超声波紫外线一体化推流式反应器中试装置用于污水消毒

以北京市某污水处理厂的二级出水为研究对象,采用自行研究设计的超声波协同紫外线消毒专利设备进行中试实验研究,分别研究了4个不同功率密度(0,7,35和70 W/L)和3个不同的停留时间(30,45和60 s)下出水中大肠杆菌复活情况。实验结果表明,当开启4盏40 W的紫外灯,超声波功率密度为70 W/L,水力停留时间为60 s时,出水中大肠杆菌的灭活率最高,复活现象较弱,最大复活值为2.8×104CFU/L。实验结果也反映了超声波功率密度和水力停留时间与大肠杆菌复活Log的数学规律,为后续工艺设备的优化和深入研究提供支持。     

超声波对城市污水处理厂出水消毒的研究

对于城市污水处理厂出水,传统消毒方法存在很多的弊端,实验对超声波消毒进行研究,探索城市污水处理厂出水消毒的新工艺。采用21.51 kHz与32.36 kHz 2个频率的超声波,通过改变超声波的频率、强度、辐照时间等因子,考察总大肠菌群的灭活情况。对超声波消毒效果、消毒机理及超声波与紫外线协同消毒效果进行了研究探讨。结果表明,超声消毒效果随超声时间及声密度的增大而增大;时间和声密度相同情况下,32.36 kHz超声的消毒效果强于21.51 kHz;对水体进行少量曝气时,消毒效果明显增强。超声波消毒技术与紫外消毒技术联用,10 s超声波预处理加20 s紫外消毒,总大肠菌群灭活率可达到4.5个对数单位,要优于1 min紫外消毒达到的3.7个对数单位,且能耗更低。     

垂直流芦苇人工湿地对化粪池出水净化效果的研究

通过在同种基质上种植相同数目的芦苇，研究了垂直流人工湿地对化粪池出水的净化效果，以及不同水力停留时间对污水净化效果的影响。结果表明，同种填料、不同水力停留时间，对污水中TP、NH4^＋-N．CODcr的净化效果不同。由于芦苇根系和微生物的吸收与分解作用，以及基质的吸附作用，种植芦苇的人工湿地出水水质要比未种芦苇的好。     

好氧颗粒污泥自生动态膜生物反应器处理碱减量印染废水

自生动态膜生物反应器(SFDMBR)接种颗粒污泥启动,研究溶解氧浓度和水力停留时间对该反应器处理碱减量印染废水的影响。自生动态膜生物反应器形成稳定的动态膜后,出水浊度小于10 NTU,系统对浊度的去除率在90%以上,溶解氧和水力停留时间对反应器出水浊度基本无影响。系统对废水色度的去除率随着溶解氧浓度的提高和水力停留时间的延长而增加,但是系统对色度的去除效率一般不超过40%。溶解氧浓度由0.3 mg/L逐渐增大至2.4 mg/L,COD的去除率由40%提升至80%,而当溶解氧浓度大于1.0 mg/L后,UV254的去除率达到95%。水力停留时间在8~48 h时,COD去除效率由65%逐渐上升至85%左右;水力停留时间在8~32 h,UV254去除效率为68%~93%,超过32 h后水力停留时间对UV254去除效率的影响已不明显。     

MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化。结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求。THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加。相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%。     

两段接触氧化法处理生活污水的实验研究

接触氧化法具有处理效率高,耐冲击负荷,出水水质好,占地面积小等特点.本文在两段接触氧化法处理生活污水的模拟实验基础上,探讨了水力停留时间、供气量对处理效果的影响.实验结果表明:在总气水比为5∶1,两段的水力停留时间均为1 h时,COD、BOD5和SS的平均去除率分别达到94.5%、93.2%和91.7%.与活性污泥法相比,两段接触氧化法对氨氮有较好的去除效果.工程实例运行情况表明,出水水质符合国家污水排放标准,该法也适用于厂矿企业及城镇生活小区的生活污水处理.     

对电化学消毒影响因素的研究

利用电化学方法对某污水处理厂二级处理后的絮凝池出水进行消毒,利用自行研制的新型电解消毒器,固定极板间距为5mm,分别研究了电流、消毒期内的停留时间、消毒后存放时间和水流方向等结构参数对消毒效果的影响。用实验室自配水研究了水质(SS、COD、TN、TP和NH3-N等)因素与消毒效果的关系,并优化工艺条件参数,使出水基本满足城市污水处理厂的污水排放标准。     

