单室空气阴极微生物燃料电池硝酸根去除系统的建立和性能研究

本文以单室空气阴极微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理含不同浓度硝酸根的模拟废水,研究了NO~-_3-N初始浓度和开闭路培养方式对单室MFC的启动、硝酸根去除性能和产电性能的影响.结果表明,随着NO~-_3-N初始浓度的提高,MFC的NO~-_3-N平均去除速率达到稳定值所需时间增加,NO~-_3-N平均去除速率提高.当NO~-_3-N初始浓度为200 mg·L~(-1)时,闭路组MFC的NO~-_3-N平均去除速率达到(3.52±0.28) kg·m~(-3)·d~(-1),高于相近条件下许多传统生物反应器的NO~-_3-N平均去除速率.硝酸根去除过程主要发生在MFC运行周期的前期.硝酸根对阳极生物膜中主要产电菌Geobacter的生物量没有影响.当基质充足时,所有闭路组MFC的最大功率密度相近(～27 W·m~(-3)).闭路组MFC比开路组MFC具有更高的NO~-_3-N去除速率,可能与其阳极生物膜具有电化学还原亚硝酸根能力和Thauera易在其阳极上富集有关.     

水力负荷对矿化垃圾反应器处理渗滤液效果的影响

构建3个微曝气(0.1 L/min)矿化垃圾反应器进行渗滤液处理,研究较长时期内不同水力负荷对矿化垃圾处理渗滤液效果的影响。结果表明:随着水力负荷的增加,反应器对渗滤液中有机污染物和氮污染物的降解能力降低。在试验运行稳定阶段,水力负荷为28,42,56 L/(m3·d)时,COD平均去除率分别为88%、66%、56%;NH+4-N平均去除率分别为94%、90%、71%;TN平均去除率分别为52%、50%、45%。当水力负荷42 L/(m3·d)时出现NO-2-N累积现象,且水力负荷越大NO-2-N累积越严重。建议微曝气矿化垃圾反应器处理渗滤液过程中水力负荷不宜大于42 L/(m3·d)。     

单室微生物燃料电池产电与脱氮除磷的研究

实验针对空气阴极型单室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC),研究其产电性能及对实验室模拟废水中有机物、氮和磷元素的去除效果.结果表明,在外电阻为1000Ω的情况下,该电池最大输出电压可达371 m V,最大输出功率密度可达301.6 m W·m~(-2),最大电流密度可达2.4 A·m~(-2),内阻为200Ω.当入水氨氮浓度为4 mmol·L~(-1)时,该电池的产电效果最好,对污染物的去除效果也较好.研究还发现,电池最佳运行周期为72 h,阳极室出水最佳曝气时间为6 h,阳极室出水COD、TN和TP的降解率分别为93.3%、19.7%和44.8%.将阳极液曝气处理后,相对于阳极室入水其TN和TP的总去除率分别可达79.6%和95.2%.另外,通过扫描电镜观察到MFC的阳极液中大多为球形菌,阴极电极表面有针状的结晶形成,经能谱测试为鸟粪石结晶.     

UASB技术处理中小城镇生活垃圾渗滤液的试验研究

本文针对目前中小城镇生活垃圾渗滤液处理的现状 ,运用上流式厌氧污泥床 (UASB)处理垃圾渗滤液 ,反应器容积 131.6 2 L ,发酵温度 17～ 31℃ ,进水 CODCr5 0 0 0～ 12 0 0 0 mg/L ,有机负荷 7～ 12 Kg CODCr(m3· d) ,HRT为 19～2 7h,CODCr去除率达到 90 % ,取得较好的效果。并研究了系统的启动控制条件及有机污染物去除效果影响因素 ,获得了重要的控制参数 ,如运行温度、容积负荷率、水力停留时间、污泥负荷率等 ,为 UASB处理垃圾渗滤液找到了可行的途径。     

厌氧发酵污泥燃料电池处理含铬废水的效能及机理

以厌氧发酵污泥为阳极底物、Cr(VI)为阴极电子受体构建双室微生物燃料电池(MFC),考察厌氧发酵污泥MFC系统处理含铬废水的性能及机理,并与原污泥MFC系统进行比较.发酵污泥MFC系统的开路电压为1.05V,最大功率密度为5722mW/m3,比原污泥MFC系统提高了57.8%.发酵污泥MFC系统的表观内阻为119.1Ω,比原污泥MFC系统降低了8.5%.发酵污泥MFC系统对Cr(VI)的去除符合一级动力学模型,速率常数为0.0514h-1,比原污泥MFC系统提高了36.7%.污泥经厌氧发酵后可溶性有机物浓度增加,产生了大量短链脂肪酸,它们是产电微生物易于摄取的阳极底物,因而提高了MFC系统的产电性能及Cr(VI)去除效果.     

