磁性瓜子壳基活性炭的制备及其吸附研究

以瓜子壳为原料,磷酸为活化剂,通过微波法制备出具有高吸附效率的活性炭,与四氧化三铁结合成磁性活性炭粒子,研究活化温度、磷酸浓度、浸渍比、微波时间对活性炭吸附性能的影响,通过 XRD、红外光谱对其外貌与官能团进行分析,通过吸附等温线、吸附动力学探讨了其机理。结果表明,最佳制备活性炭的工艺条件为:活化温度 120℃,浸渍比 4g/15mL,磷酸浓度 20%,微波时间 25min,测得其碘吸附值为 887.349mg/g,亚甲基蓝吸附量 70mg/g,磁性活性炭最佳碳/四氧化三铁为60%。红外谱图显示四氧化三铁与活性炭之间通过油酸相结合,有大量的羧酸基团。吸附等温线与吸附动力学表明,磁性活性炭粒子为均匀单层化学吸附。

盐城市某原水预处理厂设计与运行分析

江苏省盐城市某原水预处理厂总处理规模为30万m^3/d,要求出水达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水体要求。综合进出水水质、投资占地等,经充分经济论证和方案比选,采用“高锰酸钾预氧化+MBBR生化法+中置式高密度沉淀池”组合工艺对原水进行强化处理。核心生化段采用纯膜MBBR工艺,设6级硝化,气水比设计为0.6~1.3。实际运行结果表明,各出水水质稳定达到地表水Ⅲ类标准,其中,氨氮最低可达0.1 mg/L。对悬浮载体进行高通量测序,结果显示,其对硝化菌具有良好的富集能力,低基质条件下,硝化菌相对丰度可达2.36%,强化了氨氮的去除。经过中置式高密度沉淀池的强化,保障了COD和TP的稳定达标。全厂电耗为0.052 kW·h/t。该工艺路线操作简单,运行成本低,后期维护少,适用于微污染原水的治理。

基于纯膜MBBR的紧凑型污水处理BFM中试基质转化特性

为研究纯膜MBBR工艺用于国内北方市政污水的处理效果,采用基于两级AO纯膜MBBR耦合改良磁加载沉淀的BFM中试系统处理北方某污水厂进水,同步对比污水处理厂活性污泥系统处理效果。同时,为了完善工艺设计标准,研究了BFM工艺基质转化关系,并通过微生物高通量测序的方式分析了系统菌群组成及功能菌相对丰度,从微观层面解释了宏观运行效果。结果表明,从处理效果上看,BFM中试在出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准的基础上,系统HRT为7.76 h,仅为相同进水条件下污水处理厂活性污泥系统HRT的30%,节地优势明显;在进水重金属冲击下,BFM中试系统受到的影响更小,恢复时间更短,体现出较强的抗冲击特性;从基质转化关系上看,BFM系统生化段通过同化除磷可去除19.61%的STP,其余TP通过M段化学除磷去除,核算除磷所需Al/P为2.12,较污水处理厂二沉池化学除磷所需Al/P(4.35)明显降低,除磷效率高,药剂投加量省;从微观层面上看,成熟后的BFM系统前好氧区生物膜厚度为(345.78±74.81)μm,高于污水处理厂活性污泥系统好氧区生物膜厚度(228.83±66.27)μm,显示出纯膜MBBR生物膜生物量更大;高通量测序结果表明,纯膜MBBR极大的强化了对于功能菌的富集效率,Nitrospira在好氧生物膜中相对丰度达到15.62%-22.30%,核算硝化菌生物量达到(1.13±0.21)g·L^(-1),显著高于对比的活性污泥系统。上述研究结果表明,BFM工艺在保证稳定处理效果的基础上,节地效果突出,且化学除磷效率高,运行成本相比传统工艺无明显增加,该工艺可用于紧凑型污水处理厂建设。

北方某污水厂MBBR工艺升级改造后的高效脱氮除磷效果

为研究北方某污水厂经过MBBR提标改造后,在秋冬季进水碳源较低的条件下生化段脱氮除磷率高于理论值的原因,采用沿程水质测定法及小试实验的方法验证其脱氮除磷效果,并通过基于16S rRNA的高通量测序对好氧段微生物菌群进行分析。结果表明,系统在好氧区存在显著的TN去除,去除率约占15%~20%,在缺氧区存在显著的TP去除,去除率高达63.04%,显示系统内发生了同步硝化反硝化(SND)和反硝化除磷现象。通过小试实验验证了好氧SND现象主要来自于悬浮载体,得益于悬浮载体生物膜功能菌分层分布;反硝化除磷现象则得益于系统较长的缺氧停留时间及较短的泥龄。系统中SND和反硝化除磷的存在是系统在低碳源消耗条件下取得高效脱氮除磷效果的主要原因;微生物菌群分析验证了SND现象主要来源于悬浮载体;悬浮载体上硝化菌群相对丰度为28.56%,是污泥的14倍,反硝化菌相对丰度约8.34%,为SND效果的发生提供了微观保证;污泥中存在Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter和Tetrasphaera,为该污水厂存在反硝化除磷及高效除磷现象提供了微观证据。