Bi-PbO2电极电化学氧化去除模拟废水中氨氮的研究

本实验采用钛网作为基体,利用电沉积方法制备了纯PbO2电极和Bi-PbO2电极,通过SEM、XRD、XPS对电极的表面形态进行了表征,利用循环伏安法对Bi-PbO2电极电化学特性进行了研究.同时,以氨氮模拟废水作为研究对象,考察了Bi-PbO2电极的电催化活性,探讨了氨氮电化学氧化降解机理.结果表明,Bi-PbO2电极的形态表征、电催化活性明显高于纯PbO2电极,氨氮的去除效率随电流密度的增加而提高,碱性条件下氨氮的去除效果明显好于酸性条件,适量浓度的Cl-的引入在碱性条件下提高了氨氮的去除效果.当氨氮初始浓度为50 mg·L-1、电流密度为40 mA·cm-2、pH=12、Cl-浓度为600 mg·L-1时,电解120 min后,氨氮100%去除.氨氮的降解机理为:体系中无添加氯离子,酸性条件下氨氮主要是通过间接氧化去除,碱性条件下通过直接电氧化和间接氧化共同完成;体系中添加氯离子,氨氮的去除主要是通过溶液中生成的有效氯间接氧化去除.     

溶液浓差能驱动的逆电渗析有机废水氧化降解机理研究

将逆电渗析(RED)电极氧化还原反应作用于有机废水降解,可以达到利用低品位热氧化降解有机废水的目的.RED反应器阳极产生氧化反应生成的HClO及阳极表面直接电化学氧化反应对有机废水产生氧化降解作用,阴极发生电芬顿反应生成H_2O_2对有机废水产生氧化降解作用.为了验证溶液浓差能驱动的RED有机废水氧化降解工作机理,通过搭建一个由40对膜电池单元所构成的实验室规模的RED有机废水氧化降解反应器及相应的实验系统,对偶氮染料——酸性橙Ⅱ模拟废水进行氧化降解机理研究.通过3次重复性实验研究发现:在通过正交试验确定的最佳降解条件下,浓度为150 mg·L~(-1)各500 mL的酸性橙Ⅱ模拟废水分别流经RED反应器阴、阳两极,阴、阳极12 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别可达90.14%和97.87%,20 min酸性橙Ⅱ平均降解率分别达到97.56%和99.81%.初步研究结果表明,溶液浓差能驱动的RED反应器对难生化降解有机物有较好的降解效果,为后续相关理论和实验研究提供了参考依据.     

模拟城市污水在厌氧、缺氧以及好氧反应器中的毒性削减研究

采用发光细菌法测定城市污水毒性,并研究了模拟城市污水分别在厌氧、缺氧、好氧条件下的毒性削减情况.试验采用人工配水,其中添加了甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、吲哚、吡啶、环己酮、苯丙酸7种有毒有机物.并用GC-MS检测上述有机物在不同生物处理过程中的降解情况及出水有机物的变化情况.结果表明,模拟城市污水经厌氧生物处理后毒性增大(HRT≤10h);缺氧生物处理对模拟城市污水的毒性略有削减;而好氧生物处理对模拟城市污水的毒性削减能力较强,效果明显.     

Ti/RuO2-IrO2电极电化学方法降解溶液中TBBPA及其降解机理探究

四溴双酚A(TBBPA)是世界上产量和用量最大的溴代阻燃剂之一,在河流、底泥及污水中持久存在,严重威胁环境和人体健康.探讨了阳极为Ti/RuO_2-IrO_2电极的电化学法对溶液中TBBPA的降解效率,并考察了电流密度(5~20 m A·cm~(-2))、初始pH值(3~11)、极板间距(1~3 cm)及电解质浓度(1~40 mmol·L~(-1))对降解速率的影响.研究结果表明,TBBPA的降解遵循一级动力学方程,在溶液初始浓度为5 mg·L~(-1)、电流密度为10 mA·cm~(-2)、电解质浓度为5 mmol·L~(-1)及极板间距为1 cm的条件下,60 min后TBBPA的降解率可达97.2%,且降解速率常数和半衰期分别为0.060 min~(-1)和11.6 min,能量消耗为105.3 k Wh·m~(-3).同时运用HPLC-MS/MS检测出中间产物双酚A(BPA)和2-溴苯酚,并推断其降解途径主要为在羟基自由基(·OH)作用下连续的脱溴过程中,苯环与异丙基之间的C—C键断裂生成BPA和2-溴苯酚.电化学法是一种高效的、有潜力的降解难降解有机污染物的方法,本文将为今后实际废污水中TBBPA的去除提供基础数据和技术参数.     

