CW-MFC处理六价铬废水及同步产电的研究

利用人工湿地型微生物燃料电池（CW-MFC）处理六价铬[Cr（Ⅵ）]废水可实现同步产电。考察了不同电极间距下COD质量浓度、Cr（Ⅵ）质量浓度及水力停留时间（HRT）对处理含铬废水及同步产电的影响。结果表明,随着COD和Cr（Ⅵ）质量浓度的增大,CW-MFC的电压先增大后减小。电极间距越小,欧姆电阻越小,但当电极间距为10 cm时系统的输出电压和功率密度最大,同时COD和Cr（Ⅵ）的去除率最高。随着HRT的延长,产电性能和污水处理能力先增大后减小。电极间距为10 cm时,最大功率密度和COD最高去除率分别458.24 mW/m³和92.50%（HRT为2 d）,Cr（Ⅵ）最高去除率为92.96%（HRT为3 d）。     

氢析出电压对污泥中Zn和Cu去除效率影响研究

主要研究电动力学去除剩余污泥中重金属。研究表明电极面积增大、电极间距减小对氢析出电压影响不大。当外加电压等于或小于氢析出电压时,相比采用高于氢析出电压时,剩余污泥中Zn和Cu的去除率分别提高了18.32%和18.75%。采用外加电压等于或小于氢析出电压时,电极面积增大4倍,电流由1.6 mA增大到2.55 mA,剩余污泥中Zn和Cu去除率分别提高了12.97%和16.44%。外加电压等于或小于氢析出电压时,电极间距由32 cm减小为8 cm,电流由1.5 mA增大到1.7 mA,相应剩余污泥中Zn和Cu的去除率分别提高了4.52%和6.06%。     

复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。     

槐糖脂优化重金属污染污泥电动修复实验研究

通过不同的电极布置形式和生物表面活性剂槐糖脂含量的组合实验,对比了对污染污泥电动修复处理效果的影响,研究超标重金属Zn、Cu、Ni、Cd迁移规律。结果表明,实验后阳极污泥中重金属含量最低,中部积聚最为严重;电极上下布置时同一高度上的重金属含量无明显差别,而在左右布置时阳极和阴极区上部的重金属含量高于中部和底部;上下布置较左右布置不同重金属去除效果均提升了1倍以上。添加槐糖脂可以提高Zn、Cu、Cd的去除率,但Ni的提升效果不明显。当槐糖脂的质量分数为0.1%时去除效果为优,阳极区Zn、Cu、Ni、Cd去除率分别可达到47.99%、28.60%、26.29%、25.82%。推荐在实际工程中电极板采用上下布置方式,同时辅以槐糖脂强化电动修复效果。     

柠檬酸和谷氨酸N，N-二乙酸优化处理污泥重金属

采用柠檬酸（CA）和谷氨酸N,N-二乙酸（GLDA）处理污泥重金属,研究了试剂浓度、pH和反应时间对重金属去除效果的影响,并以重金属去除率为表征,通过正交试验获得CA和GLDA处理重金属的最佳条件。结果表明,增加试剂用量、降低体系pH均有利于重金属的去除,但延长反应时间对重金属的去除效果影响不明显。CA和GLDA处理污泥重金属的最佳条件分别为：CA 0.3 mol·L^-1、pH 4、反应时间2 h和GLDA 0.05 mol·L^-1、pH 4、反应时间3 h。最佳反应条件下,对于CA和GLDA,重金属Cd、Cu、Pb和Ni的去除率可分别达80.25%、77.75%、64.66%和75.16%,及78.57%、78.48%、64.84%和76.71%。CA和GLDA对重金属的去除效果大小顺序均为：Cd>Cu> Ni>Pb,但GLDA的处理效果优于CA。污泥经CA和GLDA处理后,污泥固相酸溶态重金属含量下降幅度最大,平均达81%,残渣态重金属含量下降52.1%,而污泥液相中重金属含量则增加了17.54倍,说明重金属从污泥固相向液相转移。SEM镜检发现,污泥由处理前表面分散的絮状结构,变成更为明显的团块结构和片层结构,污泥的吸附能力下降,且体积缩小。研究结果表明,CA和GLDA处理污泥能有效降低污泥重金属含量并提高污泥固相重金属的化学稳定性,有利于污泥脱水及脱水后的进一步处理及其资源化。     

