3种人工湿地基质对磷的吸附特性

选用页岩、陶粒和砾石3种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,研究其对磷的吸附特性。结果表明,Freun-dlich和Langmuir方程均能较好地拟合各基质对磷的吸附特征,并且用Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程;基质对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小;各基质对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,3种基质对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地基质对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。     

适宜处理分散性生活污水的人工湿地除磷填料的筛选及改性

为提高人工湿地除磷效能,从沸石、陶粒、萤石、膨胀蛭石、石灰石、麦饭石、火山岩、牡蛎壳、钢渣和废砖块这10种具有较高磷素饱和吸附量的填料中,筛选出钢渣、沸石和石灰石3种适宜处理分散性生活污水的人工湿地填料,并分别使用不同浓度梯度的酸(碱)、盐对3种填料进行改性,以增强其除磷能力。研究结果表明,钢渣、沸石和石灰石分别经2 mol/L AlCl3、2 mol/L NaOH及2 mol/L AlCl3、0.5 mol/L AlCl3溶液改性后,磷素吸附量达到最高值(0.272、0.0801和0.351 mg/g),而双常数方程能更好地描述优选填料对生活污水中磷的吸附动力学过程,综合考虑填料的吸附效果、成本及来源,改性石灰石是人工湿地处理分散性生活污水时较为理想的除磷填料;此外,填料经铝改后,氮磷吸附效果普遍优于其他改性条件,且Al-P有利于植物直接吸收利用,含铝废水来源广泛,故利用铝改液处理人工湿地填料具有较高的应用推广价值。     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

3种人工湿地基质对邻苯二甲酸二丁酯的吸附特性

通过湿地基质对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸附动力学和等温吸附实验,对比天然土壤、沸石、陶粒对DBP的吸附特性,作为人工湿地处理含DBP废水的理论依据。结果表明,DBP浓度在30~1000μg·~(-1)时,Freundlich比Langmuir模型更好地模拟出各湿地基质对DBP的吸附特征。3种基质对DBP的饱和吸附量大小:土壤(0.0655 mg·g~(-1))沸石(0.016 4 mg·g~(-1)陶粒(0.013 7 mg·g~(-1)。3种基质对DBP的缓冲能力大小依次为土壤陶粒沸石,即当人工湿地进水的DBP浓度变化较大时土壤可以很好地维持出水水质,土壤很适合作为处理含DBP废水的人工湿地基质。DBP浓度为600μg·L~(-1)时,双常数模型能很好地拟合3种基质对DBP的吸附动力学特征。     

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺.通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷.结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34 mg/L,去除率约为93%;出水NH+4-N均值为2.0 mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5 mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2 mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象.(2)人工湿地除磷效果良好且稳定.当进水TP为0.6～6.7 mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7 mg/L.(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果.系统出水NH+4-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5 mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%.     

川中丘陵区高富集氮、磷沟渠植物的筛选

选择7种川中丘陵区常见沟渠植物(酸模、菖蒲、黑麦草、水芋、美人蕉、水蓼、野薄荷)作为研究对象,盆栽试验研究了不同植物对氮、磷的吸收能力,以期筛选出适应川中丘陵区沟渠生长的高富集氮、磷植物。结果表明:(1)不同沟渠植物地上部生物量(以干质量计)为0.43~1.38kg/m2,其中美人蕉最大,菖蒲最小。(2)不同沟渠植物地上部全氮为4.50~14.35g/kg,其中水芋最高,水蓼最低;不同沟渠植物地上部全磷为0.80~2.15g/kg,其中水芋最高,野薄荷最低。(3)不同沟渠植物地上部全氮吸收量为2.88~15.66g/m2,其中美人蕉最高,其次为水芋;不同沟渠植物地上部全磷吸收量为0.48~2.04g/m2,其中美人蕉和水芋地上部全磷吸收量最高,水蓼、黑麦草和酸模次之,菖蒲和野薄荷最低。     

