饮用水除砷材料吸附特性及影响因素分析

采用活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究3种饮用水除砷材料的吸附特性及影响因素。结果表明,在pH值为6.5,砷浓度为1 mg/L,投加量为2 g/L,25℃恒温的条件下,活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石分别在90 min、150 min和90 min达到吸附平衡状态,均较好符合langmuir等温吸附模型,对砷的最大吸附容量依次为7.3、3.3和3.9 mg/g。pH值和竞争性阴离子对砷的去除均有显著影响。降低溶液pH值能明显提高3种材料的除砷效率;水中磷酸根离子的存在,能够明显降低活性氧化铝和零价铁粉的除砷效率;水中硅酸根离子的存在,能够明显降低零价铁粉和载铁沸石的除砷效率。     

含锂活化沸石-载银活性炭-Cu-Zn合金串联装置水处理效果研究

通过对含锂活化沸石、载银活性碳、Cu-Zn合金及超滤膜的联合使用,有效去除细菌及铜、铬、铅、银等重金属离子,降低了饮用水硬度、余氯量,并能抑制亚硝酸根离子的生成;运用该套装置,在去除污染物的同时,又向水中引入对人体有益的微量锂离子、锌离子,使之成为优质的饮用水。     

改性沸石处理高铁锰地下水

采用不同方法对天然沸石改性,并用改性后沸石进行了静态和动态除铁锰实验。结果表明,采用NaCl、HCl、微波方法对沸石改性,以NaCl改性效果最好。经浓度为25%的NaCl改性后的沸石铁去除率提高了13.81%,锰去除率提高了26.4%。沸石改性可以同步提高其除铁、除锰效果,且除锰效果提高更多。铁或锰的存在都能使对方单一被沸石吸附效果下降。用沸石滤柱处理高铁锰地下水,在停留时间1.0 h时,铁最高去除率为62.3%,锰最高去除率为58.3%。     

13X载银分子筛在水处理中的实验研究

以分子筛为载体,AgNO3溶液为反应液,用真空热分解法制备载银分子筛。通过X射线衍射分析表征了样品的结构,对其抗菌性能和消毒效果进行了测定,并测定了处理水样中的银离子浓度。结果表明,负载于分子筛表面及微孔中的银的形式是纳米银,载银分子筛对大肠杆菌具有较强的抗菌性能。剂量为5 mg/100 mL的2.12%载银分子筛能完全杀灭实验菌水样中的大肠杆菌;尽管天然水样中存在杂质的影响,载银分子筛的杀灭率也可达98%以上,且处理过的水样中银离子浓度低于50μg/L。     

两点进水在倒置AAO流程除磷中的作用

利用计算机仿真研究两点进水对倒置AAO流程除磷的作用,发现将污水按选择池进水流量与厌氧池进水流量的分配比(简称进水流量分配比)为1.0/0、0.9/0.1、0.8/0.2、0.7/0.3、0.6/0.4、0.5/0.5分流到选择池和厌氧池,会影响中等COD负荷(200~220 mg/L)下该流程的除磷效果。原因在于,污水分流到厌氧池虽然能提高厌氧池内乙酸浓度,但同时会因稀释作用而降低厌氧池及好氧池中聚磷菌的浓度,影响聚磷菌厌氧释磷及好氧吸磷的作用。两点进水对低COD负荷(140~180 mg/L)及高COD负荷(260~340 mg/L)下该流程的除磷效果无明显影响,前者因各反应池(除二沉池外)内聚磷菌浓度本身很低,后者则因各反应池内聚磷菌浓度本身很高,改变进水流量分配比不会改变这2种情况下各反应池内聚磷菌释磷或吸磷的强度。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

改性沸石去除地下水中铁锰实验研究

测定了2种改性沸石的基本特性，并选取0.6 m层高的交换柱，通过动态试验，研究其分别用于除铁和除锰的工艺性能。实验结果表明，2种沸石质量全交换容量分别为578.2 mmol/kg和722.2 mmol/kg；产水水质均能达到饮用水标准：含铁量≤0.3 mg/L，含锰量≤0.1 mg/L；减少进水中铁锰含量（≤2 mg/L）和降低运行流速（≤20 m/h），都有利于提高工作交换容量，但流速对除铁沸石影响较小；再生剂为1 mol/L的NaCl，再生速率1 m/h条件下，每升除铁沸石再生剂用量为1.2 L，洗脱率（再生废液中目标离子含量与原水中过滤时的去除量之比）达0.95，比耗（再生剂用量与工作交换容量之比）为16，每升除锰沸石再生剂用量为1.6 L，洗脱率达0.8，比耗为16。     