超声辅助生物表面活性剂去除污泥中的重金属

以城市污水污泥为研究对象,采用淋洗法研究了超声辅助生物表面活性剂(皂素)对污泥中重金属的去除率效果。通过火焰原子分光光度法测定污泥中重金属含量,考察了皂素溶液p H值、超声时间、超声功率和皂素浓度对重金属去除率的影响。结果表明:在p H=4,超声功率为100%(40 k Hz),皂素浓度为5%的条件下,处理45 min后,污泥中Cd,Ni,Zn三种重金属的去除率分别达到了58.9%,54.5%和73.0%。使污泥中原超出农用污泥标准的Cd和Zn含量降低到适合农用的范围内。可见,超声能明显强化皂素去除污泥中的重金属。     

人工湿地微生物燃料电池构型对低温氨氮去除性能的影响

针对人工湿地在冬季低温条件下氨氮去除率下降的问题，提出构建人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)的方法来提高人工湿地低温条件下的氨氮去除性能，并考察了CW-MFC构型对低温下氨氮去除性能的影响。120 d的室外连续运行结果表明，在平均气温9.8℃运行60 d,CW-MFC比传统湿地的氨氮去除率提高9.9%。在CW-MFC中添加玻璃纤维作为分隔材料并采用双阳极结构，氨氮平均去除率可以达到81.8%。在CW-MFC产电期间，CW-MFC的容积脱氮效率与输出电压存在较好的相关关系。     

生物淋滤对城市污水处理厂污泥重金属的去除

以福州市大学城污水处理厂沉淀池污泥为培养基质,用单质硫粉作底物培养以氧化硫硫杆菌为优势菌种的接种液,采用生物淋滤法去除污泥中的重金属,研究底物投加量及驯化污泥接种量对污泥重金属去除效果的影响,并分析淋滤过程中重金属的形态变化。结果表明,当接种量为5%、硫粉投加量为5 g/L时,生物淋滤可使污泥中重金属元素Zn、Cu和Cr的去除率分别达到91.9%、62.1%、32.0%,大大降低了污泥中的重金属含量。生物淋滤后污泥中的重金属Zn、Cu和Cr主要以残渣态的形态存在,生物可利用性和迁移性降低。     

人工湿地耦合微生物燃料电池产电及对污水去除研究

通过构建人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)工艺,在不同进水COD和水力停留时间(HRT)条件下,对CW-MFC耦合工艺产电性能及处理常规污染物进行了研究。结果表明：随着进水COD由50 mg/L提高到450 mg/L,系统稳定时输出电压先增大后减小,并在COD为350 mg/L时,输出电压达到最大为646 mV(外电阻为1 000Ω);在低COD(50～150 mg/L)进水条件下,CW-MFC比CW系统的COD去除率要高;在HRT由36 h逐渐减小到12 h的过程中,HRT为30 h,实验组COD、NH₄⁺的去除率达到最大,分别为95.7%、54.9%,与空白组相比NH₄⁺的去除率差别不大,COD去除率高1.24%左右;在HRT为18 h时,CW-MFC系统的产电效果最好,最大功率密度为286.7 mW/m³。     

