Electrochemical in situ regeneration of granular activated carbon using a three-dimensional reactor

Electrochemical in situ regeneration of granular activated carbon (GAC) saturated with phenol was experimentally investigated using a three-dimensional electrode reactor with titanium filter electrode arrays. The feasibility of the electrochemical regeneration has been assessed by monitoring the regeneration efficiency and chemical oxygen demand (COD). The influence of the applied current, the effluent flow rate, and the effluent path of the electrochemical cell have been systematically studied. Under the optimum conditions, the regeneration efficiency of GAC could reach 94% in 2 hr, and no significant declination was observed after five-time continuous adsorption-regeneration cycles. The adsorption of organic pollutants was almost completely mineralized due to electrochemical oxidation, indicating that this regeneration process is much more potentially cost-effective for application.     

过滤式碳纤维电极消毒效果比较与机理研究

过滤式电极消毒作为一种安全、高效的新型消毒技术备受关注,然而目前使用的电极材料比较单一,且稳定性和高效性难以兼备,制约了该技术的设备化发展.本文采用过滤式消毒方式,考察了几种高孔隙率的导电碳纤维毡的消毒效果.结果表明,碳纤维毡电极具有优异的消毒能力,活性碳纤维电极可在几伏的电压下使细菌死亡,与传统电化学消毒相比,电压降低了1~2个数量级.其中A-PCF(聚丙烯腈基活性碳纤维)电极在外接电压2 V,水力停留时间2 s时即可对大肠杆菌菌液实现6.5log的去除.当外接电压≤2 V时,流出物中未检测到氯,pH保持不变,排除了电化学产物的影响.A-PCF可作为过滤式电极消毒的优选电极材料.     

单过硫酸氢钾复合粉在饮用水消毒过程中的副产物生成特性及遗传毒性变化

以北京田村山净水厂原水和炭后出水作为试验用水,对新型消毒剂单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)进行定性分析.向受试水样中分别投加单过硫酸氢钾复合粉和次氯酸钠,比较了复合粉消毒和氯消毒的DBPs生成量,并通过umu试验对水样消毒后的遗传毒性变化进行测试.结果表明,测试水样投加单过硫酸氢钾复合粉消毒前后的有机物种类变化不大,但仍有新的卤代烃和卤代物生成.与氯消毒相比,单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的含量更低.另外,根据umu测试的结果,经单过硫酸氢钾复合粉消毒后原水和炭后水的遗传毒性均明显低于氯消毒.然而在水中有机物较多和消毒剂投加量较大时,单过硫酸氢钾复合粉用于消毒仍有一定安全风险.     

颗粒活性炭对膜生物反应器脱氮性能的影响

为了考察投加颗粒活性炭(GAC)对膜生物反应器(MBR)运行过程和处理效果的影响,研究了MBR和GAC-MBR透膜压差、膜通量的变化情况和脱氮性能,并采用ASM1模型对2个反应器进行数学模拟.结果表明,MBR和GAC-MBR的运行周期分别为75,150h,说明GAC的加入能够显著减缓MBR膜污染的速度,延长MBR的运行周期.MBR和GAC-MBR氨氮浓度分别为0.5,6mg/L;硝氮浓度分别为4.5,2mg/L;总氮浓度分别为5,10mg/L,出水COD均低于20mg/L,出水能符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中的一级A标准.采用ASM1进行工艺数学模拟,模拟出水与实际测量值基本吻合,2个反应器中主要微生物为异养菌和氨氧化菌,异养菌在MBR和GAC-MBR中的质量分数分别为95.5%和97.7%;好氧氨氧化菌分别为4.4%和2.3%,说明投加颗粒活性炭能有效的缓解膜污染,并对污染物具有良好的处理效果.     

Particle properties in granular activated carbon filter during drinking water treatment

The elemental composition and bacteria attached in particles were investigated during granular activated carbon (GAC) filtration.The experimental results showed that trapped influent particles could form new,larger particles on GAC surface.The sloughing of individuals off GAC surface caused an increase in effluent particles in the size range from 5 to 25 μm.The selectivity for element removal in GAC filters caused an increasing proportion of metallic elements in the effluent particles.The distribution of molar ratio indicated a complicated composition for large particles,involving organic and inorganic substances.The organic proportion accounted for 40% of total carbon attached to the particles.Compared with dissolved carbon,there was potential for the formation of trihalomethanes by organic carbon attached to particles,especially for those with size larger than 10 μm.The pure carbon energy spectrum was found only in the GAC effluent and the size distribution of carbon fines was mainly above 10 μm.The larger carbon fines provided more space for bacterial colonization and stronger protection for attached bacteria against disinfection.The residual attached bacteria after chorine disinfection was increased to 10 2-10 3 CFU/mL within 24 hours at 25°C.     

