生物滴滤法净化低浓度磷化氢及其微生物群落分析

采用生物滴滤法净化低浓度磷化氢气体,探讨填料种类、进气量、氧浓度、进气磷化氢浓度等因素对净化过程的影响。复合填料能促进气态磷化氢的吸附,但微生物对磷化氢的净化起决定性作用。进气负荷高于300 mL·min~(-1)(空间速度为8.2 h~(-1))时,滴滤塔内磷化氢去除率下降明显;进气中氧含量不足时,生物氧化进程受到抑制,磷化氢净化效果变差。在进气流量200 mL·min~(-1)、氧体积分数8.2%、磷化氢入口浓度20 mg·m~(-3)条件下,磷化氢脱除率可高达76.8%,定期废弃的吸收液中总磷含量均低于1.0 mg·L~(-1)。生物滴滤塔内具有较高的微生物种群多样性,细菌以变形菌门(Proteobacteria)最为丰富,主要的细菌种属有:鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、甲醇杆菌(Methylobacterium)、嗜甲基菌(Methylophilus)及伯克氏菌(Burkholderia)。     

生物催化氧化法脱除H2S的试验研究

针对H2S污染的严峻形势,构建了包括催化再生装置和生物滴滤器的生物催化氧化装置.该装置以沸石为填料,以氧化亚铁硫杆菌为脱硫菌种,通过微生物和Fe3 的双重氧化作用高效脱除H2S.试验确定了装置的适宜喷淋量和沸石的最佳粒径.在温度为30 ℃,进气量为0.25 m3/h,进气H2S浓度为2500 mg/m3,喷淋量为1000 mL/h,喷淋液的pH值为1.97、Fe3 浓度为0.05 mol/L的条件下,出气H2S浓度足以达到GB14554-93规定的一级厂界标准值.试验证明,生物催化氧化法是一种新型高效的脱硫技术,应进一步开展中试研究.     

生物催化氧化法脱除H2S的填料选择研究

针对H2S污染的严峻形势,构建了包括催化再生装置和生物滴滤器的生物催化氧化装置,进行了装置的填料选择研究.经对比试验得出填料脱硫性能的优劣顺序为:沸石＞焦炭＞多面空心塑料小球.在温度为30 ℃、进气量为0.25 m3/h、进气H2S为2 000 mg/m3、喷淋量为1 000 mL/h、喷淋液的pH为1.97、Fe3 为0.05 mol/L的条件下,装填沸石的生物催化氧化装置的出气H2S浓度足以达到<恶臭污染物排放标准>(GB 14554-93)规定的一级厂界标准值.试验证明,生物催化氧化法是有效的新型脱除H2S技术,具有良好的经济、社会及环境效益,应进一步开展中试研究.     

改进型生物滴滤塔处理H2S臭气的最适工艺条件研究

以H2S气体为研究对象,考察改进型生物滴滤塔的脱臭效能、最适工艺运行条件及其影响因素.试验结果表明,循环液喷淋量为10 L/s,气体流量为400 L/s的情况下,最高H2S负荷率可以达到68.2 g/m3·h;最适气体停留时间68.4 s.当入口H2S浓度分别为0～700 mg/m3、700～1000 mg/m3和大于1000 mg/m3时,对应的最适循环液喷淋量为10 L/s、15 L/s和60 L/s.H2S去除率100%的情况下,最大允许进气浓度可达1870 mg/m3,即最大H2S负荷率为98.4 g/m3·h.该研究表明,改进型生物滴滤塔具有较高的H2S去除能力,最适工艺运行条件的确定对污水厂臭气和化工行业产生的H2S处理具有一定的指导意义.     

