催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究

为有效降低城市污水处理厂出水硝态氮的含量,减轻氮素污染,依次进行了基础性试验和验证性试验.基础性试验以Fe0为还原剂,以配置的KNO3溶液为试验用水对分别添加H+、Fe2+、Cu2+、Pd/Al2O3等后的脱氮效果进行了对比研究.试验结果表明,系统p H值为2.1,Fe2+、Cu2+投加量分别为1000mg/L时,系统均可获得较好的脱氮效果,分别为92%、41%、61%,产物均以氨氮为主;当投加10g/L催化剂Pd/Al2O3,调节系统p H值为3.02时,系统脱氮率可达48%,且其产物以氮气为主,副产物较少.在此基础上,验证性试验以北京市某污水处理厂出水为试验用水,对上述各方法的脱氮效果进行了试验验证,并对其可行性进行了分析.结果表明,在一定条件下,各方法均可达到理想的脱氮效果,其去除率分别可达到87%、36%、50%、46%.但综合脱氮效果、产物分析、出水水质等考虑,相比较而言,添加催化剂的化学催化还原法在去除污水中的硝态氮时具有更好的可行性.

钢渣吸附Cu^(2)+、Pb^(2+)的影响因素研究

拟选取钢渣作为吸附剂,通过正交试验研究了不同温度、吸附时间、溶液pH值和钢渣投加量条件下,钢渣对50 mg/L Cu2+、Pb2+的最佳吸附条件。研究表明:钢渣吸附Cu2+的最佳条件是:温度为25℃,吸附时间为90 min,溶液pH值为6,钢渣投加量为50 g/L;对Pb2+吸附的最佳条件是:温度为25℃,吸附时间为60 min,溶液pH值为5,钢渣投加量为40 g/L。另外,还研究了钢渣对相同浓度Cu2+、Pb2+的竞争吸附作用,研究发现,随着离子浓度的增加Cu2+的竞争吸附系数始终大于Pb2+的竞争吸附系数,表明钢渣对Cu2+的吸附能力大于Pb2+。

催化反硝化脱氮效果及反应机制的研究

为解决水体中的硝酸盐氮污染,提出了零价铁(Fe0)耦合Pd-Cu催化剂的新型催化反硝化法去除水体中的硝酸盐氮.分别从催化反硝化操作参数的优化、反应机理及动力学等方面进行深入探讨.结果发现,用响应面曲线法对实验进行设计及分析,筛选的最佳操作条件为:溶液pH为5.0、反应时间为135min、活性组分Pd:Cu质量比为3.1、Fe0投加量为3.1g/L.在此实验条件下,催化反硝化的氮气转化率可达到74.6%.催化反应中,Fe0在催化反应中作为电子供体存在.催化剂载体负载的活性组分Pd、Cu在催化反应中发挥着重要的作用.催化剂载体的物理化学特性(如多孔结构、比表面积、吸附性能等)很大程度上影响着催化反硝化效果.通过控制溶液适宜的pH值、对催化剂载体进行酸洗处理、改变催化剂活性组分等方法可以一定程度上提高催化反硝化N2转化率.催化反硝化反应遵循Langmuir-Hinshelwood一级反应动力学规律.该催化反应是一个典型的多级反应过程.一定浓度的HCl溶液和NaOH溶液能使催化剂再生,提升催化剂的催化效果.

城市污水处理厂化学强化生物除磷的试验研究

为有效解决北京某城市污水处理厂出水总磷含量较高的实际问题,通过在生物处理工艺(A2O)后端添加化学除磷强化单元的方法,依次开展了实验室试验和现场的生产性试验.实验室试验以好氧池出水为试验用水,对不同浓度梯度的聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁(Fe Cl3)等除磷效果进行了对比研究,并分别对其除磷机理进行了深入的探讨.试验结果表明:3种药剂中,PAC除磷效果最好,当其投加量为60mg/L,投加系数β为4.15时,出水总磷含量可小于0.5mg/L,而且药剂投加成本较低,仅为0.078元/t.现场生产性试验选取好氧池出水端为药剂投加点,对PAC的除磷效果进行现场验证.经试验测定,当PAC投加量为60mg/L,投加系数β为4.22时,污水处理厂出水总磷含量远低于0.5mg/L,符合排放要求.考虑到进水量和负荷的波动,在保证出水达标排放的前提下,为保证药剂的有效利用,通过采取针对性措施提高前端生物除磷效率及反馈投加药剂的方法,以有效减少药剂的投加量及化学污泥的排放量,达到节能减排的目的.