城市污水深度处理中有机物的去除

以城市污水地下水回灌为回用目的 ,研究不同的污水深度处理工艺及对二级生物处理出水中有机物的去除 .研究结果表明 ,原水若未经深度处理 ,直接由土壤含水层处理的出水不能满足推荐的回灌水水质要求 .对原水分别采用混凝沉淀、过滤、臭氧氧化、粉末活性炭和粒状活性炭吸附等处理单元及组合工艺进行深度处理效果的对比 ,最终选用由混凝沉淀 ,砂滤 ,粒状活性炭过滤与土壤含水层处理相结合的工艺流程 .城市污水处理厂的二级出水经该工艺处理后 ,出水中的 DOC可降至 3mg/L以下 ,且活性炭柱的产水床体积可达 350 0 BV.     

Electro-assisted regeneration of ion exchange resins

Electro-assisted regeneration (EAR) for the mixed bed of strongly acidic cation and weakly basic anion exchange resins with the Al(OH)3 suspension in a three-compartment cell was investigated. The desalination experiments were carried out to evaluate the characteristic of the regenerated mixed resins. Experimental results showed that the efficiency of resin regeneration was strictly dependent on the voltage, regeneration time, and feed regenerant flow rate. The amount of the effluent reached 50 times the volume of the resins bed, and the conductivity was less than 1.0 μs/cm. Compared to the conventional ER, the total effluent volume of EAR was about 1000 mL more than that of ER under the same conditions, and the outlet conductivity was significantly lower. The desalination and regeneration reaction mechanisms of the mixed resins indicated the regeneration efficiency of resin with Al(OH)₃ as the regenerant was much higher than that with H₂O.     

活性炭深度处理工艺用于地下回灌的水质研究

以北京高碑店污水处理厂二级生化出水为对象,研究了用于地下回灌的活性炭三级处理工艺.活性炭可有效降低DOC,UV-254和COD,部分去除可吸附有机卤化物(AOX).再经过土壤含水层处理,约90%的可吸附有机溴化物(AOBr)可被去除.Ames试验结果显示活性炭工艺可有效降低二级生化出水中的致突物.GC/MS分析表明,活性炭吸附可降低有机物含量,再经土壤含水层处理,大部分有机物及优先控制的污染物可被去除.      

掺硼金刚石电极处理榨菜废水试验研究

掺硼金刚石(BDD)电极在电化学氧化难生物降解性废水时具有电化学性能良好、处理效果好等特点,因而受到广泛关注.本试验采用BDD电极电化学氧化榨菜废水,并考察了稀释比、初始pH值、电流密度、极板间距等参数对COD、氨氮(NH3-N)去除率的影响.试验结果表明:在稀释比为1∶2、电流密度50 mA·cm-2、未调节pH值、极板间距为15 mm的最优工况下,COD、NH3-N去除率分别为96.9%、100%.COD去除率满足线性方程y=0.435t(R2=0.9899),NH3-N去除率满足多项式拟合方程y=0.53+0.936t+0.031t2-3.46×10-4t3(R2=0.9956).研究表明,BDD电极电化学氧化榨菜废水是一种有效的高级氧化工艺.     

活性炭催化过硫酸钠降解金橙G动力学

采用颗粒活性炭(granular active carbon,GAC)催化过硫酸钠(sodium persulfate,PDS)产生具有强氧化性的硫酸根自由基,以偶氮染料金橙G(orange G,OG)为目标污染物,研究了其降解过程及动力学.结果表明,GAC/PDS体系能通过氧化作用有效地去除金橙G,其中氧化降解速率主要与PDS投量、GAC投加量、溶液的初始浓度及反应温度有关,升高温度和GAC投量可以显著地加快OG的降解.且在初始浓度为0.050～0.125 mmol·L-1、pH值为5.0、n(PDS)/n(OG)为10/1～160/1、GAC投量为0.1～1.6 g·L-1、温度为298～338 K的实验范围内,反应的氧化降解符合一级动力学模型且与实验值吻合良好.另外还对GAC重复使用之后的催化效果进行了初步考察.     

石墨烯凝胶电极的制备及电吸附Pb2+的性能

电吸附去除水中重金属离子具有吸附容量高和电极可再生的优点.本文采用高温水热法还原氧化石墨烯(GO)得到石墨烯水凝胶(GS)并经压片制得GS电极.本文对GS电极的电化学性能进行了测试,考察了GS电极电吸附Pb~(2+)的动力学和热力学特性,以及电极的脱附和循环使用情况.结果表明,GS电极的电化学性能优异,其单位质量比电容高达200.4 F·g~(-1)(1 A·g~(-1));提高电压有利于GS电极电吸附Pb~(2+),电压为-1.2 V时,GS电极对Pb~(2+)的去除率达96.4%;GS电极电吸附Pb~(2+)的饱和吸附量达461.20 mg·g~(-1),是不加电时饱和吸附量的2倍;施加反向电压可以实现Pb~(2+)的脱附和电极再生,电吸附-脱附15次后,电极对Pb~(2+)的去除率保持在95%以上.     

