电化学氧化法处理高浓度垃圾渗滤液的研究

实验利用电化学氧化法法除垃圾渗滤液中部分难降解有机物，以提高废水的可生化性，为后续生物处理创造条件。系统考察了温度、极板间距、氧离子浓度、pH值等因素对电化学处理垃圾渗滤液效果的影响，并通过GC-MS分析，探讨渗滤中有机污染物的去除情况，包括渗滤液中典型有毒难降解有机化合物的电化学氧化结果。结果表明：温度升高，COD和NH2-N的去除率均提高；极板间距太大或太小都会降低去除效果，极板间距10mm，处理效果较好，COD和NH3-N去除率分别达到86%和100%；随着渗滤液中Cl^-浓度的增加，COD去除率明显提高，同时高浓度Cl^-和较高的电流密度对垃圾渗滤液中难降解有机污染物的处理有相当强的协同作用效应，可以明显提高处理效果；在强酸性和强碱性条件下的电化学反应都不利于对COD、NH3-N的去除；在添加Cl^-4000mg/L，极板间距为10mm，电流密度为15A/dm^2，pH为8，初始温度为50℃的条件下，经4h的电化学氧化，COD、氨氮和色度的去除率分别达88%、100%和98%，苯酚的去除率为82%，电流效率可达84%以上。可见电化学氧化法不仅可有效的去除COD、氨氮、色度，而且对有毒的难降解有机污染物（苯酚等）有很好的去除作用，采用电化学氧化作为垃圾渗滤液废水处理的前处理，可大大改善后续生物处理的效果。     

掺硼金刚石薄膜电极对高浓度含藻水的灭活研究

以BDD为阳极,不锈钢为阴极,利用BDD电极良好的电化学特性研究BDD电极对含藻水的电化学氧化效果。考察了电流密度、极水比(A/V)、极板间距、初始pH、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响,并分析了一定条件下能耗与时间的关系。结果表明电流密度、A/V、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响较显著,而极板间距对杀藻效果的影响不明显,初始pH在4时灭藻效果最好,在初始阶段碱性条件比中性及弱酸性条件灭藻效果好。当电流密度为17 mA/cm~2,A/V为9.75 m~(-1),极板间距为0.7 cm,初始pH为7.0,初始藻密度浓度为1.2×10~9~1.4×10~9的条件下,BDD电极电化学氧化灭藻呈一级动力学特征(k=0.032 4,R~2=0.997),在电解时间90 min内可取得良好的灭藻效果,耗能37.69 kW·h/m~3,且能耗与电解时间呈现良好的线性关系。     

钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.     

电化学氧化法预处理超高盐榨菜腌制废水

鉴于超高盐榨菜腌制废水导电性良好,采用电化学氧化法进行预处理(阳极为Ti基RuO₂-TiO₂-IrO₂-SnO₂网状涂层形稳电极),考察初始pH、电流密度、电解时间和极板间距对COD_Cr和氨氮去除率的影响,并探讨该过程中有机物相对分子量的变化规律.结果表明,在电流密度156 mA/cm2、极板间距1.5 cm、初始pH 4.3~5.0、电解时间120 min时,COD_Cr和氨氮去除率较佳,分别为55.74%和99.77%.出水pH升至9.54,盐度由7.0%降至6.4%,大分子有机物转化为小分子有机物,对后续生物处理有利.      

