活性污泥模型参数实际可识别性研究方法

可识别性研究是参数估计的第一步。对目前应用于活性污泥模型参数实际可识别性研究的三种方法进行了综述,根据模型的复杂程度以及所要研究的参数数量,研究者可选用不同的方法。     

Ni~(2+)对生物除磷性能及微生物的影响

在序批式反应器中探究了污染物Ni~(2+)对生物除磷性能及微生物的影响。结果表明:Ni~(2+)对生物除磷性能的影响与Ni~(2+)的浓度有关,低浓度Ni~(2+)对生物除磷性能影响不明显,而高浓度Ni~(2+)抑制生物除磷。当Ni~(2+)的浓度由0增加至10.0 mg/L时,生物除磷效率由92.3%下降至12.5%。此外,Ni~(2+)同样抑制厌氧释磷、好氧吸磷、有机质去除和内聚物合成。微生物种群分析表明,Ni~(2+)能够减少聚磷菌(PAO)的相对丰度,增加聚糖菌(GAO)的相对丰度。     

Zn2+对SBR单级好氧模式生物除磷性能的影响

以合成废水为研究对象,以丙酸盐为单一外加碳源,通过比较进水中不同Zn2+浓度(0,1,5,10,20mg/L)下单级好氧模式下序批式反应器(SBR)的除磷效果,考察进水Zn2+浓度对单级好氧SBR生物除磷性能的影响,并通过分析各反应器中典型周期内磷及微生物体内储能物质的变化,探究Zn2+对单级好氧SBR生物除磷性能的影响机理.当进水Zn2+浓度为0和1mg/L时,除磷率分别高达96.84%和97.90%.当进水Zn2+浓度为5,10,20mg/L时,系统除磷率分别为89.32%,76.43%和57.29%,说明较高浓度Zn2+对单级好氧SBR生物除磷有抑制作用.结果表明,较高浓度Zn2+可抑制COD的降解,微生物体内聚羟基脂肪酸酯好氧合成及磷酸盐激酶活性,并促进GAOs的代谢,使聚磷合成和水解量减少,从而降低系统的除磷性能.     

生物除磷生化代谢模型的研究进展

阐述了在生物除磷过程中生化代谢模型的建立与发展,分别介绍了早期的Comeau/Wentzel模型和Mino模型,在生物除磷代谢模型发展上有重要意义的Smolder模型和Delft模型,以及目前较被关注的反硝化除磷模型和国际水协(IWA)提出的ASM2和ASM2D模型.从而提出将生物除磷模型同化学除磷模型相结合,与在线监测技术发展融合,并且在模型中加入更多的环境因素将是生化除磷模型的主要发展方向.     

铁硫改性生物炭去除水中的磷

磷元素向天然水体中的过度排放引发了严重环境问题.以吸附剂为技术核心的吸附法作为一种有效的除磷方法而受到研究人员的关注.本研究中,以壳聚糖、硫酸亚铁和硫化钠为改性剂研发的污泥生物炭对水中磷的去除效果良好.批次实验表明在最佳原料配比下,298 K时材料可吸附49.32 mg·g^-1的磷.此外,实验模拟表明材料对磷的吸附符合伪二级动力学和Langmuir模型;吸附速率主要受到孔隙内部三维扩散影响;吸附方式认定为物理化学吸附;吸附机制可概括为静电吸引、孔隙填充、表面化学沉淀、氢键结合和配位体效应.本研究证明了合成的材料是一种新型的高效除磷吸附剂,为吸附剂设计以及吸附机制的探讨提供借鉴.     

生物除磷机理与数学模型的探讨

概述了生物除磷在厌氧、缺氧和好氧条件下的反应机理，并基于对反硝化聚磷力的认识将现有除磷数学模型发展划分为两个阶段。基于除磷数学模拟所包含的涉磷组分、计量学参数、动力学参数以及生物衰减理论等对两阶段模型进行了较为详细的介绍和比较，认为Delft模型是现有模型中比较完善的，并提出今后发展除磷数学模型应重点解决的问题。     

动态气升式环流反应器对生物除磷的强化作用

采用模拟污水,通过厌氧-好氧交替过程研究了活性污泥生物除磷过程.在实验过程中,通过周期性通入空气和氮气的实验方法,采用气升式环流反应器和普通鼓泡塔进行对比,在研究反应器的传质性能的基础上,进一步对反应器内的活性污泥形态和生物除磷性能进行了观察和测定.实验表明,相对于普通鼓泡塔,动态气升式环流反应器对活性污泥的生物除磷过程有明显的强化作用,磷的去除率提高了30%.      

