曝气生物滤池生物量和生物活性的试验研究

采用上流式曝气生物滤池(BAF)处理城市纳污河水,应用脂磷法和TTC-脱氢酶活性法测定填料表面的生物量和生物活性,并得出其随填科高度的变化规律.同时研究了填料高度对溶解性有机物(SCOD)和氨氮去除率的影响.结果表明,曝气生物滤池生物量和生物活性的沿程分布不均匀,沿水流方向生物量和生物活性逐渐减小,进水端约40cm厚的填料集中了生物总量的60%以上,生物总活性的65%以上.有机物浓度对于生物量和生物活性的大小有很大影响,有机物浓度较低时会成为微生物生长的限制因子,导致生物量和生物活性都比较低.生物量和生物活性的大小对污染物的沿程去除率影响较大,74.6%的有机物在进水端40cm厚的填料层内得到降解,而氨氮(NH4 -N)的硝化集中在上层填料层内.     

O3-BAF深度处理制革废水中沿程污染物降解规律

针对浙江省某制革园区污水处理厂二级生化出水,开展了处理规模36 t.d-1的臭氧-曝气生物滤池中试研究,考察了不同填料曝气生物滤池沿程高度上污染物的降解规律.结果表明:活性炭曝气生物滤池在沿程1 500 mm处的平均出水COD和色度分别为55.4 mg·L-1和12.6倍,混合填料曝气生物滤池在沿程1 800 mm处的平均出水COD和色度分别为55.6 mg·L-1和9.4倍,出水达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级B排放要求.陶粒曝气生物滤池在整个沿程高度上COD和色度变化幅度较小.在沿程高度上活性炭曝气生物滤池和混合填料曝气生物滤池的COD和氨氮在1 200 mm内降幅较大,之后降幅趋缓.3个曝气生物滤池的生物量在沿程900 mm时达到最大,分别为30.69、28.87和15.94 nmol·g-1.     

2种填料BAF深度处理印染废水沿程污染物变化规律研究

针对某印染工业园区污水处理厂二级生化处理出水,采用处理规模为15 t·d-1的中试试验,研究了活性炭填料和悬浮填料曝气生物滤池沿程的污染物浓度变化,探讨了用低价、轻质悬浮填料替代活性炭的可行性.结果表明,在进水COD和色度分别为50.2 mg·L-1和58倍时,活性炭和悬浮填料曝气生物滤池最终出水COD和色度分别为35.0 mg·L-1、18倍和44.3mg·L-1和26倍,均可达到城镇污水厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中的一级A排放标准要求,但是悬浮填料曝气生物滤池达标所需沿程的高度为2 400 mm,高于活性炭曝气生物滤池的1 800 mm.悬浮填料曝气生物滤池对色度、总氮、氨氮的去除效果及沿程变化趋势与活性炭曝气生物滤池相仿,但COD去除效果不佳,主要是与其生物量少有关.因此,用悬浮填料替代活性炭在该污水厂是可行的,但仍需要对填料大小和材质进行优选,增大生物量,必要时可考虑使用活性炭和悬浮填料的组合工艺减少造价成本.     

间歇曝气-内循环生物滤池效能及生物膜特性

针对间歇曝气耦合内循环生物滤池的强化脱氮作用机制尚不明确的问题,探究了反应器沿程污染物去除特性,运用多项测试手段解析系统沿程生物量、生物活性、硝化及反硝化速率,并对反应器内沿程微生物种群特性进行分析.试验结果表明:沿程类蛋白荧光强度逐渐减弱,最终出水并未检测到类蛋白峰;反应器沿程10～50cm区段NH4+-N的降低并没...     

海水曝气生物滤器污染物沿程转化规律的研究

以竹制空心生化球填料生物滤器处理海水养殖废水为对象,在水力负荷为0.58m3/[m3(填料)×h]、氨氮负荷为(0.35~0.46)g/[m3(填料)×h]、有机负荷约为11.58g/[m3(填料)×h]、气水比3:1、pH值为7.8~8.0、DO浓度2.8~5.8mg/L的条件下,考察了有机物和总氨氮(TAN)的沿程转化规律,分析了污染物的空间分布特性.结果表明:在给定的运行条件下,CODMn的主要去除区间在滤器的0~10cm高度,其中CODMn和溶解性CODMn在此处的去除率分别为49.12%和34.88%;TAN的主要去除区间为0~30cm,其中10cm处TAN的去除率为18%,30cm处为55%;生物量和生物活性由下向上呈递减的分布趋势;生物滤器污染物的主要去除区间为0~30cm,受到水质、水量冲击时,较高层的填料(30~60cm)起到了缓冲作用,将下层生物膜未能降解的污染物去除.     

