铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

复配材料固化/稳定化重金属污染底泥研究

利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料（FP）,用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度:10%、20%、30%;3个固化体养护时间:7,28,42 d;以硅酸盐水泥为对照（CK）。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标,考察FP的固化与稳定化效果。结果表明:相比于原底泥浸出,10%FP掺量下,As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上;28 d时,不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82.5%~97.68%;Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值,分别下降了60.97%和89.07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK,而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK（P<0.01）。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度（P<0.05）,在养护42 d时,FP组抗压强度显著高于CK（P<0.05）,当掺量为30%时,FP组抗压强度可达2.1MPa以上。     

氯化铁絮凝-直接过滤工艺对地下水中As(Ⅴ)的去除机制研究

为探明氯化铁(Fe Cl3)絮凝-直接过滤工艺对地下水中砷(As)的去除过程及机制,分别进行了批吸附实验、现场絮凝-直接过滤实验、扩展X射线精细结构光谱(EXAFS)及电荷分布多位络合(CD-MUSIC)模拟.采集的地下水样品As主要为五价[As(Ⅴ)],浓度为40μg·L-1.现场柱实验直接过滤工艺中Fe投加量为1.5 mg·L-1,出水As(Ⅴ)浓度均低于10μg·L-1,92 h内可提供64 984 L安全饮用水.固体废物毒性浸出实验表明泥饼浸出液中As浓度为3.4μg·L-1,远低于美国环保署限定值(5 mg·L-1).EXAFS和CD-MUSIC模拟表明Fe Cl3絮凝去除地下水中As(Ⅴ)存在两种机制:在p H 3~9.5范围内,As(Ⅴ)主要以双齿双核吸附在氢氧化铁上;p H9.5时,As(Ⅴ)主要与Ca2+和Mg2+形成沉淀而去除.     

巯基重金属捕集剂脱除电镀废水中低浓度Ni的效能及机理研究

以某电镀厂经Na2S预处理后的废水作为研究对象,选用Na OH、Na2S和有机巯基类化合物(EDTC)作为重金属捕集剂,对废水中低浓度Ni进行深度脱除.通过处理效果对比,最终选用EDTC作为Ni理想的捕集剂,重点考察了加药方式、p H、EDTC投加量、反应时间、PAC投加量及不同含Ni电镀废水对Ni去除效果的影响并探讨了EDTC去除Ni的机理.结果表明,Ni初始浓度为6.41 mg·L-1时,最佳工艺条件依次为:p H为7.0,EDTC投加量为摩尔比nEDTC/nNi=4,反应时间为15 min,PAC投加量为100 mg·L-1,PAM投加量为2.5 mg·L-1,此时出水Ni2+浓度为1.08 mg·L-1,去除率达83.15%.在此基础上,针对3种不同含Ni电镀废水,经EDTC处理后Ni去除率均在80%以上,部分废水出水Ni2+浓度低于0.1 mg·L-1,达到了《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中关于Ni污染物特别排放限值的要求(0.1 mg·L-1).红外光谱图和有机元素分析结果表明,EDTC与Ni会发生螯合反应,即EDTC巯基中硫捕捉Ni2+并趋向成键,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中Ni.     

羧基稻草阳离子吸附剂的制备及其去除水溶液中亚甲蓝的研究

为促进工业废水处理并降低废水处理费用,研究了柠檬酸热化学酯化法改性稻草制备可生物降解阳离子吸附剂的方法.实验比较了天然和改性稻草去除溶液中阳离子染料(亚甲蓝)的能力,研究了不同实验参数(pH值、吸附剂量、染料浓度、离子强度、吸附时间)对亚甲蓝吸附效果的影响在pH为2～10范围内,天然稻草去除亚甲蓝的能力随pH值的增加而增加,而改性稻草在pH≥3时对染料的去除率达到最大.改性稻草用量大于1.5g·L-1时几乎能完全去除浓度为250mg·L-1亚甲蓝溶液中的染料.改性稻草用量为2.0g·L-1对浓度为50～450mg·L-1的亚甲蓝溶液去除率保持在98%以上.增加溶液的离子强度会导致亚甲蓝去除率降低.染料吸附等温线符合Langmuir模式.吸附过程符合准一级反应动力学方程.酯化改性使染料的吸附剂粒子内扩散速率常数(kid)大大增加.研究结果表明,改性稻草是良好的亚甲蓝吸附剂.     