不同植物的表面流人工湿地系统对污染物的去除效果

通过对4种不同植物的表面流人工湿地系统处理新沂河河水的中试研究表明,在CODMn和NH 4-N进水浓度相同条件下,香蒲湿地系统出水CODMn平均浓度最低,仅为13.44 mg/L;美人蕉湿地系统出水NH 4-N平均浓度最低,仅为1.75 mg/L;香蒲和美人蕉湿地系统对CODMn的平均去除率都达到40%以上,而千屈菜和水葱湿地系统都低于30%;美人蕉、香蒲和千屈菜湿地系统对NH 4-N的平均去除率都达到65%以上,而水葱系统则低于60%.综合比较,香蒲和美人蕉湿地系统的净化能力较强.4种植物中水葱耐淹能力最强,完全淹水22 d以上依然生长良好;千屈菜耐淹能力最弱,完全淹水7 d后就开始枯萎,17 d后地上、地下部分全部死亡.     

赤泥质陶粒吸附模拟酸性废水中铜离子的行为

矿山酸性废水中重金属污染较普遍,利用赤泥陶粒对模拟酸性废水中的Cu~(2+)进行净化处理。实验结果表明,当p H值为3、温度为30℃、Cu~(2+)初始浓度为150 mg/L、陶粒添加量为20 g/L、吸附时间为4 h时,Cu~(2+)的去除率达到95.06%。陶粒对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,相关系数为0.998 3,饱和吸附量为7.412 9 mg/g;等温吸附模型中更符合Langmuir等温吸附模型,相关系数为0.993 3。处理废水后的陶粒用硫酸-硝酸浸提,浸出液中重金属离子浓度均低于国家浸出毒性标准,表明陶粒是一种很好的酸性废水处理剂。吸附饱和的陶粒用1 mol/L的Na OH溶液再生效果好。实验结果表明,陶粒对Cu~(2+)的吸附过程是物理吸附和化学吸附的共同作用。     

曝气对电解除磷的影响研究

针对高浓度含磷废水,重点分析了电解除磷工艺中曝气对磷去除率、pH、电导率、电极钝化的影响.结果表明:(1)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L,初始pH为5.5～6.5的条件下,当曝气量为1.0、1.5、2.0 L/min时,60 min内磷去除率均接近100%,而且出水中未检测出磷,符合<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中一级标准,30～40 min内,磷去除率达到了95%以上,磷残余质量浓度小于10 mg/L,相比未曝气的情况,磷去除率有了显著提高;(2)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L、初始pH约为3的条件下,曝气溶液的pH在前30 min呈上升趋势.30 rain后趋于平缓,最终停留在8左右;(3)在电流密度为20 mA/cm2、磷初始质量浓度为200 mg/L、初始pH约为3的条件下,曝气溶液的电导率在整个电解除磷过程中先逐步下降,30～40 min后逐步趋于稳定;(4)曝气对于抑制电极钝化、提高磷去除率有着显著效果.     

阶段曝气和植物对人工湿地处理城镇污水厂尾水的影响

采用人工配水模拟城镇污水处理厂尾水水质,利用3套阶段曝气垂直潜流人工湿地(VSFCW)对其进行处理。结果表明:当水力负荷分别为30、90和180 cm·d-1时,3套人工湿地对COD具有较好的去除效果,其去除率都大于66.7%;在处理总磷(TP)和总氮(TN)方面,VSFCW-1(无植物-曝气垂直潜流人工湿地)去除效果远远低于VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地),VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地)对TP和TN的去除率分别在80.0%和75.0%以上且具有较强的抗水力负荷冲击能力。VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地)对COD、TP的去除主要是集中在沿程的前1/4段(0~24 cm),后3/4段(24~115 cm)保证了出水水质的稳定。     

