堆肥生物过滤器净化苯、甲苯混合废气的实验研究

选取木块和多孔塑料为填料,选择苯为VOCs代表,研究堆肥生物过滤器对高低浓度的苯生物降解性能。实验结果表明，（1) 以木块和多孔塑料为填料的堆肥生物过滤器对高、低浓度苯净化效率呈现降低后升高，最后再降低的过程，对高低浓度甲苯均呈现缓慢升高后降低的过程，高浓度苯的最大净化效率为90.5%和97.7%，甲苯的最大净化效率为71.34%和66.45%；（2) 以多孔塑料为填料的堆肥生物过滤器对高浓度苯具有较好的抗冲击性和抗负荷性，以木块为填料的堆肥生物过滤器对高浓度甲苯有更好的净化效果；（3) 堆肥生物过滤器对高低浓度苯、甲苯的平均净化率为68%和56%以上，低浓度苯和甲苯的平均去除能力分别为0.122和0.012 g/（m³·h），最大去除能力为0.148和0.015 g/（m³·h），而高浓度苯和甲苯的平均去除能力为0.94和0.11 g/（m³·h），最大去除能力为1.32和0.135 g/（m³·h）。     

错流式生物滴滤床净化甲苯废气

采用焦化厂污泥为菌源驯化甲苯降解菌，接种错流式生物滴滤床，净化含甲苯废气。研究了生物滴滤床的挂膜启动和长期运行情况，填料和营养液对滴滤床去除能力的影响，并对长期运行的压降进行了观察分析。反应器挂膜启动需要6 d时间，稳定运行的平均去除效率为95％，单位体积最大去除负荷为251 g/(m³·h)。结果表明，采用错流式生物滴滤床可以有效去除甲苯废气；以比表面积大的生物陶粒作为填料以及定期适量更换营养液，均有助于提高生物滴滤床的去除能力；错流式生物滴滤床具有压降小、气液分布均匀的特点。     

有机复合填料生物滤床对甲苯气体的净化

利用一种新型有机复合填料作为生物滤床中微生物的附着载体,接种经过驯化筛选的专性甲苯降解菌,填装于生物过滤塔中净化低浓度甲苯气体。研究了新型有机复合填料在长期运行时的情况,考察了进气流量、入口浓度、床层温度和填料湿度对生物滤床的影响,最终经过优化得出,此种填料的生物滤床能够为微生物提供良好的附着生长环境,并能保持滤床的高效稳定运行,当进气流量为0.4 m3/h,入口浓度为400 mg/m3,床层温度为30℃,填料湿度为50%时,生化去除量达到30.6 g/(m3.h),并且在此条件下滤床具有良好的耐冲击性能。     

吸附联合低温等离子体法去除甲苯废气

对介质阻挡放电条件下产生的低温等离子体联合吸附去除低浓度甲苯废气进行了实验研究。考察了反应器内分别填充分子筛、陶瓷环和混合填料时,甲苯的吸附效果;比较了各种填充条件下,低温等离子体对甲苯的去除效果和副产物臭氧的产生量;并对填充混合填料时不同外加电压、不同操作条件下,吸附联合低温等离子体去除甲苯的过程进行系统的研究。结果表明,外加电压相同,混合填料对甲苯的去除率最高,大于97%,依次是分子筛、陶瓷环、无填充;同时混合填料的臭氧浓度小于其他填料;当电压为18 kV时,混合填料可获得较高的甲苯去除率,同时产生的臭氧副产物最少。     

新型填料特性及其在生物脱硫中的应用

为解决生物脱硫反应器酸化问题,研制出一种具有pH缓冲能力的生物填料。填料主要由碳酸钙﹑纯丙乳液和羟丙基纤维素制得。填料在水中浸泡6个月不会分解,吸水率大于20%。考察填料pH缓冲能力,结果表明,填料能将pH=5.0水溶液调节至pH=6.5以上。选取缓冲能力较稳定的BT50填料填充于反应器,以排硫硫杆菌(Thiobacillus thio-parus)挂膜,5个循环后反应器有效体积内的最大固定化菌体数量约为5.86×108cells/mL,并且硫代硫酸钠的消耗速率基本稳定,表明该填料可用于生物挂膜。在长达50 d脱硫实验中,H2S脱除率均在95%以上,整个脱硫阶段不再加入任何pH调节剂,反应器内pH仍能维持在6.7～7.1之间。     

