预处理后的活性污泥对锌吸附的研究

剩余活性污泥处理是当今的热点问题,从活性污泥资源化的角度出发,将活性污泥加工成为锌离子的生物吸附剂,比较了8种方法预处理后的活性污泥对锌的吸附效果,分析了这8种方法对污泥吸附能力的影响机理.对经过NaOH和H2O2处理的污泥的吸附特性和影响因素进行了研究,结果表明该吸附过程符合Psemio-seconal Order吸附动力学模型及Freunomch吸附等温模型,低pH不利于吸附,适当提高温度可以增强吸附效果,增加污泥吸附剂浓度可以增加金属离子去除率,但是单位质量吸附剂吸附金属离子的量减小.用红外光谱对比的手段对吸附机理进行了探讨,结果表明污泥颗粒表面一些含氮氧的基团对zn.'的络合作用是主要的吸附机理.该研究在污泥资源化和废水中锌离子的去除方面有重要意义.     

污泥活性炭的表征及其对Cr（Ⅵ）的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料,采用磷酸活化一微波热解法制备得到污泥活性炭,并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（VarioELcube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT—IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征,探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验,考察了溶液初始pH,接触时间,初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响,并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明,pH越低吸附效果越好,吸附平衡时间为100h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型,30℃时最大吸附容量为27．55mg／g;吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2〉0．99）;污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。     

酒石酸钾钠(PST)对纳滤处理重金属废水的强化效果

以酒石酸钾钠(PST)为络合剂,分别选取Cd、Zn、As和Pb 4种金属废水,探索络合纳滤工艺对金属离子去除率和膜通量的强化效果,测定纳滤膜表面接触角以表征膜通量变化规律,并研究了压力、金属浓度和溶液pH参数对络合纳滤过程的影响。结果表明,PST对4种金属去除的强化效果存在相似规律,分别有一个最佳PST添加浓度。随PST浓度的增加,金属离子去除率先增大后减小,而膜通量一直增大。研究发现,纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的反比例关系,与金属离子种类和PST添加量无关。随着操作压力的增大,膜通量线性增加,去除率基本不变;金属离子浓度的增加对膜通量影响不大,金属去除率略有上升;pH在4~5之间变化时,As去除中膜通量和去除率均有所升高,而Cd、Zn和Pb 3种溶液处理效果基本不受pH影响。     

污泥活性炭的表征及其对 Cr( VI) 的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料,采用磷酸活化-微波热解法制备得到污泥活性炭,并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（Vario EL cube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT-IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征,探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验,考察了溶液初始pH,接触时间,初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响,并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明,pH越低吸附效果越好,吸附平衡时间为100 h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型,30℃时最大吸附容量为27.55 mg/g;吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2>0.99）;污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。     

酒石酸钾钠（PST）对纳滤处理重金属废水的强化效果

以酒石酸钾钠（PsT）为络合剂,分别选取cd、zn、As和Ph4种金属废水,探索络合纳滤工艺对金属离子去除率和膜通量的强化效果,测定纳滤膜表面接触角以表征膜通量变化规律,并研究了压力、金属浓度和溶液pH参数对络合纳滤过程的影响。结果表明,PsT对4种金属去除的强化效果存在相似规律,分别有一个最佳PsT添加浓度。随PsT浓度的增加,金属离子去除率先增大后减小,而膜通量一直增大。研究发现,纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的反比例关系,与金属离子种类和PsT添加量无关。随着操作压力的增大,膜通量线性增加,去除率基本不变;金属离子浓度的增加对膜通量影响不大,金属去除率略有上升;pH在4～5之间变化时,As去除中膜通量和去除率均有所升高,而cd、zn和Ph3种溶液处理效果基本不受pH影响。     

活性污泥对混合阳离子染料的吸附研究

用活性污泥对阳离子染料亚甲蓝和孔雀石绿的混合染料进行吸附研究,考察了染料摩尔比、离子浓度、污泥投加量对污泥吸附混合染料的影响,并用Langmuir和Freundlich方程对吸附数据进行了拟合.结果表明,污泥对混合染料的吸附符合假二级反应动力学;污泥可提供吸附点位的多少决定污泥对混合染料的吸附量;污泥对混合染料的吸附等温式与Freundlich方程拟合良好;染料摩尔比对混合染料的去除有一定影响,2种染料按照不同比例混合后,混合染料的去除率介于2种单组分染料的去除率之间;硫酸钠小于300 mg/L时,离子浓度增加对染料的去除有促进作用,高于300 mg/L后促进作用逐渐减弱,超过600 mg/L后混合染料去除率趋于稳定,不受硫酸钠浓度的影响.     

