废弃秸秆生物炭的制备及其在污水处理中的应用研究进展

结合国内外研究现状,对秸秆生物炭的制备原料、制备方法和改性途径进行了梳理,综述了秸秆生物炭对水体中有机染料、重金属离子、氮、磷、抗生素等污染物的吸附性能及吸附机理。针对现有研究中存在的不足,对生物炭结构和功能缺陷的改善、高稳定性和低生态风险生物炭的研制、高效低耗回收与再生、实际污水处理效能等未来研究方向进行了展望,以期为秸秆生物炭在污水处理领域的应用和发展提供有益参考。

油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理

以废弃油菜秸秆为原料,采用限氧热解法分别在450℃、550℃、650℃条件下制备油菜秸秆生物炭(Rape Straw Biochar,RSB)RSB_(450)、RSB_(550)、RSB_(650),对其理化性质进行了表征,通过序批试验研究了3种RSB吸附水中氨氮的影响因素,并结合动力学、等温线、热力学分析探讨了其吸附机理。结果表明,RSB的碳化、芳香化程度随着热解温度的提升而增加,比表面积、总孔容、平均孔径也随之增大。当溶液初始pH值为8,氨氮初始质量浓度为30 mg/L,RSB_(450)、RSB_(550)、RSB_(650)投加质量分别为0.7 g、0.6 g、0.4 g时,经过210 min左右达到吸附平衡,氨氮去除率均超过95%。3种RSB对氨氮的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。ΔG^(θ)<0、ΔH^(θ)>0、ΔS^(θ)>0,表明吸附是自发、吸热、熵增推动的过程。吸附机理涉及静电引力、离子交换、阳离子-π键作用、氢键作用、孔隙填充等。RSB_(650)对氨氮的理论最大吸附量为12.508~20.092 mg/g,比RSB_(450)、RSB_(550)分别提高了1.39~1.76倍、0.49~0.66倍,且具有良好的可重复利用性,可作为高效去除水中氨氮的优势吸附材料。

油菜秸秆生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以油菜秸秆为原料,采用限氧热解法在300℃、500℃、700℃条件下分别制备了油菜秸秆生物炭RSB300、RSB500、RSB700,对其元素组成、表面形貌、官能团分布等理化性质进行了表征,并研究了其对水中亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能及机理。结果表明,随着热解温度的提高,RSB的碳化和芳香化程度有所提升,比表面积、总孔容和平均孔径也有所增大。当初始MB质量浓度为50 mg/L,pH为10.0,温度为25℃,RSB_(300)、RSB_(500)、RSB_(700)的投加量分别为0.6、0.4、0.3 g/L时,反应60 min左右达到吸附平衡,RSB700对MB的吸附量达到162.80 mg/g,分别比RSB_(300)、RSB_(500)提高了1.06、0.37倍。不同热解温度下制备的RSB对MB的吸附过程均更符合准二级动力学模型(R2>0.98),吸附等温线则更符合Freundlich模型和Temkin模型(R2>0.96),该吸附过程是自发、吸热、熵驱动的,以化学吸附为主,具体涉及静电引力、氢键、π-π键、离子交换等多重作用机制。RSB700的吸附性能优于RSB300、RSB500,可用作高效吸附水中MB的优选材料。

动物粪便基生物炭在污水处理中的应用研究进展

结合国内外研究现状,对动物粪便基生物炭的制备原料、制备方法和主要特性进行了总结,概述了其对水体中有机染料、重金属、氮、磷、抗生素等污染物的去除效果,从吸附动力学、等温线、热力学等方面阐述了动物粪便基生物炭对水体中污染物的吸附机理。针对现有研究中存在的不足,对今后值得关注的研究方向进行了展望,认为可通过探寻新的制备或改性方法,提高动物粪便基生物炭的吸附性能;开展对微量污染物或多种污染物共存时的吸附研究,拓宽动物粪便基生物炭在污水处理中的应用范畴;在室内模拟、静态吸附研究的基础上,逐步加强动态吸附和实际应用方面的研究;探索动物粪便基生物炭作为催化剂或载体材料的可行性,丰富其在污水处理中的应用空间。