人工湿地污水处理系统中的植物氮磷吸收富集能力研究

比较研究了人工湿地污水处理系统中7种植物对氮、磷的吸收能力.研究表明,所选7种湿地植物,稳定生长4个月后,平均总生物量在1 215～3 500 g/m2,植物氮、磷平均质量浓度分别为13.76～23.11、1.44～3.80 mg/g.香蒲具有最高氮积累量达48.18 g/m2,梭鱼草具有最高磷积累量为7.23 g/m2,姜草对氮、磷的积累量最低分别为21.40、1.68 g/m2.植物地上部氮、磷积累量与地下部的氮、磷积累量差异较大,除姜草外,植物地上部、地下部的氮、磷积累量比均大于3,黄花美人蕉地上部、地下部的氮、磷积累量比分别达11.75、12.10.通过植物收割去除氮、磷量约占湿地总去除量的2%～6%.     

2,4,6-三氯酚在盐城湿地土壤中的吸附行为

2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)是造纸废水中的有机污染物之一,具有毒性强、难生物降解等特点。为了解盐城湿地土壤对2,4,6-TCP的吸附行为,采用批平衡实验研究了2,4,6-TCP在该土壤中的动力学和热力学吸附特征,并考察了不同溶液pH及离子强度对土壤吸附2,4,6-TCP的影响。结果表明,在水土比为10∶1的条件下,当溶液pH为3~9时,吸附系数Kd随pH的升高由8.01 L/g降到1.57 L/g;当Ca Cl2溶液浓度为0、0.01和0.1 mol/L时,该土壤对10 mg/L 2,4,6-TCP的吸附量则分别为20.64、26.62和39.57 mg/kg。与拟一级动力学模型和拟二级动力学模型相比,双室一级动力学模型能较好地描述湿地土壤对2,4,6-TCP的动态吸附过程。在288、298和308 K温度下Freundlich方程能较好地拟合2,4,6-TCP的吸附等温线,吸附系数Kf随温度的升高依次为5.91、7.35和11.14(mg/kg)/(mg/L)n,该吸附过程为自发的吸热反应。     

鄱阳湖湿地土壤对磷的吸附性能的研究

为探讨湿地土壤处理含磷污染物的机制,以鄱阳湖湿地土壤作为吸附剂,测定其基本理化性质,研究了其对磷的吸附特性。研究结果表明:Langmuir方程和Freundlich方程均可以较好地描述土样对磷的等温吸附过程,相关系数均在0.9以上;相比而言,Langmuir方程的拟合效果更好,通过Langmuir方程得出土样对磷的最大吸附量为588.235 3 mg/kg,吸附平衡常数为0.459 6L/mg;不同pH下,土样对磷的吸附量与有机质含量呈正相关关系;土样对磷的吸附为吸热反应。     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.     

曝气频率对生物反应器渗滤液与填埋气的影响

传统生物反应器填埋场长期以来存在酸化阶段过长和能源回收利用率低等同题.上层垃圾好氧处理可有效实现垃圾快速降解与集中甲烷化.为探究好氧处理阶段不同曝气频率对生物反应器填埋场运行效果的影响,设置厌氧生物反应器A1作为对照,曝气频率不同的上层曝气式生物反应器C1和C2为实验组进行实验.结果表明,上层垃圾好氧处理可有效改善填埋柱内高浓度挥发性脂肪酸(VFA)累积现象,缩短酸化阶段,促进甲烷化环境建立.至曝气结束,C1和C2填埋柱内渗滤液COD低于30 000 mg/L,VFA浓度降也降低到10 000 mg/L以下.好氧处理阶段,增大曝气频率可提高填埋垃圾对渗滤液pH的缓冲作用,扩大甲烷化面积,促进高浓度甲烷化过程的快速发生.与C1相比,曝气频率较高的C2反应器提前15 d达到pH为7的预处理要求,曝气阶段氨氮浓度经历先上后下,填埋柱日产甲烷量700 mL,约为C1产气能力的2倍.但考虑到实际氧气利用率与经济性能问题,曝气频率的选择不宜过大.     