3种污泥对磺胺二甲基嘧啶的吸附性能

研究了厌氧颗粒污泥、厌氧污泥及好氧污泥对磺胺二甲基嘧啶(SM2)的吸附性能。当SM2初始浓度为50μg/L时,采用活性污泥灭活吸附,考察了吸附平衡时间、吸附等温线及温度对污泥吸附的影响,并比较了失活污泥与活性污泥的吸附性能。结果表明,3种污泥对SM2的吸附均在1 h内达到吸附平衡;3种失活污泥对SM2的吸附都可用Freundl-ich和Langmuir吸附模型来描述,并且Freundlich吸附模型的拟合效果要好于Langmuir模型(R2F>R2L);温度对3种污泥吸附影响规律一致,并且吸附常数KF(15℃)>KF(25℃)>KF(35℃),这说明吸附为放热反应,低温有利于吸附反应的进行。活性污泥对SM2的吸附与失活污泥吸附规律一致,都符合Freundlich模型。3种活性污泥对SM2的去除是吸附和降解的共同作用,并且都是降解占主导地位,降解效率为厌氧污泥>好氧污泥>厌氧颗粒污泥。     

磷酸活化-微波热解改性污泥对镉的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,利用磷酸活化-微波热解制取改性污泥。以此污泥作为吸附剂,对含Cd2+废水进行了吸附实验研究。考察了溶液反应时间、Cd2+浓度、pH值和吸附剂用量对镉吸附去除效果的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了改性污泥吸附剂吸附Cd2+的动力学方程。实验结果表明,改性污泥对Cd2+有良好的吸附性能,吸附最佳pH值为6.0,吸附较好地符合一级动力学吸附模型和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,吸附为物理吸附,吸附反应发生12 h后达到吸附平衡。     

超声辅助烷基糖苷去除电解锰渣中金属离子

以电解锰渣为研究对象,采用淋洗法研究超声辅助非离子型表面活性剂烷基糖苷(APG)对电解锰渣中有害金属的去除效果,为矿渣的无害化处理提供理论基础。水浴振荡实验中探究了反应时间、pH、APG浓度及转速对金属离子去除率的影响,超声辅助水浴振荡实验中优化了超声时间及超声功率2个条件,并用BCR连续提取法对表面活性剂处理前后矿渣中金属的存在形态进行分析。结果表明,在超声功率为450 W、超声时间为40 min的辅助处理下,当淋洗液pH为5.0,APG浓度为80 g·L~(-1),转速为180 r·min~(-1),处理24 h后电解锰渣中Mn、Cd、Co和Ni的去除率分别可达85.17%、78.29%、68.25%和71.34%。且比较表面活性剂处理前后电解锰渣中金属赋存形态发现,APG对不同形态的金属离子的去除能力存在差异,其中以弱酸提取态和可还原态重金属的去除效果最为明显。通过分析可知超声辅助烷基糖苷洗脱是一种有效的电解锰渣中金属离子无害化处理技术,具有环境、经济的双重效益。     

纳米铁改性生物炭制备及其对含铬废水的吸附性能

本文针对废水中Cr(Ⅵ),以市政脱水污泥为原料,通过液相还原技术成功制得纳米铁改性污泥基生物炭(nZVI/BC),并考察了nZVI/BC对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和可能的吸附机理。表征结果表明,零价铁颗粒成功负载到生物炭表面且无明显团聚现象。吸附实验结果表明,初始pH、溶液初始Cr(Ⅵ)质量浓度对Cr(Ⅵ)的去除效果均有显著影响。nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附过程可以使用伪二级(PSO)吸附动力学模型拟合。吸附等温线拟合分析结果表明,nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能优于nZVI和BC。Cr(Ⅵ)的去除机制可能涉及其在nZVI/BC表面的化学还原,此外,nZVI/BC抗氧化性较强,且在一定条件下可实现再生处理。总体而言,作为一种环境友好型材料,nZVI/BC的应用为废水中Cr(Ⅵ)的去除可提供良好途径。     