羊粪生物炭强化人工快渗系统污水处理效果研究

选用废弃羊粪为原材料,在650℃条件下限氧热解制取羊粪生物炭并应用于人工快渗系统,考察了羊粪生物炭对人工快渗系统污水处理效果的影响。结果表明,滤料组分中添加羊粪生物炭的人工快渗系统挂膜启动周期为63 d,相比未添加羊粪生物炭时缩短了11 d,运行稳定后对污水中COD、NH^(+)_(4)-N、TN、TP的平均去除率依次达95.2%、92.8%、67.6%、87.4%,相比未添加羊粪生物炭时分别提高了11.6%、17.5%、36.8%、28.3%。应用羊粪生物炭强化人工快渗系统的污水处理性能具有良好的可行性。

CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的启动及性能

为进一步提高脱氮效率,该文采用人工快渗(CRI)系统作为厌氧氨氧化反应器,考察了有机物添加对氮素污染物转化及菌群结构的影响,探讨了厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的可行性。结果表明,通过逐步提高进水COD浓度至20 mg/L,可在49 d内实现CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化的快速启动,稳定运行期间TN平均去除率达到98.1%,相比未添加有机物时启动周期缩短了11 d,TN平均去除率提高了7.3%。当进水COD浓度提高至25 mg/L时,厌氧氨氧化对脱氮的贡献率降低了27.2%,主要厌氧氨氧化功能菌属Candidatus Kuenenia的相对丰度降至12.42%,而反硝化功能菌属Flavobacterium的相对丰度升至11.16%,反硝化菌与厌氧氨氧化菌竞争反应基质而导致厌氧氨氧化活性被削弱,TN平均去除率下降了13.5%。因此,将进水有机物浓度控制在适宜范围时可有效改善厌氧氨氧化的脱氮性能。

基于双池人工快渗系统的洗浴废水处理效果研究

洗浴废水的直接排放会导致水体污染和水资源浪费,探寻高效低耗的洗浴废水处理方法,对推进水资源的循环利用具有重要意义。构建双池人工快渗系统处理洗浴废水,考察了其对洗浴废水中表面活性剂(LAS)、COD、NH+4-N、TN、TP的去除效果及机理。结果表明,当进水LAS、COD、NH4^(+)-N、TN、TP浓度分别为4.1~12.6、70.2~182.5、3.5~8.7、5.2~13.3、0.8~3.7 mg/L时,双池人工快渗系统对其平均去除率分别为96.7%、87.5%、96.4%、91.2%、92.8%,出水指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。双池人工快渗系统对洗浴废水中LAS、COD、NH4^(+)-N、TN、TP表现出良好的去除效果,可为其再生利用提供一条新途径。

盐度冲击对活性污泥体系污水脱氮性能的影响

采用序批式反应器(SBR)处理含盐污水,考察了不同进水盐度冲击对活性污泥体系脱氮性能的影响。结果表明,当进水盐度分别为0.3%,0.5%时,NH^(+)_(4)-N平均去除率分别为95.7%,91.5%,相比无盐度冲击时各下降了1.1,5.3个百分点,TN平均去除率分别为78.6%,71.5%,相比无盐度冲击时各提高了14.6,6.9个百分点。当进水盐度升高至1.0%~1.5%时,NH^(+)_(4)-N、TN平均去除率分别降至13.5%~63.1%、11.8%~36.2%,进水盐度越高,SBR反应器的脱氮性能越差,恢复难度越大。盐度冲击为0.3%~0.5%时会出现不同程度的短程硝化反硝化现象,有利于整体脱氮性能的提升,而盐度冲击为1.0%~1.5%时会严重抑制脱氮功能菌活性,需采取强化措施才能保证SBR反应器的高效稳定运行。

节约和合理利用水资源

介绍东北轻合金加工厂节约用水的管理工作。领导重视,建立体系,完善章法。加强节约用水的宣传教育,强化用水的动态管理。推广节水新技术和新器具。

进口铝箔轧机的技术改造及效益

东北轻合金加工厂对80年代引进的2台进口铝箔轧机用国内技术进行开发改造,弥补了原有进口设备性能的先天不足,完善了设备自身技术功能。在提高产品的质量、降低能源消耗上迈出了可喜的一步,经济效益十分可观。