生物与化学成因施氏矿物吸附去除水中As(Ⅲ)效果的比较研究

施氏矿物作为一种具有良好应用前景的高砷吸附材料已倍受人们关注.采用静态吸附实验对生物、化学成因施氏矿物去除模拟地下水中As(Ⅲ)进行了研究.结果表明,在25℃,初始As(Ⅲ)浓度为0.2 mg·L-1,施氏矿物投加量为0.25 g·L-1时,生物成因施氏矿物吸附3 h后溶液中As(Ⅲ)含量降低到10μg·L-1以下(地...     

臭氧氧化-混凝深度处理印染废水试验研究

通过研究反应时间、pH值、H2O2投加量、PAC投加量、不同工艺顺序对处理印染废水结果的影响,表明臭氧氧化效果随处理时间增加而增强,但增强幅度越来越小;随着pH值、H2O2初始投加量的增加,先增大后减小。30%H2O2初始投加量为0.4mL·L-1,pH为10,臭氧投加速率5.96mg·min-1·L-1,时间为30min,再加入30mg·L-1的PAC,调节pH为8搅拌絮凝,静止30min后,印染废水的CODcr和色度去除率分别为60%和96%,UV254为0.082,去除效果明显。     

经济絮凝剂优化处理印染废水试验研究

通过几种常用絮凝剂的筛选试验,以COD、色度为指标考察絮凝剂对印染废水处理效果的影响,得出了硫酸亚铁具有较高处理效果和较低药剂成本的结果.通过pH值试验和镁盐、亚铁盐质量比试验,确定复合絮凝剂的最佳使用条件为石灰乳,投加量质量浓度为300 mg·L-1,镁盐亚铁盐质量之比1:1.组合方案对比试验表明,MFSC复合絮凝体系对印染废水处理效果最好,其质量浓度分别在熟石灰投加量为300 mg·L-1,镁盐300 mg·L-1,硫酸亚铁300 mg·L-1时,CODCr去除率达68%,脱色率达95%,而药剂成本每吨废水仅为0.17元.     

外源添加磷和有机酸模拟铅污染土壤钝化效果及产物的稳定性研究

有机酸可提高土壤磷有效性,且能影响对重金属的固定,其在磷活化和重金属钝化方面具有非常复杂的功能.本研究以模拟铅污染土壤为对象,外源添加磷和柠檬酸,采用BCR三步连续提取法、0.01 mol·L-1CaCl2提取和毒性淋溶提取法(TCLP)评价有机酸存在下磷对模拟铅污染土壤的钝化效果;以苹果酸、NaNO3溶液为解吸剂探讨磷-柠檬酸-铅体系的稳定性.结果表明,无柠檬酸时,酸提取态Pb含量随磷浓度的增加而降低;加磷100 mg·kg-1、400 mg·kg-1时,酸提取态Pb含量随柠檬酸浓度增加而显著增加.残渣态Pb与酸提取态Pb的变化趋势相反,说明磷能降低土壤铅的生物有效性,柠檬酸则作用相反.有机酸浓度一定时,随磷浓度增加,0.01 mol·L-1CaCl2提取和TCLP提取的铅含量均呈降低趋势,表明磷具有钝化铅污染土壤的效果;但磷浓度一定时,它们提取铅含量随柠檬酸浓度增加表现出相反的变化趋势.土壤铅的解吸率随苹果酸浓度增加、pH值减小、离子强度增加而提高,且只添加磷处理的土壤铅解吸量较添加磷和柠檬酸共同处理的土壤少,前者钝化的铅稳定性更高.     

