膨润土对复合污染中表面活性剂的吸附及机理

选取阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及非离子表面活性剂Triton X-100(TX-100)为代表,研究了其在膨润土上的吸附行为,探讨了膨润土阳离子交换容量(CEC)、温度、盐度对CPC吸附的影响.结果表明,Na基膨润土对CPC的吸附性能最好,对SDBS基本无吸附,对TX-100的吸附介于两者之间.Na基膨润土对CPC的吸附是阳离子交换和疏水键缔合共同作用的结果,对TX-100的吸附主要是通过其与膨润土硅氧表面间的氢键作用,同时通过疏水键作用形成吸附双分子层;SDBS在Ca基膨润土上的吸附损失量先增大后减小,在1.5倍临界胶束浓度 (CMC)时达到极大值,主要机理是SDBS与膨润土中的Ca²⁺产生沉淀作用,而胶束具有再溶解沉淀的作用.膨润土对CPC的吸附量随着温度升高而降低,随着CEC的增大而增大,一定浓度NaCl的加入有利于其在膨润土上的吸附.     

固定化荧光假单胞菌降解阴离子表面活性剂的研究

用海藻酸钠法包埋适冷性微生物荧光假单胞菌株AIS-11,并用于处理阴离子表面活性剂废水,所有实验均在批式反应器中进行。以L_9(3~4)正交试验确定了其对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的最佳包埋条件,并且对游离细胞和固定化菌体的降解过程进行了动力学分析和比较。结果表明,固定化珠体能将吸附和生物催化过程有机地耦联起来,有效地提高了阴离子表面活性剂的降解速率,将底物最大利用速度(mg/L·h)从游离细胞的5.75(SDS)和5.12(SDBS)分别提高至22.89和25.14。     

阴离子表面活性剂SDS和SDBS对紫贻贝生化指标的影响研究

以青岛胶州湾现场调查数据为依据,选择阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为污染物,以近海底栖生物紫贻贝为受试生物,研究了长期暴露后紫贻贝生化指标(SOD,CAT,GSH,GPx,GST,iNOS,AKP)的变化.结果表明,经过72 d不同浓度暴露后,SDBS实验组紫贻贝体内的SOD、CAT和iNOS活性均有显著下降（除CAT 0.1 mg/L组外）,GSH、GST和GPx在3.0　mg/L SDS和SDBS组较各自对照组均有显著升高.SDBS对紫贻贝生化指标影响的显著性水平大于SDS. 统计分析显示,SDBS暴露组下GST与GPx呈显著正相关关系,iNOS与SOD也表现出一定正相关,但GSH与CAT、GSH与SOD呈现显著负相关关系.此外,结果发现后闭壳肌中iNOS可能是一个具有应用前景的阴离子表面活性剂暴露生物标志物.     

SDS、SDBS胶团强化超滤Cu~(2+)的比较

采用模拟含Cu2+废水,以阴离子表面活性剂SDS和SDBS胶团强化超滤分离Cu2+(Cu2+固定为0.6 mmol/L),通过对渗透通量、渗透浓度、去除率、富集率的比较,从而得出SDS、SDBS分离效果的优劣.结果表明,添加SDS的渗透通量始终高于SDBS[其中SDS平均渗透通量为29.92 L.(m2.h)-1,而SDBS只有16.55 L.(m2.h)-1],渗透浓度始终低于SDBS,当渗透液Cu2+浓度接近为0时,SDBS、SDS所需浓度分别为2 mmol/L和6 mmol/L.SDS的Cu2+去除率和平均富集率高于SDBS(SDS平均去除率为85.06%,平均富集率为4.18;SDBS对应值分别为69.05%,4.05).此外,SDS自身的平均富集率也高于SDBS(SDS为3.89,SDBS为3.13).由此可见,SDS比SDBS更适合去除Cu2+.     

蛋壳处理洗涤废水中阴离子表面活性剂的试验研究

设计出以蛋壳为吸附剂的小型家用洗涤废水净化器处理洗涤废水,通过改变蛋壳的投加量、粒径、洗涤废水的流速,在动态实验的基础上考察蛋壳对洗涤废水中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的处理效果,研究过程中的SDBS含量采用荧光光度法检测.结果表明采用两级净化器装置处理SDBS效果较一级净化装置好,当两级净化器装置中蛋壳投加量为1 280 g,废水流速为0.25 L/min时,对SDBS的吸附率为73.4％.从本研究结果可以看出该家用废水净化器对洗涤废水处理具有现实意义.     