电絮凝法处理PVC化工废水的试验研究

利用电絮凝法处理PVC化工废水,研究了极板材料、原水pH值、反应时间、电流密度、极板间距对处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法去除PVC化工废水中的浊度和COD时,在使用铝合金极板,pH值为8.0,电流密度为30 mA/cm2,极板间距为1.5 cm,反应20 min后出水浊度≤5NUT,COD≤60 mg/L。优于传统药剂絮凝对浊度和COD的去除率。电絮凝处理PVC化工废水的机理包括电絮凝、电化学氧化还原及电气浮等协同作用。     

电絮凝技术处理镀铜废水的研究

电絮凝技术处理镀铜废水中,研究了溶液的pH值、电流密度、极板间距、电解时间、以及Cu2+的初始浓度等因素时电絮凝技术对镀铜废水处理效果的影响;结果表明:在pH值为6.5～8、极板间距为50mm、电流密度60mA/cm2、电解时间为80 min反应条件下,电絮凝法净化低浓度镀铜废水效果较好,可以使废水中重金属离子去除率达99.7%以上,COD的去除率达90%以上.     

电化学氧化与厌氧技术联用处理垃圾渗沥水

采用电化学氧化与上流式厌氧污泥床(UASB)结合技术,提出了处理香港垃圾渗沥水的二步法工艺.对含COD和NH₃-N分别为4750mg/L和1310mg/L的垃圾渗沥水,首先进行UASB预处理(消化温度37℃,COD负荷0.78g/(L·d),HRT为6.1d),获得了66%的COD去除率;UASB的出水被引入电化学氧化反应器进行深度处理.在外加Cl 2000mg/L,电流密度为32.3mA/cm²的条件下,经6h的电解间接氧化,COD和NH₃-N的去除率分别达到87%和100%,出水的COD为209mg/L,并且不含NH3-N,此过程的COD电能消耗＜55kW·h/kg.本文讨论了电化学氧化过程中电极反应原理,各实验参数对COD和NH₃-N去除率的影响,以及电能消耗与运行成本评估等.     

三维电极电催化氧化处理邻氯苯胺废水的研究

文章用粉末状活性炭作为三维电极电化学反应器的粒子电极,选择石墨板和不锈钢板分别作为阳极和阴极,组成三维电极电化学反应器。文章研究了三维电极电化学反应器对邻氯苯胺废水的电催化氧化效果,探讨了槽电压、溶液初始pH、电解时间、支持电解质浓度、电极极板间距等影响因素对邻氯苯胺废水COD的去除效果。实验结果表明:当槽电压为15.0 V,溶液初始pH为3.0,支持电解质浓度为0.10 mol/L,极板间距为2 cm,电解时间为30 min时,邻氯苯胺废水的COD去除率达到97.50%。通过紫外-可见光光谱扫描发现,由于三维电极电催化氧化作用,邻氯苯胺的苯环断裂,生成一些脂肪族物质。谱图在250~350 nm波长范围内并无其他吸收峰出现,说明溶液在降解过程中并没有生成其他大分子物质。从而证实了三维电极电化学反应器对邻氯苯胺有很好的降解效果。     

基于正交实验的电絮凝法预处理兰炭废水

采用电絮凝法预处理兰炭废水中COD。在装有可溶铁阳极、石墨阴极的PVC电解槽中进行了COD的去除研究,针对影响电絮凝工艺的主要影响因素(反应时间、进水pH、电流密度及极板间距)进行了正交实验。结果表明,在电絮凝进水pH为9~11条件下,极板间距为主要的影响因素。当进水COD为22 920 mg/L时,在电絮凝反应时间为3 h、进水pH为10、电流密度120 A/m2和极板间距为20 mm的条件下,COD去除率为22.9%;在此条件下,去除1 kgCOD消耗电能0.464 kW·h,消耗铁0.17 kg。     

电化学氧化法处理垃圾浓缩液影响因素研究

垃圾渗滤液膜过滤浓缩液含盐量高,色度和有机污染物浓度高,处理难度大。采用批式试验,以Ti/RuO2-IrO2为阳极、不锈钢为阴极对垃圾渗滤液膜过滤浓缩液进行电化学氧化处理,研究电解时间、电流密度和极板间距对浓缩液色度、COD、氨氮去除率和电导率的影响。结果表明:电流密度为6 A/dm2,电解3 h时,色度去除率达94%,出水色度为15倍;电解5 h,氨氮去除率为99.67%,出水氨氮为1.4 mg/L;电解6 h,COD去除率为60.43%,出水COD浓度为1156 mg/L。以Ti/RuO2-IrO2为阳极电化学氧化技术对垃圾浓缩液色度和氨氮的去除效果较好,适宜的电流密度和极板间距分别为6 A/dm2和4 cm。     