微压流化式复合生物反应器处理含酚废水效能的研究

通过连续动态试验,对新型微压流化式复合生物反应器(MP-FHBR)处理模拟苯酚废水的效能进行研究.结果表明,MP-FHBR的COD容积负荷可达4.86kg/(m3·d)、苯酚容积负荷可达1.96kg/(m3·d),出水COD低于200mg/L、出水苯酚浓度低于1mg/L,COD和苯酚去除率分别达到90%和99%以上.当苯酚容积负荷达到2.04kg/(m3·d),苯酚在反应器中逐渐累积,反应器内微生物的TTC-比脱氢酶活性下降.当MP-FHBR进水苯酚浓度为800mg/L时,最佳水力停留时间为9～10h.水力负荷对反应器沉淀池的泥水分离效果影响较大,限制了反应器的进水量,所以MP-FHBR主要适用于处理较高浓度的含酚废水.     

电催化氧化有机污染物的电极性能评估策略

本研究采用电化学测试和亚甲基蓝（MB）模拟废水处理两种手段评估了填充床电极反应器电催化氧化有机污染物的电极性能.循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）拟合结果表明,填充床体系的电极面积是PbO₂/Ti阳极面积的1.54倍（即床层拓展系数l为0.54）,PbO₂/Ti阳极（γ）和活性炭复极化粒子电极（β）用于MB氧化的有效电流占比分别为0.63、0.34;采用废水处理结果拟合所得的λ和γ+β为0.54和0.99,所得数值与前者相符,两种方式得以相互验证.对体系能耗和电流效率的回归分析及F检验结果证明了所构建评估策略的准确性,可为填充床体系电极性能评估提供理论与方法支撑.     

产酸脱硫反应器中碳硫比对群落生态特征的影响

通过产酸脱硫反应器处理高浓度含硫酸盐废水的连续流试验,从群落动态的角度研究碳硫比(COD/SO₄^2-)从4.2降低到2.0的过程中,pH值、氧化还原电位(ORP)、碱度(ALK)和末端产物(VFAs)组成、优势种群分布等群落生态特征的变化规律试验证明,在此过程中ORP和ALK提高,而pH值和VFAs中乙酸的分布比例降低,群落类型由高碳硫比稳定型转化为低碳硫比亚稳定型,但仍未改变乙酸型顶极群落的典型特征.     

黄铜矿在含铁酸性介质中氧化过程的电化学研究

以天然黄铜矿为研究对象,运用开路电位,循环伏安曲线,Tafel极化曲线和交流阻抗(EIS)等电化学手段,对在硫酸介质中三价铁离子对黄铜矿的氧化过程的电化学行为进行了研究.结果表明,黄铜矿在酸性介质中的氧化可能通过两步反应完成,第一步中电极表面形成了一层主要成分是含硫中间产物的钝化膜,第二步则是黄铜矿主体的氧化.Fe3+离子有助于黄铁矿的直接氧化,在黄铜矿的溶解过程中起到了重要作用.极化曲线测量的结果显示随着溶液中Fe3+离子浓度的增加,黄铜矿的极化电流也在增加,黄铜矿也更容易进入钝化阶段.同时,交流阻抗对Fe3+离子浓度改变的响应也很敏感.     

IrO2/Ti-Fe电极电化学降解四氯化碳的研究

以Ir O2/Ti为阳极,Fe为阴极,研究了电化学降解四氯化碳(Carbon Tetrachloride,CT)的性能,重点研究了槽电压、极板间距、溶液的初始p H、电解质种类及浓度等因素对CT处理效果的影响.结果表明:槽电压为3 V,极板间距为50 mm,初始p H为4.5,电解质Na2SO4浓度为10mmol·L~(-1)时,CT的降解效果最佳,3 h内CT(1 mg·L~(-1))的去除率可达68.6%.运用循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)研究了CT的电化学降解行为,并对降解机理进行初步推测,发现阴极还原脱氯是CT电化学降解的主要途径,CT还原脱氯的产物主要是三氯甲烷(Chloroform,CF)和二氯甲烷(Dichloromethane,DCM).     