零价铁渗透性反应墙原位修复含砷地下水的柱实验研究

为了解决地下水砷污染问题,设计了3根实验柱,开展了零价铁渗透性反应墙(zero valent iron permeable reactive barrier,ZVI PRB)原位修复5价砷的实验研究,调查了ZVI PRB的长期运行效果,探索了反应介质粒径、进水As浓度、渗流速度和腐殖酸(humic acid,HA)对反应墙除砷性能的影响。结果表明,PRB 1(铁粉,30~32目)的As去除率为76.2%~93.8%,出水As浓度为9.8~41.9μg·L~(-1);PRB 2(铁粉,300~325目)的去除率为84.4%~95.9%,出水As浓度为6.5~9.5μg·L~(-1)。ZVI PRB能有效地去除地下水中砷,且PRB 2比PRB 1的性能更高效更稳定并能保证出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中As限值要求(10μg·L~(-1))。在现有条件下,ZVI粒径和进水As浓度显著影响ZVI PRB的除砷性能,渗流速度基本未影响除砷性能,而HA显著抑制除砷性能。     

撒施阻控材料快速去除上覆水Cd对的室内模拟研究

湘中矿区塘、水库等灌溉水体及其底泥重金属超标问题日益凸显,研究选取石灰、水稻秸秆生物炭和人造沸石等3种环境友好型土壤重金属阻控材料,通过室内玻璃柱模拟静止水体实验探讨水面缓慢撒施阻控材料对上覆水重金属Cd去除与底泥Cd有效性影响。为期60 d的实验结果显示,1%(0~20 cm表层底泥质量分数)的单一石灰、生物炭、沸石与石灰+生物炭+人造沸石配方(质量比1∶1∶1)4种处理均可明显快速去除上覆水中水溶态Cd质量浓度,其中石灰效果最佳,沸石效果最差,石灰与3种阻控剂组配处理均可使上覆水中水溶态Cd质量浓度由20μg·L~(-1)以上降至10μg·L~(-1),符合我国灌溉水Cd的限定标准。阻控材料自然沉积在底泥表面后对5 cm处底泥水溶液Cd质量浓度具有一定的消减效应,沸石效果优于石灰、生物炭处理,其中"石灰+生物炭+沸石"的不同粒径阻控材料组配方式效果最佳。石灰、生物炭、沸石及3种阻控剂组配处理60 d后底泥pH值依然略高于对照,差异不显著,但可交换态Cd含量明显低于对照。结果可为塘库型水体上覆水及底泥Cd等重金属污染的生态风险降低及控制措施研究提供科学参考与方法指导。     

沸石强化A/O生物脱氮工艺氨氮去除机理研究

沸石强化A/O生物脱氮实验研究表明,沸石对配水氨氮具有良好的吸附性能,其吸附特征可以通过Frend lich和Langmu ir吸附等温线表征,但对污水中氨氮的吸附较配水吸附要复杂。由于沸石能与微生物构成沸石-生物复合体,从而增加了系统的硝化细菌和反硝化细菌数量,改善了A段的反硝化作用和O段的硝化作用。吸附饱和的铵沸石在硝化细菌和电导率的协同作用下,经好氧曝气4.5 h,能再生69.8%。在A段,进水氨氮浓度较高,沸石吸附氨氮,提高污水碳氮比,促进生物反硝化;进入O段,在盐度和微生物的协同作用下,混合液氨氮浓度因为生物降解而逐渐降低,不断打破铵沸石的吸附-脱附平衡,铵沸石不断释放氨氮而得到充分的再生。     

可生物降解塑料与沸石载体体系对硝酸盐氮污染地下水的生物修复研究

生物反硝化是修复地下水硝酸盐氮污染的一种有效途径。为进一步确定异养反硝化碳源与载体投加量的配比,取用污水处理厂活性污泥为微生物来源,以可生物降解塑料为新型固相碳源,沸石为微生物载体,设计了9组固相碳源与载体不同配比的柱实验,旨在遴选出可生物降解塑料和沸石的最优配比。同时考察在最优配比时,不同进水硝酸盐氮浓度下的硝酸盐氮去除率、填料降解率、生物膜附着量、生物膜附着效率、反硝化效率等反应特性。结果表明,可生物降解塑料∶沸石(质量比)=2∶1为最优配比。在最优配比下,进水硝酸盐氮质量浓度为40~100mg/L时,异养反硝化对硝酸盐氮具有很好的去除效果(最终去除率均在99%以上),且能够保持较高的反硝化效率,同时载体负载微生物的性能稳定。     