Electrochemical removal of ammonium nitrogen in high efficiency and N2 selectivity using non-noble single-atomic iron catalyst

Ammonia nitrogen (NH₄⁺-N) is a ubiquitous environmental pollutant, especially in offshore aquaculture systems. Electrochemical oxidation is very promising to remove NH₄⁺-N, but suffers from the use of precious metals anodes. In this work, a robust and cheap electrocatalyst, iron single-atoms distributed in nitrogen-doped carbon (Fe-SAs/N-C), was developed for electrochemical removal of NH₄⁺-N from in wastewater containing chloride. The Fe-SAs/N-C catalyst exhibited superior activity than that of iron nanoparticles loaded carbon (Fe-NPs/N-C), unmodified carbon and conventional Ti/IrO₂-TiO₂-RuO₂ electrodes. And high removal efficiency (> 99%) could be achieved as well as high N₂ selectivity (99.5%) at low current density. Further experiments and density functional theory (DFT) calculations demonstrated the indispensable role of single-atom iron in the promoted generation of chloride derived species for efficient removal of NH₄⁺-N. This study provides promising inexpensive catalysts for NH₄⁺-N removal in aquaculture wastewater.     

厌氧膜生物反应器耦联部分亚硝化/厌氧氨氧化用于污水处理研究

本研究构建了厌氧膜生物反应器（AnMBR）-部分亚硝化/厌氧氨氧化（PN/Anammox）污水处理工艺,以探究AnMBR-PN/A工艺处理效果最佳的水力停留时间（HRT）.AnMBR将厌氧生物处理与膜分离技术相结合实现有机物去除,AnMBR出水NH₄⁺-N通过PN部分转化为NO₂^--N,最终通过NO₂^--N氧化剩余NH₄⁺-N去除.实验结果表明：在HRT=11.2 h时,AnMBR-PN/A工艺化学需氧量（COD）去除率稳定在97%以上,COD转化为CH₄效率超过77.5%,总氮（TN）去除率为78%,出水COD和TN浓度分别低于14和11 mg·L^-1.AnMBR段COD去除率达到95%,平均甲烷产率为0.39 L·L^-1·d^-1.PN段实现了NO₂^--N的高效积累,其出水中NO₂^-/NH₄⁺为0.91±0.11.Anammox段出水中的NO₂^--N、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度分别低于1.0、4.9和5.1 mg·L^-1.高通量测序结果表明PN段氨氧化菌主要为Nitrosomonas,丰度为7.09%,Anammox段主要微生物为Candidatus Brocadia,丰度高达21.01%.本研究构建的AnMBR-PN/A工艺实现了污水处理过程的高效能源回收和深度自养脱氮,研究成果为工程应用提供了理论支撑.     

高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究

在4 L反应器中,以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质,不接种活性污泥,加入粉末状活性炭对废水土著微生物进行预固定.通过批次进水并控制运行条件（逐渐提高COD、NH 4＋-N负荷、缩短沉降时间、提高曝气量）培养同时脱氮除碳好氧颗粒污泥,研究了该好氧颗粒污泥的脱氮除碳功能及对高碳氮负荷冲击的响应.结果表明,成熟好氧颗粒污泥为土黄色不规则球状,粒径为0.5～3.5 mm.COD和NH 4＋-N负荷分别在4.80～12.6 kg.（m3.d）-1和0.217～0.503 kg.（m3.d）-1时,好氧颗粒污泥对COD的去除率〉94%,对NH 4＋-N的去除率〉98%.当COD和NH 4＋-N负荷分别提高至15.70 kg.（m3.d）-1和0.723kg.（m3.d）-1并运行4 d后,反应器内絮体激增,颗粒沉降变差并开始破碎,NH 4＋-N去除率下降至81.6%.排出部分污泥并降低负荷继续运行,颗粒污泥的NH 4＋-N去除率可迅速恢复至98%以上.本研究培养的好氧颗粒污泥具有良好的同时脱氮除碳功能,可以耐受高COD和NH 4＋-N负荷的双重冲击.     

