粉煤灰浆液氨吹脱及其膏体制备特性

为改善含氨粉煤灰对充填膏体性能带来的不利影响,提高粉煤灰的利用率,实验采用空气吹脱粉煤灰浆液的方式进行脱氨,探究吹脱时间、气浆比、固液比、温度和加碱量等影响因素对粉煤灰脱氨率的影响.结果表明,通过响应面优化吹脱条件,控制吹脱时间1h、气浆比900、固液比0.219、温度26.785℃和加碱量1.802%,预测总脱氨率最高达97.178%,与实际误差率在2%以内.经优化吹脱后所制备的粉煤灰充填膏体,仅在养护前期有少量的氨气释放,其泵送性能和微观结构相较于原含氨粉煤灰膏体都得到改善,且在养护28d后,抗压强度提升高达57%.

粉煤灰基充填膏体制备过程中氨气释放的超声强化特性

将粉煤灰作为主要胶凝材料的膏体充填开采不仅能有效控制地面沉降、解决“三下”压煤问题、提高煤炭采出率,还可解决燃煤电厂粉煤灰堆积难题。而粉煤灰基充填膏体的氨气释放会对充填作业面的气体环境造成污染,亟需治理。提出一种利用超声波促进膏体氨气释放的新思路。通过对粉煤灰浆液进行超声处理,采用以超声时长(A)、超声功率(B)、固液比(C)作为考察因素,进行单因素实验,结果表明:随着超声时长、超声功率以及固液比的的增加氨气释放速率呈现出先增大后减小的趋势,并在超声时长、超声功率以及固液比分别为30 min、80 W和1∶10时达到最大值。在单因素实验结果的基础上进行响应面实验建立回归模型。通过响应面优化确定最佳实验参数。结果表明:影响因素主次顺序为:A>B>C,AB>AC>BC;去除氨气最佳实验参数为:超声时长为32 min,超声功率为80 W,固液比为1∶7.7。验证结果表明:实测值与预测值仅存在-1.6%的相对误差。利用优化后的实验参数处理粉煤灰,并制备成充填膏体测定氨气释放量,发现膏体氨气释放量平均减少了95.94%,氨气释放速率提高84.02%,膏体3 d和28 d的单轴抗压强度分别提高185.00%和86.50%,坍塌度、泌水率和凝结时间均降低,同时减少了膏体内部多害孔数量,使孔隙率由33.58%降低到28.13%,为粉煤灰基充填膏体的氨气释放治理提供新的方法与思路。

厌氧氨氧化工艺在主流污水处理中的应用及其调控研究进展

厌氧氨氧化工艺(Anammox)具有低能耗、低产泥量、高脱氮性能等特点,在处理垃圾渗滤液、污泥消化液等领域的应用与研究得到了广泛重视。尽管如此,受制于氨氮浓度低、有机物与水量波动大、低温等问题,影响了其在城市污水主流工艺的应用。本文在介绍厌氧氨氧化工艺的基础上,总结了以厌氧氨氧化为基础的组合工艺处理城市污水案例,分析了当前厌氧氨氧化工艺应用于城市污水处理的限制性因素以及新型调控手段与策略。进一步展望了厌氧氨氧化应用于城市污水主流工艺的发展方向,以期为厌氧氨氧化应用到主流污水提供理思路。

