强化厌氧生物技术在印染废水处理中的应用

采用三级厌氧柱串联形成的递进式强化厌氧处理工艺协同Fenton氧化工艺处理某印染厂的印染废水(COD 1 418 mg/L、色度400倍)。三级厌氧柱的运行参数为:以陶粒为填料,进水p H为7.0,3个厌氧柱的HRT均为16 h,柱温(33±2)℃。厌氧柱2的强化条件为投加280 mg/L钙离子和30 mg/L PAM,厌氧柱3的强化条件为投加350 mg/L煤质活性炭。三级厌氧柱强化前后的COD去除率分别为70.38%和84.13%,色度去除率分别为50.00%和62.50%。Fenton氧化处理的最佳条件为H2O2投加量450 mg/L、Fe SO4投加量450 mg/L、反应p H 3.5、反应时间0.5 h。整个工艺的总COD去除率达96.12%、总色度去除率达78.75%,处理后出水的COD为55 mg/L、色度为85倍,满足GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的直排标准。

负载型金属催化剂的制备技术及其在废水处理中的应用研究进展

综述了现阶段去除水中特征污染物的催化剂的主要制备方法和应用情况,现有负载型金属催化剂制备工艺存在表面金属离子状态不稳定、不耐负荷等不足。为了进一步提高催化剂性能,研究了氮掺杂碳材料包覆过渡金属催化剂,发现氮掺杂碳材料能形成新的活性位点,表现出类金属的性质,而且能提高催化剂的亲水性。采用后包覆法制备的氮掺杂碳材料因包裹金属离子能改善负载型金属催化剂的耐化学药品腐蚀性和稳定性,在催化领域中具有更加广阔的应用前景。

新型单质硫自养生物膜反应器脱氮性能研究

在上流式反应器中添加尼龙填料,并以小颗粒单质硫和NaHCO_3作为底物构建自养高效脱氮系统。在(35±1)℃下,经过70 d运行,在HRT为2.4 h、进水NO_3^--N浓度为150 mg/L时,达到1.3 kg/(m^3·d)的最大稳定脱氮能力。启动初期,应该缓慢提高进水NO_3^--N负荷来驯化反应器。S/N(摩尔)批次试验发现,在最佳摩尔比为10时,NO_3^--N的转化率为90%;而摩尔比低于10时,NO_3^--N转化速率随着单质硫粉浓度增大而增大,且摩尔比为1.1时,会出现NO_2^--N积累。由于传质效率低和单质硫流失问题,连续流反应器中S/N(摩尔)比宜在5.5以上,防止出现NO_2^--N积累。当进水NO_3^--N浓度为150 mg/L、HRT为2.4 h时,控制温度从(35±1)℃缓慢降至(20±0.5)℃,反应器脱氮能力稳定在1.4~1.5 kg/(m^3·d),说明本反应器对温度下降适应性较强,具备常温下高效运行的能力。

同步去除并富集磷酸盐生物膜的驯化研究

为获得高浓度富磷溶液,开展了以高磷溶液(15 mg/L)驯化培养挂式尼龙生物膜的人工配水实验,考察了溶解氧、好氧段有机物对反应器除磷效能的影响。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)探究反应器运行过程中微生物形态演变和污泥中的磷的质量分数。同时对好氧段存在有机物和不存在有机物时的除磷效能进行了研究。结果表明,当好氧段存在有机物时,好氧段不加有机物时微生物吸磷能力和释磷能力更强,降低了工艺运行成本。SEM-EDS表征结果表明,随着反应器的运行,细菌形态从以球菌为主演变为以短杆菌为主,污泥中P的质量分数由1.2%增长至4.4%,成功实现了聚磷菌的富集。

不同负荷下悬浮生物填料的性能优化研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR),以聚丙烯悬浮生物填料作为实验填料,在相同的条件下运行,分别对高负荷和低负荷下培养的悬浮生物填料的生物膜附着生长情况,去除COD、PO4^3--P、NH3-N以及释放磷酸盐的性能进行对比研究。结果表明,经过30 d的培养后,高负荷下培养的悬浮生物填料性能较好,2 h内对COD、PO4^3--P、NH3-N的平均去除率分别为44.4%、24.3%、29.5%,磷酸盐释放量为2.0 mg/L,其分泌的胞外聚合物含量远大于低负荷组,微生物活性较高,且培养时间短,能够快速启动,但30 d挂膜率较低,仅为8.6%。

