多孔富铁组合填料化学除磷的化学动力学分析

研究了多孔富铁组合填料的动力学因素对化学除磷的影响,并通过化学除磷机理分析建立了化学动力学模型。实验结果显示,组合填料的粒径、配比、投加量及反应时间会对磷的去除效果产生显著影响,除磷优化条件为:组合填料粒径为1.25~1.6 mm,配比为1∶2,投加量为3.0 g,反应时间为60 min;在此条件下当进水总磷浓度为5.00 mg·L-1时,出水总磷浓度不大于0.5 mg·L-1。化学动力学分析表明,多孔富铁组合填料化学除磷速率对磷的浓度呈一级反应动力学模型。     

富铁填料强化A/O—曝气生物滤池工艺的脱氮除磷效果

对比研究了富铁填料对A/O—曝气生物滤池(BAF)工艺的脱氮除磷强化效果。结果表明,与无富铁填料的A/O—BAF工艺相比,富铁填料强化A/O—BAF工艺对TN的去除率可提高15.2~19.0百分点,对TP的去除率可提高55.2~57.2百分点,但对COD的影响不大。通过对微生物种群的分析发现,富铁填料的使用能明显促进噬纤维菌科(Cytophagaceae)、黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)、硝化螺菌属(Nitrospira)、假单孢菌属(Pseudomonas)的生长,使得硝化、反硝化和除磷作用得以加强。此外,富铁填料释放的Fe~(2+)可充当反硝化反应的电子供体,直接去除硝酸盐氮,还能除氧保证反硝化反应条件。锰砂还能促进化学沉淀除磷。     

新型铁碳微电解填料制备与除磷性能评价

针对传统铁碳填料处理污水活性低的问题,通过均质化-碳化-成型工艺制备新型铁碳微电解填料,采用SEM-EDS、XRD等方法对制备填料进行了表征,探讨了新型填料除磷机理;同时,开展了填料制备条件优化及生活污水除磷性能评价研究。结果表明,新型填料(Fe-C)由于焦油经高温碳化处理可在海绵铁表面及内部孔道形成大量铁碳微原电池,提高了电化学反应速率,其磷脱除率显著高于传统填料(Fe/C);在焦油/铁比(Tar/Fe)为0.3、碳化温度为950℃、恒温时间为0 min、黏结剂质量分数为30%、900℃焙烧90 min条件下,制备的填料除磷性能最佳,除磷效率达98%,可实现含磷废水达标排放。     

纳米零价铁颗粒除磷反应机理

从溶液化学与固相表征两方面对纳米零价铁(NZVI)去除水中磷酸根(PO3-4)的机理进行初步探究。分别研究不同初始p H值、溶解氧(DO)对NZVI除磷效果的影响,结果表明,酸性环境(p H为3.0~7.0)有利于NZVI除磷,且初始p H值越低,磷去除率越高;好氧环境较厌氧环境更利于磷的去除,DO8.0 mg/L时对磷酸根的去除率是厌氧条件(DO0.1 mg/L)下的2倍。采用Na OH对反应后含磷NZVI进行解析,发现磷解析率不到30%,说明吸附并非NZVI除磷惟一作用机理。微米铁、NZVI和Ca(OH)2等7种不同去除材料中以Ca(OH)2的共沉淀作用去除率最大(99.9%),NZVI次之(87.2%),表明NZVI除磷机理中还存在共沉淀作用。采用多种固相表征手段对NZVI除磷前后进行分析:扫描电子显微镜(SEM)显示反应后出现不规则颗粒;X射线衍射(XRD)表明Fe3(PO4)2是主要反应产物;X射线光电子能谱(XPS)分析未发现磷被还原成低价态。研究表明,NZVI可有效去除水中磷酸根,主要去除机理包括:NZVI对磷酸根的吸附作用、NZVI在水中腐蚀产生的Fe2+离子对磷酸根的化学沉淀作用及铁氢氧化物与磷酸根的共沉淀作用。     

天然黄铁矿的除磷性能

除磷是控制水体富营养化的重要手段。为了考察黄铁矿的除磷特征，采用序批实验，分别研究了反应时间、初始磷浓度和干扰离子（NH4＋、NO3- 和SO24-）对黄铁矿除磷的影响。动力学表明，黄铁矿的除磷过程符合伪二级动力学模型。pH=6．5时，磷的平衡去除量为6．82mg／kg。Langmuir方程能较好描述黄铁矿除磷的吸附等温过程，其磷的饱和吸附量为11．01mg／kg。NH4＋、NO3-和SO24- 对黄铁矿除磷基本没有影响。磷的去除主要是通过铁磷沉淀和铁氧化物及氢氧化物的吸附，去除的磷主要以可被生物利用的Fe、Al-P形态存在。黄铁矿的这些除磷性能和机制对选取黄铁矿作为人工湿地填料实现同步脱氮除磷具有重要指导作用。     

