ORP控制在硫化物生物氧化成单质硫过程中的应用

试验采用气升式反应器,接种实验室自行培养的排硫硫杆菌种,在进水pH值为7.0±0.2,温度控制在30±2℃条件下,研究了以ORP为控制参数在硫化物生物氧化成单质硫过程中的应用,并考察了pH和污泥硫负荷对ORP及硫化物生物氧化的影响.结果表明,硫化物去除率和硫酸根生成率均随ORP的降低而下降,不同容积负荷下,控制合适的ORP均可得到单质硫的最大生成率;当ORP为-380～340 mV,pH为7.85～8.63,污泥硫负荷为8.4 kg S/(kg MLSS·d)时,反应器运行状况良好.     

高含硫废水中硫的受限氧化过程及影响因素研究

针对含硫气田采出水硫化物浓度高及氧化产物种类多的特点,通过控制氧化反应使得单质硫为主要产物,实验考察了偏重亚硫酸钠投加量、初始p H和反应时间对硫化物氧化过程及氧化产物组成的影响。结果表明,偏重亚硫酸钠氧化法是处理含硫废水的一种有效手段,最佳反应条件为偏重亚硫酸钠的投加量为6 g/L,初始p H=6,反应时间35 min,此时硫化物的质量浓度从800 mg/L降至21.34 mg/L,硫化物去除率可达97.33%;主要产物为单质硫和硫代硫酸盐,在最佳反应条件下,这2种主产物的转化率为36.63%和57.57%,固体产物元素分析结果表明,其主要成分为S(质量分数为92.056%),偏重亚硫酸钠氧化硫化物过程符合表观二级反应动力学规律,R2=0.9819,反应速率常数为k=0.0063 L/(mg·min)。     

危险废物焚烧灰渣熔融过程中重金属元素热力学平衡计算

熔融固化是目前危废焚烧灰渣处置的有效方法之一。为了能够有效地控制熔融过程中重金属元素的迁移,采用HSC Chemistry软件模拟研究了重金属元素As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等在熔融过程中的物质变化历程,考察了不同气氛、温度、氯化物种类的影响。结果表明:在还原性气氛下,As、Pb几乎100%以As S(g)和Pb S(g)的形式挥发进入气相;Zn主要以气态金属挥发,1 500℃时90.8%的Zn进入气相;Cu、Ni、Cr与灰渣中的Fe2O3、Al2O3等形成不易挥发的化合物,几乎完全被熔渣固化。氧化性气氛有利于各重金属元素的固化,除46.47%的Pb以Pb Cl2(g)、Pb Cl(g)、Pb O(g)的形式挥发外,其余重金属元素均能被固溶在渣中。与灰渣中Na Cl相比,Ca Cl2不影响As、Cr的平衡形态分布,但能促进Pb、Zn、Cu、Ni以气态氯化物的形式挥发进入气相,不利于重金属元素的固化。     

不同稳定剂对Zn、Cd复合污染废渣的稳定化效果

针对含重金属废渣污染程度高且难处理问题,采用典型硫化物、磷酸盐、CaO、MgO以及配伍药剂对锌(Zn)、镉(Cd)复合污染强酸性废渣进行稳定化,利用水浸提法(HJ 557-2010)评估稳定化效果,以GB 8978-1996最高允许排放浓度为达标限值,达到安全处置的目的。结果表明,单一磷酸盐和硫化物中,同摩尔添加比条件下,Na_3PO_4·12H_2O对Zn和Cd的稳定效果最好,Na_2S·9H_2O对砷(As)稳定效果最好,Zn、Cd、As和铜(Cu)4种金属元素同时达标时的综合稳定效应(η)依次为Na_2S·9H_2O(96.36%)(NH_4)_2HPO_4(87.42%)Na_3PO_4·12H_2O(82.26%)。单一MgO或CaO与组合剂的综合稳定效应顺序依次为0.4%MgO0.4%CaO(0.4%CaO+0.61%Na_2S·9H_2O)(0.4%CaO+0.32%(NH_4)_2HPO_4)1.2%(Na_2S·9H_2O∶(NH_4)_2HPO_4∶Na_3PO_4·12H_2O=2∶1∶3)。MgO、 Na_3PO_4·12H_2O、硫钙组合为优选稳定剂。研究结果可为国内含重金属废渣的高效稳定化处理提供参考。     