粉煤灰基膏体充填脱氨方法研究综述

在论述粉煤灰基膏体充填技术现状的基础上,进一步探讨了粉煤灰基膏体充填中氨气释放所引起的井下空气环境恶化问题。通过分析氨气产生机理,发现由于粉煤灰中吸附的NH4 HSO4和(NH4)2SO4易溶于水且会生成NH4+,其在碱性环境下会转换为NH3释放出来。研究表明,现有的粉煤灰固体中吸附氨的去除方法,如加碱法、氧化法和加热法,都可将氨去除到合适范围,满足粉煤灰正常使用。但由于加碱法与氧化法需添加药剂且后续要将脱氨处理的粉煤灰加热干燥,加热法对热源有较高要求,高昂的成本使这些方法不能在粉煤灰基膏体充填脱氨处理中广泛应用。将粉煤灰制成浆液,并借鉴污水中物理化学脱氨的基础理论,提出用吹脱法、折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法去除浆液中氨的技术措施。其中,吹脱法脱氨效果稳定且不需额外添加药剂,折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法理论上可将浆液中的氨完全去除,但所需加药量大,且对加药量难以控制,影响氨的去除效果以及粉煤灰的性能。通过综合比较上述脱氨方法的技术特点,结合经济评价认为用吹脱法处理粉煤灰浆液的氨氮具有较好的工程应用前景。后续研究可通过试验或模拟的方式,优化吹脱法去除粉煤灰浆液中氨的操作条件,以期获得更好的脱氨效果。此外,还需持续关注脱氨后的粉煤灰浆液所配制充填膏体的性能。

包埋厌氧氨氧化菌的影响因素与研究现状

与传统的活性污泥法相比,采用包埋厌氧氨氧化技术可以提高反应器中的细胞浓度、缩短启动时间、促进固液分离、提高系统耐冲击性能。本文主要介绍了微生物固定化技术的各种方法及其优缺点,进一步阐述载体材料、污泥形态、交联剂和其它环境因素等对包埋厌氧氨氧化细菌的影响,并对该技术在处理水体中污染物的研究现状进行了总结。最后,对包埋厌氧氨氧化技术的发展前景进行了预测,并讨论了其存在的制约因素。

厌氧氨氧化颗粒污泥内部原位生物活性与N_(2)O产生特性

以厌氧氨氧化颗粒为对象,利用NH_(4)^(+)、NO_(2)^(−)、NO_(3)^(−)和N_(2)O微电极测定了浓度连续分布,并建立微生物原位活性与N_(2)O产生之间的关系.结果表明,NH_(4)^(+)和NO_(2)^(−)同步消耗的厌氧氨氧化活性区分布在颗粒的表层区域(0~1500μm),其中200~400μm活性最高;当NH_(4)^(+)-N浓度为14mg/L(c(NH_(4)^(+)):c(NO_(2)^(−))=1:1.2)时,NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(−)-N最大净体积消耗速率分别为1.19与1.65mg/(cm^(3)⋅h).反硝化活性主要分布在1500~2500μm的深层区域,当采用NO_(2)^(−)-N或NO_(3)^(−)-N为单一基质(NO_(x)^(−)-N=14mg/L)时,最大N_(2)O生成速率分别为0.37和0.19mg/(cm^(3)⋅h).N_(2)O的生成主要在深层反硝化区域,且随pH值由8.5降至7.0,产生速率增加了28.16倍,达到0.35mg/(cm^(3)⋅h).高通量测序发现,颗粒中除厌氧氨氧化细菌(Candidatus Kuenenia)外,具有反硝化功能的细菌(Truepera、Limnobacter、Ignavibacterium和Anaerolineaceae)和氨氧化细菌(Nitrosomonas)也被检出.综上,厌氧氨氧化活性主要分布在表层区域,N_(2)O主要产生于深层的反硝化活性区,可能的作用者为反硝化菌.

pH对高氨废水限氧半亚硝化过程中N_2O释放的影响

为获得半亚硝化系统中强温室气体N2O减量化释放的控制参数,采用SBR处理人工合成高氨废水(进水氨氮质量浓度约为600 mg·L-1),考察不同进水pH(7.5,8.0和8.5)对N2O释放特性的影响.结果表明,不同进水pH下均释放N2O,每个周期内N2O的释放量随进水pH的升高而减小.pH为7.5,8.0及8.5时,N2O释放量分别占进水氨氮的3.81%、2.35%和2.00%.当pH为7.5时,曝气初始50 min内,N2O释放速率先增大后减小,峰值速率为44.5μg·min-1·g-1,之后维持在16.5μg·min-1·g-1;当p H为8.0及8.5时,曝气初期N2O释放峰值速率分别为33.7,22.9μg·min-1·g-1,之后释放速率随pH降低和NO2-积累而逐渐增大.