四环素类抗生素在焦炭填料人工湿地中的去除性能研究

为研究四环素类抗生素在焦炭填料人工湿地中降解特征及其受植物的影响,构建有植物和无植物2个垂直上流人工湿地实验系统（CW1和CW2）,研究对比系统对4种抗生素（TCs）在不同浓度下的去除,TCs在焦炭填料中的累积,以及在植物（根、茎、叶）中的分布,并通过物料衡算探讨4种TCs在湿地系统中的净化机制。结果表明：相同运行条件下,焦炭填料人工湿地对土霉素及四环素的去除率较高（分别为（91.6±2.6）%和（89.9±4.1）%）,优于强力霉素和金霉素,植物的存在有利于四环素类抗生素的去除,有植物的CW1对土霉素、四环素、强力霉素和金霉素的平均去除率比无植物的CW2分别高10.5%、4.8%、15.8%及4.0%。研究显示,焦炭填料人工湿地对四环素类抗生素有较好的去除效果,可用于该类污水的处理。     

Fenton处理对污泥脱水性、重金属形态及生物淋滤效率影响

为考察污泥预处理过程中重金属迁移转化规律,通过投加不同量的Fenton试剂对污泥进行处理,分析了Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属的化学形态变化与后继生物淋滤过程的溶出行为。研究结果表明,污泥经Fenton处理后,毛细吸水时间在短时间内降低,但对生物淋滤后最终的污泥脱水性没有显著提升作用;重金属Zn、Cd、Mn的不稳定态（弱酸提取态、可还原态）比例不同程度提高,当投加Fe²⁺=1.00g/L、H₂O₂=9.00g/L时,其比例分别由37%、84%、79%上升至90%、93%、84%,但Ni无明显变化。此外,Fenton处理污泥中Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属生物淋滤后含量分别由3451.52mg/kg、6.45mg/kg、443.40mg/kg、94.96mg/kg降至376.74mg/kg、1.10mg/kg、141.66mg/kg、21.77mg/kg,比单独生物淋滤处理污泥重金属残余量分别降低了36.20%、26.17%、30.92%和27.89%。利用动力学方程较好地描述了生物淋滤过程中Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属的溶出速率的相对大小,排序为Mn＜Cd＜Zn＜Ni。     

不同粒径污泥热解制备生物炭及其特性分析

以3种不同粒径污泥为原料,采用固定床反应器在500℃下制备生物炭。考察了3种不同粒径污泥的热解特性及其生物炭中重金属的分布特征,并运用TCLP对污泥及其生物炭的重金属浸出毒性进行了系统研究。结果表明,随着污泥粒径的增大,热解生成的生物炭和热解气产率均有所降低,而焦油产率则逐渐升高;在3种不同粒径污泥热解过程中,重金属除As外主要富集在固体产物生物炭中,相对富集系数均高于90%。随着污泥粒径的增大,污泥中Cu、Zn和Ni的含量增加,而Cr和Pb的含量则减少;虽然3种不同粒径污泥制备的生物炭中重金属的浸出规律不一致,但是污泥热解可以有效抑制重金属的浸出。生物炭中除As和Zn外其他重金属元素的浸出率均低于3.0%。     

Treatment of hydrocyanic galvanic effluent by electrocoagulation: Optimization of operating parameters using statistical techniques and a coupled polarity inverter

The treatment of hydrocyanic galvanic effluent with Zn, Ni and Cu ions by electrocoagulation (EC) using aluminum electrodes and a polarity inverter was evaluated. 32 experiments were performed and the optimal operating conditions were obtained using statistical analysis: 30 minutes, 5.00 g/L NaCl, 1 cm between electrodes, electrode surface area of 104 cm²/L and current density of 8 mA/cm². The results for removal with the polarity inverter were: 99.55% total cyanide, 22.49% total nickel, 52.66% total copper and 100% total zinc. After the EC experiments, localized and general corrosion of the aluminum electrodes was evaluated both internally and externally by SEM. Contaminant removal was confirmed by X-Ray powder diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FT-IR) which demonstrated the presence of contaminants in the galvanic sludge generated in the process.     

