微生物燃料电池对苯酚的降解及其产电性能

构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究了苯酚含量对以苯酚和葡萄糖为底物的MFC产电性能及苯酚去除率的影响。实验结果表明:当CODB(苯酚贡献的COD)为0时,MFC的运行周期为36 h,最大输出电压为560 m V,最大功率密度为489 m W/m2;CODB为1 000 mg/L时,MFC的运行周期为54 h,最大输出电压为436 m V,最大功率密度为98 m W/m2;当CODB为200 mg/L时,MFC的COD去除率、苯酚去除率和库伦效率(CE)均达到最大,分别为89.7%、99.9%和7.2%,同时,MFC的阳极生物膜产生的氧化峰电流最高,表明在葡萄糖-苯酚双底物对微生物的协同作用下,MFC的阳极生物膜氧化性最强;随着CODB的增大,COD去除率、苯酚去除率和CE均逐渐减小,说明苯酚的抑制作用导致微生物活性降低。     

阴极催化剂及不同底物对微生物燃料电池的影响

构建了单腔室微生物燃料电池(MFC),分别以乙酸钠、丁二酸、蔗糖及对苯二甲酸(TA)为底物,研究了Pt-C、聚苯胺(PANI)、碳纳米管(MWNTs)和PANI-MWNTs分别作为阴极催化剂的MFC产电性能。研究结果表明:分别以乙酸钠、丁二酸、蔗糖及TA为底物时,PANI-MWNTs阴极可获得最大开路电压分别为445,457,460,410 mV,最高功率密度分别为371,374,429,317 mW/m2;PANI-MWNTs阴极具有与Pt-C阴极接近的产电性能,反应35 h时,Pt-C阴极对上述4种底物的COD去除率分别为95.8%、95.9%、96.4%和89.1%;PANIMWNTs阴极分别为96.6%、97.0%、95.6%和97.3%。     

三维电极电Fenton氧化法处理染料废水

采用三维电极电Fenton氧化法处理实际染料废水,探究了染料废水处理效果的影响因素。实验结果表明：以钌铱镀层钛电极为阳极、不锈钢板为阴极、粉末活性炭为颗粒电极,在粉末活性炭投加量为2.0 g/L、电流密度为0.5 mA/mm²、极板间距为3 cm、pH为2.0、硫酸亚铁投加量为0.50 g/L的最优工艺条件下,反应2 h后COD、TOC、氨氮、色度的去除率达到最大,分别为62.80%、41.15%、42.48%和95.00%;粉末活性炭作为颗粒电极可使染料废水COD去除率提高18个百分点;重复使用10次的处理效果与第2次基本持平。     

钛基锡锑电极电催化氧化处理硝基苯废水

采用钛基锡锑(Sn-Sb/Ti)电极作为氧化阳极,不锈钢为阴极,电催化氧化降解废水中硝基苯。实验结果表明,处理硝基苯废水的最佳条件为:电流密度25 mA/cm~2;Na_2SO_4作为电解质,加入量15g/L;极板间距2 cm;溶液初始pH 6。在此最佳条件下,硝基苯去除率大于95%,TOC去除率大于80%,表明Sn-Sb/Ti阳极能有效去除废水中有机污染物。     

电解法处理采油废水的研究

以提高电解处理工艺的效率、降低处理成本、易于实现工业化为目标,筛选出适合处理采油废水的高效电极材料,考察了电解法处理采油废水的各种影响因素,确定实验室电解氧化法处理采油废水的适宜条件.研究结果表明:以析氯阳极 铁阴极作为试验电极材料,在电流密度为15 mA/cm2,电解时间为80min,水板比约0.10 cm2/cm3,弱碱性,极板间距为10mm的条件下对采油废水进行电解处理,COD去除率可达到73.0%,NH3-N去除率可达到98.5%.     