半亚硝化污泥基团内N_2O产生的微生态特性

利用NH4^＋、NO2^-、DO、p H和N2O五种微电极在好氧条件下对半亚硝化污泥基团内部微环境条件及氮素迁移转化特征进行研究.结果表明,DO浓度是亚硝化活性与N2O生成的关键影响因子.在表层0-800μm的区域,DO浓度充足（〉1.92mg L^-1）,伴随着氨氮浓度大幅降低,亚硝酸盐氮浓度同步升高,是亚硝化发生的主要区域,未发现N2O生成的现象;在800-2 500μm的区域,DO浓度小于1.6 mg L^-1,亚硝化反应不明显,N2O的体积净生成速率由0.13μg·cm^-3h^-1逐渐增加至6.9μg·cm^-3h^-1.N2O的产生速率随着DO浓度的降低呈增长的趋势。

基于响应面法的粉煤灰氨含量测定过程浸提条件优化研究

针对粉煤灰氨含量的测定研究大多考虑单一因素,而忽略了在浸提过程中各因素间的交互作用对粉煤灰氨含量浸提的影响。以浸提剂浓度(A)、固液比(B)、振荡时间(C)作为考察因素,在单因素实验的基础上进行响应面实验,建立回归模型。通过响应面优化确定最佳的浸提工艺并与现有浸提方法的测定结果进行对比。结果表明,影响因素主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC。最佳浸提工艺条件:浸提剂浓度为0.125 mol/L、固液比(质量体积比,g/mL,以下简称固液比)为1∶12.8、振荡时间为22 s。通过验证,发现实测值与预测值仅存在-2%的相对误差。相较现有浸提方法,优化后的浸提方法不仅使浸提时间大幅缩短,还使浸出率增加了73%~91%,为粉煤灰中氨含量的准确测定提供了新的方法与思路。

以给水厂污泥制备新型陶粒及其性能优化

随着自来水需求及处理量增加,给水厂的副产物-给水污泥产量日益增加,其最终处置急需合理解决。以给水厂污泥为主料,粉煤灰、黏土及玻璃粉为辅料,烧制陶粒,试样孔隙均匀,三维连通,可作为无土栽培、中水处理及人工湿地填料。通过单因素试验研究制备过程中原料配合比、烧结温度及烧结时间等因素对陶粒性能的影响。试验采用SEM和XRD进行了微观结构和物相分析,并确定最佳工艺参数:配合比为给水污泥60%,粉煤灰16%,黏土16%,玻璃粉8%,预热温度500℃,预热时间20 min,烧结温度1170℃,烧结时间20 min。陶粒试样表观密度1. 388 g·cm^(-3),堆积密度0. 7636 g·cm^(-3),吸水率23. 65%,空隙率44. 99%。

固定化硝化细菌技术的研究及应用

介绍了固定化技术的概念及优点,归纳了固定化硝化细菌的制备方法及载体材料的类型;总结了固定化硝化细菌技术在废水处理中的应用。与传统活性污泥法处理废水相比,固定化硝化细菌技术具有处理能力高、抗冲击负荷能力强、产泥量少和硝化细菌不易流失等优点。为更好应用于实际工程,该技术需要在载体材料研发,高效制备反应器开发及提高固定化硝化细菌颗粒传质性能等方面进行研究。

不同碳源条件生物滤池深度脱氮效能及其经济性

通过构建外加碳源+反硝化生物滤池(DNBF)、O3+DNBF和二级出水掺入原污水+间歇曝气生物滤池(IBAF)3种运行方案,进行了不同碳源条件下反硝化、间歇曝气生物滤池对污水厂二级出水深度脱氮研究,并考察了可行性与经济性。结果表明,方案1和2分别在外加乙酸钠和臭氧投加量为20 mg/L时,出水TN的质量浓度平均分别为13.47 mg/L和13.76 mg/L,TN去除率为32.52%和27.88%;方案3在原污水与二级出水的体积比为1:2时,出水TN的质量浓度平均为13.45 mg/L,TN去除率为39.22%。出水水质均达到GB18918-2002中的一级A标准。方案1的脱氮效能及运行费用最优;方案3可获得定量处理水深度脱氮和原污水协同处置耦合的效果,适用于生物处理扩容及出水提标工程。