表面活性剂对中性氧化铝吸附甲基对硫磷的影响

分别应用离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性中性氧化铝对甲基对硫磷这种疏水性环境污染物进行吸附性能研究.结果表明,中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附行为与表面活性剂的种类和浓度及环境中pH值有关.原中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力较小,加入阴离子表面活性剂及调节pH值后其吸附能力增强.氧化铝对3种离子型表面活性剂的吸附性能有所不同,在中性条件下,对SDS的吸附量最大,对CTMAB的吸附量最小;当介质pH为4时,氧化铝对SDS或SDBS的吸附量都有所增大,对CTMAB的吸附量则下降.甲基对硫磷和阴离子表面活性剂同时存在于溶液中时,产生协同效应,使氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力有所提高.而阳离子表面活性剂存在下,氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力则逐渐下降.     

复合污染中Triton X-100在膨润土/水界面上的吸附行为

研究了水溶液中膨润土对非离子表面活性剂Triton X-100(X-100)的吸附,重点探讨了阳离子表面活性剂CPC、阴离子表面活性剂SDBS、中性无机盐NaCl及温度对膨润土吸附TX-100的影响.结果表明,Na基膨润土吸附TX-100的效果好于Ca基膨润土;低浓度CPC对膨润土吸附TX-100具有增强作用,当CPC初始浓度大于l0000 mg·L-1(平衡浓度Ce约为1CMC)时具有抑制作用,当CPC浓度低于3000 mg·L-1(Ce约为0.03CMC)时,TX-100吸附量与CPC浓度成线性正相关.SDBS能显著降低膨润土对TX-100的吸附,原因是溶液中SDBS与TX-100混合胶束的形成能阻止TX-100与膨润土硅氧表面间的氢键作用及在其表面形成胶束.NaCl的存在可以大大提高膨润土对TX-100的吸附,去除率由56%提高到99%以上.膨润土对TX-100的吸附随温度升高吸附量增大,其吸附热为12.68 kJ·mol-1,标准自由能的减小和熵值的增大是TX-100在膨润土上吸附的推动力.实验结果对用膨润土处理含表面活性剂废水具有一定的理论价值.     

三维电极体系对SDBS模拟生活污水的电催化降解

采用三维电极体系对十二烷基苯磺酸钠(SDBS)模拟生活污水进行了降解。考察了分别以阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂改性高岭土为粒子电极的电催化氧化效果,并探讨了实验过程中吸附与电解的协同作用。实验证明阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)改性时降解效果最好。在CTAB浓度为0.2 g/L,粒子电极投加量为13 g,SDBS浓度为300 mg/L,不调节pH(pH=9),电流密度50 mA/cm2,Na2SO4投加量2 g时,SDBS去除率和COD去除率分别为92.31%和84.41%。同时还用环境扫描电镜和物理吸附仪对CTAB改性前后的高岭土粒子电极进行了结构表征。     

改性膨润土粉末对克百威的吸附

分别用季铵盐阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性钠基膨润土,研究改性膨润土吸附水中氨基甲酸脂类农药克百威的效果、机理及主要影响因素。结果表明,改性膨润土的有机碳含量和用土量影响其对克百威的吸附去除率。表面活性剂通过插层进入膨润土间,有效扩张了膨润土的层间距,有机插层效果明显。100CTMAB-10SDBS膨润土为最佳的吸附剂类型,最佳用土量20.00 g/L,吸附平衡时间为3 h,平衡去除率为92.60%。改性膨润土对克百威的吸附符合Freundlich模型,变形公式的相关系数在98%以上。     

表面活性剂修饰氧化铋形貌及其超声降解性能研究

本实验分别用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及两种表面活性剂耦合进行修饰氧化铋形貌,并对修饰后的样品进行XRD、EDS、XPS、SEM等表征分析;同时探讨了表面活性剂修饰后的氧化铋在超声作用下对直接大红的最佳投加量和降解性能.结果表明:催化剂的最佳投加量为75 mg,最佳降解性能的样品为阴阳离子表面活性剂耦合修饰的氧化铋;当催化剂投加量为75 mg、初始浓度为10 mg·L-1、超声频率为45 k Hz、功率为100 W时,表面活性剂SDBS与CTAB在比例为1∶1耦合时修饰的氧化铋在20 min内对直接大红的总去除率达到99.4%,比空白实验提高16倍多.     

Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h. Translated from Environmental Science, 2005, 26(4): 124–128 [译自: 环境科学]     

Effect of activated sludge treatment on the formation of Nnitrosamines under different chloramination conditions

Municipal wastewater discharge is considered as one of the main sources of N-nitrosamine precursors which can impact the qualities of downstream source waters and reclaimed wastewaters for potable reuse. NNitrosamine precursors can be removed to various degrees during biological wastewater treatment (e.g., the activated sludge (AS) process). So far, little is known about the impact of the AS process on N-nitrosamine formation under practical disinfection condition (e.g., uniform formation condition (UFC)). In this study, N-nitrosamine UFC from selected model compounds, sewage components (i.e., blackwaters and greywaters) and sewage samples were comprehensively investigated during batch AS treatment tests. NNitrosodimethylamine (NDMA) formation from the tested precursor compounds (i.e., trimethylamine (TMA) and sumatriptan (SMTR)) under UFC chloramination decreased mostly after 6 or 24 hr treatment with different types of AS (i.e., domestic rural AS, domestic urban AS, and textile AS), and the reductions in NDMA UFC were comparable to their NDMA formation potential (FP) reductions. In urine and feces blackwaters, NDMA UFC increased after 6 or 24 hr treatment with the domestic (i.e., rural and urban) AS, while NDMA FP decreased substantially. The increases in NDMA UFC after AS treatment was presumably attributed to the removal of bulk organic matters (e.g., dissolved organic carbon (DOC)) which favored NDMA formation under UFC. On the other hand, in laundry greywaters having relatively abundant DOC, N-nitrosamine UFC was less affected by DOC removal before or after AS treatment, but decreased to similar degrees with N-nitrosamine FP. In sewage samples collected from wastewater treatment plants, N-nitrosamines UFC tended to increase or remain constant during AS treatment, despite the decreases in their FPs. These results suggest that biological wastewater treatment (e.g., the AS process) may not effectively reduce N-nitrosamine formation (e.g., measured under UFC) partially because the concurrent removal of bulk organic matters (e.g., DOC) favored N-nitrosamine formation in s econdary effluents.     

Effect of phosphate releasing in activated sludge on phosphorus removal from municipal wastewater

Aluminum and ferric salts are commonly used in municipal wastewater treatment plants(WWPTs) for phosphorus(P) removal. In this study, on-site jar tests were conducted to determine the removal of different P species from the fresh samples in the presence and absence of activated sludge(AS) with different doses of alum, poly-aluminum chloride,and ferric chloride at different p H. The soluble P(SP) concentration in the samples was about 0.63 mg/L. When the mixed liquor containing AS was treated with 8 mg/L of Al, SP could be reduced to 0.13 mg/L, while it was reduced to 0.16 mg/L with only 1 mg/L of Al after sedimentation removal of AS from sample. Chemical analysis determined that AS contained 59.8 mg-P/g-TSS and 43.8 mg-Al/g-TSS and most of the P was associated with the aluminum hydroxide. We discovered that the phosphate in the AS could readily be released from it, which was mainly responsible for ineffective removal of P to low levels in mixed liquor even with very high alum dose. This study provides new insight into the behavior and fate of P in the wastewater treatment plants that use alum to enhance P removal in the final effluent.     

F/M对活性污泥微生物生态网络的影响

为深入理解有机负荷率(F/M)对活性污泥(AS)微生物群落的影响,以F/M(以BOD/MLVSS计,下同)设计建议范围0.2～0.5 kg·(kg·d)-1为依据,将采集的AS样品分为3组,运用基于随机矩阵理论(RMT)的网络分析方法,解析了不同F/M条件下的AS微生物生态网络拓扑性质及结构特征.结果表明,较低的F/M...     

地下水LNAPL层的原位曝气模拟研究

曝气法(Air sparging,AS)已经成为修复地下水、土壤有机污染的重要技术,与数值模拟技术相结合可优化修复条件。文章利用TMVOC多相流模型研究了地下水位处LNAPL层的迁移转化,并通过情景模拟比较曝气法对污染修复的贡献率。只考虑地下水水流的对流-弥散作用时,目标污染物苯并没有得到彻底去除,只是通过下边界流出。60 d苯的质量损失率仅为1.79%;而连续曝气30 d后苯的去除率就可达到31.4%,最终脉冲曝气苯的损失率为44.8%。增大曝气量能提高气相渗透率及气相-液相接触面积,扩大污染物修复范围;当超过某一值(12 m3/h),其增量对污染物修复影响甚微。当曝气点位于低渗透岩层下方时,低渗透岩层会阻碍气流的垂向迁移,位于低渗透岩层上方的污染物很难得到除去。曝气法适用于溶解、挥发性较好的污染物。     