补充碳源提取液对人工湿地脱氮作用的影响

为了提高人工湿地的脱氮效率,在不同条件下分别对美人蕉、香蒲及稻杆进行稀硫酸水解,以获得相应碳源提取液.正交实验表明,稀硫酸浓度的提高和水解时间的增加都会导致碳源释碳能力的提高,稻杆在5%稀硫酸溶液中水解30 min以上,释碳能力最高.通过观察,前2 d是系统脱氮反应高峰时段.对以NH₄⁺-N和NO₃^--N为氮源的脱氮过程,随C/N比升高,NO₃^--N和TN去除率增长明显;而NH₄⁺-N受溶解氧制约,去除有限;随C/N比升高,碳源对系统溶解氧的竞争会进一步抑制硝化反应的彻底进行.而对以NO₃^--N为氮源的反硝化过程,补充碳源对TN和NO₃^--N的去除有明显作用;TN去除率由54%提高到95%,NO₃^--N去除率由48%提高到96%;中间产物NO₂^--N的积累与NO₃^--N去除率有关;当NO₃^--N去除率较高时,NO₂^--N无积累.此外,基质反硝化强度也随C/N比升高呈上升趋势,湿地填料细沙层的反硝化强度略高于碎石层.     

辽河保护区七星湿地水质评估及模型模拟

支流已经成为辽河干流的重要污染源,在支流河口建设大型人工湿地可以阻控支流污染物.为揭示辽河保护区七星湿地的净污效果,在对七星湿地水质、水量进行监测的基础上,采用内梅罗污染指数法对其有机物和营养物状况进行评价,并计算污染物在湿地中的去除量,最后利用归趋模型对污染物变化情况进行模拟.结果表明:内梅罗污染指数在支流河入口处较高,万泉河污染最严重;支流水体在经过湿地净化后,水体污染程度有所下降.植物生长期内(5—10月)七星湿地对COD去除总量为26.83 t,削减率为35.3%;对氨氮的去除总量为2.63 t,削减率为37.9%;对总磷的去除总量为0.40 t,削减率为52.9%.衰减方程模型对于COD、TP及不同形态氮拟合效果一般;多元参数回归模型及Monod机制模型较好地模拟了湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)的变化.对Monod机制模型参数进行计算可得:kNH+4=24.987 L·m-2·d-1,kmax,NO-2=77.696 mg·m-2·d-1,KS,NO-2=0.114 mg·L-1.相关模型参数可用于湿地氨氮与硝氮浓度的预测.因此,多元参数回归模型及Monod机制模型可应用于类似湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)变化的模拟及预测.     

基因工程菌生物强化MBR工艺处理阿特拉津试验研究

以生活污水为共基质,考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反应器中对阿特拉津的生物强化处理效果,以及生物强化处理对污泥性状的影响.结果表明,基因工程菌在MBR中对阿特拉津具有很好的生物强化处理效果,阿特拉津平均出水浓度为0.84 mg/L,平均去除率为95%,最大去除负荷可以达到70 mg/(L·d).生物强化的MBR对生活污水中COD的平均去除率为71%,COD平均出水浓度65 mg/L,COD容积负荷增加对COD去除效果有一定影响;对生活污水中的氨氮具有很好的去除效果,氨氮平均出水浓度为1.1 mg/L,平均去除率为97%,最大氨氮去除负荷为143 mg/(L·d).与普通MBR污泥相比,生物强化MBR污泥的硝化活性和亚硝化活性略高,碳氧化活性略低,因此表现出氨氮处理效果很好,COD处理效果略差.阿特拉津的存在会对污泥性状产生影响,可能是造成污泥碳氧化活性低的原因.     