煤矸石基沸石分子筛在水处理中的研究进展

介绍了目前以煤矸石为原料制备沸石分子筛的主要方法及优缺点,总结了煤矸石制备的沸石分子筛在去除水中氨氮、磷、有机物、重金属离子和氟等方面应用,并对“煤矸石→沸石分子筛→去除水中污染物”这条“以废治废”路线进行了系统的分析与展望。相比于传统的沸石分子筛制备路径,煤矸石制备沸石分子筛的原材料极易获取、合成成本低,合成产物对水中各类污染物质去除效果好。在今后的研究中,还应在煤矸石沸石分子筛的绿色制备,改性沸石分子筛和沸石分子筛+X复合材料的研发等方面继续深入,并拓展其在水处理领域的应用范围和途径。

活性污泥中硝酸盐异化还原为铵的影响因素研究

针对活性污泥系统中硝酸盐异化还原为铵(DNRA)导致系统脱氮效率降低的问题,通过长期驯化培养试验、批式试验和高通量测序,考察水力停留时间(HRT)、硫离子(S^(2-))的投加和流态对活性污泥中DNRA氨化的影响。研究结果表明:间歇流条件下,当HRT由6 h延长至36 h时,DNRA氨化随着HRT的延长而增强,系统中生成氨氮质量浓度由0.43 mg/L逐渐增长至15.98 mg/L;连续流条件下,当HRT由6 h延长至48 h时,系统中生成氨氮质量浓度由2.03 mg/L逐渐增长至20.78 mg/L。投加S^(2-)可有效促进硝酸盐氮转化成氨氮,当向系统投加20 mg/L的S^(2-)时,间歇流和连续流系统出水氨氮质量浓度分别增加了11.58%和24.82%。且连续流下投加S^(2-)后,DNRA功能菌总丰度比投加前提高了22.65%。在改变HRT和进水S^(2-)质量浓度时,连续流系统中硝酸盐氮转化成氨氮比例均普遍高于间歇流系统。

微电极在生物脱氮机制中的研究与应用

微电极是一种微型的电化学传感器,具有检测速度快、灵敏度高等特点,能够测定微观环境内物质浓度的细微变化。微电极能通过测定样品内浓度空间分布、计算反应速率的方式构建微观环境与宏观环境的联系。该文在微电极制备与应用的基础上,归纳总结了其在生物膜、颗粒污泥、沉积物中脱氮机制的研究现状。进一步分析了微电极与分子生物技术、数学模型联合使用探索生物脱氮机制的意义与前景。最后,展望了微电极未来的发展方向,并对其既有限制性因素提出了几点思考。

间歇曝气-内循环生物滤池效能及生物膜特性

针对间歇曝气耦合内循环生物滤池的强化脱氮作用机制尚不明确的问题,探究了反应器沿程污染物去除特性,运用多项测试手段解析系统沿程生物量、生物活性、硝化及反硝化速率,并对反应器内沿程微生物种群特性进行分析.试验结果表明:沿程类蛋白荧光强度逐渐减弱,最终出水并未检测到类蛋白峰;反应器沿程10~50cm区段NH^(4)^(+)-N的降低并没有引起NO_(3)^(-)-N大幅增长,并且在50cm处NO_(3)^(-)-N含量有所下降,该段反硝化作用明显;沿程溶氧环境和生物量也显示,该区域具备较为明显的缺/厌氧的环境以及富集了充足的生物量;此外,50cm处的好氧速率(OUR)低但TTC-脱氢酶活性高以及反硝化速率明显强于硝化速率,均可表明系统在该区域强化了反硝化脱氮过程.另外,16S rRNA高通量测序分析显示:系统在门水平上涉及反硝化功能的微生物有更高的丰度,主要有Firmicutes(厚壁菌门:10.64%)和Bacteroidetes(拟杆菌门:22.29%);在属水平上也明显存在反硝化功能的Comamonas(丛毛单胞菌属:3.11%)和Hydrogenophaga(2.43%).上述研究均表明间歇曝气耦合内循环的BAF系统强化了底部区域的反硝化作用进而提升了脱氮效能.