潮汐-连续流组合人工湿地对污染河水的净化特性

构建了具有不同运行方式的两级垂直流人工湿地。连续运行1 a的结果表明:潮汐-连续流组合人工湿地能够有效地净化污染河水,其对COD、BOD5、SS、TP、TN、NH3-N的年平均去除率分别为85.6%、94.7%、98.7%、85.6%、74.1%、87.7%;采用间歇(潮汐)运行方式的一级垂直流人工湿地不仅能够实现对COD、BOD5、SS 90%左右的去除,而且还能够促进二级连续垂直流人工湿地对NH3-N、溶解态TP的有效去除;前置潮汐流湿地同二级连续流人工湿地相比,前者更利于植物的生长,在连续和间歇运行的垂直流人工湿地中植物对氮去除的贡献均高于对磷去除的贡献。     

剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究

剩余污泥具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长等优点,由于含有有害的重金属等,妨碍其农用。通过对剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究,结果显示,剩余污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交换态含量都比较少,Cu、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、铁锰氧结合态和硫化物及有机结合态存在,Cr、Cd和Pb主要以残渣态存在;在酸性条件下,交换态、碳酸盐结合态溶出量大,并且溶出量都随浸出时间的延长而增加。     

城市绿地施用污泥堆肥中的重金属污染与控制

城市绿地施用污泥堆肥试验表明:施用污泥堆肥后,土壤上层(0-20cm)6种金属元素(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr)的含量明显提高,但即使一次污泥施用量达200t/hm2时,径流水和渗滤水中6种金属元素的含量均低于农田灌溉水质标准。为避免城市绿地长期施用污泥堆肥造成土壤中重金属的过量积累,造成污染,可根据污泥中重金属的含量和有关参数,通过计算确定施用地污泥的最大允许负荷量来加以控制。     

铜污泥中重金属形态分布及浸出毒性分析

结合目前有色冶金工业上普遍采用的石灰铁盐法工艺特点,首次采用改进的BCR连续提取法与毒性浸出实验相结合的方法对铜污泥（中和渣与铁砷渣污泥）的重金属形态分布与浸出毒性进行了系统的研究。结果表明：采用改进的BCR方法对铜冶炼污泥重金属元素形态进行提取,形态提取具有较高的回收率;As、Zn、Pb与Cd为中和渣与铁砷渣污泥中主要的重金属元素（质量含量As＞Zn＞Pb＞Cd）,其中中和渣含As高达58 566 mg/kg（折合5.85%）,铁砷渣含As为12 582 mg/kg（折合1.26%）;两种重金属形态分布差异主要体现在As的形态分布上,铁砷渣污泥中重金属稳定性较好,特别是砷的稳定性较中和渣高;中和渣污泥中,As主要以弱酸态形式存在（占68.01%）,Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在;铁砷渣污泥中,As、Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在,其中残渣态As占59.21%;浸出毒性结果显示两种污泥中砷的浸出毒性都远远超过国标GB 5085.3-2007规定值,因此铜冶炼厂污泥属于含高砷危险废弃物,而以弱酸态As为主的中和渣污泥浸出毒性较高,而主要以残渣态As存在的铁砷渣污泥浸出毒性较低。     

Dewatering of primary settled urban sludge in a vertical flow wetland

Sludge drying reed beds (SDRBs) are a combination of traditional sludge drying beds and constructed wetlands. Their main advantages include low investment, infrequent biosolids removal (of the order of years), dewatering and mineralization of biosolids, minimization of biosolid volume, simplicity and economy, and production of a beneficial, well-composted side product. A constructed wetland facility is used to treat the sewage from the municipality of Nea Madytos, Thessaloniki Province, North Greece. The primarily produced biosolids in the Imhoff tank of this facility are treated with a vertical flow SDRB. The performance and dewatering efficiency of this system was monitored for 1 year. Over the 12 years of operation of the treatment plant, 7884 m³ of biosolids from the Imhoff tank were transferred to the SDRBs. Until today, no biosolids were removed, and the level of the dewatered sludge on the bed is built to about 20 cm, with a volume of residue sludge of 28 m³. This corresponds to a biosolid reduction of 99.64%. At the end of the examination period the TS (VS) content varied from 55% (40%) in the top layer to 65% (35%) in the bottom layer. The heavy metal concentration meets the European Union standards for heavy metals in case of agricultural disposal of the treated sludge.