氧化铁改性砂联合生物预处理对氨氮的吸附特性

对含氨氮(NH_3-N)的微污染原水,采用自制氧化铁改性石英砂(iron oxide coated sand,IOCS)滤料强化过滤与生物预处理技术联合,进行强化处理与吸附效果研究。结果表明,采用强化挂膜法,生物预处理反应器的生物膜成熟期约为7 d,其对氨氮的去除率为60%~70%,但反应器中存在亚硝酸盐氮积累的现象。IOCS与生物预处理技术联合,对NH_3-N的平均去除率为84.67%,出水NH_3-N浓度均低于0.5 mg/L,NO_2~--N含量趋于0;而普通石英砂(RQS)在同等条件下,对氨氮的去除效果不稳定,平均去除率为74.31%,出水NH_3-N平均浓度未达标,对NO_2~--N平均去除率仅有33.29%。在4m/h滤速工况下,与生物预处理技术联合,IOCS和RQS对NH_3-N最高去除率分别为94.3%和82.72%。IOCS与RQS的表面形态结构存在明显差异:前者的表面结构更加复杂多孔,比表面积大,有利于生物牢固附着;后者表面较光滑,比表面积小,挂膜后生物易脱落。     

氧化石墨烯-铁氧化物改性石英砂表面性能表征及其对腐殖酸的吸附特性研究

普通石英砂(RQS)滤料对腐殖酸(HA)的去除能力非常有限。以三氯化铁与氧化石墨烯(GO)为改性剂,对RQS进行改性,得到氧化石墨烯-铁氧化物改性石英砂(GO-IOCS),研究其吸附特性,并运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等手段进行表征。结果表明:(1)GO-IOCS对初始质量浓度低于5mg/L的HA溶液,吸附去除率高达98.57%,约为RQS的5倍;(2)GO-IOCS表面负载均匀密集的颗粒,且具有利于吸附的大量官能团(如—OH、C—O、C=O、Fe—O—C等);(3)GO-IOCS和RQS对HA的吸附动力学特性都符合准二级动力学模型,前者对HA的吸附速率约为后者的3倍;(4)GO-IOCS对HA的吸附除了静电作用外,还包括离子交换作用。     

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。     

腐殖填料生物滤池氨氮降解特征

根据腐殖填料生物滤池及石英砂普通生物滤池的氨氮去除效率、表面水力负荷及微生物量差异,比较两者氨氮降解速率及比降解速率,对腐殖填料生物滤池的氨氮降解特征进行分析。结果表明,在相同运行方式及外界环境下,腐殖填料滤池表面水力负荷数倍于石英砂普通生物滤池;腐殖填料生物滤池单位体积平均氨氮降解速率高达31.5 g NH4+-N/(m3.d),是石英砂普通生物滤池的5.4倍;腐殖填料生物滤池氨氮比降解速率为4.1×10-2μg NH4+-N/(g微生物碳.d),约为石英砂普通生物滤池的4倍。腐殖填料生物滤池能负载较高的生物量,抗堵塞性能较强,系统内特异微生物对氨氮降解能力较高,是一种优良的降解氨氮的生物滤池。     

一种污泥基陶粒的表面改性及其在含Cr(Ⅵ)废水生物净化中的应用

为提高污泥基多孔悬浮陶粒的表面特性,增加陶粒的生物载体性能,以FeCl_3和Fe_3O_4对陶粒表面进行磁/正电改性,筛选最佳改性条件,分析改性陶粒表面特性,研究生物负载陶粒的除Cr(Ⅵ)能力。结果表明,在FeCl_3浓度1.0 mol·L~(-1),磁粉添加量10%(占FeCl_3质量分数),活化温度为600℃,活化时间为3 h条件下,改性效果最佳。通过XRD表征分析,其结果表明,改性陶粒表面附着一层多孔结构的铁氧层,主要晶相为α-Fe_2O_3和Fe_3O_4。改性陶粒作为生物载体,在pH为4.0,Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)的模拟废水中处理8 d,其去除效果可达97.9%,为未改性陶粒的1.9倍。研究结果对推动含Cr(Ⅵ)废水生物处理具有指导意义。     

上流式Fe~0-沸石固定床去除水中的硝酸盐氮

针对目前废水经生化处理后,残余NO_3~-浓度较高导致总氮不达标的问题,采用上流式Fe~0-沸石固定床对其进行处理,探究了纯铁粉+沸石、铁粉/石英砂+沸石和铁粉/活性炭+沸石3种填料对硝酸盐氮废水的处理效果。实验结果表明,当进水NO_3~-浓度为50 mg·L~(-1),pH=6,V(Fe~0)/V(活性炭)=0.5时,NO_3~-去除率可达75.99%,反应符合准一级反应动力学模型,反应速率常数可达0.084 min~(-1),且反应产物中氨氮的比例较低。活性炭或石英砂的加入可以减缓反应柱内铁粉的板结。反应柱内的沸石对氨氮具有良好的吸附效果,且对出水的pH具有一定的调节作用。     

