pH值对滤池处理高浓度铁、锰及氨氮地下水的影响

以哈尔滨市某地高铁、高锰、高氨氮(平均浓度分别为15、1.0、2.2 mg/L)的地下水作为处理对象,通过调节其p H值分别为6.5、7.0和7.5,考察不同p H值条件下对铁、锰和氨氮的去除效果,并对填料的表面形态进行SEM和EDS分析。结果表明:p H值越高,滤池挂膜时间越短,对锰和氨氮的去除效能越好。在p H值为7.5、7.0和6.5时,滤池分别在第40、80和170天表现出去除氨氮的能力,80、110和190 d后不同p H值下的去除效果趋于一致,出水值维持在0.4~0.5 mg/L。p H值越高越有利于锰的去除,p H值为7.5时滤池出水锰含量均可达标;p H值为7.0的滤池也有一定的除锰能力,锰砂滤池出水为0.3 mg/L,石英砂出水为0.6 mg/L;p H值为6.5的滤池运行220 d后仍没有除锰效果。p H值对滤池除铁没有影响,运行150 d后,出水铁含量均在0.3 mg/L以下,除铁主要是依靠接触氧化作用。p H值越低则滤料表面铁含量越高,铁深入滤柱下层,干扰锰质活性滤膜的形成进而影响对锰的去除。     

催化氧化滤池中As(Ⅴ)与铁、锰、氨氮的协同去除

在中试规模条件下,考察接触催化氧化过滤工艺同步去除地下水中铁、锰、氨氮和As(Ⅴ)的效果及性能。结果表明,在常规范围内增大系统水力负荷(6、7、8 m/h)和进水As(Ⅴ)浓度(100、200、300μg/L),出水As(Ⅴ)浓度仍可达到标准限值(10μg/L)以下;在研究的p H值范围内(6~9),p H值为6、7、8时对As(Ⅴ)的去除效果影响不大,p H值为9时,对As(Ⅴ)的去除有一定的抑制作用,这与污染物和活性滤料表面的相互作用有关;当原水中存在铁、锰、氨氮和As(Ⅴ)的复合污染时,活性滤柱出水浓度均达要求,且90%以上的污染物在滤柱上层被去除;此外,增大原水中铁、锰浓度(1~5 mg/L)对As(Ⅴ)的去除有一定的促进作用。     

自养型锰氧化菌富集及生物氧化锰降解双氯芬酸研究

双氯芬酸(DFC)作为一种难降解有机药物,在各种水体中已经被广泛检出。采用曝气生物滤柱富集并分离出自养型锰氧化菌,利用其制备的生物氧化锰作氧化剂,研究其对双氯芬酸的氧化降解动力学及p H值对氧化效果的影响。生物氧化锰的XRD分析结果表明,合成的锰氧化物呈弱结晶、无定形态,主要含有Mn O_2、Mn_3O_4、Mn_2O_3和Mn OOH等成分。在p H值为2.0、2.8、3.8和5.0,DFC浓度为1 mg/L,生物氧化锰浓度为20 mg/L的条件下,反应2 h后对双氯芬酸的去除率分别为100%、100%、94.3%和83.4%,即双氯芬酸的降解率与p H值呈负相关,且在试验p H值范围内其降解符合一级反应动力学。可见,锰氧化菌及生物氧化锰经过适当的开发可成为一种新的低成本、低环境风险的去除环境中双氯芬酸等新兴污染物的材料。     

水源水中金属铊污染的应急处理研究

采用碱性高锰酸钾预氧化法去除水源水中的铊,研究了其可行性、处理条件及应对能力。结果表明,碱性高锰酸钾预氧化法是去除水中铊污染的可行有效方法;本试验范围内铊的去除率与氧化反应p H值、高锰酸钾投加量、氧化时间均呈现明显的正相关关系,而与聚合氯化铝投加量无明显相关关系;氧化反应p H值9.0,高锰酸钾投加量2.0mg/L,氧化时间30min,可将限值3倍的铊去除至限值以下,去除率84.4%;氧化反应p H值9.5,高锰酸钾投加量2.0mg/L,氧化时间30min,可将限值10倍的铊去除至限值以下,去除率93.4%;氧化反应p H值10.0,高锰酸钾投加量2.0mg/L,氧化时间30min,可将限值50倍的铊去除至限值以下,去除率98.8%。     