硫酸盐在偶氮染料厌氧生物脱色中的作用

以沼泽红假单胞菌W1为研究对象,考察了厌氧条件下硫酸盐还原对活性黑5(Reactive Black 5,RB5)和直接黄11(Direct Yellow 11,DY11)生物脱色的影响。结果表明,硫酸盐本身对2种染料脱色无明显影响,而硫酸盐的还原产物———硫化物能通过氧化还原介体使2种染料化学脱色,其脱色过程能在3 min内迅速完成。在无介体加入的情况下,硫化物能够通过RB5自身产生的介体加速RB5的脱色;而对于不能产生氧化还原介体的DY11,硫化物对其脱色无明显影响。硫化物经染料氧化后形成的硫单质能够被菌株W1重新转化为硫化物,继续还原染料。     

利用Fe~0和Fe~(2+)在皂素废水中生成绿锈去除硫酸根

皂素废水中高浓度的SO_4~(2-)对环境危害大,厌氧环境下同时投加Fe~0和Fe~(2+)生成硫酸盐绿锈增强SO_4~(2-)的去除,实验研究了各因素对去除SO_4~(2-)的影响。结果表明,降低初始p H能快速提升SO_4~(2-)的去除率,25~35℃范围内提高温度有利于SO_4~(2-)的去除,Fe~(2+)浓度对去除效果影响显著,随着Fe~(2+)浓度的增加,SO_4~(2-)去除率快速上升。初始pH为2、温度为25℃的条件下,10 g·L~(-1)的Fe~0和1 000 mg·L~(-1)的Fe~(2+)能去除93.1%初始浓度为1 000 mg·L~(-1)的SO_4~(2-)。XRD和SEM表征结果显示,去除过程中铁粉表面有疏松多孔结构的Fe_3O_4生成,有利于SO_4~(2-)与Fe~0接触反应,促进硫酸盐绿锈的生成,进一步增强SO_4~(2-)的去除。动力学分析显示,去除过程拟合伪二级动力学模型,吸附SO_4~(2-)的过程以单分子层吸附为主。     

硫化氢对甲硫醇生物去除性能影响的研究

在硫化氢(H_2S)存在条件下,探究了H_2S对甲硫醇(MT)生物去除性能的影响。结果表明,H_2S的加入可以改变MT的生物降解途径。MT单底物体系,MT通过生成二甲基二硫醚(DMDS)最终转化为SO_4~(2-);MT、H_2S混合底物体系中,MT还可以和H_2S氧化生成的生物硫(S_8)反应生成DMDS和二甲基三硫醚(DMTS),再转化为SO_4~(2-)。MT去除性能受到H_2S浓度及H_2S与MT摩尔比的影响,在H_2S和MT摩尔比为1∶1、H_2S摩尔浓度为2.25mmol/L时,MT去除速率和DMDS降解速率均达到最大,分别为0.037、0.010mmol/(L·h)。     

生物法生成单质硫过程中氧化还原电位的研究

采用升流式好氧反应器,接种实验室自行培养的排硫硫杆菌,进水硫化物质量浓度为343～356 mg/L,在不同容积负荷下,研究不同氧化还原电位(ORP)对硫化物生物转化的影响.结果表明,ORP为(-260±10)mV时,硫化物去除率均达95%以上;随着ORP的降低,硫化物去除率和硫酸根生成率均呈下降趋势;不同容积负荷下,控制合适的ORP均可得到单质硫的最大生成率.     

