MBBR处理城市生活废水的污染物降解动力学

采用一种新开发的多孔流动态悬浮填料结合自主设计的高效移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor)处理城市生活废水并利用Lawrence-Mc Carty模型建立该系统的污染物降解动力学方程组,考察系统对有机物、氨氮、总氮的降解速率及去除效果与微生物量之间的关系。结果表明,有机物、氨氮、总氮降解动力学方程的出水浓度模拟值与实际废水处理后的出水浓度测量值拟合度良好,绝对误差分别为0.03~0.13、0.05~0.68、0.06~0.56。其中,有机物降解动力学方程的动力学常数为v_(max)=7.18 d~(-1),K_S=84.67 mg·L~(-1)(以COD计),明显高于普通活性污泥法动力学常数的一般参考值,说明MBBR系统处理生活污水中有机污染物的降解速率和去除效果优于活性污泥法。     

UV/O_3降解水样中COD的动力学建模

建立动力学模型可以对UV/O_3降解有机物的过程进行有效的分析和预测,帮助改进水处理工艺以提高有机物的降解效率和降低能源消耗。然而,已有的方法无法满足实际水样中未知有机物降解过程的建模需求。在化学反应机理的基础上,结合对有机物降解生成CO_2浓度演化规律的分析,建立了一种可预测未知有机物降解反应的数学模型。通过改变氧化消解的条件,从理论上检验了该模型的灵敏度;同时,实验采用了含有葡萄糖、尿素和邻苯二甲酸氢钾的混合溶液作为测试水样,考察了模型的准确性,实验值与预测值的趋势一致。     

高频脉冲介质阻挡放电去除水中17β-雌二醇

实验采用高频脉冲介质阻挡放电工艺处理水体中的17β-雌二醇（E2）。结果表明，该工艺可以有效地降解水中的E2，E2的降解过程符合一级反应动力学模型。当体系脉冲峰-峰电压为24kV，初始浓度为100μg／L的E2在超纯水中的降解一级反应速率常数为0．1314min^-1。E2的降解速率常数随脉冲峰-峰电压的增大而升高，随E2初始浓度和溶液初始pH增加而降低，溶液初始电导率对E2的降解影响不大。     

微波辅助光催化降解阿特拉津的表观动力学

以内分泌干扰物阿特拉津为目标物,建立循环流化床微波辅助光催化体系,研究其微波辅助光催化降解规律。表观动力学研究发现,当阿特拉津初始浓度较低时,其在微波辅助光催化体系中的降解符合表观一级反应动力学特征。降解反应速率常数与阿特拉津初始浓度呈负线性相关,与紫外光强呈正线性相关,与催化剂浓度呈抛物线性相关。表观反应速率常数kobs=3.95×10-4c-0.27030I1.2224W0.3283,该模型计算值与实验值吻合较好,平均相对偏差仅为0.5%,可用于预测微波辅助光催化降解低浓度有机污染物的反应规律。     

利用OUR监测不同SRT下有机物去除与硝化的分界点

为深入了解有机物与氨氮的降解规律,对活性污泥法改进及新兴脱氮技术应用提供技术支持,研究了有机物去除段与硝化段分离的过程和机理,探讨了不同污泥龄对该过程的影响,并加入呼吸速率(OUR)这一新指标。结果表明,在各污泥龄下,有机物去除和硝化是分步进行的,先进行有机物的去除,当有机物进入慢速降解或难降解阶段时,才进入硝化阶段。污泥龄越小,两个过程的分离越明显。10、17.5和35 d污泥龄下有机物对氨氮的临界抑制浓度分别为36、72和96 mg·L~(-1)。DO和OUR均可表征该分离过程。OUR作为表示活性污泥活性的指标,在实际分离应用中更有意义。     