曲面响应法优化电化学氧化工艺深度处理垃圾渗滤液生化出水的研究

以Ti/RuO_(2)-IrO_(2)电极为阳极、不锈钢电极为阴极构建电化学氧化工艺,用于前置反硝化/PN/Anammox混凝后的垃圾渗滤液脱氮除碳处理的研究。采用响应曲面法的BBD法考察电流密度、极板间距、初始pH、反应时间对COD去除率的交互影响,并建立相关的数学模型,分析电化学氧化过程中总氮的转化。结果表明,各个影响因素显著,模型回归线性好,预测COD去除率最大值为89.38%。最佳实验条件为:电流密度为350 mA/cm^(2)、极板间距为24 mm、初始pH为7.0、反应时间为3.2 h。实际测得的COD去除率为90.12%,对腐殖酸、腐殖质类物质去除效果好,总氮中的氨氮被完全去除,部分氨氮转化为硝氮。

低基质CANON中短程硝化稳定性控制研究

为研究主流PN/A(短程硝化/厌氧氨氧化)工艺中短程硝化稳定运行控制策略,采用连续流CANON反应器,以人工模拟低氨氮[ρ(NH4+-N)为50 mg/L]无机废水为进水,考察了FA(free ammonia,游离氨)、DO等控制参数对低氨氮下连续流CANON反应器短程硝化的影响.结果表明,启动前期提高进水NLR(nitrogen volume loading,氮容积负荷)有利于维持CANON的稳定运行,控制NLR在1.01 kg/(m3·d),运行至32 d,ΔNO3--N/ΔNH4+-N(指NO3--N产生量与NH4+-N消耗量的比值)始终维持在(0.11±0.02).然而随着运行时间的延长,ρ(NO3--N)逐渐增长,ΔNO3--N/ΔNH4+-N从理论值升至0.49,短程硝化受到严重破坏.过程中控制ρ(FA)在2 mg/L以上,NOB(亚硝酸盐氧化菌)受到明显抑制,但抑制周期短暂,并且随着ρ(FA)的降低,ρ(NO3--N)快速升高,FA抑制失效.限制氧供给,控制ρ(DO)<0.3 mg/L,ΔNO3--N/ΔNH4+-N降至0.16,但NOB并未被完全抑制,ρ(NO3--N)仍呈上升趋势.微生物活性测定结果表明,运行中功能菌活性均得到增强,并且发现VAOB>VAn AOB>VNOB,在限氧条件下[ρ(DO)<0.3mg/L]运行,NOB虽受抑制但仍维持较高活性.研究显示,在低氨氮条件下,采用FA以及限氧的方式对NOB抑制作用有限,对NOB控制条件的选择需结合反应器内微生物种群结构、生长特性进行进一步研究.

不同载体对亚硝化生物膜反应器启动及稳定运行的影响

通过比较反应器中亚硝化累积速率,研究了聚乙烯、纤维组合以及聚氨酯生物海绵3种载体亚硝化挂膜效率。结果表明,43 d序批式运行3种载体上NO_2^--N累积速率分别为0.29、0.28、0.30 kg/(m^3·d),聚氨酯生物海绵载体挂膜速率较快。将挂有生物膜的载体拿出,采用连续流方式运行,观察微生物富集情况,经过45 d运行,聚乙烯载体上亚硝化累积速率只有0.23 kg/(m^3·d),而纤维组合、聚氨酯生物海绵载体亚硝化能力都有所提升,分别为0.61、0.90kg/(m^3·d)。通过荧光原位杂交和扫描电镜都可以观察到3种载体表面有亚硝化细菌的富集,生物量大小顺序为聚氨酯生物海绵>组合纤维>聚乙烯。聚氨酯生物海绵是3种载体中最好的亚硝化挂膜材料。

污泥转移SBR工艺中EPS对生物除磷的作用

采用新型强化生物除磷工艺——污泥转移SBR处理合成废水,探讨胞外聚合物(EPS)在工艺强化除磷过程中的作用。当污泥转移量为0、15%及30%时,污泥中的EPS含量分别为(108.14±9.68)mg·(g MLSS)?1、(128.17±1.45)mg·(g MLSS)?1和(123.35±22.98)mg·(g MLSS)?1;工艺的除磷率分别为82.14%±0.85%、96.35%±1.25%及98.99%±0.98%,反应末端EPS中TP含量占污泥中TP的比重分别为27.9%±2.55%、57.23%±2.33%和63.88%±2.87%。此外,污泥中EPS在该工艺的好氧吸磷过程中吸磷量分别为(2.04±0.32)mg·(g MLSS)?1、(5.90±0.38)mg·(g MLSS)?1和(6.00±0.52)mg·(g MLSS)?1,在污泥吸磷量中的贡献率均达到90%以上。研究结果表明:污泥转移SBR工艺中随着污泥转移量的增大有利于提高EPS中的磷含量,从而提升了工艺的除磷性能,EPS在该工艺的吸磷过程中起主要作用。但污泥转移对污泥中EPS含量影响不显著。