水力负荷对蚯蚓生物滤池污水处理效果的影响

通过分析不同水力负荷下蚯蚓生物滤池进出水水质以及蚯蚓生存状况,研究水力负荷对蚯蚓生物滤池污水处理效果的影响.结果表明,水力负荷由2.0m3/(m2·d)增大到6.0m3/(m2·d)时,蚯蚓生物滤池出水各污染物浓度均缓慢增大,受水力负荷影响较小.当水力负荷增大到6.7m3/(m2·d)时,滤池出水COD、BOD5、SS、NH 4-N、TP浓度明显增大,出水TN浓度则呈下降趋势,蚯蚓出现严重不适现象.随着水力负荷增大,蚯蚓相对摄食能力呈先升高后降低趋势,水力负荷为4.8 m3/(m2·d)时,蚯蚓相对摄食能力最大,有机物去除效果良好.滤池内蚯蚓平均重量、平均密度,单位面积蚯蚓生物量和水力负荷均呈极显著负相关.推荐蚯蚓生物滤池运行水力负荷4.8m3/(m2·d),不宜超过6.7m3/(m2·d).     

工艺升级前后对微污染原水处理效果的对比研究

水源水被污染已成为饮用水处理工艺中特别关注的问题。通过中试和生产性的试验,对现有的工艺进行升级,在构筑物不变的情况下将原有的曝气池升级为生物预处理池,将砂滤池升级成生物滤池,试验结果对比表明:(1)中试生物预处理工艺过程中,高锰酸盐指数的去除率约16.4%,NH_4~+-N去除率能够达到60.5%左右,填料上生物量最高28.6 nmol P/(g填料);(2)中试生物滤池对高锰酸盐指数和NH4+-N的去除率分别达到33.4%和87.5%,对浊度和色度去除率分别为74.7%和24.3%,填料上生物量最高有37.8 nmol P/(g填料);(3)在生产性规模的生物预处理过程,高锰酸盐指数去除率为19.2%,而NH_4~+-N去除率为68.3%;(4)在生产性规模的生物滤池和砂滤池过程中,高锰酸盐指数平均去除率为30.7%和5.6%、NH_4~+-N平均去除率为81.3%和25.6%、UV254平均去除率为16.4%和0.03%、对色度去除率分别为27.7%和11.2%;生物滤池出水中总AOC比砂滤池出水中总AOC减少了63.8%,低于100μg乙酸碳/L。     

海水生物滤器氨氮沿程转化规律模型

生物滤器是海水循环水养殖系统中的核心水处理单元,其主要用于去除对养殖生物有害的氨氮、有机物等.本研究基于吸附原理和一级反应生物膜理论构建了氨氮在生物滤器中沿程转化规律的数学模型,并通过实验加以验证.实验所用生物滤器采用竹制空心生化球填料,装填高度为70 cm,在pH为7.1～7.6,DO为5～7 mg.L-1,气水比20∶1左右,有机负荷约为4g.(m3.h)-1,水力停留时间(HRT)为1 h条件下,生物滤器中氨氮的去除主要发生在填料高度0～10 cm处,10～70 cm处氨氮去除量很少.进水氨氮质量浓度的增大和水力停留时间的降低都会导致出水氨氮质量浓度增大.此外,模型对进水氨氮质量浓度较低时的沿程出水氨氮质量浓度具有很好的预测效果;当进水氨氮质量浓度较高时,预测值略低于实际结果.     

