新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X_1)、进水ρ(PO_4~(3-)-P)(X_2)、温度(X_3)、初始pH(X_4)以及X_1X_2,X_1X_4,X_2X_3,X_2X_4的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响(P0.05),但X_1X_3的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为:HRT为79.77min,进水ρ(PO_4~(3-)-P)为1.70 mg/L,温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。关键词:新型除磷填料;除磷吸附床;响应曲面法;运行参数优化     

石灰石改性硫磺材料深度脱氮除磷研究

为了使污水处理厂出水中的氮、磷浓度进一步降低,制备出了一种石灰石改性硫磺材料,通过批次实验和生物滤池实验探究其脱氮除磷性能。结果表明,硫磺/石灰石体积比为3∶1的改性材料脱氮除磷效果最佳,发泡可以提高改性材料脱氮除磷性能,改性材料对HRT有较好的适应性。当HRT=1 h,进水NO₃^--N、PO₄^3--P分别为20、1 mg/L时,生物滤池NO₃^--N、PO₄^3--P去除率分别高于89%、65%。微生物群落分析显示,生物滤池中硫自养反硝化菌丰度大于79%。     

人工湿地模块化基质脱氮除磷性能研究

选取碱、Mg²⁺和Zn²⁺复合改性的沸石、石灰石和硅藻土为骨料,参照植生型多孔混凝土制作方法,制作了七种不同骨料体积比的模块化人工湿地基质。通过静态吸附实验对其脱氮除磷性能进行比较。筛选出三种模块化基质进行等温吸附实验和动力学吸附实验,对其脱氮除磷机制进行研究。结果表明：以单一改性沸石为骨料的模块化基质脱NH₄⁺-N效果最好,其理论最大吸附量为45.79 mg/g;以三种改性基质按体积比1∶1∶1配比为骨料制作的模块化基质除PO₄^3--P效果最好,其理论最大吸附量为11.52 mg/g;准二级吸附动力学模型能更好地拟合三种基质脱氮除磷的吸附动力学过程,三种基质对NH₄⁺-N和PO₄^3--P的吸附速率均受化学吸附速率控制。     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...     

Ce-Zn复合吸附剂的制备及除磷性能研究

以Ce(NO₃)₃·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料，采用共沉淀法制备Ce-Zn复合吸附剂，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其进行表征，对吸附过程进行动力学和热力学拟合，通过正交实验确定吸附除磷的最佳工艺条件，并对吸附剂进行再生处理，研究其可循环利用性能。结果表明，复合吸附剂表面生成了水合氧化铈和氧化锌颗粒，表面粗糙，呈多孔结构；磷酸盐离子取代复合吸附剂表面的金属羟基是吸附除磷的主要原因。除磷最佳工艺条件：磷初始质量浓度为5 mg/L,pH为4,Ce-Zn复合吸附剂投加量为0.07 g、反应时间为240 min；吸附过程符合Freundlich等温模型和准二级动力学方程，反应自发进行，且为吸热反应；利用碱液对吸附剂进行3次循环脱附再生，对磷的去除率保持在90%以上，证明该吸附剂可以循环使用。     

折流式A2O-MBR工艺启动过程及影响因素研究

针对MBR工艺的改进和优化，构建了小试规模的折流式A²O-MBR工艺装置，将好氧池分为第一好氧池(O₁)和第二好氧池(O₂)，考察了溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)对处理性能的影响。进水COD、NH₄⁺-N和PO₄^3--P分别为400 mg/L、50 mg/L和5 mg/L。在HRT分别为24 h和12 h条件下，COD、NH₄⁺-N和TN的去除效果保持稳定，平均去除率为90.2%、99.4%、84.8%，平均出水分别为38.1 mg/L、0.3 mg/L和7.6 mg/L。除磷性能受好氧区DO影响较大，将O₁池DO浓度从6 mg/L下降至3.5 mg/L，除磷效果明显改善，PO₄^3--P去除率从45.0%提高至79.5%；在HRT缩短至12 h后，除磷效果保持稳定，出水平均浓度保持在1.0 mg/L。适当降低DO浓度、...     

A2/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A²/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水，研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明，在A²/O中控制污泥龄(SRT)为15d，水力停留时间(HRT)为10h，好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下，进水COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L，系统出水中COD、TN、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L，亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO₂^--N回流至A<...     