固定化菌体吸附矿山废水中重金属的研究

研究了固定化菌体对矿山废水重金属的吸附性能.结果表明,固定化菌体对重金属有良好的富集性能,投加15g·L-1的固定化菌体,对100 mg·L-1 Cu、50 mg·L-1 Zn的去除率分别可达94.4%、80.6%.废水pH、菌体投加量对固定化菌体的处理效果影响较大,其最佳值分别为3.5、15 g·L-1.经4轮吸附-解吸循环实验,显示固定化菌体可重复利用3次,固定化菌体在使用第3次时,对100 mg·L-1 Cu、50mg·L-1 Zn的去除率分别为67.4%、46.5%.用固定化菌体的流化床工艺处理废水最佳参数为曝气量4.02 L·min-1,处理2h.用固定化菌体的流化床工艺处理矿山废水取得了较好的效果,对于浓度低于10 mg·L-1的重金属,去除率达到了100%,对浓度为579.2 mg·L-1 Fe的去除率也达到了56.6%,表明该工艺具有较好的工业化前景.     

烷基多苷促进污泥水解产酸的研究

采用向污泥中投加生物表面活性剂烷基多苷(APG)的方法,研究了APG投加量和水解时间对剩余污泥水解产酸过程的影响.结果表明,APG显著降低污泥表面张力,强化污泥水解,在最适投加量(以TSS计,下同)0.2 g·g-1下,SCOD、蛋白质和可溶性糖的浓度均在12h内达到最大,分别由初始的4 280.2、1 122.9和246.5 mg·L-1上升到6 481.1、1 639.3和1 205.8mg·L-1,同时短链脂肪酸(SCFAs)浓度由1 309.9 mg·L-1增加为2 221.6 mg·L-1,且SCFA的组分分布随之改变,APG投加量越大,SCFAs达到最大浓度所需时间也随之延长.随着APG投加量的增大,α-葡萄糖苷酶相对活力由1.5升至2.5,而蛋白酶相对活力在低投加量下由1.4升至1.9,高投加量下降至1.5.不论APG是否存在,α-葡萄糖苷酶和蛋白酶的活力在达最高后都随着水解时间的延长而逐渐降低.整个过程中pH均呈现先减小后增大的趋势.     

投加FeSO4对序批式生物膜反应器中DHA、EPS和处理效果的影响

针对化学协同生物除磷过程,研究了序批式生物膜反应器(SBBR)中FeSO_4对悬浮相活性污泥脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)及系统处理效果的影响.结果表明,少量FeSO_4对DHA和EPS的分泌具有促进作用,但最佳投加量不一致,分别为0.10 mmol·L-1和0.20 mmol·L-1;大量的FeSO_4则会引发抑制.FeSO_4投加量少于0.30 mmol·L-1时会使污泥MLVSS、MLVSS/MLSS增加,超过0.30 mmol·L-1时则使MLVSS、MLVSS/MLSS下降,但MLSS和SVI随着FeSO_4投加量的增加分别持续增加和下降.FeSO_4对COD和TN的去除具有抑制作用,但并不显著,去除率分别在77%和72%左右;TP的去除效果明显改善,在投加量为0.30 mmol·L-1时效果最好.投加FeSO_4协同生物除磷时建议最佳投加量为0.30 mmol·L-1,此时污泥DHA被轻微抑制,但污泥浓度、EPS、TP去除率均已达到最大,出水水质满足一级A排放标准.     