混凝与Fenton预处理医药中间体废水研究

分别采用混凝和Fenton对医药中间体废水进行预处理,探究了混凝剂的种类,Fenton反应的p H、反应过程中H2O2和Fe2+的摩尔比等因素对医药中间体废水预处理的影响,在适宜参数条件下比较了3种联合预处理方法对COD的去除效率。结果表明,最适混凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC),其COD去除率为14.34%;Fenton氧化的适宜反应条件为:初始p H=3.5,n(H2O2)/n(Fe2+)为4。适宜条件下经过2 h的Fenton反应,COD去除量为5.675 g/L,去除率达26.03%。三者联合预处理效果顺序为2级Fenton>混凝+Fenton>Fenton+混凝,其中混凝+Fenton去除率为33.49%,二级Fenton为41.74%。

新型序批式活性污泥法工艺释磷影响因素研究

由序批式活性污泥法(SBR)和生物选择器构成1种新型SBR工艺,以通过污泥转移实现除磷优势菌种的筛选,强化除磷效果。以生活污水为处理对象,研究了转移量和COD/ρ(PO_4^(3-)-P)对释磷的影响。结果表明,比释磷速率(SPRR)与污泥转移量关系为y=exp(1.28+5.468.15x^2)(y=SPRR/(mg·g^(-1)·h^(-1))),中值误差为1.52%,系统在33%的转移量下其最大比释磷速率可达8.97 mg/(g·h);进水COD/ρ(PO_4^(3-)-P)对释磷和除磷影响显著,COD/ρ(PO_4^(3-)-P)=45~96时,比释磷速率、PHB合成量、释磷量较高,磷去除效率可达90.8%以上,出水PO_4^(3-)-P的质量浓度在0.5 mg/L以下,这说明该工艺可适用于南方低碳源污水。

单质硫自养反硝化研究现状及展望

介绍了单质硫自养反硝化原理,综述了单质硫自养反硝化工艺的接种污泥种类、影响因素、反应器形式及联合工艺的研究现状,并探讨了今后的研究方向和前景。

厌氧条件下氨氧化电子受体研究进展

厌氧氨氧化(Anammox)以NH_4^+为电子供体,NO_2^-为电子受体,无需经过硝化和反硝化过程直接生成N_2从而实现脱氮,是传统硝化、反硝化脱氮工艺的突破。电子受体是Anammox的关键物质。随着对Anammox的深入研究,发现多种电子受体可在厌氧条件下转化NH_4^+,为Anammox的广泛应用提供了理论支撑。介绍了NO_2^-、SO_4^(2-)和Fe^(3+)作为Anammox的电子受体转化NH_4^+的反应机制,对目前机制分析中存在争议的方面进行了探讨,并对多种电子受体下的Anammox研究进行了展望。

新型分散式污水处理一体化系统中试研究

针对分散式生活污水的特点开发了新型分散式污水处理一体化系统,研究其对农村生活污水中污染物的去除效果。2019年5-12月,以苏州市金庭镇镇区及附近乡村的生活污水为系统进水,考察系统的出水指标及稳定性,对系统的处理能力进行研究。结果表明:系统出水COD、氨氮、总氮和总磷均值分别为37.02 mg/L、0.96 mg/L、3.27mg/L及0.23 mg/L,去除率分别达到96.8%、95.6%、75.4%和97%,出水SS低于0.5 mg/L。当进水COD在50~300mg/L波动时,出水水质稳定。中试研究表明,本系统具有处理效果好、运行费用低,维护简单及可实现无人值守等特点,适用于处理农村生活污水。

填料类型与填充率对短程硝化的影响研究

研究不同填料类型与不同填充率对氨氮转化能力及亚氮积累效果影响。结果表明,在填充率相同的情况下,比表面积800 m^(2)/m^(3)的PE-03型号填料亚硝化效果最佳,氨氮转化50%,亚氮积累99%,PE-04型号填料比表面积1200 m^(2)/m^(3),相比于PE-03,氨氮转化降低5%、亚氮积累降低3%,PE-05型号填料比表面积510 m^(2)/m^(3),相比于PE-03,氨氮转化30%、亚氮积累92%;随着填料填充率10%增加到30%,氨氮转化能力从20%增长至55%,之后再增加填充料,会小范围减小亚硝化能力,最低降至48%,由于该阶段亚硝化稳定运行,AOB优势生长,填充率的改变对亚氮积累率的影响不大。不同填料类型的影响研究中,PE-03型号的填料效果最佳;在填充率的考察中,随着同种填料填充率的增加,氨氮转化能力先增加后略微减小,对亚氮积累的情况影响较小;综合经济及技术因素,确定悬浮填料取材为PE-03型号,比表面积为800 m^(2)/m^(3),填充率为30%,此时氨氮转化与亚氮积累能力最佳。