AAO-BAF反硝化除磷系统的二次启动特性

利用厌氧/缺氧/好氧工艺与曝气生物滤池组成的双污泥强化反硝化除磷系统（AAO-BAF）处理生活污水,通过对比污染物的去除性能,分析了该系统除污染物性能的恢复情况。试验用反硝化除磷污泥在室温下放置了1个月。试验期间比较了两种启动方式,AAO反应器中厌氧、缺氧和好氧区的容积比（V_r）分别为2：5：2和2：6：1,记为1^#和2^#。试验结果表明,系统去除有机物和氨氮的性能基本没有恶化。第17 d,两种启动方式得到的TN和PO₄^3--P的去除率分别达到了约75%和92%;去除单位NO^-₃-N吸收的PO₄^3--P量也由试验初的0.5 mg PO₄^3--P·（mg NO^-₃^-N）^-1增加到了1.5 mg PO₄^3--P·（mg NO^-₃-N）^-1 左右。试验结果显示,AAO-BAF系统更适宜采用有利于除磷性能和污泥沉降性能快速恢复的方式1（1^#）进行二次启动。     

外加碳源类型对A2/O-BCO系统脱氮除磷性能的影响

反硝化除磷系统可实现氮、磷的同步去除,但在处理实际低C/N污水时,常需补充碳源以解决碳源不足的问题。采用A²/O-BCO（anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation）反硝化除磷系统,通过投加两种常用的外碳源控制进水C/N在4.3左右,考察碳源类型（丙酸钠、乙酸钠）对A²/O-BCO系统长期运行效果的影响,并采用批次试验进一步探究不同外加碳源条件下活性污泥的内碳源贮存和利用特性。结果表明：碳源种类的变化会改变微生物的底物贮存和利用特性,进而影响系统的脱氮除磷效果。当采用丙酸钠为外加碳源时,PO₄^3--P去除效果稳定在94%左右,实现了磷的高效去除,但TIN的去除率仅为70.82%;而以乙酸钠为外加碳源时,系统TIN的平均去除率可以达到74%,但磷的出水浓度出现波动现象,平均去除率仅为89.90%。碳源转化分析表明,厌氧条件下,进水丙酸钠含量增多,PHV的合成比例增加,相反,乙酸钠含量增多,PHB合成比例增多;缺氧条件下,DPAOs对PHB和PHV的降解效果与其含量相关,丙酸钠作为外碳源时,PHV的降解速率高且微生物产能效率高,因此PO₄^3--P吸收速率较快。此外,本文提出了不同外加碳源条件下系统的优化运行策略。     

HRT和曝气量对AAO-BAF系统反硝化除磷性能的影响

以COD/TN为4左右的生活污水为处理对象,通过调节系统进水流量和曝气生物滤池（BAF）曝气量,研究了水力停留时间（HRT）和BAF气水比对AAO-BAF反硝化除磷系统运行性能的影响。结果表明,气水比和水力负荷（HLR）对BAF的硝化性能有显著影响,BAF气水比为3：1时,NH₄⁺去除率降低到了72%;当AAO的HRT为4 h,BAF的HLR为3 m³·m^-2·h^-1时,即使BAF的气水比达到8：1,也不能保证NH₄⁺的完全去除。试验得出,AAO-BAF反硝化除磷系统的PO₄^3-去除率与NH₄⁺去除率存在良好的相关关系,为保证90%以上的磷去除率,NH₄⁺去除率应该达到98%。当AAO的HRT≥6 h,BAF气水比≥4：1时,AAO-BAF系统对COD、NH₄⁺、TN和PO₄^3-的去除率分别可达87%、99%、80%和95%。     

A2N2双污泥系统反硝化除磷工艺的启动与稳定

采用低C/N比实际生活污水,以A₂N₂-SBR（厌氧/硝化/缺氧/硝化）双污泥系统为研究对象,重点考察了A₂N₂系统启动过程中的脱氮除磷特性。试验结果表明：采用在A²/O-SBR和N-SBR单元分别接种种泥,分开培养驯化聚磷菌污泥和硝化菌生物膜,并利用A²/O-SBR单元的出水作为N-SBR单元的进水,25 d好氧硝化菌生物膜挂膜成功,氨氮去除率稳定在93%以上;A²/O-SBR单元采用先厌氧/好氧（A/O）后厌氧/缺氧（A/A）的运行方式,43 d成功培养富集了反硝化聚磷菌（DPAOs）,DPAOs占PAOs的67.81%,反硝化除磷率在77.9%以上;启动成功后原水中约73%和13%的COD分别在A²/O-SBR单元的厌氧段和N-SBR单元曝气过程中被去除,系统出水COD、NH⁺₄-N、PO₄^3--P、TN浓度分别为40.6、0、0.4、13.5 mg·L^-1,达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A排放标准。     