曝气生物滤池的短程硝化特性

通过控制进水pH值实现曝气生物滤池的短程硝化。工艺运行结果表明,对于进水pH值为8.22~8.57,NH4+-N平均容积负荷为0.5 kg/(m3.d),水温为17.5~20.2℃,曝气生物滤池溶解氧质量浓度平均为4.5 mg/L的条件下能够同步实现95%的NH4+-N去除率和80%的NO2--N积累率。通过分析FA和FNA沿滤池高度的变化特征,发现滤池底部(0~5 cm)区域短程硝化反应主要由FA控制,中部(5~15 cm)区域是由FA和FNA共同掌控;而上部区域(15~50 cm)则是由FNA控制,FNA沿滤池高度的快速增加是确保工艺实现稳定亚硝酸盐积累的重要原因。     

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg~(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg~(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P 0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.     

V2O5/TiO2催化剂中毒机理的试验研究

选择性催化还原(SCR)催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,是整个SCR系统脱硝效率和经济性的决定因素.本文工作的主要研究思路是以钒钛SCR催化剂为研究对象,研究了H2O和SO2,以及相同含量下K、Na、Ca、Pb的氧化物对钒钛催化剂NO转化率的影响.H2O的存在会抑制V2O5/TiO2催化剂脱硝活性,而SO2在一定程度上促进(V2O5/TiO2)催化剂的SCR脱硝反应,提高NO转化率;碱金属K对钒钛催化剂的钝化作用都是最强,K2O和Na2O的掺入会抑制钒钛催化剂上V2O5的还原能力,而CaO和PbO的掺入对钒钛催化剂上V2O5的还原能力影响较小.     

WO3/g-C3N4异质结光催化剂的制备和光催化活性探究

采用水热合成和煅烧法制备高催化活性的WO₃/g-C₃N₄材料,并用于酸性橙G废水的降解.同时,采用X射线衍射、漫反射光谱、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜和氮吸附-脱附测试、X光子能谱和光致发光光谱方法对复合材料进行了表征.降解实验表明,复合材料的光催化性能比单一WO₃和g-C₃N₄高,且Z型光催化剂WO₃/g-C₃N₄在WO₃与g-C₃N₄质量比为3∶10时具有最高的光催化活性,在105 min内对20 mg·L^-1酸性橙G的光降解效率达98%,反应速率是单一g-C₃N₄的5倍.采用自由基捕获剂分别对体系中的·OH、·O₂^-和h⁺进行捕获实验,结果表明,·OH、·O₂^-和h⁺共同参与了光催化降解反应,其中,h⁺是Z型WO₃/g-C₃N₄光催化的主要活性物质.复合催化剂具有良好的重复利用性,在3次循环试验后光降解效率仍达90%.     

热处理对SnO2/Ti电化学催化降解p-苯醌的影响

用热分解方法制备了钛基二氧化锡阳极(SnO₂/Ti),对比研究了空气/氧气2种热处理气氛对电极性能的影响.用扫描电镜(SEM)观察了电极表面形貌,对电极表面主要膜元素的化学状态进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,对电极在不同溶液的动电位极化行为进行了测试,研究了2种电极在5mA/cm²恒电流状态下对p-苯醌的电解催化去除性能.SEM观察表明,2种电极表面都为典型的泥裂形貌,但在氧气气氛中退火处理的电极具有更大的活性表面积.XPS分析发现,在氧气气氛中退火处理的电极表面Sn3d_5/2、Sb3d_5/2电子的结合能较在空气气氛中退火处理的低0.15eV.动电位极化测试结果与恒电流电解实验结果都表明,在氧气气氛中退火处理的电极对水中p-苯醌具有更好的电化学催化去除性能.在电解进行至溶液完全脱色的情况下,氧气气氛中退火处理的电极对水中TOC的去除率为76.3%,而空气气氛中退火处理的电极对水中TOC的去除率为63.3%.在2种电极条件下,溶液中TOC浓度随电解时间的变化规律均符合指数变化规律.     

CuO(-CeO2)/Al2O3催化剂对萘催化氧化性能研究

采用浸渍法制备了CuO/Al2O3、CeO2/Al2O3和CuO-CeO2/Al2O3这3种催化剂,通过氮吸附、SEM、XRD等手段对催化剂的结构及组成进行了表征,利用固定床反应装置考察了活性组分、气体流量、催化反应温度对萘催化氧化性能的影响.结果表明,18%CeO2/Al2O3的萘催化活性较低,18%CuO/Al2O3和9%CuO-9%CeO2/Al2O3的活性较高,两者在300℃时对萘的去除率分别达到91%和89%;CuO-CeO2/Al2O3催化剂具有比CuO/Al2O3更好的低温活性;气流量的变化对两种催化剂性能的影响不大.     