数据清洗对污水处理厂生物建模可靠性影响研究

为应对污水处理厂出水水质要求的不断提升,通过生物建模技术降低污水处理厂碳源、除磷药剂投加量,实现达标排放同时降低运营成本已成为必要手段.然而,数据质量是影响模型可靠性的关键因素.为提高建模数据质量,本研究在生物建模过程中提出了系统性3步清洗方法：统计分析法标定可疑数据;物料平衡计算法剔除大误差并闭合流量平衡;污泥特征分析法修正污泥组分.应用该方法成功对天津宁河芦台桥北污水处理厂2019年1—7月历史水质数据、SCADA在线流量数据及补充采集的3日水质数据实现有效的清洗,并完成基于Biowin-ASDM活性污泥模型的生物建模案例研究.通过与直接利用原始数据进行模拟拟合的对比结果表明,应用清洗后的数据进行建模可有效提升模型可靠性,不但校正参数趋于合理,更可实现生化段主要污染物TSS、TCOD、TN、TP去除率的模拟误差≤3%.     

A^2／O生物除磷脱氮活性污泥法运行控制条件

本根据生物除磷脱氨机理．结台国内外研究以及我国天津纪庄子和广州大坦沙等城市污水处理厂的运行经验，综述了A^2／O生物除磷脱氨活性污泥工艺运行控制条件。     

除磷亚硝化颗粒工艺启动及性能恢复

针对生活污水低碳氮比的水质特点,采用SBR反应器接种低温储存的强化生物除磷颗粒污泥,来启动除磷亚硝化颗粒工艺,通过控制曝气强度及污泥龄实现除磷亚硝化的稳定运行,为后置CANON或厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)提供进水.污泥龄为30 d的条件下实现了出水TP小于0. 5 mg·L~(-1),COD浓度小于50 mg·L~(-1),亚硝酸盐氮积累率达到了90%以上.实验还得出,过高的曝气强度使除磷亚硝化性能恶化,可采用降低曝气强度和减小污泥龄的方式来改善除磷性能.污泥龄为40 d可以实现生活污水除磷亚硝化中的亚硝化性能进一步恢复,最终实现出水磷浓度保持在0. 5 mg·L~(-1)以下,COD及TP去除率分别稳定在80%及95%,亚硝酸盐积累率保持在90%以上,SVI值从初始的63 m L·g~(-1)降低到35 m L·g~(-1),颗粒污泥沉降性能良好,颗粒粒径在整个运行过程中保持在1 000μm以上.     

十二烷基磺酸钠(SDS)改性蒙脱石对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)为改性剂制备了有机蒙脱石,研究其对Cu2+、Cd2+的吸附行为,并用XRD、FTIR、SEM、XPS对有机蒙脱石进行表征.实验结果表明,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附基本上在20min内达到平衡,并随pH增大(1.0～7.0),吸附量增加,最佳pH约为6.0.有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附等温线更符合Langmuir等温吸附方程,SDS改性蒙脱石对Cu2+、Cd2+的最大吸附量较纯蒙脱石分别增加15.7%、15.5%.XRD、FTIR、SEM、XPS及碳含量分析结果显示,SDS主要分布在蒙脱石表面且相对稳定,少量嵌入层间,有机蒙脱石对Cu2+、Cd2+的吸附机制为配位吸附和离子交换.     

壳聚糖/聚氨酯多孔材料对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

将壳聚糖、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合发泡,制备了壳聚糖/聚氨酯(Cs/PU)多孔复合材料,利用原子吸收光谱研究了Cs/PU对水中Cu2+、Cd2+的吸附能力。结果表明:在28℃条件下,当吸附时间为30min,溶液pH=4～5时,Cu2+的最高去除率为96.67%,溶液pH=6～7时,Cd2+的去除率为95.67%。Cd2+、Cu2+的饱和吸附率容量分别为28.78mg/g和25.32mg/g。两种金属离子共存时,Cs/PU对Cu2+的选择性大于Cd2+。     

铝钛改性MCM-41材料对污水中铅镉的吸附研究

研究了改性MCM-41材料对污水中重金属铅、镉离子的吸附行为。在MCM-41材料中加入Al、Ti两种诱因金属离子来合成新的Al-Ti-MCM-41及Ti-Al-MCM-41改性材料,通过氮气吸附-脱附等温线对Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)及Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)样品进行了表征,并采用改性后的MCM-41材料为吸附剂对含有二价铅、镉离子的溶液进行吸附实验,考察了吸附剂投加量,Pb2+、Cd2+初始质量浓度和吸附温度对吸附的影响。结果表明:改性Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)材料的最可几孔径和比孔容分别为16.68 nm和0.046 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.02 nm;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)的最可几孔径和比孔容分别为16.88 nm和0.083 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.08 nm。Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)对Cd2+的吸附率为99.8%;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)对Pb2+的吸附率为99.96%;Pb2+和Cd2+的吸附容量随吸附剂投加量的增加而降低,随离子初始浓度的增大而增加;温度越高越有利于吸附。该研究重点考察改性MCM-41材料在重金属铅镉离子污染治理中的性能,从而为解决重金属铅镉的污染,加强环境保护提供理论支撑和技术支持,具有明确的现实意义。     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

重金属离子与典型离子型有机污染物的络合效应研究

采用自动电位滴定法,研究了水环境中4种常见的重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+与环丙沙星、磺胺甲基嘧啶和全氟辛酸的络合效应.测定了3种有机物与4种金属离子的络合常数logK值,计算了各种络合物在不同pH值下的形态分布. 结果表明,Cu2+与环丙沙星能形成较为稳定的络合物Cu(cip±)2+、Cu(cip±)22+、Cu(cip-·cip±)+,其络合能力要远强于Pb2+、Zn2+、Cd2+,前者形成的络合常数要比后三者高出3个数量级.4种金属离子与磺胺甲基嘧啶均有一定的络合能力,但稳定常数差别不大.全氟辛酸分子中由于带有较多的电负性强的F,表现出强酸的性质,与4种金属离子未见明显的络合作用.     