N-SBR单元硝化时间分配比对A2N2系统运行性能的影响

以低C/N实际生活污水为处理对象,重点考察了N-SBR单元硝化时间分配比对A₂N₂系统运行性能的影响。在A²/O-SBR单元厌氧1.5 h,缺氧2 h,好氧0.5 h,A²/O-SBR和N-SBR单元的曝气量分别恒定在100、120 L·h^-1的条件下,将硝化时间分配比分别设定为5：1、4：1、3.5：1、3：1、7：1、8：1进行试验。结果表明,系统在A²/O-SBR单元可实现碳源的高效利用,有机物的去除受硝化时间分配比影响不大;为保证系统良好的硝化和反硝化除磷性能,一次硝化时间必须≥3.5 h;在总曝气时间一定的条件下,适当增加一次硝化时间,更有利于提高系统TN去除率;适当增加二次硝化时间,可以降低出水浓度,使出水达标排放。当硝化时间分配比为4：1时,系统脱氮除磷效果最好。TN、PO₄^3--P平均出水浓度分别为11.5、0 mg·L^-1,平均去除率分别为75%、100%。     

Electrochemical performance of nanocrystalline Li3V2(PO4)3/carbon composite material synthesized by a novel sol–gel method

A novel sol–gel method based on V₂O₅·nH₂O hydro-gel was developed to synthesize nanocrystalline Li₃V₂(PO₄)₃/carbon composite material. In this route, V₂O₅·nH₂O hydro-gel, NH₄H₂PO₄, Li₂CO₃ and high-surface-area carbon were used as starting materials to prepare precursor, and the Li₃V₂(PO₄)₃/carbon was obtained by sintering precursor at 750 °C for 4 h in flowing argon. The sol–gel synthesis ensures homogeneity of the precursors and improved reactivity. The sample was characterized by XRD, SEM and TEM. X-ray diffraction results show Li₃V₂(PO₄)₃ sample is monoclinic structure with the space group of P2₁/n. The TEM image indicates that the Li₃V₂(PO₄)₃ particles modified by conductive carbon are about 70 nm in diameter. The Li₃V₂(PO₄)₃/carbon system showed that the discharge capacities in the first and 50th cycle are about 155.3 and 143.6 mAh/g, respectively, in the range of 3.0–4.8 V. The sol–gel method is fit for the preparation of Li₃V₂(PO₄)₃/carbon composite material which may offer some favorable properties for commercial application.     

Synthesis, structure and thermal properties of a novel 3D aluminophosphate UiO-26

The synthesis of a novel 3D aluminophosphate is described. The thermal properties of the material were investigated, and the existence of three high-temperature variants was revealed. The crystal structures of the as-synthesized material (UiO-26-as) and the material existing around 250°C (UiO-26-250) were solved from powder X-ray diffraction data. UiO-26-as with the composition [Al₄O(PO₄)₄(H₂O)]²⁻[NH₃(CH₂)₃NH₃]²⁺ crystallizes in the monoclinic space group P2₁/c (no. 14) with a=19.1912(5), b=9.3470(2), c=9.6375(2) Å and β=92.709(2)°. It exhibits a 3D open framework consisting of connections by PO₄ tetrahedra with AlO₄ tetrahedra, AlO₅ trigonal bipyramids and AlO₅(H₂O) octahedra forming two types of layers stacked along [1 0 0] and connected by Al–O–P bondings. The structure possesses a 1D 10-ring channel system running along [0 0 1], in which doubly protonated 1,3-diaminopropane molecules are located. UiO-26-250 with the composition [Al₄O(PO₄)₄]²⁻[NH₃(CH₂)₃NH₃]²⁺ crystallizes in the monoclinic space group P2₁/c with a=19.2491(4), b=9.27497(20), c=9.70189(20) Å and β=93.7929(17)°. The transformation to UiO-26-250 involves removal of the water molecule which originally is coordinated to aluminum. The rest of the structure remains virtually unchanged. The crystal structures of the two other variants existing around 400 (UiO-26-400) and 600°C (UiO-26-600) remain unknown.     

