城市二级出水换热污垢实验台搭建及初步实验

介绍了城市二级出水换热污垢研究流动换热实验台的搭建。通过此实验台可对城市二级出水板式换热器的传热性能、结垢行为和腐蚀行为进行实验室可控条件的研究。配合以北京市清河污水处理厂的二级出水为再生水源的间接式热泵现场实验系统,能为城市二级出水源热泵的推广应用提供参考依据。经检验,搭建的实验台可满足实验范围和实验精度的要求,达到了预期的效果。

混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用

利用城市污水培养能源微藻可以实现水质净化和生物质生产的耦合,备受关注。生物质生产效率较低是限制其大规模应用的主要因素之一,混合培养是提高微藻生物质产率的一种潜在方法。为筛选出城市二级出水条件下合适的能源微藻混合藻种,考察了二级出水条件下3株高含油脂藻种栅藻LX1(Scenedesmus sp.LX1)、椭圆小球藻YJ1(Chlorella ellipsoidea YJ1)和雨生红球藻(Haematococcus pluvislis)单一藻种和两两混合培养时的生长特性,比较了各微藻单一藻种及两两混合培养时的生长特性参数及生物质产量。研究结果表明,3种微藻的两两混合组合均能在二级出水条件下正常生长,各微藻干物质量浓度在第10天左右均能达到100 mg·L-1左右。与栅藻LX1和椭圆小球藻YJ1相比,雨生红球藻在两两混合培养条件下表现出更高的藻细胞干物质量浓度增长趋势。3种微藻的内禀生长速率均显著高于各自的单一培养,栅藻LX1和雨生红球藻混合培养时分别达到最高内禀增长速率(分别为1.36 d-1、0.97 d-1)。栅藻LX1与雨生红球藻混合培养时比生长速率分别为0.59d-1和0.42 d-1,分别比栅藻LX1和雨生红球藻的单一藻种培养提高了36%、9.0%。与单一藻种相比,混合培养促进了微藻的生物质产量,栅藻LX1和雨生红球藻混合藻种的生物质产量(277 mg·L-1)分别比栅藻LX1、雨生红球藻的单一藻种培养提高了64%和42%。栅藻LX1与雨生红球藻藻种组合具备作为二级出水条件下能源微藻培养合适混合藻种的潜力。

大型蚤标志酶用于城市二级出水毒性的评价

大型蚤是一种国际公认的标准实验生物,广泛应用于污水、地表水等水质毒性检测。毒性水平较低的城市二级出水,对大型蚤往往无急性毒性效应,而具有慢性毒性效应,但慢性毒性检测周期过长,因此探索一种更灵敏的指标,实现快速检测,对于控制二级出水的水质风险具有重要意义。本研究考察了大型蚤在短期暴露于城市二级出水条件下,其体内乙酰胆碱酯酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、ATP酶、羧酸酯酶和碱性磷酸酯酶的酶活变化特征,从中筛选出对二级出水毒性响应灵敏的标志酶指标。实验结果表明,碱性磷酸酯酶、过氧化氢酶对二级出水毒性响应相对较灵敏,具有成为标志酶的潜力,研究结果为城市二级出水生物毒性评价方法优化提供新的思路。

不同组成木质陶瓷对去除城市生活污水二级出水中有机物及氮磷的研究

以小麦秸秆、凹凸棒石、针铁矿为原料,以酚醛树脂为黏结剂,通过复合、热压、烧结等工艺过程制备出不同成分的木质陶瓷,并利用该系列木质陶瓷对城市二级出水中的有机物及氮磷进行吸附实验研究。结果表明,900℃下的木质陶瓷[m（麦秸）∶m（凹凸棒石）∶m（针铁矿）=1∶1∶1]COD及NH3-N的吸附效果最佳,2 h可达吸附平衡,投加量为8 g/L时COD去除率达66.48%,投加量为6 g/L时氨氮去除率为69.72%,且酸性条件不利于COD的吸附,NH3-N的最佳吸附p H范围是2~11。800℃下的木质陶瓷[（麦秸）∶m（凹凸棒石）∶m（针铁矿）=1∶2∶0]P的吸附效果最佳,15 min可达吸附平衡,投加量为6 g/L时总P去除率可达99.69%,p H值、转速、温度对吸附磷影响不大。

组合工艺在深度处理城市二级处理出水中的应用

以某污水处理厂二级处理出水为回用水源,采用曝气生物滤池(BAF)和超滤(UF)相结合的工艺对其进行深度处理,处理结果表明:该组合工艺能有效去除城市二级处理出水中的浊度和氨氮,平均去除率均可达到95%以上,出水水质满足电厂循环冷却水补给水的标准要求;由于受进水有机物浓度的影响,曝气生物滤池对CODcr的降解能力较弱,组合工艺对CODcr的去除率偏低,但出水水质达到了再生水回用作电厂循环冷却水的水质控制指标。从运行结果来看,组合工艺对磷的去除还有待进一步研究。

电渗析深度处理二级出水实现零排放和资源回收

采用电渗析法对二级出水进行深度处理实现"零排放",同时实现氮磷等资源的回收,考察了流速、电压和浓缩室电导率对脱盐率和氮磷回收率的影响。实验采用三膜对结构,结果表明,淡化室脱盐效果明显,电导率均可降到<1μS/cm,氯离子、硝酸根和磷酸根去除率均在98%以上。改变反应器流速,发现流速较大时离子迁移更快,氮磷去除速率和回收率更高。减小外加电压,实验运行时间较长,迁移离子较慢,磷回收率下降。改变浓缩室电导率,电流效率和能量消耗等均未发生明显变化。