基于单质硫回收的高含硫废水氧化

采用双氧水在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了双氧水的浓度、初始p H和反应时间对硫化物去除效果的影响,以及含硫废水去除过程中氧化还原电位(ORP)的控制对氧化产物的影响,分析了固相产物的晶体和表面结构。结果表明,在双氧水浓度为0.147 mol/L、初始p H为6、反应时间为9 min的条件下,废水中硫化物浓度由1 985.46 mg/L降至38.37 mg/L,硫化物去除率达到98.07%,去除效果最佳。在初始ORP值不同的条件下,体系中主要的氧化产物为单质硫和硫酸根;当加入的氧化剂不足时,单质硫和硫酸根随ORP值降低而增加,当加入氧化剂过量时,单质硫和硫酸根随ORP值增加而增加;当体系中ORP值控制在60~178 m V时,单质硫的产量都能达到较为理想的值。X射线衍射(XRD)分析表明,体系中固相产物为环状斜方硫(α-硫)。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,单质硫颗粒为表面不光滑的球状颗粒,粒径呈微米级,越小越易聚集在一起。     

在Ru／Al2O3催化剂上用H2对SO2选择性催化还原的研究

本文对用H2来使SO2选择性催化还原为单质硫在Ru/Al2O3催化剂上的进行了研究,当物料比经过优化确定为SO2/H2=1:2.8时,在500℃下,SO2的转化率为90%以上,单质硫的产率为70%左右,比较于其他的催化还原SO2的催化剂,本催化剂采用金属而不是金属硫化物,这样既省去了催化剂预硫化的过程,同时也使在有氧条件下的选择性催化还原成为可能,实验考察了O2及水蒸气存在对过程的影响,在实验过程中发现,H2S作为中间产物生成,可推论该过程在催化剂上分两步进行:SO2首先在催化剂金属上被H2深度还原为H2S,然后在Al2O3载体的酸性中心上SO2与H2S发生Claud反应产生单质硫.     

在Ru/Al2O3催化剂上用H2对SO2选择性催化还原的研究

本文对用H2来使SO2选择性催化还原为单质硫在Ru/Al2O3催化剂上的行为进行研究.当物料比经过优化确定为SO2/H2=12.8时,在500℃下,SO2的转化率为90%以上,单质硫的产率为70%左右.比较于其他的催化还原SO2的催化剂,本催化剂采用金属而不是金属硫化物,这样既省去了催化剂预硫化的过程,同时也使在有氧条件下的选择性催化还原成为可能.实验考察了O2及水蒸气存在对过程的影响.在实验过程中发现,H2S作为中间产物生成,可推论该过程在催化剂上分两步进行SO2首先在催化剂金属上被H2深度还原为H2S,然后在Al2O3载体的酸性中心上SO2与H2S发生Claus反应产生单质硫.     

利用钝化剂控制城镇街道灰尘重金属污染

为控制城镇街道灰尘中重金属污染,降低重金属生物有效性,采用向街道灰尘样品加入钝化剂溶液的方法,分别研究了不同施用量的单一钝化剂K_2HPO_4和Na_2SiO_3以及2种钝化剂以不同质量比组成的混合钝化剂对成都市街道灰尘中的Cu、Pb和Cd的生物有效性的影响。结果表明,在K_2HPO_4或Na_2SiO_3施用量为灰尘质量的1%时,即可有效钝化灰尘中的Cu、Pb和Cd,使其生物有效性分别降低27.9%、33.9%、53.2%或36.1%、34.4%、48.5%;继续提高钝化剂的施用量对降低灰尘中重金属生物有效性无显著作用;当总钝化剂施用量不变时,K_2HPO_4和Na_2SiO_3以1∶1组成混合钝化剂对灰尘中Cu和Pb的钝化效果优于单一钝化剂。使用重金属钝化剂可降低街道灰尘中重金属的生物有效性,在城市环卫喷洒用水中添加适量钝化剂一定程度上会达到控制飞灰与控制重金属污染的双重目的。     