活性炭和沸石对氨氮的吸附特性及生物再生

采用活性炭和沸石作为吸附材料,分别考察了这两种吸附材料对水体中氨氮的吸附特性及其生物再生性能。实验结果表明,活性炭和沸石对水体中氨氮的等温吸附符合Freundlich等温式,其拟合度分别为0.9783和0.9303;静态吸附结果表明活性炭和沸石均具有较好的氨氮吸附性能,24 h内沸石对氨氮的吸附能力为1.27 mg/g,高于活性炭的0.53 mg/g;动态吸附中沸石达到吸附饱和的时间为96 h,较活性炭达到吸附饱和的时间长,沸石显示出作为氨氮吸附剂的优越性;活性炭和沸石经过96 h的生物再生后吸附性能获得一定程度的再生,出水中氨氮浓度比未进行生物再生前分别降低17.31 mg/L和8.32 mg/L,且都在表面形成了稳定的生物膜。     

改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对PO_4~(3-)-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明:在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于PO_4~(3-)-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对PO_4~(3-)-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生PO_4~(3-)-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

电絮凝同步去除水中铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)复合污染物的影响因素及其作用机理

铜(Cu(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))是水和废水中一类重要的重金属复合污染物。电絮凝(electrocoagulation,EC)是目前很有效的重金属深度处理技术,因此,采用电絮凝静态反应器对水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的复合污染物的同步去除进行研究。在单极式连接条件下,考察电极材料、电流密度、初始pH、极板间距和电导率等因素对电絮凝效果的影响。结果表明,与铁电极相比,铝电极显示出更好的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)同步去除效果。因此,采用铝电极进行因素筛选实验,筛选出的实验条件为:Cu(Ⅱ)的进水浓度为18.73~20.08 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)的进水浓度为12.98~14.35 mg·L~(-1),在初始pH为3~6,电流密度为11.57 A·m~(-2),极板间距为1 cm,电导率在899~2 000μS·cm~(-1)的范围内。去除结果表明,总铬(TCr)、Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除率均在94%以上,出水Cu(Ⅱ)、TCr和Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.081.24、0.491.21和0.120.49 mg·L~(-1),出水pH在6~9之间,可以满足《污水综合排放标准》(GB 8978-7996)要求。     

水中抑制物对定量PCR与膜过滤法检测E.coli的影响

针对水中病原微生物的污染,选择大肠埃希氏菌E.coli作为病原示踪剂,以E.coli染色体上β-葡萄糖醛酸酶uid A目的基因建立了SYBR Green实时荧光定量PCR的检测方法。该定量PCR方法灵敏度高,检测限可达104CFU/L,线性关系良好,相关系数为R2=0.999。研究表明,定量PCR与菌液浓度呈显著正相关R2=0.935。通过人工投加腐殖酸、COD,研究了水中抑制物对定量PCR和膜过滤MF培养法的影响。结果显示,腐殖酸可使E.coli在培养皿上的菌落变小聚集,且显色不明显,当腐殖酸量为20 mg/L时,浓度为50 CFU/100 m L的E.coli完全受到抑制,没有菌落出现。腐殖酸对PCR扩增的抑制作用明显,当腐殖酸浓度增加到10 mg/L,定量PCR检测结果基因拷贝数减少约1 log,增加到20 mg/L定性PCR检测结果为阴性。     