生物反应器填埋场系统中城市生活垃圾原位脱氮研究

采用填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液回流前经好氧、硝化反应器处理的方式,营造生物反应器填埋场系统内生物脱氮环境,研究了其中生活垃圾原位脱氮的性能.结果表明,在填埋垃圾稳定化过程中,88%以上的含氮化合物以渗滤液的形式溶出.填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液经好氧、硝化反应器处理后回流的生物反应器填埋场系统对渗滤液总氮的处理效果较好,实验结束时,渗滤液总氮量仅为对照填埋场的28.7%和14.3%.     

特殊菌种处理垃圾渗滤液的小试试验研究

城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,处理难度很大。对投加特殊菌种处理垃圾渗滤液进行了试验研究,提出了相关的运行参数,并与普通活性污泥法进行了比较。发现特殊菌种的投加大大提高了垃圾渗滤液中污染物的去除效果。     

用于微电子废水预处理的过滤式阴极电芬顿工艺中试

以钢丝网膜组件为阴极构建了过滤式阴极电芬顿工艺,针对微电子废水再生回用预处理开展中试研究。考察了过滤式阴极电芬顿工艺有机物处理潜能,研究了曝气/不曝气、外加电压、Fe2+投加量等运行参数对污染物去除效果及运行费用的影响,在最优工况下开展了连续流中试,并与传统芬顿工艺进行对比。结果表明:过滤式阴极电芬顿工艺能够稳定产生·OH,具备难降解有机物处理潜能。在HRT=120 min条件下,过滤式阴极电芬顿工艺最佳运行工况为:曝气量0.6 m3/h,外加电压3 V,Fe2+投加量0.3 mmol/L。在该工况下处理微电子废水COD、TOC、H₂O₂去除率分别为(73.6±18.3)%、(51.2±12.7)%和(83.7±13.0)%,单位COD处理费用为1.93 元/g COD,有机物去除效果和运行费用较传统芬顿具有显著优势。     

以预处理剩余污泥为燃料MFC产电性能及不连续供电的可行性

为探讨微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理经预处理后剩余污泥的可行性以及不连续供电能力,采用双室MFC,以剩余污泥热处理上清液为基质进行启动和运行,通过改变电池阴极电子受体而导致电势差变化来监测其产电的运行稳定性.结果表明,反应器以氧气作为阴极电子受体148 h后启动成功,最大输出电压0.24 V,将阴极电子受体换为铁氰化钾时,能获得0.66 V的最大输出电压和4.21 W·m~(-3)的最大功率密度.当将阴极电子受体分别替换为氧气或者开路,又转换为铁氰化钾后,电池输出功率恢复迅速,电池对有机物去除效率基本不受影响,对化学需氧量(COD)、氨氮去除效率分别达70%和80%.本研究表明,利用预处理剩余污泥进行MFC处理和产电是可行的,可获得较高的功率密度,同时MFC可以实现不连续供电.     

MCMP制剂与生物膜法联合处理垃圾渗滤液的试验研究

采用单因素试验分析了多功能复合微生物制剂MCMP处理垃圾渗滤液的反应条件,结果表明：投加MCMP能促进渗滤液COD、NH3-N、TP的去除,在反应时间72 h,间歇曝气36h,接种量（VMCMP：V水）为1/8000,进水pH值8时处理效果较好,去除率分别达到37.56%、72.74%、51.56%。MCMP技术与生物膜法联合处理垃圾渗滤液的试验表明：同单纯使用MCMP菌处理渗滤液相比,以陶粒为填料的MCMP生物膜系统,对TP的去除效果有明显提高,去除率达到65.23%,对COD和NH3-N去除率影响不显著。     

榨菜废水MFC多周期运行产电性能及COD降解

构建了双室微生物燃料电池系统(MFC)处理高盐高浓度榨菜废水,实现了污水处理与能量回收的双重目的.高盐高浓度榨菜废水MFC多周期运行过程中性能研究表明,该MFC可长期、高效、稳定运行.在1000Ω外接电阻间歇运行条件下,电池运行至第5周期时产电性能达到最佳,最大功率密度、电池内阻及开路电压分别为:7.44W/m~3、88Ω、746mV,COD去除率及库伦效率分别为:(65±2.5)%、(19.3±1)%.启动成功后污染物去除效果随运行时间的延长缓慢提高,运行至第8周期时COD去除率为(73±3.3)%,而库伦效率缓慢降低,最大库伦效率为(19.3±1)%.此外,随着运行时间的延长阳极出水pH值不断减小,酸化程度不断加重.在长期运行过程中系统稳定功率输出所对应的外阻为500Ω左右.实验过程中功率密度和极化曲线出现了回折现象.     