序批式活性污泥法工艺处理含盐废水动力学模型研究

为了实现含盐废水序批式活性污泥法(SBR)工艺的启动,采用逐步提高废水中NaCl浓度负荷的方法对活性污泥进行驯化,并建立有机物(COD)与NH4+-N的降解动力学模型。结果表明,经过280d的驯化和稳定运行,SBR系统可以有效降解含盐废水,COD去除率高于74%,NH4+-N平均去除率高于90%,实现了SBR工艺处理含盐废水的启动和稳定运行。含盐废水有机物(COD)降解动力学参数r0(无盐条件下的COD去除速率)为129.87mg/(L.h),KY(盐抑制常数)为7700.01mg/L;含盐废水硝化反应动力学参数Ks(饱和常数)为186.52mg/L,vmax(NH4+-N的最大比降解速率)为0.0034h-1。     

溶液中阴离子对UV/H2O2降解十二烷基苯磺酸钠的影响及其机理

研究了UV/H2O2工艺对十二烷基苯磺酸钠(LAS)的去除效果、溶液中阴离子对LAS降解的影响及机理.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中的LAS;在H2O2投加量为8 mg/L,14 W低压汞灯照射下,LAS在蒸馏水和自来水中的反应速率常数分别为0.018 0 、0.012 2 min-1;NO-3、Cl-、SO2-4和HCO-3对LAS光降解有抑制作用,当该4种离子摩尔浓度均分别为5、10、15 mmol/L时,对LAS光降解的抑制程度为HCO-3》NO-3》Cl-》SO2-4,且随着离子摩尔浓度的增大,抑制作用增强;LAS在自来水中的反应速率常数低于在蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种离子影响的结果.     

O_3/BAF工艺系统中有机物生物降解数学模型

研究臭氧预氧化/曝气生物滤池（O3/BAF）联合工艺深度处理实际城市污水二级出水过程中,后续BAF系统中有机物的生物降解数学模型。以有机底物浓度、填料层高度两个基本变量为控制条件,研究BAF的总体运行常数和填料特性常数,得出BAF有机物生物降解动力学方程为（Se/S0）=exp（（-Kn/qSh0））。出水与进水COD浓度比值（Se/S0）的对数与反应器填料高度（h）之间可表达成一次函数关系。在不同的进水浓度（S0）下,根据ln（Se/S0）~h和关系式m=（K/qS0n）,得到方程ln（qm）=-nln（S0）＋lnK。BAF总体运行常数K和填料特性常数n分别为1.708和0.5063。该模型对BAF工艺有如下指导意义：可以根据设计流量、进水有机物浓度和出水浓度,初步确定BAF的尺寸（如横截面积、高度等）。     

光催化电化学联合降解水中苯酚的研究

采用电化学、光催化联合工艺降解水中苯酚,在对其降解机理、反应动力学进行分析的基础上,考察了电解质浓度、电流密度及溶液pH等控制因素对降解速率的影响。实验结果表明：电化学和光催化同时作用时,产生了协同作用;以氯化钠为电解质可增强协同作用;光电联合工艺降解苯酚符合准一级反应动力学;弱酸性环境有利于降解反应的进行。在电流密度...     

溶液中阴离子和腐殖酸对UV/H2O2降解2,4-二氯酚的影响

研究了UV/H2O2工艺对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的去除效果和水中阴离子、腐殖酸对该工艺降解2,4-DCP的影响.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中2,4-DCP,光降解过程符合一级反应动力学模型;在H2O2投加量为8 mg/L、1个30 W低压汞灯照射下,2,4-DCP在蒸馏水和自来水中反应速率常数分别为0.023 2、0.016 2 min-1;NO-3、Cl-、HCO-3对2,4-DCP光降解有抑制作用,当3种阴离子摩尔浓度为0.5、10.0、20.0 mmol/L时,对2,4-DCP光降解的抑制程度为HCO-3＞NO-3＞Cl-;腐殖酸在低浓度时,促进光降解反应进行,在高浓度时,2,4-DCP的光降解受到抑制.自来水中的反应速率常数低于蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种阴离子和腐殖酸影响的结果.     