管式生物过滤器去除乙苯废气

生物过滤由于其良好的成本效益和环境友好性已经成为控制挥发性有机化合物(VOCs)含量和气味气体排放的常规技术。营养物质的均匀分布、生物膜和介质床内的气体流是成就一个性能优良的生物过滤器至关重要的因素。而由本实验室开发的管式生物过滤器(TBFs)已被证明具备此优势。本实验的管式生物过滤器以聚氨酯海绵作为填料,研究在不同有机负荷、气体停留时间(EBCT)、进气量和表面活性剂等条件下乙苯废气的去除效率(RE)。实验同时记录了管式生物过滤器启动阶段的表现。初期使附着在填料上的微生物暴露在浓度为40 mg/m3的乙苯废气中40 d,此时的气体停留时间为15 s,使微生物慢慢适应并逐步降解乙苯废气;然后连续地控制管式生物过滤器的入口乙苯浓度为40、80、120和160 mg/m3,以使有机负荷逐步升高。结果表明,乙苯去除效率随着有机负荷的增大而逐步减小。当气体停留时间从15 s增加到30 s和60 s,而有机负荷控制在38.60 g/(m3·h)时,乙苯废气去除效率略微增加。此外,随着进气量的增大乙苯废气的最大平均去除效率有所下降而此时的降解容量增大,这个过程中乙苯进气浓度保持不变。结果还表明,在营养液中加入聚乙二醇辛基苯基醚这种表面活性剂可以提高乙苯废气的去除效率。     

城市污水处理厂除臭生物滤池运行效果及影响因素研究

对山东某城市污水处理厂散发的恶臭气体进行除臭研究,考察了除臭生物滤池的运行效果、工艺影响因素和除臭生物滤池内微生物相特点。结果表明:(1)在进气量为828 m3/h、气体停留时间为30 s、硫化氢和氨进气质量浓度分别为0.5~28.4、0.9~34.3 mg/m3的条件下,稳定运行时,大部分时间硫化氢和氨去除率分别达98%和80%以上,而且除臭生物滤池对于进气负荷具有较强的抗冲击能力。(2)当填料含湿量为43.6%~63.4%时,硫化氢去除率在90%以上;氨去除受填料含湿量的影响较大,填料含湿量越高越利于氨的去除。(3)在处理低浓度含硫化氢和氨的恶臭气体时,生物除臭工程可以在低填料pH(3.0左右)下长期运行,并保持较高的恶臭气体去除率。(4)运行第60天后,当温度为10℃以上时,硫化氢和氨去除率几乎不受影响;第169天后,当温度降至10℃以下时,硫化氢和氨去除率均有一定程度的下降,最低分别为94.6%和79.8%。(5)除臭生物滤池稳定运行时,优势硫氧化菌主要为嗜酸性硫细菌。     

海水生物滤器除氮性能及硝化动力学研究

生物滤器是封闭循环水养殖系统的关键水处理单元,主要用于去除水体中的氮化物。采用人工模拟海水养殖废水,在系统运行的水力停留时间为30 min,水温为14~25℃,pH为8.05~8.53条件下,对4种填料生物滤器的挂膜过程及其氨氮去除性能差异进行了实验研究,结果表明:在0.5 mg/L的进水氨氮浓度条件下,竹环、麦饭石、陶粒和塑料生物滤球4种填料生物滤器的最大氨氮去除速率分别为331.38、425.73、310.38和128.24 mg/(m3.h),竹环填料滤器的出水亚氮较低,小于0.07 mg/L,麦饭石和陶粒填料滤器的出水亚氮较高,峰值分别达0.28 mg/L和0.13 mg/L;从除氮性能、造价、能耗等方面综合考虑,竹环填料的性能优于其他3种填料。研究了竹环填料生物滤器处理海水养殖废水的硝化动力学特性,实验结果表明:用Monod方程能够很好地表达养殖废水处理的硝化动力学,并用积分法求得反应动力学常数:最大氨氮去除速率Vmax=1 828.70 mg/(m3.h),半饱和常数Ks=0.3916 mg/L,且R2=0.9752。经过模型验证,建立的动力学方程能预测实际状况。     