掺加垃圾焚烧飞灰的水泥土重金属浸出毒性及力学特性分析

以广州某垃圾焚烧场的焚烧飞灰为研究对象,通过浸出试验研究了不同预处理方法处理飞灰以及掺预处理飞灰的水泥土重金属浸出毒性,并通过无侧限抗压强度(UCS)试验探讨了垃圾焚烧飞灰对水泥土力学特性的影响。结果表明:焚烧飞灰在固液比1∶8条件下,水洗40 min后仅出现铬浸出浓度超标的现象;除硫酸亚铁外,EDTA二钠、磷酸钠和硫化钠均未能同时有效减少飞灰中铬和铅的含量;掺预处理飞灰的水泥土试样强度随着飞灰掺量、水泥含量及龄期的增加而提高; 10%预处理飞灰替代5%水泥后两者水泥土强度相近,说明掺入飞灰可以有效减少水泥用量。掺入飞灰的水泥土重金属浸出浓度远低于预处理飞灰的重金属浸出浓度,符合GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》排放标准限值。     

运行参数对水蚯蚓生物吸持六价铬性能影响研究

水蚯蚓能通过摄食剩余污泥而使污泥减量,但剩余污泥中常含有各种重金属污染物.本文以颤蚓科蠕虫(Tubificidae)为研究对象,以六价铬为典型重金属污染物,考察运行工艺参数:初始铬浓度、p H、水蚯蚓投加量和温度对水蚯蚓吸持六价铬的影响.实验结果表明,在研究浓度范围内(0.1~8.0 mg·L-1),水蚯蚓对六价铬的吸持速率随铬浓度的增大而加快,单位质量吸持量从14.4 mg·kg-1(以干重计,下同)增加到312.7 mg·kg-1,但六价铬的吸持率却随Cr6+初始浓度的增加而降低;p H从6.0增加到8.0,水蚯蚓对六价铬的吸持速率随p H的上升而提高,吸持率和单位质量吸持量先明显增强,p H达到7.5后逐渐趋于平衡,即吸持最佳p H为7.5;水蚯蚓投加量从1.0 g(以湿重计,下同)增加到5.0 g时,吸持速率及吸持率均上升,但单位质量吸持量却随着水蚯蚓投加量的增加而减少;当温度在10~20℃范围内时,水蚯蚓对六价铬的吸持速率相对较慢,到25℃时,吸持速率明显加快,吸持率和单位质量水蚯蚓的吸持量的变化趋势与吸持速率的变化相一致,但当温度达到30℃,水蚯蚓会大量死亡,综合考虑,处理系统最佳温度宜控制在25℃.     

脱氮硫杆菌氧化硫化氢过程中的生物氧化和化学氧化

在好氧反应器中研究了不同条件下H2S生物氧化和化学氧化之间的关系.结果表明,在pH为6～8、温度为25～35℃和溶解氧浓度为10.5 mg·L-1时,当硫化氢进气摩尔流速稳定在2.1 mmok·L-1·h-1时,脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)氧化硫化氢的生物氧化速率可达到1.9 mmol·L-1·h-1以上,此时硫化物在液相的累积摩尔速率和H2S出口摩尔流速均很低;化学氧化速率随pH、温度和溶解氧浓度的增加而增大,可达到0.33 mmol·L-1·h-1～0.45 mmol·L-1·h-1;化学氧化速率在最佳菌体生长条件范围内占总氧化速率的比值较小,为8.6～19.1%,而随着pH值、温度的降低这一比值上升至29%～43.7%.     

磷酸镁水泥固化放射性核素90Sr的影响因素研究

研究了磷酸镁水泥性能、温度、p H、龄期和沸石掺量对磷酸镁水泥固化体中90Sr浸出率的影响,并采用XRD及扫描电镜探讨了磷酸镁水泥固化体的物相和微观结构.试验结果表明:磷酸镁水泥固化体浸出率随磷酸镁水泥强度的增加而减小;低温条件对磷酸镁水泥固化核素90Sr影响明显;酸性环境中磷酸镁水泥受腐蚀状况严重,浸出率和累计浸出分数相对较高;空气养护7 d成型的磷酸镁水泥固化体强度可达58.9MPa,并具有良好的对核素~(90)Sr固化效果;掺加沸石可以降低磷酸镁水泥固化体浸出率.     