紫外-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独紫外线灭活、单独氯灭活以及紫外线-氯顺序灭活的灭菌效果,同时对单独消毒剂灭活进行了动力学研究,确定了其动力学参数。结果表明:单独紫外线灭活时,在相同紫外剂量(I·t)下,高紫外强度(I)下真菌的灭活效果优于低紫外强度的灭活效果;紫外线灭活符合一级光化学反应,其速率常数k为0.044~0.077 cm2·(m W·s)~(-1)。单独氯灭活时,氯浓度2.0 mg·L~(-1),作用30 min,真菌灭活率达到95%;氯衰减符合一级衰减模型,即氯灭活真菌符合一级动力学反应,其速率常数k为0.056~0.081 L·(mg·s)~(-1)。紫外线-氯顺序灭活时,高紫外剂量-低加氯量可以达到低紫外剂量-高加氯量的灭活效果;真菌完全灭活时,紫外剂量从5 m J·cm~(-2)增加到30 m J·cm~(-2),加氯量可降低1~2 mg·L~(-1),减少了消毒副产物的生成量,降低了生态环境风险;紫外线与氯顺序灭活具有协同效应。     

紫外消毒器辐射剂量模拟与设备设计

基于拉格朗日方法建立了耦合流体流动、紫外光强辐射与粒子辐射剂量的数值计算模型。利用该模型对工业尺寸的紫外消毒设备进行了模拟计算,获得了消毒设备内的场量信息;展示了利用CFD模拟优化设计紫外消毒反应器的方法;讨论了设置挡板和改变灯管布置2种方式对粒子辐射剂量的影响,计算结果表明,调整辐射场对紫外消毒设备性能的改善程度明显高于改变流动状态。     

填料传质性能对污水生物反应处理工艺的影响研究

通过水力自旋填料与常规生物填料的对比试验,研究了传质性能对污水生物反应处理工艺的影响.结果表明:生物反应器内物系间的传质条件对氧传递效率有较大影响;SCMT型自旋传质填料良好的传质性能,能够创造理想的传质条件,使生物反应器内DO基本保持一致;使用SCMT型自旋传质填料生物反应器处理城市污水,可以在较短的停留时间(1.00 h)或较小的气水比(体积比,4∶1)的情况下,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准.     

电催化氧化技术处理煤气化废水

采用电催化氧化技术处理煤气化废水一级生化出水,考察了p H值、槽电压、水力停留时间、曝气量对处理效果的影响,将实验条件优化得到其最佳反应条件为:进水p H值为6.0~6.5,槽电压取值为15 V,水力停留时间为2 h,曝气量为5 m3/(m2·h)。在此最优条件下,煤气化废水一级生化出水的COD去除效率达到80%,色度去除效率达到90%。这表明,电催化氧化技术能够降解废水中的有机组分,还能破坏其内部的发色基团,作为煤气化废水一级生化出水的深度处理方法效果显著,成本低廉,出水能达标排放。     

超声波对滇池蓝藻伪空胞和群体沉降性能的影响

为提高混凝沉淀藻水分离技术的分离效果,以滇池新鲜蓝藻为研究对象,研究不同超声波处理条件下,超声波对伪空胞、蓝藻群体沉降性能及水体水质的影响。结果表明:超声波对伪空胞的破坏效果满足准一级动力学规律,反应速率常数k随着超声波功率密度的增大而增大,并逐步趋于饱和;短时间低功率(5 s,5.0～16.7 W·L~(-1))的超声波能破坏伪空胞,改善蓝藻群体沉降性能,降低水体pH,且对水体DTN、DTP浓度的影响5%;在保证出水安全的前提下,综合考虑处理效果和经济成本,超声波功率密度16.7 W·L~(-1)、处理时间5 s为超声波处理滇池藻样的最佳条件,该条件下蓝藻伪空胞破坏率、沉降率分别为84%、80%。利用超声波对滇池蓝藻进行处理,确定了超声波对滇池蓝藻的伪空胞有破坏作用,可以改善蓝藻群体的沉降性能,达到大规模、无污染的藻水分离的目的,为蓝藻水华控制提供参考。     

基于CFD的两种紫外消毒模型的比较研究

为了预测紫外反应器的消毒效率,提高模拟的准确度,对两种紫外光强模型进行了比较分析。利用CFD技术,采用数值模拟的方法,对线源和柱源两种光强模型进行了光强分布以及消毒效率的模拟,并采用生物实验进行了验证。结果表明:与柱源模型相比,线源模型在近灯管处强度高42.3%,在1.2 cm处二者趋于一致;针对同一管式紫外反应器,透光率为95%时,线源模型的模拟结果偏大,柱源结果偏小;透光率为80%时,线源及柱源模型的模拟结果都偏大,流量及模型影响较小,透光率成为主要影响因素。综合比较,柱源模型适用于小型管式紫外灯消毒数值模型的开发。     