一步法低温合成二维CNx纳米材料及其对水中重金属离子的吸附性能

利用尿素和乙二胺四乙酸钠盐通过一步法低温固相裂解合成了二维纳米碳氮材料(2-D CN_x),实现了对水中重金属离子的吸附去除。系统地研究了2-D CN_x对水中重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,其吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir模型。结果表明:Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的初始浓度均为40 mg·L~(-1),在25℃下,达到平衡时吸附量分别达到了79.4、 58.5、 72.8 mg·g~(-1); 2-D CN_x在比较广泛的pH范围(3.0～9.0)内对重金属离子都具有比较好的吸附效果;吸附剂在吸附柱过滤穿透实验中表现出很好的吸附效果和可重复利用性,且具有良好的机械稳定性。进一步的机理分析探明,吸附主要基于材料表面的羟基和重金属离子交换及氨基与重金属离子的络合协同作用。     

抗生素类污染物对硝化污泥的生物抑制

抗生素类物质在生活和生产中的过度使用导致其在水环境中高度残留。做为这类污染物去除的最后屏障,传统污水处理系统不仅对这类物质的去除效果有限,而且可能会对生物处理工程产生影响。本文分别以易溶和不溶于水的四环素类抗生素和磺胺类抗生素为研究对象,研究其对污水处理中硝化过程的生物影响。结果表明,随着两类抗生素浓度的增加,硝化速率迅速降低,且水溶性更好的四环素类物质的生物毒性更大(EC5010 mg/L),较磺胺类抗生素(EC50介于100~200 mg/L)低1个数量级;随着反应时间的延长,抗生素类物质致使硝化污泥胞外聚合物的总量急剧下降,同时,胞外聚合物中DNA和色氨酸的含量明显上升,说明这类物质的存在可能削弱硝化污泥表面形成保护膜,破坏硝化污泥颗粒的完整性,导致絮体解体和细胞破裂,从而影响硝化速率。     

Pseudomonas S2-3菌株对Cr(Ⅵ)的耐受性及去除

针对分离得到的Cr(VI)耐受菌株S2-3进行了基本生长特征、16S rRNA序列分析、Cr(VI)对菌株生长影响、菌株生长代谢与铬的去除的关系等研究。结果表明:该菌株属于假单胞菌,与Pseudomonas chlororaphis(Z76673)相似性最高(99.8%);Cr(VI)对菌株生长有着明显的抑制作用,其耐受上限可达到1 500 mg/L左右;Cr(VI)导致菌体细胞大小分布变宽,同时使得细胞表面的—OH和—NH基团减少。当初始Cr(VI)浓度为100 mg/L时,48 h内菌株S2-3对Cr(VI)去除效率可达到85.9%,对总铬去除率为24.1%。在高Cr(VI)浓度(1 000 mg/L)下,菌株对Cr(VI)和总铬仍有一定的去除效果,分别为58.7%和3.3%。菌株S2-3主要通过还原Cr(VI)的方式去除Cr(VI)。Cr(VI)的还原与菌液ORP以及细胞表面的—OH和—NH有关;总铬的去除不是因为形成了氢氧化铬沉淀,而是Cr(III)被吸附在了细胞表面的—CO上。     

好氧颗粒污泥降解苯酚

以人工配水启动SBR,逐步提高进水苯酚浓度,探究好氧颗粒污泥对苯酚的降解能力,同时分析苯酚对好氧颗粒污泥特性的影响。经过55 d的运行,进水苯酚浓度逐渐增到3 000 mg/L,苯酚、COD及NH+4-N去除率分别达到了98.33%、97.27%和57.58%,好氧颗粒污泥表现出对苯酚的良好的去除能力。扫描电镜照片显示投加苯酚后的颗粒污泥表面更加光滑,结构更为紧凑。胞外聚合物红外光谱分析表明投加苯酚前后好氧颗粒污泥EPS的主要组分没有明显改变。苯酚毒性刺激了颗粒污泥分泌更多胞外聚合物,胞外聚合物中多糖含量由初始的12.70 mg/g VSS增加到35.17 mg/g VSS,蛋白含量由4.93 mg/g VSS增加到8.01 mg/g VSS。投加苯酚后的污泥粒径明显增大,主要污泥粒径由0.5~2.0 mm增大到2.0 mm以上。     