苏州市景观水体表观污染类型识别及特征指标筛选

为解决表观污染成因的问题,以苏州市区河网为主要研究对象,采集796个数据样本,对景观水体的表观污染类型进行划分界定,并通过对数据样本的统计分析,探究水体表观污染类型和水质指标之间的关系。结果表明:氧化还原电位、溶解氧、叶绿素a、高锰酸盐指数和浊度对不同污染类型的水体具有很好的区分度,可作为主要特征指标;景观水体可分为有机主导型、无机主导型、营养主导型和混合型4种表观污染类型;不同表观污染水体判别的优先次序为有机主导型、无机主导型、营养主导型、混合型。

污泥基改性水热炭对生活污水的混凝效果研究

采用聚乙烯亚胺(PEI)交联、单体接枝共聚、阳离子改性3种不同方式对水热炭进行改性,提高水热炭表面的亲水性提高,制备成具有混凝性能的聚集介质。以对生活污水的处理效果为指标,优选出最佳改性方式。通过SEM、BET、Zeta电位、FTIR等表征分析了水热炭改性前后的变化,探究了改性水热炭混凝反应机制和最佳混凝条件。结果显示,阳离子改性的方法极大地改善了水热炭的疏水性,聚合物成功接枝在水热炭上,主要通过电中和和吸附架桥作用絮凝生活污水中的有机污染物。改性水热炭的BET从14 m^(2)·g^(-1)降至8 m^(2)·g^(-1),孔隙结构减少。在pH值为7、投加量为3 g·L^(-1)、沉降时间为40 min时,对生活污水的COD去除率达到76.2%,浊度去除率达97.8%。

蓝铁矿法回收生物膜富集的城市污水中的磷

磷资源因具有不可再生性和污染性,需要进行磷回收.目前污水处理厂使用的传统磷回收方法多是鸟粪石法,但存在利用价值低、磷回收率不高等缺点.本课题组提出了一种新的磷回收工艺系统,即在生物膜法高倍富集城市污水中的磷的基础上,通过蓝铁矿的形式回收磷,具有经济价值高、磷回收率高等优势.本实验研究主要通过探讨蓝铁矿法回收富磷溶液的过程中获得高磷回收率和蓝铁矿纯度的反应条件,并进行X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜—能谱(SEM-EDS)定性表征最优条件下的蓝铁矿.结果表明,最优反应条件是pH值为7.00—7.50、氧化还原电位(ORP)降到-100 mV左右、铁磷离子物质的量物质的量比为3∶1,此时蓝铁矿法的磷回收率约为95.00%,蓝铁矿纯度为88.35%,蓝铁矿为沉淀回收物中主要晶相且晶型较好.

自动顶空固相微萃取-GC/MS法测定表观污染地表水典型嗅味物质的优化及应用研究

采用HS-SPME-GM/MS法对不同污染河流水中嗅味物质检测方法进行优化,探讨了不同因素对萃取效果的影响。结果表明,用50/30μm DVB/CAR/PDMS作萃取纤维头、水样体积为瓶容积的1/2、转速为250 r/min、65℃恒温加热30 min、25%NaCl投量(W/V%)、250℃解吸3 min时效果最佳。DMTS在5.0~200 ng/L范围内线性关系良好,拟合度R^2=0.998 7,2-MIB、GSM在2.0~200 ng/L范围内线性较好,拟合度R^2≥0.999;方法检出限分别为3.6、2.3、1.1 ng/L,回收率为88.1%~97.2%,RSD为5.1%~7.3%。该方法适用于地表水中致嗅物质的定量分析,同时探讨了典型嗅味物在不同表观污染中的差异性。

新冠病毒感染疫情反复下实验教学挑战与改革——以水污染控制工程为例

在新冠病毒感染疫情反复的情况下,传统的课堂教学面临前所未有的压力。在“停课不停学”的教学口号下,现有教学模式必须进行多样化、与时俱进的改革,才能达到等值等效的教学效果,尤其是高等学校的工科实验教学。在特殊时期,探索实验教学新模式,突破传统课堂实验教学的瓶颈,成为各大高校迫切需求解决的问题。该文从环境工程专业背景出发,以典型的水污染控制工程的实验课程为例,依据教学目标、内容和所要达到的教学质量,分析从传统课堂教学向互联网教学转换过程存在的触知、认知、感知等方面的局限性,构建及探讨远程互联网教学与传统课堂教学有机结合的新教学模式和评价体系,并探讨其未来的发展方向。