低温等离子体法去除苯和甲苯废气性能研究

对低温等离子体法去除苯和甲苯废气的性能进行了探讨,在理论分析的基础上进行实验研究。低温等离子体法去除苯和甲苯的机理是放电反应产生的高能电子与苯和甲苯分子发生非弹性碰撞并将能量全部或部分传递给目标分子,使其裂解、激化。被裂解、激化的分子与臭氧、活性基团发生一系列物理、化学反应后生成二氧化碳、一氧化碳和水。实验结果表明,苯和甲苯的去除率随着电场强度的增强而增大,随着气体流速的增大而减小。在较高电场强度下,有钛酸钡填料的反应器比无填料的反应器对苯和甲苯的去除率高得多,苯最高去除率可达92 6%,甲苯可达到96 8%。相同条件下甲苯比苯更容易去除。     

基于新型有机多孔复合基质的生物系统去除污染水体中的氮磷

针对太湖入湖河道污染水体中的氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石和土壤为基质,采用动态吸附+生物法,对氮磷开展基于新型有机多孔复合填料的去除效果研究,结果表明,生物系统中的新型有机多孔复合基质在空间上形成了好氧-缺氧微环境,获得了较好的同步硝化-反硝化效果;通过正交实验确定流量0.00075 L/s,曝气时间24 h,pH值7,曝气量20 L/min为去除氮磷的最优条件;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对3种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R2在0.81～0.92之间。通过平均去除效果较优分析,好氧条件下,NH3-N平均去除70.6%,TP平均去除81.2%;厌氧条件下,TN平均去除62.4%,COD平均去除42.6%;NH3-N、TP、TN和COD的最低浓度分别为0.75、0.095、1.1和18.3 mg/L,综合考虑主要污染物的去除效果和经济效益,本项新型有机多孔复合填料结合生物系统适宜去除河原平网地区污染水体中的氮磷。     

用光催化氧化法处理垃圾渗滤液的实验研究

以城市生活垃圾渗滤液作为研究对象 ,采用悬浮态半导体催化剂对渗滤液进行处理试验。研究了ZnO TiO2复合半导体催化剂的催化活性 ,并研究了各种实验条件、影响因素及处理效果。研究表明 ,在一定的试验条件下 ,用ZnO TiO2 复合半导体催化剂处理城市垃圾渗滤液效果较好 ,可作为垃圾渗滤液的深度处理。同时得到光催化氧化法处理渗滤液的最佳试验参数。     

紊动特性对污染物降解的影响研究

采用潜水泵作为紊动诱发装置，利用PIV测量了流场，研究了不同流量下紊动对污染物降解的影响规律。结果表明，紊动对污染物的降解有明显的影响，流量越大，紊动强度越大，污染物的降解率越高。对紊动强度与有无紊动水箱COD、NH4^＋-N、TN和TP降解增加量的变化曲线进行指数函数拟合，拟合结果良好，可以认为紊动对污染物降解的影响可以描述为“一级反应”理论。     

甲基红在壳聚糖上吸附富集的研究

研究了pH、初始浓度、时间及温度对甲基红在壳聚糖上吸附富集的影响。结果表明，pH是影响甲基红吸附富集的重要因素，最佳pH3．4。其动力学行为更好地符合Lagergren准二级反应动力学模型，随着温度增加，平衡吸附量减少。吸附过程的表观活化能（Ea）为7．518kJ／mol。壳聚糖对甲基红的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温方程。计算得到吸附过程的热力学参数△G0、△H0。和△S0分别为-24．88kJ／mol（303K）、-22．15kJ／mol和8．783J／（mol·K），表明壳聚糖对甲基红的吸附是一个自发的放热过程。红外光谱分析得到，壳聚糖吸附甲基红的过程中，壳聚糖分子中存在的大量羟基和氨基发挥了主要作用。     