氧化锰共生矿烟气脱硫的机理及影响因素

利用南非的氧化锰共生矿进行烟气脱硫,研究了共生锰矿烟气脱硫性能及其机理,并考察了锰矿粒径、反应温度、液固比、进气流量、进口SO_2浓度等因素对脱硫率的影响。结果表明,氧化锰共生矿中主要的锰化合物是MnO_2、Mn_2O_3和MnCO_3,烟气脱硫过程主要存在4种方式:MnO_2与SO_2发生氧化还原反应生成硫酸锰;液相中Mn~(2+)催化氧化SO_2产生硫酸;MnCO_3与硫酸反应生成硫酸锰;Mn_2O_3与硫酸反应后生成的MnO_2可以继续与SO_2进行脱硫反应,但是Mn_2O_3与SO_2直接反应的活性较差。氧化锰共生矿烟气脱硫的最佳工艺参数为:锰矿粒径200目、反应温度80℃、液固比10:1以及进气流量600mL·min~(-1)。     

隔膜电解海水氧化耦合吸收脱硫脱硝净化船舶尾气技术

采用隔膜电解技术对海水进行改性,生成的氧化液和碱性液分别喷淋进入氧化洗涤塔和碱式吸收塔,通过耦合的二段式反应研究脱除模拟船舶尾气中NO与SO_2的性能,实验详细考察了NO与SO_2的气体流量与初始浓度、海水电解时间和氧化液有效氯浓度对SO_2和NO脱除效率的影响。结果表明:隔膜电解海水能够高效地脱除船舶尾气中的SO_2和NO;SO_2脱除效率高,在实验条件范围内几乎不受各因素的影响;NO脱除效率随NO初始浓度、海水电解时间、氧化液有效氯浓度的提升而增大,随SO_2初始浓度、气体流量的提升而减小。当气体流量为1 m~3·h~(-1),初始SO_2、NO浓度分别为600mL·m~(-3)和900 mL·m~(-3),海水电解时间为60 min,氧化液有效氯浓度为540 mg·L~(-1)时,模拟船舶尾气中SO_2和NO的去除效率可以分别达到98.6%和84.4%。     

超声波雾化技术对磷矿浆脱硫强化的影响分析

为了对磷矿浆湿法脱硫技术进行强化,实验将超声波雾化技术应用于磷矿浆脱硫,考察了吸收温度、进气流量、固液比、雾化功率、pH对脱硫效率的影响。结果表明:在SO_2进口浓度为1 500 mg·m~(-3)、氧含量为15%、进气流量为0.3 L·min~(-1)、吸收温度为35℃、固液比为25∶100、雾化功率为30 W的最佳条件下,磷矿浆脱硫率≥90%的反应时间可持续在620 min以上。经过对反应前后的磷矿粉及吸收液的分析,得出反应过程中一些离子及元素的变化规律。该工艺操作简便,对SO_2净化效率高,原料价廉易得,同时可副产磷肥,有助于实现烟气中SO_2的净化与磷矿的资源化。     

填料对生物滴滤塔去除H_2S的影响

为比较不同生物填料用于城市污水提升泵站除臭的性能,建立4组不同填料的生物滴滤塔(BTF)中试装置,并考察其对污水提升泵站中以H_2S为主的市政臭气的去除效果。结果表明,在进气风量为180 m~3·h~(-1),H_2S进气浓度控制在7 500~8 500μg·m-3条件下,竹炭在吸附阶段和挂膜阶段对H_2S去除效果均最佳;竹炭生物滴滤塔挂膜速度最快,只需1~2周就可以完成挂膜,H_2S主要集中在塔底填料层500 mm位置以下被降解,塔顶出气浓度稳定在(30±2)μg·m~(-3),压降稳定在(78.7±0.5)Pa,滤出液中SO_4~(2-)浓度最高达到117.04 mg·L~(-1),塔内pH为2.0~3.0,降解H_2S的微生物为嗜酸性菌。     

喷淋条件对生物滴滤塔去除含H_2S废气的影响

以竹炭为填料,采用高效生物滴滤塔(BTF)中试装置处理污水提升泵站产生的以H2S为主的废气,考察了喷淋时间和喷淋频率对塔内轴向H2S去除率、滤出液中SO2-4浓度和pH、塔内压降的影响。结果表明:当生物滴滤塔系统的空塔停留时间为6.43 s,喷淋时间和喷淋频率分别为1 min·次~(-1)和1次·(60 min)~(-1),BTF对H2S去除效果最好,去除率达99.0%以上,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918~(-2)002)一级厂界排放标准;BTF滤出液中的pH值稳定在2.0~3.0之间,塔内的微生物为嗜酸性硫氧化菌;BTF对H2S的降解符合Michaelis-Menten动力学模型,在适宜喷淋条件下,BTF内的表观半饱和常数(Ks)和最大表观去除速率(Vm)分别为86.8 mg·m-3和22.3 g·(m3·h)~(-1),系统具有较高的抗负荷冲击能力。     