制药废水厌氧氨氧化脱氮性能与毒性机理的研究

采用上流式厌氧氨氧化污泥床反应器考察了制药废水的生物脱氮性能,并采用发光细菌急性毒性试验研究了制药废水、厌氧氨氧化处理进出水的生物毒性,以及制药废水对厌氧氨氧化污泥的蓄积毒性.结果表明,当制药废水稀释30倍以上时,毒性物质浓度低于毒性抑制浓度阈值,厌氧氨氧化反应器运行性能良好,平均氨氮和亚硝氮去除率分别达87.8%和95.6%,平均总氮容积负荷可达10.38 kg/(m3×d);但当进水稀释小于20倍时,毒性物质浓度高于毒性抑制浓度阈值,反应器运行性能恶化,平均氨氮和亚硝氮去除率降至24.6%和26.0%,直到完全消失.制药废水、厌氧氨氧化反应器进出水均具有较强的生物毒性,在相对发光度为50%时,所对应的制药废水、反应器进水、出水的稀释倍数分别为70.5,5.19,7.77倍.经厌氧氨氧化处理后,出水毒性增强,说明制药废水毒性物质可在厌氧氨氧化污泥中蓄积,具有蓄积毒性.     

Voltammetric response of ferroceneboronic acid to diol and phenolic compounds as possible pollutants

A voltammetric determination of possible organic pollutants such as diol and phenolic compounds in water was studied using ferroceneboronic acid (FBA) as a redox-active marker. A cyclic voltammogram of FBA exhibited a pair of oxidation and reduction peaks at 230 and 170 mV at pH 7.0, respectively, while another pair of redox peaks was observed in the presence of diol or phenolic compounds tested. The results were rationalized based on the formation of boronate esters of FBA with the added compounds. The changes in the redox peak currents were dependent on the concentration of the additives, suggesting a usefulness of FBA in the electrochemical determination of these compounds in water.     

多点交替进水阶式A2/O工艺氮磷去除途径

为分析CMICAO(多点交替进水阶式A2/O)工艺处理实际生活污水时对氮、磷的去除机理,基于物料衡算方程,计算各反应池内污染物质量浓度,并与实测值进行对比,分析氮、磷的去除途径,提出强化工艺脱氮除磷的方法.结果表明,试验条件下,出水中ρ(TP)、ρ(TN)和ρ(氨氮)分别为(0.41±0.08)、(10.24±0.40)和(2.07±0.30)mg/L.除微生物同化作用外,系统中的氮主要通过好氧硝化、缺氧/厌氧反硝化及SND(同步硝化反硝化)途径去除,阶段一3#反应池、阶段二2#反应池和阶段三1#反应池的SND率分别达到37%、52%和58%左右.磷通过聚磷菌厌氧/缺氧释磷、好氧吸磷和反硝化除磷途径去除,阶段一4#池的反硝化吸磷量达到3 mg/L左右.降低好氧池ρ(DO)和改变缺氧池与厌氧池的进水量比例可强化脱氮除磷效果.     

中试规模微气泡曝气生物膜反应器运行性能评估

运行中试规模微气泡曝气生物膜反应器处理校园生活污水,对其运行性能进行评估,并与传统生物处理工艺比较.结果表明,采用中试系统处理校园生活污水原水时,平均COD去除率和去除负荷分别为57.0%和2.68 kg·(m~3·d)~(-1),平均氨氮去除率和去除负荷分别为17.4%和0.17 kg·(m~3·d)~(-1),平均TN去除率和去除负荷分别为15.8%和0.21 kg·(m~3·d)~(-1),平均氧利用率达到100%.采用中试系统处理可生化性较差的生物接触氧化池出水,平均COD去除率和去除负荷分别为46.0%和1.53 kg·(m~3·d)~(-1);平均氨氮去除率和去除负荷分别为17.1%和0.32 kg·(m~3·d)~(-1);平均TN去除率和去除负荷分别为14.1%和0.28 kg·(m~3·d)~(-1);平均氧利用率高于50%.由于微气泡曝气能够加速氧传质过程并提高氧利用率,因此相同进水条件下,中试系统污染物去除能力显著优于传统生物接触氧化工艺和传统曝气生物滤池工艺.     

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.     

逆电渗析反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ实验研究

通过对由溶液浓差能驱动的逆电渗析(RED)反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ模拟废水串、并联两种流程的实验研究,结果发现:在膜电势作用下,有机废水流经RED反应器阴、阳极时会生成两种强氧化剂—次氯酸(HClO)和过氧化氢(H_2O_2),在强氧化剂的作用下废水中有机物会发生氧化降解.在通过正交实验方法获得的最佳操作条件下,对1 L浓度为150 mg·L~(-1)酸性橙Ⅱ模拟废水进行20 min的降解实验.3次实验结果表明,串、并联流程的酸性橙Ⅱ平均降解率分别为59.26%和87.93%,平均脱色率分别为57.08%和86.87%,均低于RED阴、阳极独立降解时的降解率和脱色率.原因在于:在联合降解条件下反应器阴、阳极之间的产物会相互干扰,使得废水中有机物降解率降低.但降解过程中循环废水的pH值可以保持稳定.     