合成锰氧化物氧化水中苯酚的研究

在实验室条件下制备出了合成锰氧化物(结构类似于δ-MnO2),研究了锰氧化物对水中微量苯酚的氧化效果,并对影响因素进行了分析.实验结果表明:合成锰氧化物对水中微量苯酚具有很好的氧化能力.在pH=3,合成锰氧化物投加量为10mg,反应720min时,合成锰氧化物对200mL质量浓度为5mg/L的苯酚去除率达到86.8%,随着pH值的升高,合成锰氧化物对苯酚的氧化能力逐渐降低,在pH=3时最大;一定范围内,随着合成锰氧化物投加量的增加以及苯酚初始浓度的增加,苯酚的氧化去除率也随之增加;合成锰氧化物对苯酚的氧化受环境中金属离子的抑制作用,其中,Na+、Ca2+、Mg2+离子的抑制效果较弱,而Pb2+、Mn2+等离子抑制作用较强,具体抑制效果为:Na+Ca2+≈Mg2+Zn2+Cu2+Ba2+Mn2+Pb2+.     

曝气流化水钠锰矿耦合浸没式陶瓷超滤膜除锰

市政供水中锰离子超标不仅带来感官问题,也会危害身体健康。以太阳能光伏发电为能源构建曝气系统,进而形成流化水钠锰矿耦合浸没式陶瓷超滤膜一体化除锰净水设备。具体来说,就是在抗氧化陶瓷膜膜池中原位制备极具吸附能力和催化氧化效能的锰氧化物,结合膜滤初期高效截留富集的锰氧化菌,同时采用曝气流化的方式增强悬浮态水钠锰矿除锰能力。结果表明,太阳能光伏发电系统能够满足曝气环节的用电需求,每日最高产电量为48.29 W·h,可以供曝气泵产气241.45 L。该设备对地下水中的锰离子具有良好的去除效果,在进水锰离子<0.5 mg/L的前提下,出水锰离子浓度低至0.008 mg/L,去除率达到98%。运行结束时,膜通量稳定在20 L/(m²·h),依然保持稳定净水效果。微生物分析显示,膜池内存在着大量的锰氧化菌,是系统除锰能力的一项保障。XPS、XRD、拉曼和SEM-EDS分析表明,悬浮态水钠锰矿的形成和成熟有利于提高系统对锰离子的去除能力,是系统除锰的关键所在。     

pH值和纯氧曝气对氨氮去除的影响研究

针对南方饮用水源水氨氮季节性、突发性污染的特点,在中试条件下,结合水厂传统制水工艺和活性无烟煤滤池联用纯氧曝气,探讨p H值对氨氮去除效果的影响机理,并进行成本核算,重点考察了砂滤池、活性无烟煤滤池、活性无烟煤联用纯氧曝气三组制水工艺在不调节p H值和调节p H值为7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6条件下氨氮浓度变化及去除量。结果表明,调节p H值后,对氨氮的去除效果提高。在p H值为8.0时,这三组工艺对氨氮的绝对去除量分别为1.23、1.72、3.05 mg/L,活性无烟煤联用纯氧曝气对氨氮的去除效果最好。投加Na OH调节p H值,待滤水相对于原水p H值下降,滤后水的p H值进一步降低;投加Na OH调节p H值为8.0,成本约为0.031元/m3水,适用于水厂应对季节性、突发性氨氮污染。     

碱度和pH值对CANON工艺脱氮效果的影响

在室温条件下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥于小试SBR反应器中,通过调控不同的进水碱度和p H值,研究其对脱氮效果的影响。以Na HCO3调节碱度(ALK),当碱度(以Ca CO3计)不足(ALK/NH+4-N值1.6)时,氨氧化速率随着碱度的增加而增加;当碱度过量(ALK/NH+4-N值7.5)时,氨氧化速率随着碱度的增加而减小;当ALK/NH+4-N值为4.1时,好氧氨氧化速率为10.07 mg/(L·h),厌氧氨氧化速率为10.43 mg/(L·h),对总氮的去除率高达83.56%。在p H值梯度试验中,p H值为5.0时好氧氨氧化过程受到较强抑制,p H值为10.0时厌氧氨氧化过程受到较强抑制;p H值为5.0~8.0时氨氧化速率随p H值的增加而增加,p H值为8.0~10.0时氨氧化速率随p H值的增加而减小;p H值为8.0时好氧氨氧化速率为6.55 mg/(L·h),厌氧氨氧化速率为6.68 mg/(L·h),对总氮的去除率高达82.94%。     