批量反应器中碱法生物脱硫运行参数的优化

针对碱法生物脱硫过程中硫化物氧化产物难以控制的问题,在1个批量反应器中,依次研究了碱法生物脱硫效果受硫化物浓度、盐度、ORP、DO、温度等参数的影响。结果表明:反应器内脱硫过程从硫化物浓度为500 mg·L~(-1)开始,脱硫反应可分为迅速下降、停滞和低速下降3个过程;在迅速下降过程中,53 min内,硫化物浓度迅速降至约320 mg·L~(-1),pH从7.0上升至8.6;停滞过程中,硫化物浓度在320～280 mg·L~(-1)停留了约80 min,pH缓慢降低;在低速下降过程中,硫化物浓度以较低速度均匀地下降至10 mg·L~(-1)以下,硫化物去除率低,pH降至7.0以下。在迅速下降过程中,脱硫效率最大,主要氧化产物为单质S, ORP值在-400 mV保持不变。在盐度不高于3.5%、温度为30℃、DO浓度为2 mg·L~(-1)时,ORP值为-400 mV,可控制脱硫反应一直保持在迅速下降过程中,可以实现高效脱硫。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)组合工艺处理农药含酚废水

采用SDC-03型生物载体作为填料,考察厌氧-特异性移动床生物膜反应器对农药含酚废水中酚的去除效果,并探讨水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、进水酚浓度、pH值4个影响因素对反应器处理效果的影响。实验结果表明:在水温20~35℃,进水pH为7.0~8.5,酚浓度为36.70~86.56 mg·L~(-1),系统水力停留时间(HRT)为10 d的操作条件下,酚可稳定在2 mg·L~(-1)以下,运行后期酚浓度可降到0.5 mg·L~(-1)以下,平均去除率为98.24%,最高可达99.56%。出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978~(-1)996)的排放标准。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

负载CoO催化粒子电极的制备及其对腐殖酸的降解

以活性炭粉为载体,钴氧化物为催化活性组分,经造粒后制得PAC-Co催化粒子电极,研究了用于腐殖酸(HA)降解的PAC-Co催化粒子电极的制备条件,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射和比表面积分析仪等对粒子电极进行表征。结果显示,焙烧温度600℃、焙烧时间2 h、Co(NO_3)_2浸渍液浓度0.1 mol·L~(-1)为PAC-Co最佳制备条件。在I=0.2 A、进水流量9 m L·min~(-1)、Na_2SO_4电解质0.01 mol·L~(-1)、pH=7条件下,对于初始COD_0=200 mg·L~(-1)的模拟HA废水,反应70 min后,PAC-Co对UV254、色度及COD的去除分别达到95.09、97.84与91.45%,去除率均高于普通活性炭颗粒所制备的GAC-Co粒子电极。     

电晕-介质阻挡协同放电降解连续流丙酮

利用自制等离子体反应器开展电晕-介质阻挡协同放电降解连续流丙酮研究,采用均匀设计法获得适宜的丙酮降解参数及其相互关联性,通过解析电晕-介质阻挡协同放电机理,结合丙酮降解热力学性能分析,获得影响丙酮降解的主要因素。结果表明:丙酮降解的适宜条件为反应器电压9.60kV、空气流量1.4L·min~(-1)、在丙酮气体流量20 mL·min~(-1)的连续流体系下,电晕-介质阻挡协同放电3 min、初始质量浓度为1.807 mg·L~(-1)的丙酮单次循环降解率可达35.01%。解析等离子体放电过程和热力学性质发现,丙酮降解受协同放电活性粒子与反应温度的双重影响。     

