响应面法优化厌氧上清液除磷的研究

在用铁盐对厌氧段富磷上清液进行化学磷沉淀以实现磷的回收和达标排放的SBR系统中,为了减少铁盐化学除磷残余物可能对生物处理系统的影响,采用Box-Benhnken中心组合试验原理和响应面分析法,选择Fe:P、混凝搅拌强度、絮凝搅拌强度、搅拌时间等为自变量,残余铁离子为响应值,研究自变量之间的交互作用,以期优化化学除磷条件.通过Design-Expert 8.0软件得到1个二次响应曲面模型.得出最佳除磷条件:Fe:P比为1.40:1,搅拌强度为275r/min,快速搅拌时间为30s,絮凝搅拌强度为60r/min,絮凝时间为18min,沉淀时间为20min.在此条件下,化学混凝后残余铁离子浓度为0.37mg/L,化学除磷率大于97.66%.     

聚合氯化铝去除污泥水中磷的工艺优化

在对比聚合氯化铝(PAC)对浓缩脱水污泥水及其上清液除磷效果的基础上,通过响应曲面法(RSM)分析了污泥水上清液PAC除磷过程中Al/P摩尔比、pH和搅拌转速(MS)对除磷效果的单独效应和联合效应,并探讨了PAC除磷动力学.结果表明,PAC直接对污泥水混凝除磷会恶化其沉降性能,且除磷效率不高.RSM优化得到的上清液除磷最优工艺条件为:Al/P摩尔比为2.49,pH为8.3,MS为398 r·min-1,除磷效率为97.8%,实验验证结果表明该优化操作模式行之有效.动力学分析结果表明,PAC对污泥水的除磷过程分为化学沉淀与絮凝体快速吸附除磷和二级动力学沉淀除磷两阶段.     

亚铁盐除磷工艺的优化研究

以响应曲面法研究了亚铁盐除磷过程主要操作条件(Fe(II)/P、pH值、快速搅拌速度(FMS)对废水除磷效果的单独效应和联合效应.试验结果表明,各操作条件对除磷效率的贡献排序为:Fe(II)/P>pH值>FMS;操作条件间的复合效应为负效应,其大小排序为:Fe(II)/P-FMS> pH值-FMS>Fe(II)/P-pH值.提出了“优先/联合”优化模式,确定了对于浓度为100mg/L的含磷废水,经优化的操作参数为:Fe(II)/P为3.32,pH值为7.49,FMS为182r/min.采用模拟废水和实际废水验证了该优化模式的实施效果,验证结果表明,“优先/联合”操作模式行之有效.     

城镇生活污水深度处理实验研究

采用SBR—化学混凝处理城镇生活污水,结果表明:经SBR处理后,废水中的COD、氮、磷得到很好的去除,最佳的混凝工艺条件为:废水pH7.30左右,聚合氯化铝钙用量20mg/L废水,搅拌强度120r/min,搅拌时间15min,加入PAM用量0.15mg/L废水。     

藻类絮凝体形态学特征及其与气浮的关系研究

采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝药剂,利用混凝-气浮技术去除水中铜绿微囊藻(MA),用图像法对絮凝体的分形维数进行测定,分析不同混凝条件下的气浮除藻效果以及PAC-MA絮凝体的形态学特征,并探讨两者的关系.结果表明,在快速混合搅拌强度和时间分别为500 s-1和1 min,回流比为10%条件下,PAC最佳投药量范围为5.6-9.8 mg/L Al2O3,最佳点为8.4 mg/LAl2O3;最佳的絮凝反应搅拌强度范围为50～80 s-1,最佳点为50 8-1;最佳的絮凝时间范围为5～8 min;投药量、絮凝反应搅拌强度及时间对PAC-MA絮凝体形态有着显著影响,在最佳混凝条件下,絮凝体的二维分形维数D2较小,在1.168 8～1.235 7之:间,相对应的絮凝体的平均粒径较大,在300～500 μm之间;在适当的混凝条件下,结构疏松,枝权较多,尺寸较大的PAC-MA絮凝体与气泡粘附效果好,容易气浮去除.     