不同调控策略对CANON工艺快速适应氨氮浓度提升的影响

针对进水氨氮浓度变化会影响CANON颗粒污泥功能微生物间的协同导致系统不稳定的问题,通过接种常温下贮存2个月的自养颗粒污泥,并采用3种调控策略(维持HRT不变,快速提升氨氮浓度(R1);维持HRT不变,逐级提升氨氮浓度(R2);逐级提升进水氨氮浓度同时调整HRT,以125 mg·L~(-1)为进水氨氮增幅(R3)),分别考察各种调控策略对系统适应275 mg·L~(-1)和400 mg·L~(-1)氨氮浓度的效能影响,探讨调控策略与污泥性能的关系及游离氨(FA)、溶解氧(DO)的影响。结果表明,污泥性能提升期,负荷变化最为平稳的策略R3率先适应进水氨氮浓度的提升,仅44 d内总氮去除负荷可达到3.5 kg·(m~3·d)~(-1);污泥性能成熟期,快速提升负荷的策略R1可缩短适应时间至25 d,总氮去除率稳定在80%以上,去除负荷达到5.3 kg·(m~3·d)~(-1)。FA会影响功能微生物活性,策略R1在污泥性能提升期,FA浓度高达16.6～26.7 mg·L~(-1),一定程度上抑制了好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AMX)的活性,导致系统适应期延长。在污泥适应高氨氮负荷过程中,比氨氧化速率(SAOR)和比总氮去除速率(SNRR)逐渐提高,污泥浓度和颗粒粒径逐渐增大。f值(ΔN O3--N/ΔTN)可作为DO调节的重要依据,DO与氨氮去除负荷呈良好的正相关性。     

A/O系统处理低C/N奶牛场废水中的抗生素

为处理奶牛场废水中常检出抗生素,考察了小试规模缺氧/好氧(A/O)系统对低C/N奶牛场废水中常规污染物和抗生素的处理效果。当进水COD、总氮、氨氮和总磷分别在1 242～4 350、830～1 367、818～1 291和6～12 mg·L~(-1), A池和O池水力停留时间(HRT)分别为3～4 d和2.05～5.4 d时,系统出水COD400 mg·L~(-1)、氨氮10 mg·L~(-1)、总氮去除率为40%～60%(无外加碳源)、总磷基本没有去除;通过调节硝化液回流比(1.0∶1～1.3∶1)可在进水COD/总氮≥3.1时实现碱度的自给自足;对11种磺胺类和8种β-内酰胺类抗生素研究发现,共检出9种磺胺类和1种β-内酰胺类抗生素(总浓度为5.89～17.31μg·L~(-1)),系统对抗生素的总去除率大于93%;先后2次向进水中人为添加8种磺胺类抗生素(每种浓度先后为50μg·L~(-1)和200μg·L~(-1))不会影响系统运行的稳定性,且抗生素的总去除率大于90%,A池和O池的抗生素去除率分别为15.0%～34.2%和69.1%～91.4%;在O池中的HRT降低50%时,系统对抗生素的总去除率基本不变。除甲氧苄啶外,其余7种磺胺类抗生素主要在O池中均得到去除,这与其分子结构中的S—N键有关。以上结果对奶牛场废水处理后还田具有重要的参考价值。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

厌氧氨氧化工艺的启动及微生物群落结构分析

构建了2个装载不同填料的厌氧污泥床(UASB)反应器(R1:载活性炭的K3填料;R2:普通K3填料),对比研究了2种厌氧氨氧化系统的启动特征、脱氮性能,分析了R1反应器的微生物群落结构变化规律,并对R1不同高程的基质去除特征和微生物群落组分进行了解析。结果发现,R1在第86天启动成功,短于R2的100 d,长期运行后R1和R2的最大氮容积负荷(NLR)分别为2.156和2.122 g·(L·d)~(-1),最大氮去除负荷(NRR)分别达到1.855和1.815 g·(L·d)~(-1)。在R1中,内部基质浓度随高度增加而降低,进水NH_4~+-N浓度较低时(50、100 mg·L~(-1))和较高时(350、450 mg·L~(-1)),基质的去除分别集中在反应器高度0~7 cm和17~37 cm处,而且厌氧氨氧化菌含量与氮去除率间呈正相关关系。另外,R1运行过程中厌氧氨氧化优势菌种由Candidatus brocadia(20 d)变为Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia的混合菌种(134 d)。     

活性炭柱中砂垫层在微污染水源水处理工艺中的应用

以嘉兴市某水厂沉后水为进水进行实验,研究炭砂滤池对污染物的去除性能,以及炭砂滤池取代活性炭＋砂滤池的可能性,探讨了短流程工艺的适用性。结果表明,炭砂滤池能有效去除水中的浊度、氨氮、CODMn和铁、锰等污染物,与活性炭柱相比,炭砂滤池在降低出水浊度和水中颗粒数方面具有一定优势,即砂垫层对控制出水浊度和保障微生物安全能够起到积极作用。在实验条件下,增加活性炭层厚度或者降低滤速,在一定程度上有利于提高对CODMn的去除率。在设计滤速为9～10 m/h,CODMn〈4.5 mg/L时,可直接以炭砂滤池取代活性炭池＋砂滤池,仍然能保证出水CODMn〈3 mg/L。