内循环管式光催化反应器降解水中喹啉的动力学研究

采用内循环管式光催化反应器,考察不同的温度、有机物底物浓度、光照强度、曝气强度等因素对水中喹啉的降解效果影响,在此基础上进行降解动力学研究。实验结果表明:温度、喹啉初始浓度、光照强度、曝气强度等因素与喹啉的催化降解呈现良好的相关关系,喹啉的表观吸附平衡常数为0.0244 L/mg,溶解氧表观吸附平衡常数为2.11,反应活化能为16.734 kJ/mol,光照强度修正指数为0.525。     

盐单胞菌H17降解苯酚的响应面法优化及动力学

为获得盐单胞菌(Halomonas sp.)H17降解苯酚的最优条件,在单因素试验的基础上,通过Box-Behnken设计试验与响应面法,考察温度、pH、葡萄糖浓度对H17降解苯酚的影响,并通过动力学模型探究该菌株的生长和苯酚降解特性。结果表明,H17降解苯酚的最优条件为30℃、pH=8.0、葡萄糖质量浓度0.8g/L,在此条件下,苯酚降解率预测值为74.39%,实际值为73.92%,表明该模型可靠。该菌株降解苯酚动力学模型符合Haldane模型,其最大比降解速率、饱和常数和抑制常数分别为0.35h~(-1)、165.91mg/L和460.13mg/L。响应面法优化得到的生物降解条件准确,可为高盐含酚废水处理提供依据。     

超声波和零价铁联用对氯代苯酚脱氯降解作用的研究

采用超声波和零价铁联用对氯代有机物3氯苯酚(CP)、2,4-二氯苯酚(DCP)和2,4,6-三氯苯酚(TCP)模拟废水进行了脱氯处理研究。以单因素法, 考察了铁粉初始投加量、溶液的初始浓度、超声波功率和溶液的pH值等因素对氯代酚降解的影响，并探讨了降解反应动力学。结果表明，超声波和零价铁联用对氯酚具有显著的降解效果，当水样初始浓度为25 mg/L，溶液pH呈弱酸性，超声波功率为200 W时，氯代酚的脱氯效率达到最大值。降解反应符合准一级反应，CP、DCP和TCP的反应速率常数分别0.0613 h^-1、0.374 h^-1和0.197 h^-1。     

Fenton氧化水中间氯硝基苯的动力学与机制研究

结合Fenton氧化反应动力学模型研究了Fenton氧化水中间氯硝基苯(m-ClNB)的影响因素和降解机制.结果表明:(1)反应初始pH、H2O2浓度、Fe2+浓度、污染物初始浓度和反应温度对m-ClNB的降解均有明显影响.在反应初始pH为3.5、m-ClNB初始摩尔浓度为0.444mmol/L、H2O2摩尔浓度为21.55mmol/L、Fe2+摩尔浓度为0.054mmol/L、反应温度为(25土1)℃的条件下,m-ClNB的去除效果较好.(2)建立了Fenton氧化m-ClNB的准一级反应动力学模型,且m-ClNB的降解与该模型拟合良好.基于不同反应温度时的准一级反应速率常数(kap),得到了m-ClNB降解的阿累尼乌斯公式,且活化能为36.51kJ/mol.(3)气相色谱(GC)/质谱(MS)和高效液相色谱(HPLC)/MS分析表明,Fenton氧化m-ClNB的主要产物有4-氯-2-硝基苯酚及其同分异构体、羟基乙酸、草酸、丁二酸、丙二酸、6-氯己酸、乙醛酸、2,2-二羟基丙二酸和2-乙基丙二酸等.     