富磷上清液铁接触除磷工艺及影响因素

设计了一种由铁碳合金和钝态不锈钢作为电化学腐蚀两极系统的铁接触除磷反应器,首次尝试将铁接触除磷技术用于厌氧富磷上清液的处理.通过对模拟富磷上清液除磷效果的测定与分析,详细探讨了铁接触除磷工艺的影响因素,结果表明,曝气方式宜为间歇曝气,且最优曝气/停歇时间为 60 min/30 min;在进水总磷浓度为 30～50 mg/L范围内,随着磷浓度的升高,总磷去除率随之下降;而随着曝气强度、pH值的升高及水力停留时间的延长,总磷去除率随之升高;随着水温的升高,总磷去除率有波动,水温为27℃时,总磷去除率最大.将铁接触除磷工艺运用到侧流除磷方法中,最终可使出水总磷浓度达到国家<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002)中的一级(A)标准.     

盐度对人工渗滤系统中煤渣和陶粒除磷过程的影响

以煤渣和陶粒作为填料,通过静态吸附实验对二者的磷吸附动力学和等温吸附过程进行模型拟合,并考察了不同盐度对人工渗滤系统吸附除磷的影响。静态吸附实验结果表明,零盐度下,Elovich模型和双常数模型可较好拟合煤渣吸附除磷过程,而陶粒更符合一级动力学模型,二者吸附机理取决于填料的理化性质;不同盐度下,二者等温吸附过程Langmuir方程的拟合效果要好于Freundlich方程;盐度增大总体呈现对磷吸附的抑制作用,但由于盐度增加导致溶液中阴离子与磷酸根离子激烈竞争填料表面吸附位点,二者的吸附量均在1%和1.5%盐度之间出现反复。人工渗滤系统连续实验结果表明,系统整体受盐度影响趋势与静态吸附实验结果基本一致。     

多孔铁-碳-稀土合金填料对高盐废水中氯离子的去除

高盐废水是目前水处理领域的难点,主要研究了不同因素下多孔铁碳合金填料对氯离子的去除效果,及Cl-的去除机理。在进水pH为2,停留时间为60 min,Cl-浓度20 000 mg/L条件下进行实验,通过静态实验和连续实验确定Cl-主要去除途径为微电解过程引起的填料吸附。这种合金填料对实际高氯废水也有较好的处理效果,针对变性淀粉废水,在最优条件下填料对废水中氯离子有较强的吸附去除能力,同时COD去除率能达到57%,废水的可生化性得以大幅度提高。     

光合细菌(PSB)处理明胶废水中填料挂膜性能研究

分别以纤维填料和毛刷填料为载体,采用优势菌种挂膜法,利用光合细菌处理明胶生产过程中产生的磷钙废水。两种填料表现出不同的挂膜效果,综合比较二者的挂膜时间、最终COD去除率和TP含量后得出毛刷填料挂膜性能优于纤维填料,其挂膜时间为23 d,最终COD去除率和TP含量分别达到93%,2.8 mg/L,在磷钙水处理中有适应性。通过对2种填料的电镜分析,发现纤维填料表面挂膜前后没有变化且十分光滑,而毛刷填料挂膜前表面粗糙,挂膜后表面有鳞片状突起,粗糙的表面状况有利于光合细菌的附着,最终促进生物膜功效的发挥。废水中Ca2+和pH是影响填料挂膜的主要因素。     

催化铁耦合生物除磷工艺中生物与化学除磷的关系

研究证明,将催化铁添加至传统生物除磷工艺的厌氧段,可使得生物除磷和化学除磷两者作用耦合。为了研究工艺中生物除磷与化学除磷的关系,采用不同催化铁投配率分别为0、1和2 g Fe/(mg P·d)的3组反应器进行实验。结果表明,催化铁投配率为1 g Fe/(mg P·d)时,系统的除磷效率最佳,去除率在90%以上,生物除磷与化学除磷耦合作用好;负荷为2 g Fe/(mg P·d)时,系统在未达到稳定之前即发生恶化,生物除磷作用受到抑制。铁化合物的积累量过多是系统出现恶化的主要原因:在污泥中铁含量小于30 mg Fe/g MLSS时,生物除磷作用与化学除磷作用两者协同,除磷效率提高;当污泥中铁含量超过52.8 mg Fe/g MLSS时,出现竞争,生物除磷作用受到抑制;通过排泥,降低污泥中铁含量,则除磷功能可以得到恢复。