人粪生物炭的制备及性能分析

以人粪为原料制备生物炭,以得率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为评价指标,考察制备过程中升温速率、热解温度和热解时间等因素对自制人粪生物碳吸附性能的影响。利用比表面积及孔径分析仪分析人粪生物碳的孔径分布和孔容以及比表面积。利用扫描电镜和XRD对生物碳的表面形貌和晶体结构进行分析。采用正交实验,确定最佳制备工艺条件。研究结果表明:在最优制备工艺条件下(升温速率15℃/min,热解温度600℃,热解时间70 min),人粪生物炭平均得率为49%,碘吸附平均值为682 mg/g,亚甲基蓝吸附平均值为93 mL/g。在最优条件下制得的人粪生物碳比表面积为690.8 m^2/g,总孔容积为0.329 cm^3/g,中孔容积和微孔容积分别为0.235 cm^3/g和0.087 cm^3/g,平均孔径2.832 nm。生物碳表面比较粗糙,呈现凹凸不平、蜂窝状结构,并且表面存在发达的、孔径不一的孔结构,孔的形状多样。自制人粪生物碳中一部分碳原子形成了比较稳定的片层石墨结构,有利于应用中生物炭性质保持相对稳定。

快速沉积引发的软沉积物变形构造特征——以灵山岛下白垩统浊积岩为例

灵山岛修船厂剖面发育了多种类型的软沉积物变形构造,其中一些变形构造的要素发生了定向倾斜,影响因素尚不明确。结合野外露头观察和室内分析等方法,研究了变形构造的形成过程、触发因素和地质意义。结果表明:修船厂剖面的两套浊积岩之间发育了负载—挤入构造、泄水—沉积物充填构造和微断层等软沉积物变形构造;变形机制主要是流体化,触发因素为浊流的快速沉积导致的载荷压力。变形构造的形成过程主要与密度倒置梯度和横向剪切力两个驱动力有关,其中横向剪切力来源于浊流的流动,导致变形构造的要素发生定向倾斜。变形构造的要素的倾斜方向为SEE,指示古水流主要来自SEE方向,与浊积岩序列内底痕指示的古水流方向一致,说明浊流快速沉积形成的软沉积物变形构造能够指示古水流或古斜坡方向。

河北承德御道口牧场区偏硅酸型矿泉水形成过程及影响因素研究

天然矿泉水中含有大量对人体有益的微量元素,对其展开研究可以做好地区水资源开发利用的基础工作。研究了承德北部御道口农牧林过渡带的偏硅酸型矿泉水的形成过程和影响因素,认为其形成主要受研究区围岩、地下水补径排条件影响,并通过抽水试验和水文地质参数计算得出了水源井的最大允许开采量。

提高催化反硝化脱氮效果的研究

为去除水体中硝酸盐氮,有效改善水质,前期提出了Pd-Cu催化剂协同零价铁(Fe0)的新型催化反硝化法处理水体中硝态氮,但该方法的催化效果,尤其是N_(2)转化率有待提高,文章对此展开了深入研究。研究发现,用复合载体代替单一载体制取催化剂,其一定程度上可提高催化效果。其中,Pd-Cu/γ-Al_(2)O_(3)-硅藻土催化活性达0.41 mg/(L·g·min),N_(2)转化率则达到69%,与各自的单一载体催化剂相比,催化效果明显提升。对催化剂用2 mol/L的HCl酸洗1 h,大多数催化剂的催化效果有提高。其中,Pd-Cu/硅藻土催化效果提升显著,尤其N_(2)转化率提高5%,达到62%。此外,当改变催化剂的活性组分,添加丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)能改变催化剂的催化效果。当向金属Pd添加AOT,其虽然会减少催化剂上Cu的活性位,导致催化活性降低,但同时会抑制脱氧反应的进行,提高N_(2)转化率。

生物脱氮新途径在人工湿地中的应用前景展望

介绍了人工湿地脱氮处理工艺的研究现状,分别简述了短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化、全程自养脱氮、硫自氧反硝化等4种生物脱氮途径的基本原理,分析了它们应用过程中的影响因素,并进一步比较了4种脱氮新途径的工艺特点、脱氮途径、启动运行情况以及优缺点;分析表明,通过生物脱氮新途径,可强化人工湿地的生物脱氮作用,同时也可以解决人工湿地脱氮处理技术所面临的技术难题。基于此,对人工湿地脱氮领域进行了展望1)新型生物脱氮克服了传统生物脱氮存在的耗氧量大、碳源不足等问题,在未来人工湿地脱氮领域将有更广泛的应用;2)在脱氮过程中,将多种类型的生化反应结合起来,突破传统反应的局限,将成为人工湿地实现氮脱除的新思路;3)在今后的研究中,可以有针对性地对湿地内的脱氮微生物及其影响因子进行研究,还可将传统生物脱氮与新型生物脱氮途径相结合,应用于人工湿地系统。