镧-钙双金属凝胶微球对水中低磷含量的去除性能

以粉煤灰为基本骨架,将镧、钙双金属作为交联剂对海藻酸钠进行交联制备得到镧-钙双金属凝胶微球,并通过批量吸附实验和表征分析研究了镧-钙双金属凝胶微球对水中低含量磷的去除性能和去除机理.结果表明,镧-钙双金属凝胶微球具有不规则多孔结构,镧和钙2种金属被交联在了微球上,磷主要通过与微球上的La3+和Ca2+发生化学沉淀而被去...     

耦合内置缺氧区的氧化沟系统强化脱氮除磷的研究(英文)

A novel modified pilot scale anaerobic oxidation ditch with additional internal anoxic zones was operated experimentally, aiming to study the improvement of biological nitrogen and phosphorus removal and the effect of enhanced denitrifying phosphorus removal in the process. Under all experimental conditions, the anaerobic-oxidation ditch with additional internal anoxic zones and an internal recycle ratio of 200% had the highest nutrient removal efficiency. The effluent NH4+-N, total nitrogen (TN), PO43-P and total phosphorus (TP) contents were 1.2mg·L-1 , 13mg·L-1, 0.3mg·L-1 and 0.4mg·L-1, respectively, all met the discharge standards in China. The TN and TP removal efficiencies were remarkably improved from 37% and 50% to 65% and 88% with the presence of additional internal anoxic zones and internal recycle ratio of 200%. The results indicated that additional internal anoxic zones can optimize the utilization of available carbon source from the anaerobic outflow for denitrification. It was also found that phosphorus removal via the denitrification process was stimulated in the additional internal anoxic zones, which was beneficial for biological nitrogen and phosphorus removal when treating wastewater with a limited carbon source. However, an excess internal recycle would cause nitrite to accumulate in the system. This seems to be harmful to biological phosphorus removal.     

氟化物对火山石基质人工湿地处理废水性能及菌群的影响

构建了以火山石为基质的垂直流人工湿地（VFCW）系统,探究该系统在优化的水力负荷率（HLR）和碳氮比（C/N）条件下对含氟废水的处理性能以及菌群变化。结果显示,HRL 80mL/min、C/N 4.5条件下系统对有机物和氮的去除率较高。10mg/L氟化物处理导致硝酸盐氮（NO₃-N）开始出现累积（去除率为-23.1%）。20mg/L氟化物处理中总氮（TN）的去除率与0mg/L处理相比下降14.5%,NO₃-N累积加重（去除率为-52.2%）。50mg/L氟化物处理中化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄-N）和TN的去除率与0mg/L处理相比分别下降10.0%、17.1%和28.4%,NO₃-N累积更加严重（去除率为-96.1%）。氟离子（F^-）主要与系统中钙盐、磷酸盐反应生成氟化钙（CaF₂）和氟磷酸钙[Ca₅F(PO₄)₃]沉淀而去除。50mg/L氟化物处理的菌群组成明显受到了影响,菌群多样性降低,有机物降解菌（Zoogloea）、硝化菌（Nitrospira和Nitrosomonas）和反硝化菌（Thauera、Simplicispira和Dechloromonas）等的相对丰度显著降低（p＜0.05）。比耗氧速率（SOUR）、氨摄取速率（AUR）和硝酸盐还原酶（NaR）活性均随着氟化物浓度增大而下降,在F^-浓度为50mg/L时,分别降低13.7%、18.8%和55.6%。氟化物改变了VFCW系统的菌群结构和活性,导致污染物去除率降低。氟化物对反硝化过程和反硝化菌的影响最大,其次是硝化过程和硝化菌。     

水力停留时间对生物膜/颗粒污泥耦合工艺脱氮除磷的影响

采用自主设计的悬浮载体生物膜/颗粒污泥耦合装置,利用硝化菌载体生物膜和反硝化聚磷菌颗粒污泥,研究水力停留时间对生物膜/颗粒污泥耦合工艺脱氮除磷的影响,得出最佳工艺参数。试验考查水力停留时间分别为6 h、7 h、8.5 h和10.5 h,结果表明,当水力停留时间为8.5 h时,系统的COD去除率为91.26%,氨氮和总氮的去除率分别为80.68%和70.58%,厌氧释磷速率也较稳定,为0.47 mg P·（g SS）^-1·h^-1,厌氧释磷速率最高,其碳源利用率最大,反硝化除磷效率最稳定,PO₄^3--P去除率为76.50%,反硝化除磷效率为1.04 mg P·（mg NO₃^--N）^-1,所以当水力停留时间为8.5 h时,系统具有较高的脱氮除磷效率。当水力停留时间过短时,氮磷的去除不完全,过长时,系统不稳定,系统的最优水力停留时间为8.5 h。