两段式进水两级矿化垃圾反应器处理中晚期垃圾渗滤液

针对矿化垃圾反应器处理中晚期垃圾渗滤液时由于反硝化区缺少碳源而导致总氮去除率不佳的问题,开展以优先利用原水中的有机物充当碳源为目的的两段式进水两级矿化垃圾反应器处理工艺的研究。通过控制反应器的曝气量、好氧区和反硝化区,研究了两段式进水两级矿化垃圾反应器处理垃圾渗滤液的效果。结果表明,当进水渗滤液水力负荷为46.0 L/(m~3·d)时,在第一级反应器底部曝气量为1.86 m~3/(m~3·d),第二级反应器中上部曝气量为0.37 m~3/(m~3·d)的条件下,COD、NH_4~+-N、TP的平均去除率分别为84.1%、92.6%、85.6%,运行稳定后TN平均去除率达76.0%,处理效果较好。     

电化学氧化法处理高浓度垃圾渗滤液的研究

实验利用电化学氧化法法除垃圾渗滤液中部分难降解有机物，以提高废水的可生化性，为后续生物处理创造条件。系统考察了温度、极板间距、氧离子浓度、pH值等因素对电化学处理垃圾渗滤液效果的影响，并通过GC-MS分析，探讨渗滤中有机污染物的去除情况，包括渗滤液中典型有毒难降解有机化合物的电化学氧化结果。结果表明：温度升高，COD和NH2-N的去除率均提高；极板间距太大或太小都会降低去除效果，极板间距10mm，处理效果较好，COD和NH3-N去除率分别达到86%和100%；随着渗滤液中Cl^-浓度的增加，COD去除率明显提高，同时高浓度Cl^-和较高的电流密度对垃圾渗滤液中难降解有机污染物的处理有相当强的协同作用效应，可以明显提高处理效果；在强酸性和强碱性条件下的电化学反应都不利于对COD、NH3-N的去除；在添加Cl^-4000mg/L，极板间距为10mm，电流密度为15A/dm^2，pH为8，初始温度为50℃的条件下，经4h的电化学氧化，COD、氨氮和色度的去除率分别达88%、100%和98%，苯酚的去除率为82%，电流效率可达84%以上。可见电化学氧化法不仅可有效的去除COD、氨氮、色度，而且对有毒的难降解有机污染物（苯酚等）有很好的去除作用，采用电化学氧化作为垃圾渗滤液废水处理的前处理，可大大改善后续生物处理的效果。     

响应面法优化电氧化-絮凝耦合工艺深度处理垃圾渗滤液

构建了以尺寸稳定电极为阳极、碳毡为阴极、铁网为双极性电极的电氧化-絮凝耦合工艺,用以同步去除垃圾渗滤液生化出水中的剩余有机物(COD)和总氮(TN),并利用单因素和响应面法探讨了极板间距、循环流速和氯离子(Cl~-)浓度因素对垃圾渗滤液COD和TN去除率的影响.通过模拟和方差分析,得到了可达显著水平的二次响应曲面模型.通过响应曲面分析,得出COD去除的最优反应条件为极板间距3.8cm,循环流速1m L/min,Cl~-浓度5556mg/L,此时通过实验验证COD实际去除率84.6%,与模型预测值(85.4%)接近;TN去除的最佳条件为极板间距5.7cm,循环流速1m L/min,Cl~-浓度5437mg/L,此时TN实际去除率为86.4%,与预测值(93%)较接近.该耦合工艺在实现COD和TN去除的同时,对总磷和色度也有一定的去除效果,实验表明通过电氧化-电絮凝的协同机制,可以实现垃圾渗滤液中多种污染物的同步去除.     

混凝法处理垃圾渗滤液水质的生态毒性评价

采用混凝沉淀法处理强碱性工矿垃圾渗滤液,并通过毒性试验研究了处理前后渗滤液对黑麦草种子萌发及小球藻增殖的影响。混凝沉淀的结果表明,以聚合氯化铝、硫酸铝钾和三氯化铁单独作为混凝剂与助凝剂聚丙烯酰胺混合使用均能有效去除强碱性工矿垃圾渗滤液中总磷和高锰酸盐指数等污染物,其中三氯化铁配合聚丙烯酰胺的去除效果最佳。毒性检测结果显示,不同的混凝沉淀处理方式对黑麦草(Lolium multiflorum)的根系活力无显著影响;在将渗滤液p H预先调至7、每升投加固态聚合氯化铝1.5 g和聚丙烯酰胺0.5g条件下,处理后出水对黑麦草萌发及蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)增殖影响最小,生态安全性最高。     