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝(polyaluminumchloride,PAC)混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时(0.02 mmol·L~(-1)),最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳(total(dissolved organirc carbon,TDOC)分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物(dissolved extracellular organic matter,dEOM)没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物(bound extracellular organic matter,bEOM)发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

胺化木质素对水中Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）的吸附

以胺化木质素作吸附剂对水中Cu2＋、Cd2＋的去除进行了研究,主要考察了吸附时间、溶液pH值、温度和金属离子初始浓度对吸附去除率的影响,并研究了其吸附等温线和动力学。结果表明,胺化木质素能有效去除水溶液中的Cu2＋、Cd2＋,且对Cd2＋的吸附能力大于Cu2＋吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线均可以很好地用Langmuir方程描述。     

碳氮共掺杂污泥基吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,通过添加尿素等辅助材料碳化制备污泥基吸附剂。采用比表面积孔隙分布测定仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对吸附剂表面组成及其结构进行表征,对比研究了掺入添加剂前后碳化污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为。结果表明,C/N共掺杂碳化污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能较直接碳化污泥吸附剂明显提高,2种吸附剂的最佳吸附时间分别为2 h和4 h,p H是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr(Ⅵ)的关键因素,其最适p H值均在1.0~2.5范围内。室温下C/N共掺杂污泥吸附剂吸附Cr(Ⅵ)符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述2种碳化污泥基吸附剂的吸附行为。热力学研究表明,C/N共掺杂污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的吸热过程。     

附着性胞外多聚物对HMBR膜污染控制性能的影响

采用复合式膜生物反应器（HMBR）处理城市生活污水,对附着性胞外多聚物影响HMBR膜污染控制性能的作用机理进行了研究。实验结果表明,HMBR中附着性胞外多聚物、松散附着性胞外多聚物和紧密附着性胞外多聚物的浓度比常规膜生物反应器分别降低了10．0％、43．6％和2．1％。附着性胞外多聚物与膜表面滤饼层污泥比阻的关系较为密切,随着其浓度逐渐降低,滤饼层污泥比阻相应减小。与紧密附着性胞外多聚物相比,松散附着性胞外多聚物对滤饼层污泥比阻的影响程度更深。因此,随着反应器中附着性胞外多聚物特别是松散附着性胞外多聚物浓度的降低,HMBR的膜污染控制性能增强,反应器中膜表面的滤饼层阻力比常规膜生物反应器降低了56．9％。     

纳米级天然黄铁矿去除水中Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)

利用机械球磨的方法可以提高天然黄铁矿的活性,通过XRD和TEM对机械球磨后黄铁矿粉末的表面形态和物理性质进行表征。通过批实验的方法探讨在不同的pH,不同的球磨黄铁矿用量,不同的反应时间和温度的条件下黄铁矿对Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的去除效果。研究结果表明,金属离子的吸收受到pH的影响,随着pH的升高,3种金属离子的吸附趋势出现了很大的不同。并且在分析pH对反应效果的影响时,需要考虑金属生成沉淀时的pH。同时,随着反应时间和温度的增加,3种金属离子的吸收量都有不同程度的升高。通过实验比较,球磨黄铁矿对Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的去除能力大小为Pb~(2+)Cr~(6+)Cd~(2+)。纳米级黄铁矿与Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的反应过程符合准二级动力学方程。     

复合式膜生物反应器膜污染机理研究

通过在膜生物反应器中添加填料,在保持良好出水水质的前提下可有效降低悬浮污泥浓度,从而减轻膜表面的污泥沉积,减轻膜污染。在处理生活污水的试验中,膜表面泥饼层阻力在总阻力中的比例下降到10％,而膜孔吸附阻力中由溶解性有机物所造成的阻力占到83．3％,这表明由于膜表面的污泥沉积降低,膜组件对溶解性有机物的吸附增加,因而应当选择合适的污泥浓度以得到最佳的综合效果。