污水氮浓度和NH4+/NO3-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响

采用溶液培养法,设置3个氮浓度20、100、200 mg·L-1和3个NH_4~+/NO_3~-比1∶0、0.5∶0.5、0∶1,研究污水氮浓度和NH_4~+/NO_3~-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响.结果表明,粉绿狐尾藻的生物量在第1周增长最快,其中氮浓度20 mg·L-1、100 mg·L-1时,生物量以NH_4~+/NO_3~-=1∶0处理最大;氮浓度200 mg·L-1时,以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5处理最大.粉绿狐尾藻在第1周对总氮、铵态氮和硝态氮去除速率最高,且随氮浓度升高而增加;氮浓度20 mg·L-1时,铵态氮和硝态氮的去除率无显著差异,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时硝态氮的去除率高于铵态氮.粉绿狐尾藻氮积累量及对水体和底泥氮去除的贡献率均随氮浓度升高而增加,其氮含量和积累量均以第1周增长最快,氮浓度20 mg·L-1时氮积累贡献率以NH_4~+/NO_3~-=0∶1最大,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5最大.粉绿狐尾藻体内蛋白质、氨基态氮和硝态氮的含量均随氮浓度的升高而增加,且蛋白质氨基态氮硝态氮;NH_4~+/NO_3~-为1∶0和0.5∶0.5时蛋白质含量较高,NH_4~+/NO_3~-=1∶0时氨基态氮含量最高,NH_4~+/NO_3~-=0∶1时硝态氮含量最高.由此说明,在试验范围内,粉绿狐尾藻的去氮能力随污水氮浓度升高而提高,可以用于高氮浓度污水修复;粉绿狐尾藻喜铵态氮,但在100 mg·L-1以上的高氮浓度下以硝铵等比时生长和去除氮能力最强;粉绿狐尾藻体内氮组分受硝铵比调节,蛋白氮比例最高,铵态氮和硝态氮则分别随污水NH+4和NO-3比升高而提高.     

二价铁离子对UASB反应器厌氧发酵产氢效能的影响

金属离子Fe2+在生物产氢机制中起着重要作用.以红糖为底物,研究了Fe2+在0～1 650 mg·L-1范围内对UASB发酵产氢效能的影响.结果表明,适当浓度的二价铁离子对产氢具有一定的促进作用.当Fe2+浓度为0～450 mg·L-1时,发酵产气量及其氢气含量都随着Fe2+浓度的增加而增加;且当Fe2+浓度为450 mg·L-1时,获得最大生物气体积为17.72 L,较空白组提高了40.75%,此时氢气含量60.01%.而当外加的Fe2+浓度大于450 mg·L-1时,则开始呈下降趋势.因此,Fe2+可以成为调控发酵制氢的工程措施之一.     

超声波/铁-炭微电解协同降解苯酚

采用超声波/铁-炭微电解联用体系,以苯酚为目标污染物,考察了苯酚溶液初始pH值、初始浓度、铁屑与活性炭投加量等因素对联用体系降解苯酚效果的影响.结果表明:考察范围内,苯酚降解率随其初始浓度和溶液初始pH值的增加而降低,随铁屑与活性炭投加量的增加而升高.当苯酚初始浓度由50mg·L-1增至270mg·L-1,溶液初始pH值由3.0增至9.0时,降解率分别由91.3%和78.4%降至34.7%和50.7%;铁屑投加量为每L苯酚溶液中40g、160g和320g,铁屑与活性炭体积比均为1:1时,降解率依次为31.8%、51.9%和72.8%.对比实验及动力学分析表明:联用体系中超声波(US)和铁-炭微电解对苯酚降解具有明显的协同作用,协同因子E=5.12,且降解过程符合假一级动力学规律,并根据降解速率常数随各影响因素的变化关系确定了宏观动力学模型.