沸石与炉渣组合材料吸附农村生活垃圾渗滤液的效能及机理研究

选取沸石和炉渣作为吸附材料,探究单一材料下吸附时间、吸附剂投加量、渗滤液初始pH值对农村生活垃圾渗滤液吸附效能的影响及其机理.确定各因素最优值后,探究组合材料下吸附效能的优化条件.综合考虑试验结果,可操作性及运行成本,吸附时间120 min、吸附剂投加量为50 g·L~(-1)、渗滤液初始pH值为自然值的条件下,沸石对渗滤液中CODCr、NH_3-N、TN、TP的去除效果较好,去除率分别为37.54%、62.91%、34.48%和27.73%,炉渣对重金属Cr、As、Cd、Ni、Pb的吸附效果较好,去除率分别为81.79%、35.99%、97.26%、74.89%和91.19%.多种吸附作用中化学吸附占主导作用.组合材料对渗滤液常规污染物的去除效率较单一材料提升不大,对重金属的去除效率保持了很高的性能,实际中可考虑采用沸石与炉渣滤池串联的形式实现对渗滤液常规污染物及重金属的高效去除.     

Fe/C微电解-Fenton氧化联合处理垃圾渗滤液

采用Fe/C微电解-Fenton氧化联合工艺处理某固体废弃物处理企业填埋区的垃圾渗滤液,以降低其COD与浊度值,并去除渗滤液中的重金属离子。结果表明:当pH=4~5,铁炭复合材料投加量为30~40 g/L,曝气量为40 L/min,水力停留时间(HRT)为1 h时,微电解方法对垃圾渗滤液中的Ni2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+的去除效果较好,其去除率分别达到 96%、97%和96%,垃圾渗滤液色度去除率为92.41%,COD去除率为62.33%,浊度由40.73NTU降至3.09 NTU,COD由579.2 mg/L降至218.16 mg/L。对微电解工艺出水进一步采用Fenton氧化工艺处理,结果表明:当Fe2+浓度为0.007 mol/L,氧化时间为90 min,n(H₂O₂):n(Fe2+)=1.2:1条件下,COD去除率为67.50%,浊度为53.20%,处理后的出水浊度为1.47 NTU、COD为69.49 mg/L,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级排放标准。     

电解氧化法预处理垃圾渗滤液

采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行预处理研究.考察不同的电流密度、进水pH值、Cl-质量浓度等对电解效果的影响,从而确定了最佳操作条件.在最佳条件下,比较研究电解装置对3种不同来源的垃圾渗滤液各项指标的去除效果.结果表明,连续式电解法对中等COD质量浓度的垃圾渗滤液(COD质量浓度为2 000～10 000 mg/L)有较好的处理效果,可有效去除废水中的COD,氨氮和重金属,且对难降解的污染物(如苯胺、苯酚等)有良好的去除作用.该法提高了水质的可生化性,强化了后续生化处理,为中试及工业化工程设计应用提供了参考.      

微生物燃料电池处理生活污水的试验研究

该文使用单室空气阴极微生物电池,以电压、电流密度、功率密度、COD去除率、pH值等为试验指标,分别使用铂、四氧化三铁、二氧化锰作为阴极,对比其处理生活污水的去除效率和产电能力。实验结果表明,铂阴极的产电能力和处理废水效果最好,开路电压最大值达到了558.642 9 mV。当电流密度为0.604 A/m~2时功率密度达到最大值0.18 W/m~2,COD去除率为89.3%;四氧化三铁阴极MFC效果次之,二氧化锰阴极MFC效果最低。     

垃圾龄对填埋场好氧修复供氧和加速稳定化效果的影响

填埋场好氧处理是一种有效的填埋场修复手段。采用模拟填埋反应器,搭配水气联合控制系统,探讨不同填埋龄垃圾好氧稳定化过程最佳氧气控制范围和污染物去除情况。结果表明新鲜垃圾和填埋龄分别为1,3,7年的垃圾最佳氧浓度调控范围分别为11%~14%、8%~14%、7%~15%和6%~17%。垃圾耗氧速率随填埋龄增加而降低。经过180~220 d的好氧处理,新鲜垃圾渗滤液BOD5和COD去除率均达到92%以上;而老龄垃圾渗滤液COD降解慢。处理后期各反应器ρ(BOD_5)/ρ(COD)<0.1,垃圾基本稳定。