Surface modification of polypropylene non-woven fibers with TiO2 nanoparticles via layer-by-layer self assembly method: Preparation and photocatalytic activity

Polypropylene (PP) meltblown fibers were coated with titanium dioxide (TiO₂) nanoparticles using layer-by-layer (LbL) deposition technique. The fibers were first modified with 3 layers of poly(4-styrenesulfonic acid) (PSS) and poly(diallyl-dimethylammonium chloride) (PDADMAC) to improve the anchoring of the TiO₂ nanoparticle clusters. PDADMAC, which is positively charged, was then used as counter polyelectrolyte in tandem with anionic TiO₂ nanoparticles to construct TiO₂/PDADMAC bilayer in the LbL fashion. The number of deposited TiO₂/PDADMAC layers was varied from 1 to 7 bilayer, and could be used to adjust TiO₂ loading. The LbL technique showed higher TiO₂ loading efficiency than the impregnation approach. The modified fibers were tested for their photocatalytic activity against a model dye, Methylene Blue (MB). Results showed that the TiO₂ modified fibers exhibited excellent photocatalytic activity efficiency similar to that of TiO₂ powder dispersed in solution. The deposition of TiO₂ 3 bilayer on the PP substrate was sufficient to produce nanocomposite fibers that could bleach the MB solution in less than 4 hr. TiO₂-LbL constructions also preserved TiO₂ adhesion on substrate surface after 1 cycle of photocatalytic test. Successive photocatalytic test showed decline in MB reduction rate with loss of TiO₂ particles from the substrate outer surface. However, even in the third cycle, the TiO₂ modified fibers are still moderately effective as it could remove more than 95% of MB after 8 hr of treatment.     

Photocatalytic activity of Fe-doped CaTiO3 under UV-visible light

The photocatalytic degradation of methylene blue（MB） over Fe-doped CaTiO3 under UV-visible light was investigated. The as-prepared samples were characterized using X-ray diffraction（XRD）, scanning electron microscope（SEM） equipped with an energy dispersive spectrometer（EDS） system, Fourier transform infrared spectra（FT-IR）, and UV-visible diffuse reflectance spectroscopy（DRS）. The results show that the doping with Fe significantly promoted the light absorption ability of CaTiO3 in the visible light region. The Fe-doped CaTiO3 exhibited higher photocatalytic activity than CaTiO3 for the degradation of MB.However, the photocatalytic activity of the Fe-doped CaTiO3 was greatly influenced by the calcination temperature during the preparation process. The Fe-doped CaTiO3 prepared at500°C exhibited the best photocatalytic activity, with degradation of almost 100% MB（10 ppm）under UV-visible light for 180 min.     

二氧化钛纳米颗粒对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响

二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）的广泛应用使其环境释放量不断增加,从而影响到土壤氮的转化过程.然而,目前关于TiO₂NPs对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响机制尚不明确.因此,本研究以典型沼泽土壤为研究对象,通过室内培养实验研究不同剂量TiO₂NPs处理（0 mg·kg^-1（CK）、10 mg·kg^-1（A10）、100 mg·kg^-1（A100）、250 mg·kg^-1（A250）、1000 mg·kg^-1（A1000））对土壤理化性质、酶活性和氮矿化过程的影响,探讨TiO₂NPs输入对土壤氮矿化过程影响的内在机制.结果表明：①不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH和总有机碳（TOC）含量（p<0.05）,A100、A250和A1000处理显著降低了硝态氮（NO₃^--N）含量（p<0.05）.②A250和A1000处理显著抑制了过氧化氢酶活性（p<0.05）;培养7 d,不同剂量TiO₂NPs处理均显著促进了脲酶活性（p<0.05）,抑制了脱氢酶活性（p<0.05）;随着培养时间延长,TiO₂NPs处理对脲酶和脱氢酶活性的抑制作用逐渐减弱,表明TiO₂NPs的负面作用会随时间减弱.③不同剂量TiO₂NPs处理对氨化速率没有显著影响（p>0.05）,A250、A1000处理对硝化和矿化速率有显著抑制作用（p<0.01）.④土壤氮矿化速率与土壤pH、总磷（TP）、NO₃^--N含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关.TiO₂NPs主要通过改变沼泽土壤NO₃^--N含量影响氮矿化过程.本研究可为湖滨湿地保护和TiO₂NPs环境风险评估提供理论依据.     