混凝技术处理兰州段黄河水最佳工艺条件的优化

水净化处理是我国城市污水的治理问题,兰州段黄河水污染问题一直受到普遍关注。采用混凝技术,确定出处理水中悬浮物及胶体等污染物的最佳条件。方法先采用单因素考察,然后采用正交试验法考察混凝剂的投加量、混凝剂的p H、搅拌时间、搅拌强度4个因素对降低浊度的影响,优选混凝技术处理兰州段黄河水的最佳工艺条件。结果混凝剂的种类选择Fe Cl3,混凝剂的投加量为4.0ml,混凝剂的p H为6.03,快速搅拌强度为120r/min,快速搅拌时间为9min,中速搅拌强度100r/min,搅拌时间为20min,慢速搅拌强度50 r/min,搅拌时间为24min。结论在此条件下黄河水中的悬浮物及胶体等污染物的去除率可达到90%以上,结果符合国家水质标准。     

含特殊悬浮物矿井水正交混凝试验研究

针对煤矿在特定时期排出的以微细岩石粉为主的特殊悬浮物矿井水水质,设计了L25(56)正交混凝试验,考察混凝过程中各因素对出水浊度的影响程度及最优化条件.结果表明,在各因素水平取值范围内,各因素对出水浊度的影响显著性次序为:絮凝剂投加量＞絮凝剂种类＞PAM投加量＞絮凝转速＞絮凝时间＞PAM投加间隔时间;混凝的最优化条件:选择PAFC作为絮凝剂,PAFC投加量为250 mg·L-1,PAM投加量为0.50 mg· L-1,PAM投加间隔时间为120 s,絮凝转速和时间分别为190 r·min-1快速搅拌2 min、70 r·min-1中速搅拌10min、40 r·min-1慢速搅拌13 min.     

腐殖酸絮凝体形成过程中初期搅拌条件对其形态结构的影响

以腐殖酸为研究对象,采用硫酸铝为混凝剂进行混凝杯罐实验,借助PDA在线监测系统、图像解析法及粒子图像测速技术分析评价絮凝体的构造特征,着重探讨了混凝过程中初期快速搅拌条件对絮凝体形态结构的影响.结果表明,快速搅拌条件对腐殖酸絮凝体的形成过程及形态结构有着显著影响.最佳快速搅拌条件为:搅拌历时l min,搅拌强度300 r·min-,此时形成的絮凝体结构密实,抗剪切能力强,整体性能最优,絮凝体分形维数、强度及平均粒径分别为1.8842、0.164 N·m-2、0.43 mm.腐殖酸絮凝体的形成包括不溶性微粒的产生及初期颗粒的形成与结合等过程,其中,不溶性微粒的形成及初期颗粒的致密化过程是决定最终絮凝体形态构造的重要环节,而快速搅拌条件影响着混凝剂扩散混合效果和初期颗粒的形成速率与致密化程度,这也是初期快速搅拌条件对于腐殖酸混凝过程有显著影响的一个重要因素.     

重辅强化混凝处理市政污水的试验研究

针对暴雨时市政污水的特点,通过混凝试验考察了混凝剂投加量、重辅介质投加量、投加顺序、搅拌条件和静沉时间等因素对重辅强化混凝效果的影响。试验结果表明:重辅强化混凝后污染物去除效果优于常规混凝工艺;在最优条件下,即PAC35mg/L,重辅介质300mg/L,PAM0.8mg/L,混合快搅强度300r/min(55s),絮凝慢搅强度70r/min(7min)时,SS、COD和TP的去除率分别达到73.3、34.7和67.9%。该法可强化混凝效果,减少混凝剂投加量,缩短水力停留时间,为拓宽暴雨时市政污水的应急处理技术领域提供了参考。     

聚合氯化铁对制药废水混凝处理效果的影响

对聚合氯化铁混凝处理制药废水的最佳试验条件进行了研究.证实表明:在溶液pH值为6,PFC投加量为700 mg/L,温度为20℃,搅拌强度为100 r/min,搅拌时间为4min时,效果最佳,COD的去除率为86%.     

Speciation characterization and coagulation of poly-silica-ferric-chloride：The role of hydrolyzed Fe（Ⅲ） and silica interaction

The highly e cient inorganic polymer flocculants (IPFs) of the ferric-silica system is a new and promising coagulant. Interactions between ferric species and silica play a large part in the coagulation of suspensions. These e ects are quite distinct from those associated with polymeric or colloid silica. However, although these species are key to coagulation e ciency, they have not been comprehensively discussed. A new type of coagulant, poly-silica-ferric-chloride (PFSC), was synthesized by co-polymerization and characterized by time complexation spectroscopy and photon correlation spectroscopy. Compared with traditional ferric salt, the results indicated that PFSC had a higher molecular weight, lesser positive charge, lower Feb and higher Fec. The higher the Si/Fe ratio, the higher the silica and lower the silicac found. The PFSC with appropriate polysilica acid not only obtained better coagulation/flocculation e ciency in turbidity removal, enhanced the flocculation index (FI) and provided less residual ferric, it also lowered water treatment costs compared to traditional ferric salt. Results showed that PFSC could remove colloid particles in water by charge neutralization and sweeping, adsorption bridging mechanism.     