SBR脱氮系统污泥对磷的去除研究

为了研究缺氧(75 min)-好氧(294 min)交替运行的SBR系统中除磷的原因,采用静态实验,对比了不同碳源、水质及运行环境下对磷的去除情况。实验结果表明,该SBR脱氮系统中的好氧段磷的减少是生物去除的结果。当供给碳源为丙酸-乙酸混合物(摩尔比为2∶1)、葡萄糖、淀粉或蛋白胨时,污泥都可将磷去除,去除效率依次降低;COD/NO3--N为8.77∶1(400 mg/L∶45.6 mg/L)时除磷效果明显好于5.41∶1(400 mg/L∶73.9 mg/L)和3.57∶1(400 mg/L∶112 mg/L);进水磷浓度为8 mg/L时,COD由50 mg/L增加到400 mg/L,污泥对磷的去除效果基本一样;完全的缺氧或完全的好氧环境下,污泥对磷的去除能力逐渐丧失。     

自制填料与常用湿地填料除磷能力的比较

用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料制作人工湿地填料,并对自制填料、粉煤灰块和钢渣等6种填料的等温吸附特性进行研究,发现自制填料在较低与较高浓度P溶液中吸附率都最高,在P浓度为(10～50 mg/L)时,平均吸附率达96.8%,其次是粉煤灰和钢渣,分别为87.6%和85.4%;填料对P的理论饱和吸附量分别为:自制填料(2 413.6 mg/kg)>粉煤灰块(1 605.8 mg/kg)>钢渣(1 277.5 mg/kg)>碎砖(451.6 mg/kg)>碎石(182.5 mg/kg)>砾石(18.4 mg/kg);填料中金属矿物成分含量高、比表面积大,是除P效果好的原因。     

高效除磷型底泥陶粒对水体中磷的去除特性

以清淤底泥为主要原料,制得高效除磷型底泥陶粒,研究了其重金属浸出安全性,pH和投加量对磷吸附特性的影响,以及等温吸附线、吸附动力学。结果表明,在pH为2~10下,Zn、Cu、Pb、Cr的浸出质量浓度分别为0.042~0.083、0.005~0.026、0.038~0.058、0.032~0.077mg/L,远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)规定的标准限值。弱酸和弱碱有利于底泥陶粒除磷,最适pH为6,最佳投加量为3g。伪二级动力学方程能较好地拟合底泥陶粒对磷的吸附,等温吸附线更符合Langmuir等温吸附方程,升温有利于吸附的进行。     

粉煤灰吸附除磷的改性研究

研究了粉煤灰的最佳改性条件及其吸附理论模型.获得了粉煤灰用于吸附含磷量为5 mg P/L的模拟二级出水的3种改性的最佳条件(21℃):(1)0.25 mol/L盐酸改性的粉煤灰对磷的去除率为76.0%,出水含1.20 mg P/L;(2)300℃下煅烧的粉煤灰对磷的去除率为93.8%,出水中磷含量达到了0.31 mg P/L;(3)低火(119 W)改性的粉煤灰的磷去除率达95.4%,出水含0.23 mg P/L.试验结果表明:Langmuir方程能很好地解释两种改性粉煤灰的吸附动力学(R2=0.9188,S.E=0.0032),而Simple Elovieh方程在描述两者的吸附动力学试验数据上显示出优越性(R2=0.9427,S.E=0.029).     

曝气对无植物波形潜流人工湿地除氮的影响

实验构建了一种波形潜流人工湿地(wavy subsurface flow constructed wetland,WSFCW)模型,并采用人工曝气手段增强其脱氮效果。选择2种曝气强度分别为100～180 mL/min和300～350 mL/min 2种曝气方式分别为第1个波形区间(1#)和第2个波形区间(2#)同时曝气...