Fe2+/Fe3+和Mn2+对低氧曝气过程总氮去除与转化途径的影响

为短期快速实现实际生活污水自养脱氮,采用含有厌氧氨氧化菌的实际污水处理厂活性污泥,针对Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺对低氧曝气过程中氮的去除效果进行了研究,分析确定了氮素转化的途径。研究结果表明,Fe²⁺/Fe³⁺和Mn²⁺均可提高活性污泥中厌氧氨氧化菌（AnAOB）丰度,但由于Fe²⁺/Fe³⁺对氨氧化菌（AOB）也存在一定抑制作用,因此,短期投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,低氧曝气过程中总无机氮去除率为25%,但投加Mn²⁺条件下总无机氮去除率可达44%。通过氮素平衡分析,发现投加Fe²⁺/Fe³⁺条件下,氮素主要通过反硝化作用去除;而投加Mn²⁺条件下,氮素主要通过厌氧氨氧化（anammox）作用去除。因此,传统活性污泥可通过短期投加Mn²⁺增强厌氧氨氧化活性,促进低氧曝气过程中氮的去除,利于快速实现一体化自养脱氮。     

Cu~(2+)和Fe~(3+)对同步硝化反硝化过程N_2O释放特征的影响

针对废水中金属离子Cu~(2+)和Fe~(3+)对同步硝化反硝化(SND)污水处理过程污染物去除及温室气体氧化亚氮(N_2O)释放特征的影响进行了研究,并分析了其影响机理。结果表明,适宜浓度下Cu~(2+)和Fe~(3+)均能够强化SND过程脱氮效率;然而,长期Fe~(3+)的投加抑制了反应器中聚磷菌的生长和活性,从而使系统中总磷去除率下降2.3%～11.7%; Cu~(2+)的投加强化了亚硝酸盐还原酶和N_2O还原酶(N_2OR)的活性,从而降低了N_2O的累积和释放;而Fe~(3+)的投加刺激了SND反应器中N_2O的产生,Fe~(3+)强化了一氧化氮还原酶(NOR)的活性,使得NOR/N_2OR活性比值上升,导致N_2O的积累;同时Fe~(3+)的投加降低了SND过程厌氧阶段聚羟基脂肪酸酯的合成,导致系统中聚糖菌在与聚磷菌的竞争中占据优势,并促进了N_2O的产生;高浓度的Cu~(2+)和Fe~(3+)抑制了系统中微生物活性,从而导致脱氮除磷效率下降及N_2O积累。     

Fe~(3+)对SBBR工艺处理腈纶废水影响因素研究

以腈纶废水为研究对象,探讨了Fe~(3+)投加量、pH、无机碳源投加量对SBBR反应器处理腈纶废水的效果及影响。结果表明,Fe~(3+)对腈纶废水中有机物的去除具有促进作用,对氨氮去除效果不明显。在DO为2~4 mg/L,HRT为48 h,Fe~(3+)投加量为20 mg/L,进水pH为7,无机碳源NaHCO_3补充量为0.25 mg/L的最优工况下,投加Fe~(3+)的SBBR反应器出水COD平均去除率可达65%,氨氮平均去除率可达47%。     

KMnO_4预氧化与混凝联合作用去除湖泊源水中Mn~(2+)的研究

以外加Mn~(2+)湖水为研究对象,研究了KMnO_4预氧化与混凝去除湖泊源水中的Mn~(2+),考察了浊度、COD_(Mn)、p H、水中共存离子等水质参数以及混凝剂对除锰效率的影响,并探讨了预氧化产物新生态二氧化锰对混凝剂除浊投量的影响。结果表明:KMn O_4投量为理论值的83%或更低时剩余Mn~(2+)达标;KMnO_4与Mn~(2+)反应2 min内达到平衡;湖水COD_(Mn)变化对锰的去除率基本无影响;浊度对除锰有一定促进作用,但随着高锰酸钾投量增加逐渐减小;p H增大高锰酸钾对锰去除率上升,初始p H从6.54增加至9.57,95%锰去除率所需高锰酸钾投量从1.6 mg/L降低至0.8mg/L;Fe~(3+)/Al~(3+)离子混凝剂、HCO_3~-、H_2PO_4~-、SiO_3~(2-)对Mn~(2+)去除有一定影响;KMnO_4预氧化除Mn~(2+)产物水合二氧化锰可节省混凝除浊29%硫酸铝或43%聚合氯化铝铁投量。     

UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2处理染料废水的实验研究

研究了常温常压下UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2光催化非均相反应体系处理偶氮染料模拟废水的特性,并与UV-Mn~(2+)/H_2O_2、UV/Fe~(2+)/H_2O_2等体系处理染料废水的效果进行了对比;考察了Mn~(2+)、Fe~(2+)、Fe~(3+)、H_2O_2投加量对UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系处理染料废水的影响。结果表明,UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系具有良好的催化氧化作用,在20 w紫外光照射下,100 mg·L~(-1)的直接大红D-GLN在反应20 min时,降解效率高达到90%以上。     

SRB协同自燃煤矸石处理含Fe~(2+)、Mn~(2+)煤矿废水研究

针对自燃煤矸石和煤矿废水污染环境的问题,采用单因素试验和对比试验探究了SRB协同自燃煤矸石对煤矿废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)、SO_4~(2-)的去除效果。结果表明,相比于自燃煤矸石和NaOH改性自燃煤矸石,SRB协同自燃煤矸石处理煤矿废水效果更佳。当振荡时间为180 min,SRB协同自燃煤矸石投加量为40 g/L,废水初始pH=5,振荡频率为150 r/min,粒径为0.125~0.200 mm时,Fe~(2+)、Mn~(2+)、SO_4~(2-)去除率分别可达到84.38%、83.33%和77.85%。SRB改变了煤矸石的矿物组成,促进了其对废水中污染物的去除。     

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水 反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe~(2+)为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe~(2+)对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe~(2+)后,碳氮比较高时NO_3~--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO_3~--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、 2.28、 1.71时分别为90.20%、85.12%、 78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe~(2+)时的NO_3~--N去除率分别提升了17.80%、 24.59%、 28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe~(2+)对提高低碳氮比废水的NO_3~--N去除率效果显著。     

Fe~(2+)活化过硫酸钾处理三唑醇农药废水

采用Fe~(2+)活化过硫酸钾处理三唑醇农药废水,研究不同pH、过硫酸钾投加量、七水合硫酸亚铁投加量和反应时间等因素对三唑醇农药废水处理效果的影响。结果表明最佳反应条件为:初始pH=6.0,过硫酸钾投加量10 g/L,七水合硫酸亚铁投加量6 g/L,反应时间100 min,废水中COD和TOC的去除率可达53.47%和35.45%。研究结果表明Fe~(2+)活化过硫酸钾法相比芬顿法,能够在中性条件下对污染物取得良好的去除效果,大大降低药剂成本,是一种经济有效的处理方法。     

不同氧化剂去除饮用水中溶解性Mn~(2+)的比较研究

用KMnO_4、ClO_2、NaClO、Na_2S_2O_8、KHSO_5及O_3等水处理中常见的氧化剂去除水中的Mn~(2+),考察了投加量、联合投加、紫外光照、pH和共存离子等对Mn~(2+)去除率的影响。结果表明,KMnO_4和O_3对溶解的Mn~(2+)有很好的去除效果,当KMnO_4与Mn~(2+)投加比为2∶3时,反应30 min后,Mn~(2+)下降至0.006 mg/L;O_3流量0.6 L/min,5 min后Mn~(2+)下降至0.056 mg/L。KMnO_4和O_3在弱碱性条件下去除效果更佳。ClO_2有一定去除效果。采用UV辐射,在UV254/ClO_2、UV254/KHSO_5、UV254/Na_2S_2O_8系统中,当氧化剂与Mn~(2+)摩尔比分别为8∶5,4∶1和4∶1时,对起始Mn~(2+)浓度在0.8~0.9 mg/L的模拟水样,Mn~(2+)可分别下降至0.006,0.006,0.001 mg/L,均优于国家标准。单用NaClO处理,在较短反应时间条件下,效率较低,若UV254/NaClO联用,则亦有较好去除效果。KHSO_5/KMnO_4与Mn~(2+)比例为5∶2时,Mn~(2+)下降至0.06 mg/L,较单个投加效果显著提高。     

Acidithiobacillus ferrooxidans去除水中Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)机理的研究