铜氧化物/D851树脂催化臭氧氧化降解双酚A

通过Cu(NO_3)_2·3H_2O对螯合树脂D851进行沉淀改性,采用SEM观察、EDS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后螯合树脂进行了表征;研究了改性前后螯合树脂在不同反应体系对双酚A的降解效果及环境因素对CuO_x/D851催化臭氧氧化双酚A性能的影响;探讨了改性螯合树脂催化臭氧化降解双酚A的机理。结果表明:Cu(NO_3)_2·3H2_O对螯合树脂D851改性后,螯合树脂的表面形态,铜离子含量都有所改变;通过正交实验得出CuOx/D851树脂催化剂的最佳制备工艺是pH为8、活性组分浓度为337.5 mmol·L~(-1)、负载温度为70℃、反应时间为10 h;单因素法研究表明,在最佳条件臭氧投加量为8.4 mg·L~(-1)、催化剂投加量为0.6 g·L~(-1)、废水进样流量为4 mL·min~(-1)、双酚A初始浓度为10 mg·L~(-1)、初始pH为7,双酚A的降解率可达86.71%;在改性螯合树脂催化臭氧化体系中,改性后螯合树脂主要通过羟基自由基-直接臭氧氧化协同作用极大地提高了对BPA的降解率。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

酸性洗涤塔-生物滤塔-生物曝气池组合工艺处理恶臭气体NH3和H2S

采用酸性洗涤塔、生物滤塔和生物曝气池的组合工艺处理NH3、H2S恶臭混合气体,研究表明,该组合工艺对NH3和H2S有很好的去除效果,在进气流量为35 L/min,喷淋量45 L/h时,NH3进气浓度50.15~525.4 mg/m3,H2S进气浓度10.23~110.36 mg/m3时,NH3单一进气去除率稳定在99%以上,H2S单一进气去除率90%以上。混合进气后,NH3去除率几乎为100%,H2S的去除率提高至98%以上。在一定的浓度范围内,NH3和H2S之间的相互作用对两者的去除效果没有明显的影响,而且起到了相互促进降解的作用。同时,进气流量和填料层高度都会影响NH3、H2S的去除率。系统对进气容积负荷变化的缓冲能力强,在偶尔超负荷条件下运行并不能使系统崩溃,并且微生物对高负荷逐渐表现出适应性。大部分溶于水的氨由生物曝气池去除,去除率达到96.9%。     

泡沫分离法去除废水中的Cr(Ⅲ)离子

以绿色表面活性剂酪蛋白为起泡剂,采用间歇式泡沫分离法去除废水中高浓度Cr(Ⅲ)离子,考察了pH值、空气流量、酪蛋白的添加量、搅拌速度和装液体积5个因素对Cr(Ⅲ)离子去除率的影响。结果表明:当Cr(Ⅲ)离子初始浓度为100 mg·L~(-1)、处理时间为1.5 h时,最佳分离工艺条件为pH=9.5、空气流量0.75 L·min~(-1)、4 g·L~(-1)的酪蛋白的添加量25 m L、搅拌速度800 r·min~(-1)、装液体积1 500 m L,去除率可达99.78%;在最佳工艺条件下,用常规表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替酪蛋白进行对比实验,酪蛋白可以使废水中Cr(Ⅲ)离子去除率提高1.73%。酪蛋白是一种环境友好型物质,作为绿色生物表面活性剂适用于泡沫分离工艺中。     

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。     

废弃脱硝催化剂碱浸提取钒和钨的浸出动力学研究

针对不同NaOH浓度和浸出温度进行碱浸提取废弃脱硝催化剂中钒、钨的实验研究。在NaOH浓度为7.5 mol·L~(-1),碱浸温度为100℃的条件下,V_2O_5和WO_3的碱浸效率分别可达到92.94%和97.30%。基于液-固浸出过程中的核收缩模型研究了碱浸过程中钒、钨的浸出动力学,考察了NaOH浓度、碱浸温度对V_2O_5、WO_3浸出反应速率的影响,进而确定浸出过程中的控制步骤。结果显示,在100℃温度下,NaOH浓度在0.5~7.5 mol·L~(-1)范围内,V_2O_5、WO_3的浸出过程为固膜扩散控制过程,其表观反应级数分别为0.305、0.436。在7.5 mol·L~(-1)NaOH浓度下,V_2O_5、WO_3的浸出过程在30~100℃的反应温度范围内均为固膜扩散控制过程,浸出反应的表观活化能分别为17.74和37.88 k J·mol-1。