生物法处理高浓度H2S废气的现场试验

生物法处理废气的现场中试研究可为工业放大装置的设计和运行提供依据.采用规模为18 m³/h的中试装置现场处理某制药厂污水站含H₂S浓度238.2～891.5 mg/m³的废气,研究对比了生物滤床(BF)和生物滴滤床(BTF)2种工艺对废气中H₂S的去除效果和运行情况.试验表明,当气体空床停留时间(EBRT)为28 s时,在上述浓度范围内,BF和BTF均可几乎完全去除废气中的H2S,且运行稳定;BF的去除率随进口浓度的增加而减小,当EBRT为15 s,进口浓度从243.6 mg/m³增加到584.1 mg/m3时,去除率从95.2%下降到86.3%;BTF的去除率受进口浓度变化的影响较小,当EBRT为9 s时,在试验的浓度范围内,去除率达95%以上;BF和BTF的最大去除负荷分别为138 g/(m³.h)和205 g/(m³·h).床内生物膜中的菌落分析表明,BTF和BF填料表面的微生物都以细菌为主,但前者微生物生长密度高于后者.因此,综合考虑去除性能和运行控制等因素,工业放大装置宜采用BTF工艺.     

人工湿地对城市生活污水的深度净化效果研究：冬季和夏季对比

采用改进的三级串联垂直流人工湿地对大连2个典型城市污水处理厂的二级出水进行深度净化处理,在大连户外自然条件下常年连续运行,对该人工湿地在夏季、冬季和初春气候条件的运行效果进行对比,重点考察了其对COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP的去除效果.其中夏季（6～8月）COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP平均去除率分别达到了88.5%、 76%、 100%和98%,冬季（11月～次年1月）去除率分别达到了88%、 85.3%、 86.4%和97%;初春(2～4月)去除率分别达到了87.7%、 76.7%、 70.3%和95.5%.夏季、 冬季和初春出水水质为：COD为2.8、 3.8和3.9 mg·L^-1;TP为0.02、 0.05和0.07 mg·L^-1;TN为6.8、 2.9和9.2 mg/L;NH⁺₄-Ｎ为0.01、 0.3和8.1 mg/L.结果表明,该人工湿地对大连城市生活污水深度净化效果显著,其中COD和TP去除效果稳定,出水水质好于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类质量标准;而出水中TN和NH⁺₄-Ｎ分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A和一级B标准.各污染物在夏季、 冬季和初春的脱除负荷分别达到了COD为4.9、 5.1和5.0　g·(m²·d)^-1;TN为3.4、 3.0和5.5　g·(m²·d)^-1;NH⁺₄-Ｎ为0.2、 0.6和3.7　g·(m²·d)^-1;TP为0.15、 0.30和0.28　g·(m²·d)^-1.对比不同季节人工湿地对各种污染物的去除率及脱除负荷,各污染物的去除受季节影响并不显著,但是NH⁺₄-Ｎ和TN的去除受进水污染负荷影响较大.     

DBD技术脱除恶臭气体H2S和CS2的可行性

采用DBD技术脱除工业废气中的H₂S和CS₂.12kV的电压下,分压为4kPa的H₂S,放电5s,去除率接近100%;分压为1.33kPa的CS₂,放电15s,其去除率可达80%.H₂S和CS₂的去除率都随其浓度的增加而下降.在实验室研究的基础上,设计了废气处理量为420m³/h、流速为10m/s的DBD净化装置,进行了实际含H₂S和CS₂的工业废气净化研究,H₂S去除率可达89%,能量消耗为5.2W·h/m³.结果表明DBD技术对于处理含硫恶臭工业废气,具有实际应用价值.     

三江平原小叶章湿地H2S和COS排放动态

利用静态箱/气相色谱法,观测了生长季(5～9月)三江平原小叶章沼泽化草甸H₂S和COS的释放动态,结果表明,H₂S、COS的排放通量具有季节和日变化规律,小叶章沼泽化草甸H₂S的平均释放通量为0.34μg·(m²·h)^-1,COS的平均释放通量为-0.29μg·(m²·h)^-1;在生长季,小叶章沼泽化草甸表现为H₂S的源,COS的汇.小叶章的生长过程对H₂S、COS的排放影响显著,在小叶章生长旺盛期,H₂S出现排放峰值,COS出现吸收高峰,H₂S和COS的释放通量呈负相关.     