沸石滤料曝气生物滤池启动性能研究

沸石滤料曝气生物滤池 (ZBAF)对氨氮的去除包括生物硝化和离子交换两种作用。中试装置启动试验表明 ,初期对氨氮的去除以离子交换作用为主 ,末期以硝化作用为主 ,不能以氨氮总去除率达到稳定作为启动过程结束的标志 ,而应以氨氮硝化去除率达到稳定作为标志。沿程试验表明 ,硝化细菌对沸石的“生物再生功能” ,实质是已被沸石交换的氨氮被水中浓度较大的其他阳离子交换下来后 ,被硝化菌所利用的现象 ;沸石表面有生物膜时 ,仍具有交换氨氮能力     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

铋改性沸石粉强化超滤膜性能的研究

为进一步提高超滤工艺对废水深度处理效果、减缓超滤膜污染,研究提出铋改性沸石粉强化超滤(Bi-Z-UF),并对铋改性沸石粉投加量、粒径和反冲洗频率进行优化以获得高效的强化效果。结果表明:(1)相比直接超滤和天然沸石粉强化超滤,Bi-Z-UF更能有效减缓膜通量下降速率,经过3个过滤周期,膜反冲洗后几乎能恢复到初始膜通量。(2)Bi-Z-UF对污水处理厂二级出水中COD、254nm处吸光度(UV_(254))和TN的去除率最高分别可达26%、23%和16%。(3)铋改性增加了沸石的吸附活性中心,在超滤膜表面形成了疏松有孔的"保护层",能减少污染物与超滤膜直接接触,有利于减缓膜通量下降速率,并促进对污染物的吸附、截留与去除,强化了超滤膜性能。     

沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中氨氮的研究

利用沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中的氨氮,研究了沸石的静态吸附性能以及不同运行参数对处理效果的影响.结果表明:(1)沸石具有快速吸附,缓慢平衡的特点.采用氨氮质量浓度为5.00 mg/L的使用溶液进行静态吸附实验,当吸附时间为30 min时,氨氮质量浓度为0.66 mg/L,去除率为86.8%,之后氨氮浓度和去除率基本保持不变.(2)水力负荷对氨氮的去除率影响不大,随着水力负荷的升高,氨氮去除率总体呈小幅度下降趋势.当水力负荷由0.4 m~3/(m~2·h)提高到1.3m~3/(m~2·h)时,氨氮平均去除率降低了13.2%.(3)在实验范围内,随着气水比的增大,氨氮平均去除率略有上升.当气水比为0.5(体积比,下同)、1.0、1.5时,氨氮平均去除率分别为81.8%、85.3%、86.7%.(4)氨氮去除主要发生在填料层200～600 mm处,600mm处的氨氮去除率已经达到89.7%,占总去除率的96.9%,而600 mm处后的氨氮浓度趋于平缓,去除率变化很小.     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

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。     

复合生物滤池处理H2S和NH3的挂膜与工艺条件

采用复合生物滤池(生物滴滤池 生物过滤池)处理H2S和NH3组成的混合恶臭气体,填料分别为经表面改性的天然斜发沸石和木屑.实验研究了该工艺的驯化挂膜情况和主要工艺条件,结果表明,天然斜发沸石和木屑改性后,驯化挂膜周期为10～14 d,比文献中颗粒活性炭挂膜缩短14～18 d.复合生物滤池的最佳工艺条件为:高度120 cm,循环液流量4.56 L/h.同时,生物滴滤池处理水溶性好的NH3气体效果较生物过滤池好,而生物过滤池处理水溶性差的H2S气体较生物滴滤池好.因此,复合生物滤池可用于处理不同水溶性的混合恶臭气体.     

改性沸石吸附低浓度氨氮废水及其脱附的研究

采用氯化钠溶液对浙江某地天然沸石改性,以低浓度氨氮废水为处理对象,比较了天然沸石和改性沸石的吸附等温线、吸附动力学和动态吸附,并进行了改性沸石的动态脱附研究.结果表明,沸石的平衡吸附量随着平衡浓度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低浓度氨氮废水的行为,改性沸石比天然沸石具有更...     