以从粤北大宝山酸性矿山废水(AMD)分离出具有的Acidithiobacillus ferrooxidans(A.f菌)为研究对象,采用原子吸收分光光度法和X射线衍射分析技术,研究A.f菌对水中Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)的去除和钝化机理。实验结果显示,A.f菌与重金属离子共培养7 d后,其对Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)的去除率分别为18.52%、31.63%、36.05%,X射线衍射分析显示Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)与次生矿物晶体内的构晶离子Fe~(3+)间的类质同象作用不明显;A.f菌成因次生矿物对Ni~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)的吸附容量分别达130.26、74.99、78.36 mg/kg,可能与A.f菌次生高铁矿物纳米颗粒表面富含OH~-、SO_4~(2-)等高吸附能位点的强静电相互作用密切相关。     

Fe~(2+)活化过硫酸盐对亚甲基蓝废水的降解研究

研究了Fe~(2+)活化过硫酸钠(SPS)在降解亚甲基蓝(MB)过程中溶液初始pH、Fe~(2+)浓度、SPS浓度、Fe~(2+)/SPS的最佳浓度比、MB的初始质量浓度对溶液中MB及COD降解效果的影响。结果表明,酸性环境MB的降解率要高于碱性环境,且溶液初始pH为3时MB的去除效果最佳。过高或过低的Fe~(2+)浓度及SPS浓度对MB脱色效果都会产生一定的影响,且最佳投加比为C(Fe~(2+))∶C(S2O_2-8)=1∶2。当MB初始质量浓度为50 mg/L时,SPS与Fe~(2+)的最佳投加浓度分别为0. 4 mmol/L及0. 2 mmol/L。Fe~(2+)/SPS体系对于MB的脱色效果可达到80%~90%,对于氧化的中间产物的矿化度为20%~40%。当溶液初始温度20℃时会使MB发生分子聚焦现象,随着溶液初始温度的升高,MB的脱色率随之升高,MB分子脱色的最佳反应温度为40℃。通过液相色谱质谱联用(LC-MS)分析可知,MB的氧化中间产物主要为二氨基苯酚、邻氨基苯酚、苯并噻唑、苯酚等苯的同系物。     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器(SBR)接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好:进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L~(-1)和62.7 mg·L~(-1),出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L~(-1)和7.6 mg·L~(-1),总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·(m~3·d)~(-1)。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

用H_2O_2/Fe~(2+)处理含蒽醌-2-磺酸(ASA)染料废水的实验研究

研究了在各种pH值和过氧化氢与铁盐的不同比值条件下费通试剂的自分解,以及在H_2O_2/Fe~(2+)体系中,非生化降解的有机染料ASA氧化成可生化降解产物的转化程度。在pH=3,H_2O_2/Fe~(2+)=10/1的情况下,中间产物具有良好的可生化降解性。投加H_2O_2方式影响其比耗。分批式投加比一次投加能更有效地利用过氧化氢。以Fe~(3+)代替Fe~(2+)可获得同样的氧化效果。本方法更适用于处理高含盐量的有机废水。     

金属离子浓度对ANAMMOX污泥颗粒化的影响研究

研究不同浓度的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)对厌氧氨氧化颗粒污泥形成的影响。以血清瓶进行批次试验,分别投加0.300、0.045、0.060、0.075、0.090 mmol/L的金属离子并进行空白试验,考察颗粒污泥的形态、可颗粒化程度(SGR)、生物量、比厌氧氨氧化活性。结果表明:添加适量金属离子可以促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。Ca~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)的最佳投加浓度分别为0.030、0.060、0.060 mmol/L,最佳投加浓度情况下,以Mg~(2+)的效果最优。     

外加Fe2+对低碳氮比污水生物脱氮影响研究

针对低碳氮比情况下污水处理系统生物脱氮效果较差的问题,在外加Fe~(2+)情况下,通过监测氨氮、总氮去除率及活性污泥微生物种群分布情况,分析铁离子对低碳氮比SBR污水处理系统生物脱氮的影响。试验结果表明:在进水Fe~(2+)质量浓度为2 mg/L,碳氮比由6.67降至2.22时,铁离子的存在对SBR污水处理系统脱氮效果作用明显,氨氮去除率均接近100%,总氮去除率最高可达到90.69%,较起始阶段氨氮去除率和总氮去除率分别提高了30.09%、 40.59%。随着Fe2+的加入,活性污泥中优势菌属也转变为参与生物脱氮的厌氧绳菌科、红环菌科和硝化螺旋菌科。停止外加Fe~(2+),氨氮去除率和总氮去除率分别降低至89.20%、 36.10%。铁离子的存在和累积对低碳氮比SBR污水处理系统生物脱氮有促进效果。     