市政污水处理厂生物除磷运行效能与机理分析

选取浙江北部10个污水处理厂,调研污水厂生物除磷的运行效能并开展污泥活性以及微生物分布特征及其除磷机理的研究.通过活性污泥批试验表明,厌氧释磷率和好氧聚磷率(以P计)平均为2.4mg/(g·h)和2.2mg/(g·h);反硝化聚磷菌(DPAOs)占聚磷菌(PAOs)的比例为0.0%～80.1%.荧光原位杂交法(FISH)对活性污泥微生物群落结构分析表明,聚磷菌(PAOs)比例为2.0%～8.7%,聚糖菌(GAOs)比例为1.3%～22.4%.根据调查结果和生物除磷性能研究,可通过调整污水营养成分和设置独立前置反硝化池等方法改善除磷效果.     

基于活性污泥模型的污水COD组分划分方案研究

活性污泥数学模型(ASM)在污水处理厂的成功应用与进水组分的正确划分密切相关.从标准化和定量化的角度利用3个批式试验开发了COD组分划分方案及Matlab计算程序.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,曲阳污水厂进水COD中含有8.1%±1.6%的易生物降解组分SS、6.3%±2.2%的溶解性惰性组分SI、45.5%±3.5%的慢速生物降解组分XS、31.1%±2.1%的颗粒性惰性组分XI和9.0%±1.1%的异养菌组分XH.而白龙港污水厂进水COD中含有11.1%±2.2%的SS、9.9%±2.0%的SI、38.9%±10.7%的XS、23.3%±9.8%的XI和16.9%±1.8%的XH.与曲阳污水厂相比,白龙港污水厂进水COD中XS和XI含量偏低,而XH/COD值则明显偏高,表明长距离管道输送会显著影响COD组分浓度.     

有效微生物(EM)处理食品废水的试验研究

针对有效微生物群(EM)中含有好氧和厌氧微生物的特点,采用SBR反应器,进行了用EM处理食品废水的试验研究.结果表明,当进水COD_Cr为2 000～4 000 mg/L,pH为5.5～6.5时,向废水中投加0.5%～0.7%的EM复壮液,曝气12 h,沉淀10 h,COD_Cr的质量浓度可降为700～2 000 mg/L,COD_Cr去除率可达83.0%.      

城市污水厂活性污泥中胞外聚合物与工艺运行及污泥沉降性能的相关性分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)的组分及含量是影响活性污泥性能的重要因素之一.本研究在测定不同城市污水处理厂活性污泥中EPS的基础上,分析水质情况与运行条件对EPS组分的影响.结果表明:蛋白质为EPS的主要组分,约占25%~63%;腐殖酸次之,占21%~50%;DNA和多糖的含量较少.同是A~2O工艺的2个污水厂的污泥沉降性能和粒径分布差异较大.根据Pearson分析结果,在污泥微膨胀和正常状态下,EPS总量与污泥体积指数(Sludge Volume Index,SVI)及粒径分布没有明显的相关性,但腐殖酸和DNA均与SVI呈正相关.处理工艺的水力停留时间与EPS总量负相关,但污水中有机物含量对EPS的含量及组分没有影响.EPS中多糖含量与脱氮除磷过程显著相关,多糖可以作为脱氮除磷过程的有机碳源.污泥龄影响EPS中蛋白质与多糖的比值.因此,污水水质、工艺类型及运行条件不同程度的影响EPS的组分及含量,进而影响处理效果.     

基于PCA-LSSVM的厌氧废水处理系统出水VFA在线预测模型

采用IC厌氧废水处理系统处理人工合成废水,并利用PCA-LSSVM模型对系统出水挥发性脂肪酸(VFA)进行预测.首先利用主成分分析法(PCA)分析影响厌氧废水出水VFA浓度的多个变量的相关性并降低输入变量维数,然后用网格搜索结合10倍交叉验证优化LSSVM模型参数sig2和gam,最后利用建立的模型对实验数据进行仿真预测.仿真结果表明,稳态LSSVM模型对稳态条件下厌氧废水处理系统出水VFA具有很好的仿真预测能力,相对误差在4.72%以内,平均相对百分比误差(MAPE)为1.61%,均方根误差(RMSE)为1.08,相关系数达0.9996;稳态干扰LSSVM模型对厌氧废水处理系统出水VFA的仿真预测精度有所降低但仍然具有较好的预测能力,平均相对百分比误差(MAPE)为15.83%,均方根误差(RMSE)为15.45,相关系数为0.9984,该方法可为厌氧出水VFA在线预测和厌氧废水处理系统的优化控制提供指导.