单极性三维电极电解处理含钴废水

采用并联式单极性三维电极电解处理低浓度含钴废水并回收金属钴，比较了二维电极与三维电极的钴离子去除效果，探讨了填充材料、电流、填充比（填充材料与废水的质量比）、废水pH对钴离子去除效果的影响，建立了反应动力学模型，并进行了经济性分析。实验结果表明：三维电极对钴离子的去除效果远优于二维电极;在以网状Ti/RuO₂为阳极、不锈钢板为阴极并作为主电极、空心钢球为第三极、极间距5 cm、电解时间60 min、电流为0.6 A、填充比为2.5、不调节废水pH的条件下处理钴离子质量浓度为112.3 mg/L的废水，钴离子去除率可达85.6%、电流效率为68.3%;去除钴离子的电化学反应符合一级反应动力学模型;该方法具有良好的环境与经济效益。     

国外动态

萘酚生产废水含有大量无机盐(Na_2SO_4、Na_2SO_3)和有机物(β-萘磺酸和其他)。采用电渗析法可以有效地净化该废水,并能得到氢钣化钠和硫酸。实验是在装有离子膜、铂钛阴极和阳极的三室电渗析器内进行。离子膜牌号为 MK-40和 MA-40,电流密度为0.08—0.12安/厘米~2。电解4～5小时,无机盐去除率达97—99%,有机物去除率达95—98%(按 COD 计)。净化后的废水可回用。阴极电解液硫酸(70克/升)和阳极电解液氢氧化钠(60克/     

臭氧氧化—曝气生物滤池处理含高浓度硝基苯类化合物废水

采用臭氧氧化—曝气生物滤池联用处理实际生产中排放的含硝基苯类化合物废水。实验结果表明:臭氧氧化过程可破坏硝基苯类化合物的苯环结构,显著提高有机物的可生物降解性;单独采用臭氧氧化法,在臭氧氧化柱进水pH为9、臭氧加入量为200m g/L的条件下,硝基苯类化合物的去除率可达98%;采用臭氧氧化—曝气生物滤池联用处理含高浓度硝基苯类化合物废水,COD去除率可达80%以上,处理后废水COD稳定在50m g/L以下。     

二甲基二硫代氨基甲酸钠处理锌冶炼含镉废水

以二甲基二硫代氨基甲酸钠(福美钠)作为脱镉螯合剂,以聚合氯化铝作为絮凝剂,脱除含镉废水中的Cd2+。在考察福美钠加入量、搅拌时间、聚合氯化铝加入量、沉淀时间等工艺条件对Cd2+脱除效果影响的单因素实验的基础上,采用正交实验对工艺参数进行进一步优化。实验结果表明:在福美钠加入量为1.0 g/L、搅拌时间为20 min、聚合氯化铝加入量为0.2 g/L、沉淀时间为5 h的最佳工艺条件下,采用福美钠处理初始Cd2+质量浓度为100 mg/L的锌冶炼含镉废水,剩余Cd2+质量浓度降至0.008 mg/L,Cd2+去除率为99.99%,处理后的废水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》。     

用陶土吸附处理含镍废水的研究

进行了用陶土吸附处理模拟含Ｎｉ＾２＋废水的研究,探讨了陶土用量,吸附时间、废水酸度,废水中Ｎｉ＾２＋的初始浓度及吸附温度对镍去除率的影响,并用实际含镍废水进行了验证。     

海上含聚污水电化学处理装置的优化

为解决传统电化学方法在含聚污水处理时电极板消耗严重、絮渣量大的问题,通过改进电极板材料、组合数及结构等,研究适度降解-除油一体化电化学技术,在降低渣泥量的同时保证处理效果。实验结果表明:最佳电极板组合为"网状惰性金属复合物极板(阳)-网状铝极板(阴)-网状铝极板(阴)-网状惰性金属复合物极板(阳)";在电解电流为4.0 A、极板间距为8.0 cm、面体比(电极板面积与处理污水量的比值)为2/17 cm~2/mL、电解时间为30 min的最佳处理条件下,几乎无絮渣产出,含聚污水的浊度去除率为93.3%、聚合物降解率为92.0%、除油率为95.0%,展现了优良的处理效果。     

硫酸盐对微生物燃料电池脱氮的影响

构建了双室型微生物燃料电池(MFC),探讨了硫酸盐对MFC阴极脱氮效果和产电性能的影响。实验结果表明:缺氧阴极室中,硝酸盐氮、硫酸盐的还原存在一定的竞争关系,且硫酸盐对电子的竞争能力比硝酸盐氮强;当S与N的质量比(记为S/N)为2∶1时,72 h后的硫酸根去除率达96.41%,而硝酸盐氮去除率仅为36.86%;在S/N为2∶1的条件下,当电压达307.6 m V时,功率密度达最大值15.77 W/m2,电池内阻为100Ω,与未加入硫酸盐时相比产电性能明显提高。     