低碳源条件下BSBR工艺磷酸盐强化吸收影响因素分析

相较于传统强化生物除磷工艺通过测流实现污泥磷酸盐的富集和回收,生物膜法可对废水中的磷酸盐进行高效同步去除和富集,具有应用潜力。针对生物膜法厌氧释磷需要高碳源刺激的问题,通过优化工艺条件强化生物膜好氧吸磷能力提高生物膜蓄磷量,进而减少厌氧释磷时的碳源消耗。采用生物膜法序批式反应器(BSBR),考察了在低碳源投加下,蓄磷量与磷富集罐磷浓度的响应关系,采用正交试验探究溶解氧、搅拌速度以及好氧时间对磷酸盐强化吸收的影响。结果表明:当温度为(25±2)℃、厌氧外加碳源为(180±20) mg/L时,富集罐磷浓度随着生物膜蓄磷量的增加而增加,最高可达到90.62 mg/L。相同蓄磷量下,溶解氧浓度从2 mg/L增加至8 mg/L,磷酸盐最大吸收速率可从2.60 mg/(L·h)上升到8.70 mg/(L·h)。正交实验结果表明:各因素对磷酸盐强化吸收的影响顺序为溶解氧>好氧时间>搅拌速度。当溶解氧浓度为6 mg/L,搅拌速度为200 r/min,好氧时间为5 h时,除磷效率最高可达99.98%。     

拜耳赤泥制备聚硅酸硫酸铝铁及絮凝效果评价

以拜耳法赤泥为原料,采用硫酸浸取的方法浸出铝和铁,通过加入硅酸钠溶液制备出高效絮凝剂聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS)。研究考察了制备聚合硅酸硫酸铝铁的酸浸工艺参数,并评价了其絮凝效果。结果表明,硫酸浓度35%,液固比5.5 mL/g,酸浸温度90℃,酸浸时间2.0 h为最佳酸浸条件,由此制备的PSAFS对综合污水浊度、COD、总磷和总磷酸盐的去除率分别达到61.7%、61.8%、81.7%和81.1%。对比试验表明,该絮凝剂与市售PAC、PFC相比具有相当或更优的污染物去除效果,且形成的絮体具有粗大、致密的特点。该工艺为拜耳法赤泥的综合利用开辟了一条新途径。     

CaO机械化学法去除土壤中DDTs的工艺参数优化

为了探究应用机械化学技术处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺,以CaO为球磨药剂,采用行星式球磨机对高浓度DDTs污染土壤进行球磨无害化处理研究,分析不同尺寸磨球配比、球磨机转速、球料比(磨球与物料的质量比)和物料比(CaO与土壤的质量比)对DDTs的去除效果,并通过响应面法优化工艺参数.结果表明:单独使用大球(直径20 mm)球磨4 h后,土壤中DDTs残余量为4 mg/kg;而单独使用其他更小尺寸(10和8 mm)的磨球或不同尺寸磨球组合处理下的DDTs残余量均超过80 mg/kg,与单独使用大球处理的效果有显著差异.单因素试验结果显示,去除土壤DDTs的最佳参数为转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为44 mg/kg,去除率可达99.6%.依据三因素三水平的Box-Behnken试验建立的响应面模型可较好地反映土壤中DDTs残余量与转速、球料比和物料比之间的关系,各因素对土壤中DDTs残余量的影响大小表现为球料比＞转速＞物料比;通过优化计算得到使DDTs残余量达到最低时的工艺参数为转速500 r/min、球料比24∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为369 mg/kg,可见响应面法优化并未能够筛选出最优的球料比.因此,CaO机械化学法无害化处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺参数为各单因素试验确定的工艺条件组合,即球磨转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10.      

化学铁盐辅助除磷对生物除磷的影响研究

化学辅助除磷有助于污水厂实现磷达标,但其对生物系统存在潜在的影响。针对除磷药剂对生物除磷过程的影响展开研究,选用硫酸亚铁进行化学辅助除磷。药剂形成的化学污泥干扰生物除磷过程且成分复杂,故以磷酸铁、氢氧化铁模拟化学污泥,由钾离子、K/P摩尔比计算出同步除磷中的生物除磷,来探讨化学污泥对聚磷菌释磷/吸磷过程的影响。结果表明,连续投加硫酸亚铁使聚磷菌的释磷量、吸磷量降低;系统中磷酸铁含量0.075 mmol/L时聚磷菌的释磷和吸磷能力提高了约25%,磷酸铁含量0.15 mmol/L时对聚磷菌吸磷有抑制作用;氢氧化铁对聚磷菌释磷、好氧初期吸磷均有抑制作用。生物污泥与化学污泥存在交互作用。     