低温胁迫下海藻糖强化厌氧氨氧化污泥活性研究

利用升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,采用实验室已经驯化好的厌氧氨氧化颗粒污泥,在低温(12℃)条件下进行连续流培养,研究低温胁迫条件下不同的海藻糖投加量对UASB反应器脱氮效能和厌氧氨氧化污泥活性的影响。结果表明,投加适宜的海藻糖可以提高厌氧氨氧化菌的活性。在投加海藻糖浓度为0.1 mmol/L时,脱氮效果最佳,NH4+-N、NO2--N、TN去除率分别为70%、73%、63%;与未投加海藻糖相比,能够使TN去除负荷提升26%左右。     

间歇低氧曝气下CANON工艺处理生活污水的启动

利用序批式反应器（SBR）接种短程硝化和厌氧氨氧化污泥处理实际生活污水,在间歇低氧曝气条件下实现了CANON工艺的启动。同时,保证适宜的温度和污泥浓度对处理效果及系统的稳定也很重要。该运行模式下,可实现对亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制淘洗,短程硝化和厌氧氨氧化为主导反应,自养脱氮体系稳定。系统稳定运行后污染物去除效果良好：进水总氮和氨氮质量浓度为63.9 mg·L^-1和62.7 mg·L^-1,出水总氮和氨氮质量浓度为12.3 mg·L^-1和7.6 mg·L^-1,总氮和氨氮去除率为77.8%和86.7%,总氮去除负荷达0.16 kg N·（m³·d）^-1。试验研究为间歇低氧曝气运行模式推广应用于城市污水自养脱氮提供了参考。     

正交法探索皂素废水中Fe~(2+)的变化

以黄姜皂素废水为原料,以Fe~(2+)的含量为指标,研究进水pH、过氧化氢投加量、反应时间、温度及过氧化氢投加方式对黄姜皂素废水处理效果的影响。结果表明,反应的最佳条件为:进水pH为3. 0,过氧化氢投加量8%,反应时间2 h,温度30℃,过氧化氢投加方式为分三次投加。此时,废水中Fe~(2+)的含量达最少值0. 541 6 mg/L。     

Fe~(3+)对好氧颗粒污泥形成的影响及硝化特性研究

在3只序批式间歇反应器(SBR)进水中分别添加质量浓度为1、10、0 mg/L的Fe~(3+),形成R1、R2和R3,研究Fe~(3+)对颗粒污泥形成的影响,并对其硝化动力学特性进行分析。结果表明,3个反应器皆能在较短时间内培养出好氧颗粒污泥,Fe~(3+)对污泥颗粒化进程无明显促进作用,但对污泥颗粒形貌影响较大;低含量Fe~(3+)(质量浓度1 mg/L)会显著提高好氧颗粒污泥的COD去除率与NH4+-N转化能力,Fe~(3+)可促进好氧颗粒污泥的硝化过程;采用Monod模型对硝化动力学过程进行拟合,最大比去除速率v_(m1)v_(m2)v_(m3),进一步表明低含量Fe~(3+)更易实现高效的硝化过程。高通量测序结果则证实Fe~(3+)的投加可提升好氧颗粒污泥的脱氮除碳性能。     

Fe~(2+)补给对人工快渗系统低温脱氮除磷的影响

针对人工快渗(CRI)系统对TN、TP去除效率较低,在冬季低温运行条件下更不利于脱氮除磷的情况,通过构建CRI模拟柱,在(15±1)、(10±1)、(5±1)℃下探讨了不同外源Fe~(2+)补给量对CRI系统脱氮除磷性能的影响。结果表明,在3个低温运行条件下,Fe~(2+)补给质量浓度为12 mg/L时TN去除率相比对照组分别提高了34.1个、30.7个、22.4个百分点,TP去除率相比对照组分别提高了26.5个、23.1个、18.1个百分点,该补给量可作为强化CRI系统低温协同脱氮除磷的适宜量;过量Fe~(2+)补给(质量浓度20 mg/L)会对微生物脱氮产生抑制作用;适量Fe~(2+)补给(质量浓度4～16 mg/L)则能在温度和碳源的双重制约下不同程度的改善CRI系统的氨氮转化和反硝化脱氮效果,同时有效促进填料对磷素污染物的吸附与化学沉淀过程。