生物预处理后给水沉淀池生物污泥回流净水效果的研究

针对季节性氨氮和有机微污染水源,通过回流生物预处理后沉淀池生物污泥至絮凝池,进行常规生物强化处理。不同污泥回流比工况的中试实验表明,污泥回流比宜在1.5%～5%之间选取,回流比再加大,生物强化效应不会增加;相比不回流工况27.6%的CODMn平均去除率,在污泥回流比为1.5%、3%和5%的运行工况下,沉淀池出水相对于预处理出水CODMn的平均去除率分别为44.5%、44.1%和45.5%;同时,在1.5%～5%之间选取污泥回流比,絮凝剂投加量减少了17 mg/L,并且沉淀池出水浊度降低,氨氮去除率也有提高。     

沸石曝气生物滤池去除氨氮性能及生物学特征分析

天然沸石具有较大的孔隙率和比表面积,对氨氮有较强的选择性离子交换能力.运用天然沸石曝气生物滤池处理城市污水厂二级生化出水,结果表明,曝气生物滤池有良好的去除效果.在气水比为3∶1,水力负荷为1 m/h,温度＞20℃情况下,沸石曝气生物滤池对城市污水厂二级生化出水COD去除率为12.7%,NH3-N去除率为96.6%;试验系统沿程微生物活性和微生物量呈现逐渐下降趋势,而单位生物量的生物活性沿程分布则与此相反;曝气生物滤池对水中污染物的去除主要集中在底部进水端部分,当水流达到距进水端上方105 cm时,曝气生物滤池对水中NH3-N的去除率已达86.8%(占氨氮总去除率的90%),COD的去除率为13.3%(占COD总去除率的67%).     

曝气生物滤池多孔释碳填料的研制及其对氨氮废水的处理研究

以核桃壳、水泥、沸石为原料制备新型多孔释碳填料(WZ填料),并用其装填搭建曝气生物滤池(BAF)处理氨氮废水。结果表明:WZ填料中沸石∶核桃壳∶水泥的最佳配比(质量比)为1.00∶0.02∶0.30,制得的WZ填料比表面积大,适合微生物生长,可长时间稳定释碳,20d内的释碳量稳定保持在80mg/L左右,WZ填料有助于缩短BAF挂膜启动时间,延长水力停留时间(HRT)可提升BAF对污染物的去除效果,BAF对进水氨氮浓度适应范围较广,在进水氨氮为30～50mg/L时,BAF稳定运行期对氨氮的平均去除率达95%以上,COD平均去除率达76%左右。可见,WZ填料释碳量高且持久性强,有助于解决城市污水处理中反硝化碳源不足问题,提高脱氮效率。     

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。     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石的制备及吸附废水中苯酚的性能

为高效去除废水中的苯酚,制备了十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性沸石(以下简称改性沸石),研究了改性沸石投加量、废水pH、反应时间等对废水中苯酚去除的影响,分析了改性沸石吸附废水中苯酚的动力学过程、等温线过程以及热力学特征,探讨了吸附作用机制。结果表明,CTMAB质量分数为1.2%时,改性沸石对苯酚的吸附量达到7.2mg/g,明显高于天然沸石(1.1mg/g);改性沸石投加量6g/L、反应时间40min、pH=10的条件下,废水中苯酚的去除率可达98.4%;二级动力学方程和Langmuir方程能更好地拟合改性沸石吸附废水中苯酚的过程,且吸附是自发、放热、熵增的过程。改性沸石吸附废水中苯酚的作用机制为:CTMAB中的R—N~+(R为基团)与天然沸石表面双电层中的H~+、K~+发生交换后,R—N~+与沸石表面结合,而CTMAB结构中的疏水基则向外(废水相),由此CTMAB在沸石表面形成了有机相,苯酚通过分配作用进入到沸石表面的CTMAB有机相中与R—N+缔合而得以去除。     

酸改性沸石对污泥调理的影响

实验研究了酸改性沸石在剩余污泥调理中的应用。采用单因素法,以比阻作为主要参数,分别从酸浓度、酸浸时间和沸石粒度等方面来确定沸石酸改性的最佳条件。最佳的改性沸石在酸浓度为3 mol/L,酸浸时间为5 h,沸石粒径为150μm的条件下获得。利用改性沸石来调理污泥,考察改性沸石投加后污泥沉降和脱水性能的变化以及对污泥上清液中COD、氨氮的去除效果。结果表明,沸石可以有效的调理污泥,减小污泥的比阻,且改性后的沸石调理效果更好。当改性沸石投量为30%(污泥含固量计)时,污泥的比阻由原来的3.0×1013m/kg降到1.39×1013m/kg,滤饼的含水率由原来的92%降到64%。沸石改性前后颗粒的电镜扫描图说明其强化污泥调理的机理主要是吸附架桥作用。