Advanced treatment of wet-spun acrylic fiber manufacturing wastewater using three-dimensional electrochemical oxidation

A three-dimensional electrochemical oxidation(3D-EC) reactor with introduction of activated carbon(AC) as particle micro-electrodes was applied for the advanced treatment of secondary wastewater effluent of a wet-spun acrylic fiber manufacturing plant. Under the optimized conditions(current density of 500 A/m~2, circulation rate of 5 mL/min, AC dosage of 50 g, and chloride concentration of 1.0 g/L), the average removal efficiencies of chemical oxygen demand(COD_(cr)), NH3–N, total organic carbon(TOC), and ultraviolet absorption at 254 nm(UV_(254)) of the 3D-EC reactor were 64.5%, 60.8%, 46.4%, and 64.8%, respectively; while the corresponding effluent concentrations of COD_(cr), NH_3–N, TOC, and UV_(254) were 76.6, 20.1, and42.5 mg/L, and 0.08 Abs/cm, respectively. The effluent concentration of COD_(cr) was less than 100 mg/L, which showed that the treated wastewater satisfied the demand of the integrated wastewater discharge standard(GB 8978-1996). The 3D-EC process remarkably improved the treatment efficiencies with synergistic effects for COD_(cr), NH_3–N, TOC, and UV_(254) during the stable stage of 44.5%, 38.8%, 27.2%, and 10.9%, respectively, as compared with the sum of the efficiencies of a two-dimensional electrochemical oxidation(2D-EC) reactor and an AC adsorption process, which was ascribed to the numerous micro-electrodes of AC in the 3D-EC reactor. Gas chromatography mass spectrometry(GC–MS) analysis revealed that electrochemical treatment did not generate more toxic organics, and it was proved that the increase in acute biotoxicity was caused primarily by the production of free chlorine.     

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4. 79 mg·L-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu~(2+)的耐受浓度,当Cu~(2+)浓度为0. 5 mg·L-1和1 mg·L-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu~(2+)浓度升高至3 mg·L-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO_2~--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu~(2+)后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu~(2+)的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu~(2+)的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.     

曝气生物流化床处理高浓度含酚废水

采用曝气生物流化床(ABFT)工艺处理自配及实际高浓度炼油含酚废水,在进水ρ(总酚)为200～4 900 mg/L时,总酚去除率可达99%以上;苯酚的去除主要发生在曝气生物流化床的第1池,其他反应池可进一步保证出水水质的稳定性,从而使该工艺具有很强的耐冲击负荷能力;曝气生物流化床第1池在苯酚负荷为4.80～7.84 kg/(m3·d)的条件下,苯酚去除率可达70%以上;曝气生物流化床内生物量以附着生长生物膜为主,丝状菌在生物膜中占有重要地位.对自配和实际废水,ABFT均在高苯酚负荷下实现了污染物的稳定去除.      

Non-thermal plasma treatment of Radix aconiti wastewater generated by traditional Chinese medicine processing

The wastewater effluent from Radix aconiti processing, an important step in the production processes of traditional Chinese medicine (TCM), is a type of toxic wastewater and difficult to treat. Plasma oxidation methods have emerged as feasible techniques for effective decomposition of toxic organic pollutants. This study examined the performance of a plasma reactor operated in a dielectric barrier discharge (DBD) to degrade the effluent from R. aconiti processing. The effects of treatment time, discharge voltage, initial pH value and the feeding gas for the reactor on the degradation of this TCM wastewater were investigated. A bacterium bioluminescence assay was adopted in this study to test the toxicity of the TCM wastewater after non-thermal plasma treatment. The degradation ratio of the main toxic component was 87.77% after 60 min treatment with oxygen used as feed gas and it was 99.59% when the initial pH value was 8.0. High discharge voltage and alkaline solution environment were beneficial for improving the degradation ratio. The treatment process was found to be capable of reducing the toxicity of the wastewater to a low level or even render it non-toxic. These experimental results suggested that the DBD plasma method may be a competitive technology for primary decomposition of biologically undegradable toxic organic pollutants in TCM wastewater.     

焦化煤气化废水生化除酚的实践与发展

含酚废水是我国水污染控制中重点解决的有害废水之一。对于高浓度合酚废水,应尽可能回收酚,中低浓度的则以生化处理为主。本文介绍了我国目前焦化煤气化废水处理中实际运行的以及发展中的几种生物除酚工艺。