蒽醌修饰石墨毡电极预处理头孢合成废水

以钛涂钌电极为阳极、自制蒽醌修饰石墨毡电极为阴极,对头孢合成废水(COD=25 000~30 000 mg/L、ρ(NH3-N)=850~1 300 mg/L、色度为2 300~2 680度)进行了电化学氧化预处理,优化了电解条件,并对电化学体系的动力学和稳定性进行了分析。实验结果表明:蒽醌的存在可改善电化学氧化降解效果;在电解时间50 min、电流密度0.14 A/cm2、Na2SO4浓度0.1 mol/L、极板间距2 cm、初始废水p H 7.0的条件下,废水的COD、色度、NH3-N的去除率分别可达45.3%,66.9%,33.6%;BOD5/COD由处理前的0.27增至0.40,可生化性得到改善;COD、色度、NH3-N的电化学氧化降解过程均近似符合一级动力学方程;且该电化学体系的应用稳定性良好。     

亚铁活化过硫酸钠氧化预处理电镀废水

针对电镀生产过程产生的难降解、高浓度的有机废水,采用Fe~(2+)活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术对其进行预处理。重点探讨了S_2O_8~(2-)投加量、n(Fe~(2+))∶n(S_2O_8~(2-))、废水pH等因素对有机物去除及废水可生化性的影响。实验结果表明,常温下,在S_2O_8~(2-)投加量为4.0 g/L、n(Fe~(2+))∶n(S_2O_8~(2-))为1.00、废水pH为7.0的条件下,废水的处理效果最佳,反应20 min后COD去除率可达70%,BOD_5/COD从原水的0.21升至0.40,废水的可生化性大幅提高,能够满足深度生化处理的要求。     

电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水

采用电絮凝-过硫酸盐氧化协同工艺处理页岩气压裂返排废水,通过电解过程产生的Fe2+活化过硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基氧化废水中的有机物,同时Fe2+被氧化成Fe3+进而水解起到絮凝作用。实验结果表明,在电解时间25 min、电流密度41.7 m A/cm~2、电极间距4 cm、搅拌转速100 r/min、废水pH 7.0、过硫酸盐添加量0.006 mol/L的条件下,COD去除率达94.5%,出水BOD_5/COD从0.13增至0.56,电导率从104 mS/m降至71 mS/m,矿化度从16 704 mg/L降至4 065 mg/L,不可滤残渣含量从554 mg/L降至59 mg/L。电絮凝-过硫酸盐氧化协同处理的效果明显优于单独电絮凝和硫酸亚铁活化过硫酸盐氧化工艺,循环伏安测试结果表明其原因是硫酸根自由基的产生,同时溶液的导电性增强,强化了絮凝效果。     

印染废水回用处理的设计实例

采用"厌氧水解—缺氧—好氧—二次沉淀—超滤—反渗透"组合工艺进行印染废水的处理回用。运行结果表明,在平均进水COD和色度分别为508 mg/L和1695倍的情况下,COD和色度的总去除率分别为94.2%和98.8%,硬度不超过10 mg/L,铁、锰离子未检出,各项指标均达到HJ 471—2009《纺织染整工业废水治理工程技术规范》中的回用标准。GC-MS分析结果显示,二沉池出水中主要有机物成分复杂,超滤出水中有机物浓度有一定降低,反渗透出水中酸类全部被去除、苯胺类和烷烃类含量明显降低。从染色的白位沾色、手感、颜色和亮度等指标分析,回用水的染色效果远优于工业水。污水处理工程总投资约1×10~7元,设计规模4 500 m~3/d,回用水规模2 500 m~3/d,回用率55%,回用运行成本1.80元/m~3。     

三维电极法处理六硝基茋生产废水

以Ti板为阴极、Ti/IrO₂-Ta₂O₅电极为阳极，采用三维电极法处理六硝基茋生产废水。通过单因素实验和正交实验确定的最佳工艺条件为：电解电压8 V，电解时间4 h，极板间距5 mm，初始废水COD=3 120 mg/L，m（玻璃珠）∶m（活性炭）=1∶3（选定活性炭的质量为5.0 g），ρ（硫酸钠）=500 mg/L。在此最佳工艺条件下，废水COD去除率为36.5%。