臭氧/活性炭协同作用去除二级出水中DON

为探讨臭氧氧化和活性炭吸附对城市污水厂二级出水中溶解性有机氮(DON)的去除机制,首先测定二级出水DON、溶解性有机炭(DOC)、UV254、pH值等指标.接着通过臭氧氧化试验和活性炭吸附试验来考察二级出水中DON、DOC和UV254变化,以及DON分子量分布和DON亲疏水性变化,并应用三维荧光光谱对二级出水中DON变化进行表征.结果表明,当臭氧投加量为8mg/L,DON的去除率大约为33.9%,DOC和UV254去除率约21.2%、66.7%;当活性炭投加量为2.0g/L,DON、DOC和UV254的去除率大约为43.4%、27.6%、92.2%;臭氧氧化和活性炭吸附组合试验时,对DON的去除率大约为83.3%和81.5%;臭氧氧化提高小分子量(<6kDa)DON所占比例和降低大分子量(>20kDa)的DON所占比例;活性炭吸附降低小分子量(<6kDa)DON所占比例,提高大分子量(>20kDa)DON所占比例为;臭氧氧化和活性炭吸附都提高亲水性DON所占比例,而降低疏水性和过渡性DON所占比例;三维荧光光谱证实,二级出水中DON变化与3个主要峰有关,分别代表物质为色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质.

三维电极去除污水厂二级出水中COD_(Mn)的研究

采用三维电极深度处理城市污水处理厂二级出水,探讨了三维电极的各要素(粒子电极配比、极板间距、电流密度等)对去除二级出水中CODMn的影响。利用正交试验比较各影响因素的相对权重,得到最佳处理条件:粒子电极配比为9∶1、极板间距为9.0 cm、电流密度为4.4mA/cm2、电解时间为20 m in,该条件下对CODMn的去除率达到70%,优于常规三级处理工艺和曝气生物滤池/过滤工艺。

通气速率对城市污水厂出水培养微藻的生长及氮磷去除促进作用

利用微藻处理污水厂尾水可以进一步降低水中氮磷,实现污水深度处理和微藻生物质生产的耦合。提高微藻生长速率是提升系统效能的关键问题之一。本研究以普通小球藻处理实际城市污水厂二级出水,连续通入体积比10%的CO_2气体,考察了通气速率对微藻生物量和氮磷去除效果的影响。结果表明,提高CO_2通气速率可以显著提高处理二沉出水小球藻的比生长速率与生物量,其影响在3d后逐渐显著。通气速率600 mL·min^(-1)处理组的生物量最高可达0.59 g·L^(-1)的生物量,比生长速率最高达到0.76 d-1。通气速率提高有助于吹脱光合作用产生的氧气,但会使水体pH值降低至6~7的水平。40 mL·min^(-1)低通气速率最利于氮磷去除,在第3 d时总氮和总磷浓度已降低至1.0 mg·L^(-1)和0.1 mg·L^(-1)以下。高于200 mg·L^(-1)通气速率会造成氮磷去除速率下降。调控CO_2通气速率能够有助于同步优化氮磷污染物质去除和微藻生物质生产过程。

余氯量对城市污水再生利用中混凝过程的影响研究

利用颗粒粒径分布和分子质量分布,考察了二级出水预加氯含量对后续混凝效果的影响。试验结果表明,在二级出水的深度处理中,以PAC为混凝剂(投量为50mg/L)、PAM为助凝剂(投量为0.25mg/L)时,水体的余氯量对后续混凝效果有显著影响,当余氯量≤2.12mg/L时,余氯量的增加对混凝过程起到了一定的促进作用;当余氯量>2.12mg/L时,絮凝效果随余氯量的增加而有所下降。因此,在污水再生利用中应该严格控制二级出水的余氯量,以保证再生水水质。

微絮凝-超滤技术处理城市污水厂出水研究

利用微絮凝超滤组合技术处理某城市污水厂二级出水,结果表明:各主要污染物指标优于城市杂用水水质标准,并能满足反渗透进水水质要求;采用微絮凝代替传统的絮凝方法节省了絮凝剂;同时结合不断向膜组件曝气以及膜清洗等措施控制膜污染,效果显著。

氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。

污水中溶解性有机氮类化合物的氯化反应特性及其消毒副产物生成潜能

为探讨城市污水厂二级出水中溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)类化合物的氯化消毒副产物生成潜能及其化学结构变化,首先测定DON、溶解性有机炭(dissolved organic carbon,DOC)、NH4+-N和UV254等指标以及与氯反应前后DON相对分子质量分布,并采用气相色谱测定消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)质量浓度,最后应用红外光谱和三维荧光光谱对与氯反应前后的水样进行表征.结果表明,城市污水厂二级出水中DON、DOC、UV254和NH4+-N分别为2.47mg·L-1、14.45 mg·L-1、15.88 m-1和5.42 mg·L-1,DOC与DON比值[m(DOC)/m(DON)]为5.85 mg·mg-1,SUVA为1.09L·(m·mg)-1;与氯反应后,小相对分子质量(Mr<6 000)DON所占比例由70%提高到78%,大相对分子质量(Mr>20 000)DON所占比例从21%降到14%,占较小比例的中等相对分子质量(Mr6 000～20 000)DON基本不变;氯化消毒副产物生成潜能中一氯一溴乙腈(BCAN)质量浓度最大为6.887μg·L-1,三氯乙腈(TCAN)质量浓度最小仅为0.217μg·L-1;与氯反应前,水样的红外光谱出现6个主要吸收区域分别在3 500～3 400、2 260～2 200、1 700～1 640、1 500～1 450、1 150～1 100和850～800 cm-1;与氯反应后水样的红外光谱在1 380～1 350 cm-1和600～550 cm-1增加两个吸收区域;三维荧光光谱证实,与氯反应前后水样中变化与3个主要特征峰有关,分别代表色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类等物质.