基于雨课堂的环境监测与评价线上教学研究

环境监测与评价课程内容较多、综合性较强,其传统教学模式无法满足新时代学生学习的要求。结合西安科技大学给排水科学与工程专业课程的教学情况,课题组对本课程的教学内容、课程建设、课堂模式和考核方式进行了改革。基于雨课堂的教学实践表明,改革后的线上教学模式具有课堂气氛活跃、学生积极主动、考核方式科学的特点,教学效果得到明显提高。

纳米零价铁去除水中硝酸盐的研究及进展

氮是引起水体富营养化的主要因素之一,纳米零价铁(Nano‑zero‑valent iron,nZVI)可通过化学反硝化快速去除水中的NO_(3)^(-),但对N_(2)的选择性较低。通过对nZVI还原NO_(3)^(-)的研究进行归纳和总结,探讨了nZVI还原NO_(3)^(-)的基本原理、影响因素和提高对N_(2)选择性的改性方法。酸性、高温、低DO、高nZVI/NO_(3)^(-)比、含Cu^(2+)和Fe^(2+)等离子的环境均有利于nZVI对NO_(3)^(-)的去除,而高DO、HCO_(3)^(-)、SO32-和Cr(Ⅵ)等离子及有机物的存在均不利于NO_(3)^(-)的去除。将nZVI进行表面活性剂、负载纳米材料及纳米铁合金改性,NO_(3)^(-)去除率和对N_(2)选择性均得到不同程度的提高。其中表面活性剂改性能有效减少nZVI氧化和团聚现象,但对N_(2)的选择性不足6%,而nZVI/Cu/TiO_(2)合金对N_(2)的选择性可达80%。在提高N_(2)选择性方面,nZVI复合材料的种类决定了材料性质,而且原料制备方法会影响材料结构,对于复合材料的选取、制备方法及运行条件优化是未来研究的重点。

Ca^(2+)强化短程硝化颗粒污泥培养

利用SBR,以普通活性污泥为种泥,在好氧条件下(DO>2 mg/L)研究了Ca2+强化短程硝化颗粒污泥培养的特性。结果表明,通过将进水氨氮浓度由110 mg/L升高至300 mg/L后30 d,出水亚硝酸盐累积率稳定在80%~85%,成功实现了短程硝化。通过添加50 mg/L Ca Cl2,污泥表面Zeta电位由-21.4 m V升高至-13.6 m V,胞外蛋白质的含量由26.82 mg/g升至51.99 mg/g,90 d后,粒径大于300μm的污泥体积分数约占68%,培养了短程硝化颗粒污泥。Zeta电位的升高减小了污泥间的静电斥力,增多的胞外蛋白在Ca2+架桥作用下可相互结合形成高分子生物聚合体,二者的共同作用是Ca2+强化短程硝化颗粒污泥形成的原因。

A^2/O工艺中污泥基团内生成N_2O的微生态特性

污水生物脱氮过程中会释放一种强温室气体——N2O,为了从微观层面查明N2O的产生来源,利用N2O微电极对城市污水处理厂A2/O工艺中污泥基团内部N2O的产生特性及微环境条件进行了研究,并辅助利用NH+4、NO-3、NO-2、DO及p H微电极探究氮素迁移转化特征。结果表明,N2O主要是在缺氧池和好氧池释放,在缺氧池最多,且缺氧前段多于后段;好氧池DO浓度越低,污泥基团内部N2O的生成浓度越高,意味着释放的N2O越多;在厌氧池最少,污泥基团内N2O产生浓度仅为25μmol/L。由此可推断缺氧池中进行的反硝化反应和好氧池中的氨氧化作用是A2/O工艺N2O产生的两大来源。