反渗透海水淡化水的消毒

反渗透海水淡化是解决水资源危机的一项重要技术。反渗透海水淡化水在饮用水生产过程中需进行消毒以解决微生物污染问题。采用次氯酸钙、二氧化氯和紫外线3种消毒方法,考察了反渗透海水淡化水和自来水的消毒效果,比较了对主要水质指标如pH、硬度和碱度的影响及余氯和余ClO_2的衰减性。结果表明,二氧化氯消毒速率最快,次氯酸钙消毒对水质的影响最大,而紫外线的消毒效果最为稳定。可为反渗透海水淡化水的进一步利用提供依据。     

水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响

由于反应沉淀一体化反应器的HRT与SRT不同,因此HRT是否会影响反应器中氮的存在状态,亚硝态氮积累是否能实现尚无明确结论。针对以上问题,研究不同水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响,研究结果表明：反应器运行虽然运行过程中无污泥流失,但仍可实现亚硝酸盐的积累,出水亚硝态氮和氨氮的浓度比例受水力停留时间的影响。HRT为24 h时,亚硝酸盐积累率可达到70%,但出水氨氮接近于0,很难满足ANAMMOX 的进水要求;HRT为16 h和12 h时,亚硝酸盐积累率均可超过80%,出水氨氮和亚硝态氮的比例分别达到1.39：1和1.46：1,可为后续ANAMMOX反应提供良好进水条件。水力停留时间对污泥亚硝化潜力的影响为12 h>16 h>24 h,对硝化潜力的影响为24 h>16 h>12 h。不同水力停留时间下氨氧化速率和亚硝酸盐氧化速率均为24 h>16 h>12 h。     

水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响

由于反应沉淀一体化反应器的HRT与SRT不同,因此HRT是否会影响反应器中氮的存在状态,亚硝态氮积累是否能实现尚无明确结论。针对以上问题,研究不同水力停留时间对反应沉淀一体化反应器中半亚硝化反应的影响,研究结果表明：反应器运行虽然运行过程中无污泥流失,但仍可实现亚硝酸盐的积累,出水亚硝态氮和氨氮的浓度比例受水力停留时间的影响。HRT为24h时,亚硝酸盐积累率可达到70％,但出水氨氮接近于0,很难满足ANAMMOX的进水要求;HRT为16h和12h时,亚硝酸盐积累率均可超过80％,出水氨氮和亚硝态氮的比例分别达到1．39：1和1．46：1,可为后续ANAMMOX反应提供良好进水条件。水力停留时间对污泥亚硝化潜力的影响为12h〉16h〉24h,对硝化潜力的影响为24h〉16h〉12h。不同水力停留时间下氨氧化速率和亚硝酸盐氧化速率均为24h〉16h〉12h。     

SBR用于高浓度有机污水的处理——单级与两级处理系统的比较研究

对单级和两级序批式反应器 (SBR)用于牛场高浓度有机污水的处理进行了试验研究 ,对其污水处理性能进行了比较。结果表明 ,与单级SBR相比 ,两级SBR处理系统可使用较短的水力停留时间而获得较高的污染物去除率和较好的出水水质 ,并可通过硝化过程实现氨氮的完全硝化。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L~(-1)、臭氧进气量为600 mL·min~(-1)、催化剂用量为1 g·L~(-1)、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L~(-1)降至125 mg·L~(-1),BOD_5/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L~(-1)、平均NH_4~+-N为12 mg·L~(-1)、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH_4~+-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH_4~+-N分别为46 mg·L~(-1)和4.1 mg·L~(-1),出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH_4~+-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

光磁耦合污水处理装置的设计及运行效果分析

基于光催化技术和磁场能够改善污水处理效果的性质,开发了一种光磁耦合污水处理装置。紫外线强度分布的设计计算采用多点源叠加近似辐射模型;磁感应强度的产生选用亥姆霍兹线圈,并采用MATLAB对反应器的磁场进行了磁场强度分布的可视化模拟;采用流体力学软件CFD对装置内流场进行了数值模拟。结果表明,灯管之间的反应器壁附近区域的紫外线强度最小,而在3根紫外灯管间的区域紫外线强度较强且相对均匀;亥姆霍兹线圈内部磁场可近似作为匀强磁场;在该装置反应区存在循环流,有利于提高光磁耦合反应速率。对反应器效果进行验证表明,该反应器对污水的脱色率和COD去除率均较高,磁性光催化剂回收率达到97%以上;光磁耦合法废水处理效果明显高于磁场和光催化作用单独处理效果。     

超声波协同氯消毒处理二级出水的试验研究

针对传统氯消毒在实际应用和运行中产生有害消毒副产物的缺点,着重将新兴消毒技术———超声波消毒技术与传统次氯酸钠消毒结合起来。二级出水的大肠杆菌数为107个/L左右,试验确定超声波与氯协同的最佳参数如下:超声波功率为0.30A×220V,超声波作用时间为30s,有效氯为2.30mg/L,氯作用时间为30min。实验采用的是同时处理方案,处理单位体积(1m3)水样的耗电量为0.55(kW.h)/m3。