坡岸截留强化处理设施在不同运行条件下对农业面源污染物去除效果

对坡岸截留强化处理设施在不同温度、不同雨强、不同降雨间隔条件下处理农业面源污染进行中试试验研究.结果表明,水温从20℃下降至4.3℃,COD、TN、NH+4-N、TP去除率下降了15.58%、48.93%、42.26%、57.75%;降雨强度由0.65mm·min-1增加1倍至1.30 mm·min-1,COD的平均去除率低了15.19%,TN、NH+4-N的去除效率相当,TP的去除效率提高了11.21%,但COD、TN、NH+4-N、TP单位面积去除的总量却提高了26.27%、68.3%、32.6%、104.2%;降雨间隔从2 d增加到4 d时对COD去除的影响不大,但使NH+4-N、TN的处理效率提高19.31%、13.95%,对TP的单位面积去除量提高71.43%,但去除总量有限.     

SBR双颗粒污泥系统脱氮除磷性能研究

以模拟废水为研究对象,对SBR双颗粒污泥系统的脱氮除磷性能进行了考察.试验结果表明,A₂N双颗粒污泥系统能使硝化菌和聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长,有利于系统脱氮除磷的稳定和高效运行,可控制性也得到了提高.在COD为300 mg·L^-1条件下,系统对COD的平均去除率达到78.8%,大部分COD被聚磷菌用来合成PHA;当溶解氧控制在3.55~4.90 mg·L^-1和5.60~6.60 mg·L^-1之间时,硝化SBR对氨氮的去除率分别为87.0%和94.5%.除磷SBR仅设置缺氧段时,磷去除率为72%;增设后曝气段后,磷去除率增至85%.NO_x^--N(NO₂^--N+ NO₃^--N)的去除主要发生在缺氧段,在反硝化除磷时作为电子受体被去除,平均去除率为90.6%.     

Pseudomonas flava WD-3在人工湿地污水净化中的应用研究

为了研究Pseudomonas flava WD-3在复合垂直流人工湿地中对污水的处理效果,将其按照不同梯度接种量(菌悬液浓度为4.575×108个·mL-1)投加到复合垂直流人工湿地中,研究其对污水中氨氮、CODCr、NO-2-N、NO-3-N、总磷的去除效果,确定该菌株的最佳投加量,建立降解动力学模型.结果表明,该菌株对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且对污水中NH+4-N、COD、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TP的去除效果分别为未投加该菌的1.49、1.48、1.45、1.41、1.83倍,且去除性能稳定.低温菌Pseudomonas flava WD-3对污水中各污染物的降解过程符合一级反应动力学模型.     

添加原水改善SBR工艺处理猪场废水厌氧消化液性能

采用序批式反应器(SBR)工艺直接处理猪场废水厌氧消化液,处理系统的效率较低,COD去除率仅有10%左右,NH₄⁺-N去除率70%左右;处理出水水质较差,出水COD高于1 000mg/L,出水NH₄⁺-N在200mg/L左右;处理系统的工作不稳定,效能逐渐恶化.在猪场废水厌氧消化液中添加部分未经厌氧消化的猪场废水(原水),处理系统的处理效率明显提高,COD去除率高于80%,出水COD降到250～350mg/L;NH₄⁺-N去除率高于99%,出水NH₄⁺-N小于10mg/L;处理系统的稳定性也得到增强.添加原水后,猪场废水厌氧消化液的BOD₅/COD比值从0.19上升到0.54,BOD₅/TN比值从0.28上升到2.04,增加了微生物生长和反硝化所需的碳源,强化了反硝化作用,不仅提高了总氮去除效率,而且通过回补碱度,维持了处理系统的pH值稳定.