模拟陈腐垃圾掺烧过程中P/Cl/S对6种重金属迁移特性的影响

通过管式炉焚烧实验,探究了在陈腐垃圾与城市生活垃圾(MSW)掺烧过程中,P/Cl/S对6种重金属(Cd、Zn、Ni、Cu、Cr、Pb)迁移规律的影响,并考察了陈腐垃圾掺混比例、含特征元素的添加剂种类及焚烧温度对6种重金属挥发率的影响.结果 表明,当陈腐垃圾掺烧比例与温度相同时,NaH2PO4和Na2SO4的协同作用对Cd挥发有显著的抑制作用,但对Ni、Cu的挥发起促进作用;NaCl对Zn的挥发有明显的抑制作用,但对Cr的挥发起促进作用;而NaCl和Na2SO4的协同作用促进了Pb的挥发.随着焚烧温度在设定范围(600～800℃)内的增加,Cd、Ni、Cr和Pb的挥发率整体呈增加的趋势.相比添加剂种类,陈腐垃圾掺混比例对Cd、Cr、Cu挥发率的影响更显著.本研究结果可为制定有效的重金属控制策略提供参考.     

Halothiobacillus neapolitanus脱硫性能及限制性因素影响

实验采用气升式反应器考察Halothiobacillus neapolitanus CYJN-1的脱除硫代硫酸盐的效果及其动力学,鉴定不同有机物如醇类、酸类以及重金属离子对其脱硫效果的影响,并比较了反复培养、低温保藏、冷冻干燥、平板保藏和甘油保藏方法的保藏效果。结果表明,通过动力学分析,Halothiobacillus neapolitanus CYJN-1在气升式反应器脱硫过程的最大比生长速率和比消耗速率分别为0.22 h-1和0.23×10-3g/(cells·h),24 h时转化硫代硫酸钠效率为99%,其中约65%还原态的硫被氧化生成单质硫,产量为0.87 g/L。该菌对甲酸、乙酸等低碳有机物的耐受性较差,对Zn2+、Mn2+和Pb2+离子呈现较强的抗性。中短期保藏过程采用新鲜培养基悬浮4℃保藏效果较佳,保藏1~3个月存活率仍可维持90%左右。     

硫化亚铁稳定化修复重金属污染湖泊底泥的效率及机理

研究了硫化亚铁(FeS)对重金属污染湖泊底泥的稳定化修复效率及作用机制。结果表明:FeS能有效稳定化湖泊底泥中的重金属Cu、Pb和Cd。当水溶液初始pH=2,FeS的添加量为5%(质量分数)时,重金属Cu、Pb和Cd的稳定化率分别达到72.83%、55.25%和48.17%。水溶液初始pH在2~7范围内逐渐增加时,FeS对重金属的稳定化效率逐渐降低。在FeS稳定化重金属的过程中,Cu的稳定化主要通过形成CuS沉淀,Pb和Cd的稳定化均包含生成金属硫化物沉淀和Fe(OH)_3共沉淀过程,但Fe(OH)_3共沉淀对Pb的稳定化贡献显著大于Pb S沉淀,而Fe(OH)_3共沉淀和CdS沉淀对Cd的稳定化贡献相当。     

多羧酸改良硫代光-Fenton处理有机染料废水

使用EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ),在光照过程中活化过硫酸盐/亚硫酸盐产生硫酸根自由基,并用于处理水体中的染料橙黄Ⅱ,考察过硫酸盐/亚硫酸盐初始浓度,Fe(Ⅲ)-EDDS初始浓度以及溶液初始pH对橙黄Ⅱ降解效果的影响,并获得处理效果较好的优化体系。结果表明,Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2SO_3]=5 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.05 mmol·L~(-1),pH=3.0时,60 min内橙黄Ⅱ降解效率达98%;Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2S_2O_8]=10 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.50 mmol·L~(-1),pH=7.0时,120 min内橙黄Ⅱ降解效率达99%。两个体系中,Fe(Ⅲ)-EDDS均存在最佳浓度,增大或减小均导致效率降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,溶液初始pH越大,橙黄Ⅱ降解效率越低。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,pH高于或低于7.0时橙黄Ⅱ降解效率均降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,亚硫酸钠浓度越大橙黄Ⅱ降解效率越高。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,过硫酸钠存在最佳浓度,增大或减小均导致降解效率降低。     