水钠锰矿对几种重金属离子的吸附及其与锰氧化度和吸附位点的关系

矿物表面的吸附位点类型与数量决定了其对重金属离子的吸附特性,但氧化锰矿物的结构变化对表面位点,以及吸附特性的影响并不清楚.本研究通过X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、等温吸附等技术和方法对比分析了不同锰氧化度（AOS）酸性水钠锰矿对Pb2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋的吸附特点,并探讨了水钠锰矿锰...     

麦羟硅钠石对水中Zn2+的吸附性能研究

以沉淀白炭黑、NaOH、Na2CO3和水为原料,制备了单一晶相麦羟硅钠石(magadiite),并用BET、X射线衍射、红外以及SEM对其进行表征,并考察了magadiite对Zn2+离子的吸附行为.结果表明:magadiite是一种比表面积为19.38m2/g的非孔型材料,在25℃、Zn2+初始浓度20mg/L、pH值为6、吸附平衡时间为60min时, magadiite的饱和吸附量为42.55mg/g. Magadiite对Zn2+的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程.结合BET、X射线衍射、红外、SEM分析推断magadiite对Zn2+的吸附是物理吸附和化学吸附共存,但以化学吸附为主.     

Effects of metal cations on sorption-desorption of p-nitrophenol onto wheat ash

The mutual e ects of metal cations (Cu2+, Pb2+, Zn2+, and Cd2+) and p-nitrophenol (NP) on their adsorption desorption behavior onto wheat ash were studied. Results suggested that Cu2+, Pb2+, and Zn2+ diminished the adsorption and increased the desorption of NP remarkably, while Cd2+ had no such e ect. In contrast, NP diminished the adsorption of Cu2+, Pb2+, and Zn2+ onto ash, however, this suppression e ect depended on the initial concentrations of metal cations. NP had no e ect on Cd2+ adsorption on ash. Fourier transform infrared (FT-IR) and X-ray absorption spectroscopic (XAS) studies suggested the following mechanisms responsible for the metal suppression e ect on NP adsorption: (1) large hydrated Cu2+, Pb2+, and Zn2+ shells occupied the surface of ash and prevent nonspecific adsorption of NP onto ash surface; (2) Cu2+, Pb2+, and Zn2+ may block the micropores of ash, resulting in decreased adsorption of NP; (3) complexation of Cu2+, Pb2+, and Zn2+ was likely via carboxyl, hydroxylic and phenolic groups of wheat ash and these same groups may also react with NP during adsorption. As a “soft acid”, Cd2+ is less e cient in the complexation of oxygencontaining acid groups than Cu2+, Pb2+, and Zn2+. Thus, Cd2+ had no e ect on the adsorption of NP on wheat ash.     

掺硅碳羟基磷灰石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以废弃蛋壳、硅酸钠为原料,采用水热法制备掺硅碳羟基磷灰石(Ca10(PO4)6-x-y(SiO4)x(CO3)y(OH)2-x-y,Si-CHAP),研究其对溶液中Pb2+子的吸附性能.采用BET比表面积、红外光谱、X光衍射、扫描电镜等分析手段对样品进行表征,实验考察了pH值、反应时间以及温度等对Si-CHAP吸附Pb2+的影响.结果表明,Si-CHAP是一种具有较大比表面积的介孔材料,其比表面积为323.25m2/g.Pb2+初始浓度为300mg/L并加入2g/L的吸附剂,室温下反应时间90min后,Si-CHAP对溶液中铅离子去除率和吸附容量分别为99.39%和149.09mg/g. Langmuir等温吸附方程能较好描述铅离子在Si-CHAP上的吸附平衡,准二级动力学方程式描述铅离子在Si-CHAP上吸附的最佳吸附动力学模型,热力学参数表明Si-CHAP吸附铅离子是自发、吸热和熵值增加过程.     

巯基乙胺改性蛭石对水体中Ag(I)的吸附性能研究

用巯基乙胺(MEA)来改性天然蛭石,并利用FTIR、BET、TG-DSC等手段对蛭石和改性蛭石进行表征,分析结果显示MEA成功负载到蛭石上.同时,研究改性蛭石对Ag+的吸附性能,结果表明,经过巯基乙胺改性后蛭石的吸附能力得到较大提升Ag+的去除率从20%提升到79%,吸附大约在200min达到平衡,吸附剂最佳投加量为2g/L左右,pH值在6~12范围内都有较好的吸附效果.Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型能够很好的解释VER和MEA-VER对Ag+的吸附过程.VER和MEA-VER对Ag+的吸附机理主要有电荷吸附和配位吸附.