复三维电极生物膜反应器脱除饮用水中的硝酸盐

研究了以无烟煤和以颗粒活性炭为介质的复三维电极电化学-生物膜反应器脱除饮用水中硝酸盐的工艺，该工艺将复三维电化学产氢与以氢气为电子供体的自养反硝化工艺结合起来.实验表明，两种介质的反应器在不加任何有机基质时都能有效地脱除水中的硝酸盐，并且两种反应器的最大电流效率分别达到204％和185％.在水力停留时间不小于2.1—2.5h时，反应器的脱硝率接近100％.在34℃、槽压4.97V时处理21.4mg(NO     

粒状活性炭厌氧生物再生初探

吸附有苯酚的粒状活性炭间歇厌氧生物再生试验结果表明，厌氧生物再生可以部分恢复活性炭活性。当活性炭苯酚吸附量为６．２４ｍｇ／ｇ时经７ｄ再生，酚值再生率为８１．６％；当活性炭苯酚吸附量为１３７ｍｇ／ｇ时，经１５５ｈ再生，酚值再生率为７４．５％，碘值再生率为５４．１％。     

固定化生物活性炭处理含硝基苯微污染水的可行性研究

以硝基苯为主要目标污染物,探讨固定化生物活性炭（IBAC）工艺对含硝基苯微污染水的净化效能以及利用该工艺处理含硝基苯微污染水的可行性.采用筛选、驯化的工程菌,对活性炭（GAC）进行固定化,使之成为固定化生物活性炭处理含硝基苯微污染水.试验对比了IBAC和GAC去除硝基苯、高锰酸盐指数、浊度、UV₂₅₄、氨氮、亚硝酸盐氮的性能,测定了炭柱进出水中生物综合毒性,考察了炭柱在接种后以及运行相对稳定时炭上细菌总数的变化.结果表明,IBAC启动速度快,对微污染物净化效能较高;IBAC对硝基苯的去除效果更好,在遭遇冲击负荷时,恢复净化能力的时间较短;炭柱进水中硝基苯控制26 μg/L以下时可保证出水检不出硝基苯;加入硝基苯会明显增加水的毒性,IBAC出水毒性低于GAC出水;IBAC上细菌总量较高,沿水流方向,炭柱上的菌量都是先增加后减少.     

F-SnO2/GAC粒子电极的制备及其电催化性能

以颗粒活性炭（GAC）为载体,通过溶胶-凝胶法制备了经F^-掺杂改性的F-SnO₂/GAC粒子电极.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安曲线（CV）对粒子电极进行了表征.并以罗丹明B（RhB）为目标污染物,考察该粒子电极的电催化性能.结果表明：F-SnO₂纳米颗粒均匀分布在GAC的内外表面,且结晶完整;经F^-掺杂改性后的SnO₂活性组分能够增加反应体系中的转变电荷量,提高电催化活性.当RhB质量浓度为300mg/L、初始pH 3、槽电压为9V、处理30min时,在500℃下煅烧2h的10% F-SnO₂/GAC粒子电极对RhB的脱色率和COD去除率达到了97.6%和89.0%.运用电子自旋共振技术（ESR）确定了电催化过程主要是以羟基自由基（·OH）的间接氧化来实现对污染物的去除.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

邻苯二甲酸二甲酯在颗粒活性炭中的穿透特性

在25℃条件下,研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的动态吸附特性及其影响因素.在不同进水流量（0.65～4 mL·min^-1）、GAC粒径（550～1　250　μm）、DMP初始浓度（50～400　mg·L^-1）和GAC炭量（0.75～1.4 g）条件下,考察了DMP在GAC柱中的穿透特性.研究表明,GAC对DMP的吸附容量较大,Yoon-Nelson模型能够很好地拟合各种工况下的动态穿透曲线;动态吸附容量随着进水流量和GAC粒径的增大而减小,相反,随着DMP初始浓度和GAC炭量的增大而增大.根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t₁以及平衡点t₂.在建立了各影响因素与Yoon-Nelson穿透模型参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与穿透时间和各影响因素之间的动态关系模型.     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

Continuous electrochemical oxidation of methyl orange waste water using a three-dimensional electrode reactor

The removal of methyl orange wastewater was experimentally investigated using a three-dimensional electrode reactor with granular activated carbon and titanium filter electrodes arrays. The effects of the electric current, the residence time and the initial dye concentration on the methyl orange removal were evaluated. For the initial concentration of 1150 mg/L, the COD removal was obtained as 90% under the conditions of electric current 2 A, residence time 40 min. The effluent path of the electrochemical cell was optimized, using the anode effluent instead of the top effluent, where the COD removal was increased to 93% and the corresponding energy consumption was decreased from 15.5 to 14.6 kW-hr/kg COD.     

某市受污染水源水处理工艺评价与饮用水净化工艺试验

采用我国城市供水行业２０００年技术进步发展规划水质目标与Ａｍｅｓ试验评价现有水处理工艺与模拟水处理工艺的净化效果。为受污染水源的净水工艺选择提供参考依据。结果：１现有水厂传统处理（Ｔ）工艺出水有溴味、氨氮、矿物油、亚硝酸盐氮、酚类、多环芳烃类等多项水质超标,与原水相比,致突变活性进一步增强;２在传统处理之前,增加生物预处理（ＢＴ）工艺或之后增加活性炭吸附处理（ＴＣ）工艺,均能有效改善水质,降低致突