Fe~0/O_2体系降解苯胺废水机理

以苯胺为研究对象,在Fe~0/O_2体系中开展了降解实验。考察了苯胺在Fe~0/O_2体系与单一Fe0体系和单一O2体系下的降解效果,探究了Fe~0/O_2体系中活性氧化物的产生及降解苯胺的可能途径。结果表明:初始浓度为5.1 mg·L~(-1)的苯胺在Fe~0/O_2体系中可完全降解,降解过程存在协同效应,在Fe~0/O_2体系下降解速率常数为单一零价铁体系与单一氧化体系降解速率常数之和的46.15倍;Fe~0/O_2体系中活性氧化物主要有H2O2和·OH等自由基,苯胺在体系中的降解以·OH氧化为主,可能的降解途径为矿化和聚合,并以矿化为主;苯胺降解过程中氮素产物的变化表明降解体系中存在大量含氮有机物等中间产物。     

催化铁内电解法处理硝基苯废水的机理与动力学研究

对催化铁内电解法处理硝基苯废水降解动力学特性进行了研究。结果表明，降解过程符合准一级动力学规律。进水浓度、pH值和反应温度强烈影响硝基苯的降解速率。在实验pH值范围内，反应速率常数依次为：强酸性〉弱碱性〉弱酸性〉中性；循环伏安扫描图显示了硝基苯可以在铜电极上直接得电子还原，该反应在强酸和弱碱性条件下效果较好。反应速率常数随进水浓度的增大而减小。提高反应温度可改善处理效果，在30-45℃范围内，提高温度对处理效果的改善并不显著；当温度升高到45℃以上时，升温可以显著改善处理效果。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

曝气量对悬浮系统单级自养脱氮性能的影响

通过连续实验和间歇实验研究了不同曝气量对SBR系统自养脱氮性能的影响。连续实验表明,在进水氨氮浓度为155～185 mg/L时,曝气量分别为20、28、36和44 L/h时,TN去除率分别为80%、82%、80%和77%;增大和减小曝气量均会降低系统的脱氮效率。间歇实验表明,随着曝气量的增加,氨氮的降解速率有所升高,20、28、36和44 L/h曝气条件下氨氮的降解速率分别为7.23、7.25、7.86和7.95 mg/(g MLVSS.h);在降解的过程中DO浓度一直维持在较低的水平(<0.5 mg/L),pH值则呈先升高后降低的趋势;氨氮降解结束时,pH值和DO浓度同时升高。结果表明,改变曝气量会影响单级自养脱氮反应的进程,但对降解过程DO浓度值变化不大;DO浓度和pH值变化对氨降解结束具有指示作用。     

旋转盘反应器光催化降解苯酚废水动力学

采用旋转盘反应器(SDR)降解苯酚废水,对苯酚初始浓度、溶液p H值、H2O2的添加对其光催化降解动力学的影响进行了研究。结果表明,SDR内的光催化降解动力学特征符合一级反应动力学规律。苯酚初始浓度越低,反应速率常数k值越大;溶液p H=2时的降解速率高于其他p H值;H2O2的协同作用使苯酚的降解速率明显提高,其速率常数k值为未添加H2O2时的78倍。     

UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药布洛芬影响因素和降解机理

布洛芬是一种典型药物和个人护理用品(PPCPs),大量生产和广泛使用给环境带来了一定危害。基于响应面方法,采用UV/H_2O_2工艺降解布洛芬(IB),对降解过程中的影响因素(光强、H_2O_2投加量、初始IB浓度)进行了探讨,构建响应面模型。优化的最佳反应条件为:H_2O_2投加量0.10 mol·L~(-1)、初始IB浓度5.00 mg·L~(-1)、UV光强1 400μW·cm~(-2),预测和实验IB以及反应动力学速率常数接近,说明响应面模型能够有效描述UV/H_2O_2降解反应过程。同时用离子阱质谱仪鉴定出IB羟基加成物、4-乙基苯酚、对异丁基苯甲酸等降解中间产物,其中IB羟基加成物的细胞毒性大于IB本身,最后提出降解机理。本研究为UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药类污染物提供技术参考。