KMnO4氧化Mn2+产物MnO2的作用机理研究

利用强氧化剂KMnO4的氧化作用对地表水中的Mn2+进行氧化,其主要产物水合二氧化锰经过滤可以去除,从而可实现对水中Mn2+的去除.试验中发现,在高锰酸钾投加当量小于水中Mn2+浓度的理论需要值时,滤层对锰依然有很好的去除效果,说明水合二氧化锰对Mn2+有很好的吸附作用.试验中定量地测定了不同过滤条件下二氧化锰对Mn2+的吸附程度,对不同滤层所截留的锰的状态进行了分析.结果表明在利用KMnO4等强氧化剂,对地表水中Mn2+进行去除时,可以充分利用水合二氧化锰对Mn2+的吸附能力,在高锰酸钾投加当量小于Mn2+浓度的理论需要值的条件下,可实现对Mn2+的去除;通过定量的烧杯静态试验,考察了水合二氧化锰和Mn2+的吸附与共存的量的关系.进一步说明在水合二氧化锰表面主要发生物理的吸附作用,几乎不存在Mn2+的氧化作用.     

陶瓷平板膜/锰砂一体化处理含锰地下水的试验研究

为解决地下水中锰含量超标问题,采用以陶瓷平板膜为核心的处理装置,探究了p H值、水中溶解氧,进水流速等因素对试验效果的影响。结果表明,在p H值为7.6,溶解氧为5mg/L,进水流量为9~12 m L/min时,该装置对地下水中锰的去除效果比较理想,锰含量稳定在0.1mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。采用陶瓷平板膜处理地下水中的锰,具有比生物法操作简单、运行灵活,比药剂氧化法节约时间和成本、不产生二次污染等特点。     

一级生物除铁除锰滤池中锰砂表面成分分析

将二级生物除铁除锰工艺改造成一级生物除铁除锰工艺,能够使出水水质达到国家标准,为了对其原理进行研究,采用X射线光电子能谱分析技术对稳定运行的滤池中锰砂表面成分进行了分析。结果表明,滤池80 cm处锰砂表面的锰氧化物浓度明显增加,而铁氧化物浓度没有明显增加,说明在贫氧状态和低Fe2+浓度下,锰离子是通过微生物的作用被氧化成高价态锰氧化物,从而使出水中锰浓度降低。模拟试验结果进一步表明,这种低浓度的Fe2+对于锰氧化菌的活性具有重要作用。     

MIEX对水中溴离子的去除效能及其影响因素

利用烧杯试验研究了一种新型磁性离子交换树脂（MIEX）对水中溴离子的去除效能,并考察了水中常见阴离子及有机物对其去除效果的影响。试验结果表明,MIEX可以有效去除纯水中的溴离子,投加量为10 mL/L和20 mL/L时其对溴离子去除率均在90%以上,且达到交换平衡时间分别为5 min和3 min。水中常见的其它带负电物质会在一定程度上影响溴离子的去除效果,在常见的含量条件下10 mL/L的MIEX对溴离子的去除率一般在50%以上。阴离子含量以及MIEX的选择性是影响其对溴离子去除效果的主要因素。有机物的存在使MIEX对溴离子的去除率明显下降,去除率在70%左右。MIEX对有机物、阴离子的去除过程存在差异：10 mL/L的MIEX去除阴离子的反应平衡时间在5 min左右,而去除有机物的平衡时间则较长,其对2种表征有机物含量的指标（UV 254、DOC）的去除稳定时间均在20 min以上。     

地下水中氨氮、铁、锰的同步去除及其相互作用

在中试规模条件下,考察了接触催化氧化过滤工艺同步去除地下水中氨氮、铁、锰的效果,研究了三者在去除过程中的交互作用。结果表明:该工艺对原水中的氨氮、铁、锰具有良好的去除效果;铁优先于锰和氨氮被去除,提高进水亚铁离子浓度会导致除氨氮滤层向下迁移,出水氨氮浓度不达标,而铁离子对去除锰离子不产生影响的界限浓度为2 mg/L;提高进水锰离子浓度可以显著促进对高浓度氨氮的去除,表明锰质滤膜对氨氮的去除可能起到了催化氧化的作用。     

溶液pH对Fe-Mn催化氧化甲基橙去除效果的影响研究

研究了Fe-Mn掺杂催化剂在溶液不同p H值条件下催化氧化及吸附对甲基橙降解情况的影响。结果表明,在碱性、中性和弱酸性条件下,催化氧化对甲基橙的去除效果比单独臭氧氧化有一定提高,但催化剂对甲基橙基本没有吸附作用;在强酸性条件下(p H=3),催化剂对甲基橙具有较好的吸附作用,同时催化氧化效果明显,在反应进行20 min时甲基橙的去除率能够达到88.15%,与臭氧单独氧化相比去除率提高了24%。反应中均伴随有Fe、Mn离子的溶出,但对催化氧化无明显的影响。     