中国典型城市臭氧与二次气溶胶的协同增长作用分析

大气PM_2.5和O₃是中国城市大气中最受关注的大气污染物,它们之间存在着复杂的影响关系.本文将O_3,max作为光化学活性指标,把CO作为一次排放源的示踪剂,对2017年4—10月期间北京、上海和广州的臭氧与二次气溶胶的协同增长关系进行深入分析.研究结果表明,不同光化学活性条件下,3个城市在协同增长时段PM_2.5质量浓度增长量的均值与估算二次气溶胶质量浓度的变化趋势基本一致;北京和广州在春季、秋季出现协同增长的小时数较多,且北京在各光化学活性水平下的协同增长时段中PM_2.5浓度增长量均最大;出现PM_2.5和O₃协同增长现象时段中上海市风速最大,广州市气温最高,北京市相对湿度范围最大;随着光化学活性的增强,上海和广州两市二次气溶胶的生成量呈倍数增加,其生成量范围分别为13.6~29.2 μg·m^-3和9.1~28.7 μg·m^-3,北京市二次气溶胶的生成量则变化不大（25.0~34.0 μg·m^-3）,但各光化学活性水平下的北京二次气溶胶生成量均高于上海和广州.这些研究结果表明北京、上海和广州3个城市的O₃污染对二次气溶胶生成协同增长作用明显,而且北京尤其值得关注.     

微塑料污染和蚯蚓活动对黄棕壤温室气体排放的影响

为明确蚯蚓暴露于不同量聚丙烯（PP）微塑料后对土壤CO₂、N₂O排放的影响,采用湖北当阳橘园土壤,进行室内培养试验,设置了5个处理：对照（CK）、接种蚯蚓（E）、接种蚯蚓并添加低量聚丙烯（0.25%干土重m/m,M1+E）、接种蚯蚓并添加中量聚丙烯（2%干土重m/m,M2+E）和接种蚯蚓并添加高量聚丙烯（7%干土重m/m,M3+E）.结果表明：接种蚯蚓可以显著增加土壤CO₂、N₂O的排放,相比未接种蚯蚓（CK）处理,土壤的CO₂、N₂O累积排放量分别增加了4.17、1.79倍,且接种蚯蚓显著提高了土壤p H.而微塑料添加后显著降低了土壤CO₂、N₂O排放,其中,接种蚯蚓并添加高量微塑料对土壤的CO₂、N₂O排放抑制效果最明显,分别降低了16.99%、27.28%.微塑料的添加会显著降低蚯蚓生物量,低、中、高量微塑料处理下蚯蚓生物量损失值较仅接种蚯蚓增加了29%、48%、...     

氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)的制备及可见光催化活性的研究

以氨水为氮源,氢氟酸为氟源,采用溶胶-凝胶法制备了氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)光催化剂,并通过X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对其晶型和形态进行表征.最后以酸性红B为模型污染物,探讨了N和F加入量、焙烧温度、焙烧时间、照射时间、催化剂用量、溶液初始浓度和照射功率等因素对N,F-TiO2可见光催化活性的影响.结果表明,制备的N,F-TiO2以锐钛型为主,N和F的掺杂对TiO2的晶相没有明显改变,但可以扩大TiO2的可见光响应范围.当N和F的加入量均为2.0%,且在500℃下焙烧40 min时,得到的N,F-TiO2的可见光催化活性明显高于单N或单F掺杂的TiO2(N-TiO2或F-TiO2).对于50 mL浓度为10.0 mg·L-1的酸性红B溶液,当催化剂加入量为1.5 g·L-1,128W光照3.0 h,溶液pH=5.6时,去除率为85.40%.适当延长光照时间至4.0 h,降解率几乎可达100%.另外,研究还证明了N,F-TiO2催化可见光降解过程中有.OH自由基生成.