锌锰电池正极材料净化模拟废水中磷的研究

研究利用废旧锌锰电池的阳极材料净化模拟废水中的磷,探讨了净化过程中pH、吸附剂用量、反应时间和磷初始浓度等操作条件对磷净化效果的影响,找出了适宜的操作条件并对净化过程的机理进行了分析。通过试验发现pH对磷净化过程有显著影响,含磷废水净化过程中适宜的pH为8.0;随着吸附剂加入量的增加和初始溶液的降低,磷的净化率逐渐增加。锌锰电池正极材料对水中磷的净化过程速度较快,5 min即可使磷的吸附率达到93.41%。对平衡吸附容量数据进行回归分析发现磷净化过程的吸附等温线可以用Langmuir方程和Freundlich方程表示,Langmuir方程参数Q0为12.41 mg/g,Freundlich方程参数n为2.927,用不同的动力学模型对试验数据进行回归分析发现吸附剂对水中磷的吸附过程符合假二级模型。锌锰电池正极材料可以有效净化废水中的磷。     

磷酸铁污泥的生物还原释磷及其影响因素研究

以污水处理厂化学除磷工艺产生的磷酸铁(FePO4)污泥为研究对象,在厌氧条件下,考察了铁还原细菌(IRB)还原FePO4释放磷的可行性,并探讨了不同碳源、C/Fe摩尔比、添加蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对IRB利用FePO4还原释磷的影响.研究结果表明,通过驯化可从普通活性污泥富集IRB,且利用IRB可对难溶性沉淀FePO4进行生物还原.IRB能够利用葡萄糖、乙酸钠及丙酸钠作为唯一电子供体,使FePO4发生异化还原,产生Fe(Ⅱ)并释放磷酸盐,且泥水混合液中Fe(Ⅱ)累积量与上清液中磷累积量变化趋势一致.在等摩尔碳量前提下,葡萄糖为碳源时释磷率可达51.6%,比乙酸钠和丙酸钠分别高13.8%和20.3%;以葡萄糖为碳源,C/Fe摩尔比为5:1时释磷率最大;添加电子穿梭体AQDS可使FePO4污泥释磷率提高12.6%.     

液态聚合氯化铝铁深度除磷的优化研究

以北京市生活废水为研究对象,考察了液态聚合氯化铝铁及与聚丙烯酰胺(PAM)协同作用下除磷效果及其影响因素。结果表明,液态聚合氯化铝铁与PAM复合作用时对除磷效果有一定的提高,明确了PAM的最佳投加量、最佳搅拌强度、最佳搅拌时间和pH,并得出了影响混凝效果因素的主次顺序为:pH值搅拌时间搅拌强度投加量。     

Effect of carbon source and nitrate concentration on denitrifying phosphorus removal by DPB sludge

Effect of added carbon source and nitrate concentration on the denitrifying phosphorus removal by DPB sludge was systematically studied using batch experiments, at the same time the variation of ORP was investigated.Results showed that the denitrifying and phosphorus uptake rate in anoxic phase increased with the high initial anaerobic carbon source addition. However once the initial COD concentration reached a certain level, which was in excess to the PHB saturation of poly-P bacteria, residual COD carried over to anoxic phase inhibited the subsequent denitrifying phosphorus uptake. Simultaneously, phosphate uptake continued until all nitrate was removed, following a slow endogenous release of phosphate. High nitrate concentration in anoxic phase increased the initial denitrffying phosphorus rate. Once the nitrate was exhausted, phosphate uptake changed to release. Moreover, the time of this turning point occurred later with the higher nitrate addition. On the other hand, through on-line monitoring the variation of the ORP with different initial COD concentration, it was found ORP could be used as a control parameter for phosphorus release, but it is impossible to utilize ORP for controlling the denitrificaion and anoxic phosphorus uptake operations.     

碳源和硝态氮浓度对反硝化聚磷的影响及ORP的变化规律

利用间歇试验研究了反硝化除磷过程中有机碳源和硝态氮浓度对厌氧放磷和缺氧吸磷的影响,同时对反硝化除磷过程ORP的变化规律及以其作为控制参数的可行性作了探讨.试验结果表明:厌氧段碳源COD浓度越高(100～300mg/L),放磷越充分,则缺氧段反硝化和吸磷速率越大;但当碳源COD浓度高达300mg/L时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用.随着缺氧段硝态氮浓度升高(5、15、40 mg/L),反应初期反硝化和吸磷速率也随之升高;当硝态氮耗尽后,系统由缺氧吸磷转变为内源放磷,且随着初始硝态氮浓度的增高,这个转折点的出现时间向后延迟.ORP可作为厌氧放磷的控制参数,在缺氧吸磷过程可预示反硝化的反应程度,但是无法作为吸磷过程的控制参数.