臭氧化阶段溴类物质生成及其对溴代副产物的影响

通过小试考察了含溴水在臭氧氧化阶段溴类物质的生成规律及Br-的分配情况,以及Br-初始浓度、臭氧投加量、pH值和氨氮含量对溴酸盐和其他溴类物质生成的影响,并针对溴代三卤甲烷生成势(THMFP-Br)、溴代卤乙酸生成势(HAAFP-Br),进一步分析了Br-分配对溴代消毒副产物生成的影响。结果表明,初始溴离子浓度较臭氧投加量对各类溴代副产物的生成量影响大。降低pH值可获得较好的控制BrO-3和降低消毒副产物生成势及其溴代程度的效果,但同时也造成臭氧氧化阶段有机溴化物生成量的增加。氨氮可使THMFP、HAAFP有一定程度的降低。     

吹脱法去除ADU母液中氨氮的研究

对吹脱法处理除铀、除氟后的ADU母液进行了研究,考察了吹脱p H值、时间、气液比、温度对氨氮去除效率的影响。结果表明:在p H值为12,吹脱温度为30℃,气液比为6000,控制吹脱时间为210min,可将氨氮浓度从3325mg/L降至212mg/L。采用硫酸吸收尾气,避免了二次污染。     

工业废水中溴离子对COD测定的影响

研究了工业废水中高浓度溴离子对COD测定的干扰，考察了有机物浓度、溴离子浓度与表观COD值之间的关系，并初步探索了隐蔽溴离子的方法。结果表明，当溴离子浓度一定时，有机物浓度越低，溴离子对表观COD值的贡献越大；当有机物浓度一定时，溴离子浓度越小，单位质量溴离子对COD的贡献越大；含溴废水中有机物的实际COD可通过表观COD与Br^-对COD的贡献值之差进行估算。试验还发现，硫酸汞不能消除溴离子对COD测定的干扰；硝酸铬和硫酸铝也不能有效地隐蔽溴离子。     

市政污水化学脱氮技术研究

随着污水排放标准的提升,污水处理厂对于总氮的去除要求越来越高,因此需要创新思路,集思广益,研究分析有可行性的脱氮工艺。笔者通过对市政污水中投加不同浓度比例的碳酸钠药剂进行试验,旨在考察碳酸钠药剂在不同的p H值下对污水脱氮的影响,通过小试试验,采集了一定的试验数据并加以分析研究,结果显示:p H值达到10的时候,可以达到较好的氨氮直接吹脱挥发效果,总氮的平均去除率约32%,随着p H值的逐步升高,效率趋好。     

纳滤膜工艺处理水中Fe~(2+)、Fe~(3+)和Mn~(2+)的效能研究

研究了纳滤膜工艺对水中Fe~(2+)、Fe~(3+)和Mn~(2+)的截留性能和影响因素。重点考察了运行时间、操作压力、溶液浓度和p H对截留率的影响。结果表明,纳滤工艺能有效去除水中的铁锰离子,运行20 min以后出水铁锰离子浓度基本没有变化;随着压力的增大,Fe~(3+)的截留率基本保持不变,截留率高达100%;Fe~(2+)和Mn~(2+)截留率随压力升高而降低,最后趋于稳定;随着进水浓度的升高,Mn~(2+)的截留率逐渐下降,Fe~(2+)表现出先升后降,随后趋于稳定的变化趋势;溶液p H对Fe~(2+)、Mn~(2+)金属离子的截留率影响较大,当p H=5时,Fe~(2+)的截留率最低,当p H=6时,Mn~(2+)的截留率最低;纳滤工艺对Fe~(3+)的去除效果显著,溶液浓度、操作压力和p H不会对Fe~(3+)的截留率造成显著影响。     

电气石对厌氧氨氧化菌及厌氧氨氧化反应的影响

以模拟高氨氮废水为进水,研究了电气石对水溶液p H值、厌氧氨氧化菌活性及厌氧氨氧化反应动力学的影响。结果表明:电气石可有效调节水体p H值至弱碱性,并提高厌氧氨氧化菌的脱氢酶活性,当电气石投加量达到5 g/L时,AMX脱氢酶活性提高到0.68 mg TF/(L·h),较未投加电气石的对照组提高了65.85%。通过改变培养基的p H值发现,在电气石作用下,厌氧氨氧化菌活性不受p H值的影响,亚硝酸盐的vmax由1.16 kg N/(kg VSS·d)提高到2.16 kg N/(kg VSS·d),提高了86.2%;氨氮的vmax由0.92 kg N/(kg VSS·d)提高到1.85 kg N/(kg VSS·d)。亚硝酸盐和氨氮对厌氧氨氧化反应的KI也分别由6.52和376.51 mmol/L提高到54.02、835.32mmol/L。