CaO/SiO2对流化床焚烧飞灰熔融过程中重金属挥发的影响

对掺煤混烧的流化床焚烧飞灰熔融过程中重金属在气相(吸收率)中和固相(固定率)中的分布进行了研究,并采用HNO3-NaOH2级吸收方式对气相重金属进行了吸收.结果表明,CaO/SiO2(摩尔比)对重金属的迁移行为有重要影响,CaO/SiO2降低,Cd、Pb固定率总体呈上升趋势;2级吸收对气相重金属的吸收有限,大部分重金属主要溶解在HNO3吸收液中,但NaOH吸收液对Cr的吸收效果好于HNO3吸收液;氯对重金属的挥发有重要影响,当重金属以氯化物形式存在时,其挥发受到SiO2的限制.随着SiO2含量增加,挥发率降低.     

CeO_2-CuO/粉煤灰吸附SO_2/NO性能分析

利用室温液相浸渍法将粉煤灰制备成CeO_2-CuO/粉煤灰,提高了粉煤灰对SO_2/NO的吸附效率。采用XRF、XRD、SEM等手段对其进行表征测试,结果表明,粉煤灰的晶相结构主要为石英和莫来石,且改性后表面变得更为粗糙,孔隙增多。利用吸附反应装置优化SO_2/NO的反应条件,结果表明:在样品量为0.3 g、温度为50℃、SO_2流速为8 mL·min~(-1)、O_2流速为4 mL·min~(-1)时,CeO_2-CuO/粉煤灰对SO_2吸附效果最佳;在样品量为0.4 g、温度为70℃、NO流速为6 mL·min~(-1)、O_2流速为4 mL·min~(-1)时,对NO吸附效果最佳。共吸附会降低各自的吸附效率。利用原位FTIR分析表明:SO_2在CeO_2-CuO/粉煤灰表面主要生成硫酸盐和亚硫酸盐物种;NO则主要生成硝酸盐和亚硝酸盐物种。     

硫化物沉淀法处理含铅废水

采用硫化物沉淀化处理含铅废水,考察了Na2S投加量、反应初始pH等操作条件对铅离子去除效果的影响,以及硫化铅沉淀反应过程的动力学特征,并采用激光粒度分析仪对反应生成的硫化铅沉淀的粒径分布进行了测定。实验结果表明,S2-与废水中Pb2+之间的沉淀反应能较好地符合一级反应动力学特征;Na2S与Pb2+的最佳物质的量之比为3;最佳的反应初始pH为6～9。在最佳操作条件下,Pb2+的平均去除率为99.60%,反应出水中Pb2+平均浓度为0.13 mg/L,低于污水综合排放标准(GB8978-1996)中铅的排放浓度限值。反应生成的硫化铅沉淀的平均粒径为2.62μm,具有较好的沉淀性能,能够通过沉淀的方式与废水分离。     

硫酸盐型厌氧氨氧化反应器的启动特性

为了考察硫酸盐型厌氧氨氧化(S-ANAMMOX)的反应特性,采用有效容积为10 L的UASB反应器,接种亚硝酸盐型厌氧氨氧化(N-ANAMMOX)污泥,保持HRT 6 h不变,进水逐步以SO_4~(2-)-S代替NO_2~--N,启动S-ANAMMOX反应,研究了启动过程中基质和中间产物的变化情况。结果表明,历时116 d成功启动了S-ANAMMOX反应,反应器中NH_4~--N和SO_4~(2-)发生了同步去除,NH_4~--N和SO_4~(2-)的最大去除量分别为35.13和41.67 mg/L,最大去除速率分别为140.51和166.66mg/(L·d),NH_4~--N/SO_4~(2-)-S的转化比高达5.78。启动过程中未检测到S~(2-),有单质硫附着在颗粒污泥表面,在进水完全以SO_4~(2-)-S代替NO_2~--N后,未检测到NO_2~--N和NO_3~--N的生成,且出水p H低于进水。