用Cu-TiO_2光催化还原水中硝酸盐氮的研究

采用光还原法制备了Cu-TiO_2光催化剂,通过SEM、XRD、XPS和UV-vis等表征手段对催化剂的形貌结构、晶格结构、光学性能等性质进行分析,并研究其对硝酸盐氮的还原效果。结果表明,Cu-TiO_2属于锐钛矿型,铜以Cu^0和Cu^+形式存在于TiO_2表面。在紫外光条件下,Cu-TiO_2光催化还原硝酸盐氮效果最好,反应1 h后硝酸盐氮去除率达98%,氮气转化率达60%;而在可见光条件下,Cu-TiO_2光催化还原效果较差。

混凝与臭氧氧化对印染废水脱色试验研究

针对印染生化出水进一步脱色问题进行了混凝、臭氧氧化、二级生化好氧处理研究。试验结果表明,混凝与臭氧氧化联合处理对生化废水脱色效果明显,聚铝(液态,铝含量为7.5%)投加量为体积分数1.5‰,臭氧氧化接触时间为20 min时,色度去除率达70.8%;臭氧氧化可提高废水可生化性,臭氧氧化后废水COD为250 mg/L,氧化出水再经二级生化处理,COD降到135 mg/L。

响应面法优化聚合氯化铝化学除磷工艺条件研究

为优化污水处理厂化学除磷效果,以液态聚合氯化铝为混凝剂研究了投药比(β)、pH值、反应温度和搅拌强度4个因素的除磷效果。在单因素试验基础上,以磷去除率为响应值,采用Box-Behnken响应面法考察了β值、pH值、反应温度之间的交互作用,利用Design Export 8.0.6软件建立二次多项式响应面模型。模型拟合结果显示温度这一因素对磷去除率的影响显著,几种因素的影响排序为温度>β值>pH值。模型优化最佳工艺条件为β:4.86,pH:6.4,反应温度:29.5℃。在此条件下,预测最大磷去除率为97.5%,验证试验磷去除率为96%,与预测值偏差较小,说明该模型可信度高。试验结果可以为污水厂除磷工艺优化提供科学支持。

临清坳陷兖州地区上古生界煤系烃源岩二次生烃热模拟实验研究

临清坳陷东部具备煤成气成藏条件,但长期以来研究程度低,制约了研究区的勘探进展。对兖州地区自然演化成熟度系列的样品进行热模拟实验,模拟了烃源岩在地下被反复埋藏-抬升条件下的二次生烃过程。实验数据表明,临清坳陷上古生界煤岩具有最大的生气潜力,高于炭质页岩、暗色泥岩,有机碳含量的多少与烃源岩烃气产率呈正相关关系;暗色泥岩具有最大的生油潜力,好于煤和炭质页岩。就层位而言,生气潜力太原组大于山西组,生油潜力山西组大于太原组。

催化剂在Fe^0还原污水硝态氮中的催化作用

为降低水体中的硝态氮对环境的危害,提高污水处理厂出水水质,将催化剂运用到零价铁还原硝态氮反应中,分别对含TiO_2及Pd的催化剂进行了探索性实验。该实验以配置的KNO_3溶液为实验水样,在比较研究添加H^+、TiO_2/Al_2O_3催化剂、Pd/Al_2O_3催化剂去除效果的基础上,深入研究了负载量、载体类型、pH、溶解氧、共存离子等因素对去除效果的影响。结果表明,催化剂TiO_2/Al_2O_3对零价铁还原硝态氮的去除率有促进作用,水样pH=3.1时去除率为72%,产物主要为氨氮,应用性较差;而催化剂Pd/Al_2O_3在pH=3.1时去除率虽为43%,但产物以N_2为主。在负载量为5%的情况下,N_2转化率为76%,这对去除总氮有重要意义,并从电子转移角度探讨了该反应的反应机理,提出了活性氢(H*)为核心的机理模型。

Pd-Cu/石墨烯协同零价铁(Fe^(0))的催化反硝化实验

为解决城市污水处理厂二级出水中硝态氮含量较高的问题,对Pd-Cu/石墨烯协同零价铁(Fe^(0))的新型催化反硝化法处理水体中NO_(3)^(-)-N进行了深入研究,重点对催化反硝化操作条件进行了优化。研究发现,新型催化反硝化法获得较好催化效果的最佳运行条件为:Fe^(0)投加量为4 g/L,m(Pd)∶m(Cu)为3∶1,溶液pH为4.2,Pd-Cu/石墨烯投加量为4 g/L,反应时间为2 h,此时系统的NO_(3)^(-)-N去除率及N_(2)转化率分别为78%和74%。在催化反硝化反应中,Fe^(0)主要以电子供体存在,其在一定的酸性条件下,可触发催化反应的发生。催化反应发生在催化剂的金属活性位(Pd和Cu)上。NO_(3)^(-)-N在催化剂作用下,通过脱氧反应被逐步去除并转化为N_(2)。此外,催化剂载体及催化反应中的传质效果也是影响催化效果的重要因素。