批式膜生物反应器处理船舶生活污水研究

采用序批式膜生物反应器处理模拟船舶生活污水,研究系统对有机污染物的去除效果及膜污染情况,考察进水铝离子浓度对去除率和膜污染的影响。结果表明,Al~(3+)质量浓度不高于10 mg/L时,对COD的去除没有影响,去除率保持在80%以上。铝离子不利于去除NH_4~+-N,Al~(3+)质量浓度较低时,NH_4~+-N去除率达到65%以上,Al~(3+)质量浓度高于5 mg/L时,NH_4~+-N去除率下降至50%左右。但铝离子有利于TP的去除,Al~(3+)质量浓度低于1 mg/L时,TP去除率稳定在63%左右,Al~(3+)质量浓度达到3 mg/L时,TP去除率增加至80%以上。Al~(3+)质量浓度较低时,不会显著增加膜污染,当Al~(3+)质量浓度为10 mg/L时,会加速TMP的增大,加速膜污染。     

多级A/O及改进工艺去除煤气化废水中典型污染物

采用多级A/O工艺(MsAO)和生物膜强化多级A/O工艺(BEMsAO)对煤气化废水进行处理,研究其对煤气化废水中典型污染物的去除特征。结果表明,当进水COD为546.9~2 221 mg/L时,MsAO和BEMsAO对COD均有较好的去除效果,去除率分别为91.67%和89.03%,去除负荷分别为514.9 g/(m~3·d)和364.6 g/(m~3·d);进水NH4~+-N的质量浓度为195.4~520.3 mg/L时,MsAO出水的NH_4~+-N的质量浓度平均为149.4 mg/L,去除率为63.42%。BEMsAO出水的NH_4~+-N的质量浓度平均为1.32 mg/L,去除率为99.48%,BEMsAO对NH_4~+-N的去除效果优于MsAO,NH_4~+-N的平均去除率提高了36.06%。当水力负荷由0.08 m3/(m~2·d)逐步升高到0.11 m~3/(m~2·d)时,MsAO中NH_4~+-N的去除率显著降低;尽管水力负荷增加了37.5%,但BEMsAO中NH_4~+-N的去除率始终维持在99.00%以上,BEMsAO耐负荷冲击能力优于MsAO。     

MnOx催化氧化甲苯的构-效关系

以甲苯为研究对象,通过水热合成法制备了一系列MnO_x催化剂,结合催化活性评价和催化表征手段,考察了MnO_x催化氧化甲苯的构-效关系。研究表明:在不同制备温度的MnO_x催化剂中,催化活性的顺序为MnO_x-70MnO_x-90 MnO_x-120,MnO_x-70催化剂具有最低的起燃温度(T_(50)=196℃),其在256℃下甲苯的转化效率可稳定在90%。催化剂的活性与比表面积、孔体积、Mn~(3+)/Mn~(4+)和Olatt/Osurf的比值有关。催化剂的比表面积和孔体积大小为MnO_x-70MnO_x-90MnO_x-120。催化剂中锰以Mn~(4+)和Mn~(3+)的形式存在,3种催化剂表面Mn~(3+)/Mn~(4+)的比值依次为MnO_x-120MnO_x-90MnO_x-70。3种催化剂表面Olatt/Osurf的比值依次为MnO_x-70 MnO_x-90 MnO_x-120。说明催化剂表面Mn~(4+)和晶格氧含量越多,催化剂活性越好。     

单室型无质子膜微生物燃料电池协同去除COD和含氮污染物

分别驯化、培养厌氧消化菌和反硝化菌,以间距180μm(80目)的不锈钢网为电极,构建了单室型无质子交换膜微生物燃料电池(MFC)污水处理系统,厌氧消化菌在阳极附着成膜组成生物阳极氧化去除有机污染物,反硝化菌在阴极附着成膜组成生物阴极反硝化去除含氮污染物,实现污水深度处理。在电池系统稳定运行期间,最高开路电压为182.5 mV时,COD的去除率为96.5%;NH4+-N和NO3-N的去除率分别高于93.5%和96.7%,出水中NO2-N的含量低于0.072 mg L 1。当阳极室和阴极室分开时,COD、NH4+-N和NO3-N的最大去除率之和分别为67.0%、76.9%和84.0%,均明显低于阳极室和阴极室连通的MFC系统的去除率,这表明该MFC系统具有良好的有机污染物和含氮污染物协同去除能力。     

升流式厌氧氨氧化流化床反应器脱氮效能研究

采用升流式厌氧流化床反应器,研究高浓度厌氧氨氧化工艺的脱氮效能。接种普通好氧活性污泥,以低浓度配水(NH_4~+-N 60 mg/L,NO_2~--N 50 mg/L)驯化厌氧氨氧化菌,经150 d富集,填料表面形成红色生物膜,NH_4~+-N和NO_2~--N同步去除率高于80%,反应器成功启动;采用低基质进水(NH_4~+-N 60～300 mg/L,NO_2~--N 100～355 mg/L),随着进水容积负荷的增加,总氮去除负荷从0.39 kg/(m~3·d)提升至1.29 kg/(m~3·d);采用高基质进水(NH_4~+-N 390 mg/L,NO_2~--N 400 mg/L)时,总氮去除负荷降至1.08 kg/(m~3·d),150%回流能有效缓解基质对厌氧氨氧化菌的活性抑制,反应器总氮去除负荷逐渐恢复并升高至1.76 kg/(m~3·d),脱氮效能提高63%。     

碳烟催化燃烧催化剂Mn/K2Ti8O17的制备、表征与催化性能

针对柴油机尾气中碳烟颗粒的污染问题,设计开发了系列不同MnO_x负载量的碳烟催化剂Mn/K_2Ti_8O_(17)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)及碳烟程序升温还原(soot-TPR)等技术对催化剂的结构和氧化还原性能进行了表征,并利用程序升温氧化系统考察其碳烟催化活性。结果表明,载体K_2Ti_8O_(17)自身具有高活性,负载MnO_x后活性进一步提高,MnO_x最适宜的负载量为10%(质量分数,下同)。产生高活性的原因是催化剂表面MnO_x颗粒分布较均匀,与载体发生了强相互作用,产生了较多Mn~(4+)。Mn~(4+)在氧化还原循环中起重要的作用,所以较多的Mn~(4+)提高了催化剂的氧化还原能力。10%Mn/K_2Ti_8O_(17)活性高的另一原因是表面活性氧(表面吸附氧)较多,氧物种流动性较好,可以很快地补充燃烧过程中消耗的吸附氧物种,从而提高反应速率。     

Zn~(2+)、Mn~(2+)对SBR工艺处理高盐肝素废水的影响

针对SBR工艺处理高盐肝素钠生产废水的好氧活性污泥,从金属离子间的拮抗效应和调节微生物酶的活性出发,研究了金属离子Zn~(2+)、Mn~(2+)对污泥性能的影响。试验结果表明,Zn~(2+)和Mn~(2+)的添加对肝素废水好氧处理过程中高浓度钠盐的抑制有一定的缓解作用,Zn~(2+)和Mn~(2+)质量浓度分别为5、2 mg/L时系统对TOC的去除率最好,最优改善效果可达到15.6%、12.2%;Zn~(2+)对氨氮去除率的影响暂不明显,Mn~(2+)质量浓度为1 mg/L,最优氨氮去除率改善效果达12.8%,且作用时间较短时其效果越明显。