制备条件对不同玻璃材料负载TiO_2活性影响研究

以光催化降解苯酚为探针反应,通过正交实验,系统研究了胶液配比、涂覆次数和焙烧温度等条件对以溶胶-凝胶法分别在普通钠钙玻璃和磨砂玻璃上制备TiO2光催化性能的影响,并利用环境扫描电镜（ESEM）对TiO2催化膜形貌进行了分析。研究表明,在普通钠钙玻璃片上负载TiO2催化膜的影响因素主次顺序为：硝酸体积〉涂覆次数〉焙烧温度〉V乙醇∶V酞酸丁酯,在选定实验条件下的最优条件为：涂覆次数为4次;焙烧温度=450℃;V乙醇∶V酞酸丁酯∶V硝酸（1∶4）：V水=400∶40∶1∶4。在磨砂玻璃片上负载TiO2催化膜的的影响因素主次顺序为：涂覆次数〉硝酸体积〉焙烧温度〉V乙醇：V酞酸丁酯,在选定实验条件下的最优条件为：涂覆次数为4次;焙烧温度=500℃;V乙醇∶V酞酸丁酯∶V硝酸（1∶4）∶V水=400∶40∶2∶4。通过扫描电镜可以观察到在普通钠钙玻璃片和磨砂玻璃片表面均附着一层白色的TiO2薄膜,颗粒粒径在100 nm左右。磨砂玻璃比普通钠钙玻璃负载更多的催化剂,磨砂玻璃基TiO2活性更高。磨砂玻璃是一种非常有前景的TiO2催化剂载体材料。     

基于GT-Power柴油机颗粒捕集器捕集性能的仿真研究

利用GT-Power软件建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)仿真模型,进行了仿真计算。研究了颗粒捕集器本身结构参数对其捕集效率与压降的影响。结果表明,影响颗粒捕集器捕集效率的主要参数有通道密度(CPSI)、过滤体孔隙率、过滤体微孔直径以及过滤壁厚度;影响颗粒物压降的主要参数有通道密度、过滤体渗透率、过滤体孔隙率以及过滤壁厚度。     

土壤固相吸附砷的研究进展

砷是一种常见的有毒元素，土壤砷污染与修复问题已引起世界范围的广泛关注。土壤原位修复是消除土壤砷污染的有效方法，其中砷在土壤固相上的吸附也是近年来的研究热点。土壤固相广泛存在于土壤中，并具有表面积大和表面电荷等理化性质，它可通过与砷酸根阴离子发生表面配位反应，形成内外层配位体等方式来固定土壤中的砷，以降低金属离子的迁移能力和有效性，是一种有效的原位减轻砷污染的方法。文中简单介绍了砷污染的现状、危害和赋存状态，重点介绍了铁铝锰的氧化物和氢氧化物、粘土矿物、有机质等土壤固相对砷的吸附机理及其影响因素，旨在更好地掌握砷的吸附行为。     

回流比对缺氧/好氧生活污水处理装置处理效果的影响

在缺氧／好氧工艺的不同回流比条件下，对处理效果特别是脱氮效果进行了研究。结果表明，混合液和污泥合并回流，当回流比从R=4到R=7时，均能获得良好的脱氮效果，TN去除率达到75．4％以上，出水TN〈10mg／L。而回流比的变化对BOD的去除效果影响较小。当BOD污泥负荷从0．096kg／（kg·d）降低到0．063ks／（kg·d）时，对TN和BOD的去除率影响都很小。     

基于关联模型的二恶英在线检测研究

为实现二恶英快速检测,指导废物焚烧炉二恶英减排,通过检测生活垃圾焚烧炉烟气中氯苯和二恶英浓度,研究了三氯苯、四氯苯和二恶英之间的关联关系,并利用实验室自行研制的飞行时间质谱仪对烟气样品的三氯苯进行在线检测。结果表明,三氯苯与二恶英毒性当量(I-TEQ)之间存在良好关联性,相关系数(R2)可达到0.89。仪器检测信号强度与三氯苯浓度之间具有良好的线性关系,根据在线检测烟气样品中三氯苯的信号可得到三氯苯浓度,并根据关联模型计算得到二恶英毒性当量值I-TEQ,实现了对烟气样品中二恶英的快速间接测量。     

纳米材料对膜生物反应器影响的试验研究

通过向一体式膜生物反应器中投加纳米材料来改变料液性质，预防膜污染和提高膜生物反应器对污染物的去除效率，并利用扫描电镜分析中空纤维膜的表观结构的变化情况，通过红外光谱分析活性污泥性质的变化，以探讨防治膜污染的机理。试验结果表明，纳米材料的投加对COD和NH₃-N的去除无明显影响，提高了TP的去除率，TP去除率达70%。而且投加纳米材料可改变活性污泥的性质和生物膜的表观结构，减缓膜污染。