高效填料塔生物反应器处理制药废水处理厂含硫臭气

采用装有特制ZX01型填料的生物反应器,对某药厂废水处理厂产生的含硫臭气进行了近4个月的连续脱臭试验.结果表明:该填料塔生物反应器的最大容积负荷N_v≤204g/(m³·h)时,H₂S去除率接近100%,H₂S代谢产物主要以SO₄^2-为主.采用少量含N、P等营养物的二次沉淀池出水为喷淋水,其最适喷淋率为3.56L/(L·d).该填料塔有较强的抗负荷冲击能力,塔内阻抗低,无堵塞现象,无需经常进行反冲洗,可长期稳定运行.     

潜流人工湿地负荷变化对脱氮效果的影响研究

通过15个月的现场监测试验,研究了约40种入水负荷下人工湿地的脱氮效果,总结了芦苇、茭草、混合种植以及无植物潜流湿地在不同水力负荷和污染负荷下的单位面积出水氮负荷和去除率的变化规律.4种潜流系统入水负荷从400mg·(m²·d)^-1变化到8 000 mg·(m²·d)^-1,出水负荷小于7 000 mg·(m²·d)^-1,研究表明,潜流湿地出水负荷随着入水负荷的升高而升高,具有明显的线性相关关系.单位面积总氮的去除率在低负荷条件下随入水负荷的升高而升高,但在高负荷时单位面积去除率基本维持在一定的水平,不受入水负荷的影响,去除率变化波动较大.各系统的最佳运行范围在2 000～4 000mg·(m²·d)^-1之间,平均去除率在1 062～2 007 mg·(m²·d)^-1之间.床体间比较认为,植物床脱氮效果明显好于空白床,芦苇床、茭草床单位面积脱氮效率高出空白床63%和27%;同时考察的植物吸收量证明,植物吸收氮的量非常有限,不到去除量的5%,证明植物主要通过吸收以外的其它因素如改善水力条件和根系微环境来提高系统的氮去除效率.研究结果为潜流湿地脱氮机理的理解和设计提供参考.     

沸石床多级生物膜焦化废水处理系统的NH+4-N去除稳定性研究

焦化废水处理中预处理蒸氨工艺不稳定容易引起生物处理出水NH⁺₄-N的波动,为了在有机物去除的同时提高生物系统对NH⁺₄-N的去除效果和稳定性,采用对NH⁺₄-N有良好吸附性能的天然斜发沸石为生物填料构建沸石床多级生物膜系统,考察了进水负荷对系统运行稳定性的影响、抗冲击负荷能力以及系统的功能分区和污染物迁移转化规律.结果表明,当系统进水NH⁺₄-N负荷≤0.21 kg/(m³·d)、COD负荷≤1.35　kg/(m³·d)时,出水NH⁺₄-N和COD的平均浓度分别为(2.2±1.2)mg/L和(228±60)mg/L,平均去除率分别达(99.1±0.5)%和(86.0±2.6)%.在低、高两次NH⁺₄-N冲击负荷［0.03　kg/(m³·d)和0.06　kg/(m³·d)］条件下,系统对NH⁺₄-N的平均去除率仍然分别高达99.0%和92.9%,高于对比系统的96.8%和89.3%,表现出良好的抗NH⁺₄-N冲击负荷性能与处理稳定性.系统好氧单元反应器沿程出现脱碳/硝化功能区(C/N区)和硝化功能区(N区),其中N区的NH⁺₄-N 降解速率为C/N区的2～8倍.系统进水中相对分子质量＜1×10³、 1×10³～1×10⁴、 ＞1×10⁴的TOC浓度分别为227.6、104.8和35.0 mg/L,处理出水中的TOC浓度分别为31.2、 22.9和31.5 mg/L,其中相对分子质量＜1×10³和1×10³～1×10⁴这2个范围的有机物降解良好,出水残余物质主要为相对分子质量＞1×10³的有机物.     

三江平原小叶章湿地H2S和COS排放动态

利用静态箱/气相色谱法，观测了生长季（5～9月）三江平原小叶章沼泽化草甸H₂S和COS的释放动态，结果表明，H₂S、COS的排放通量具有季节和日变化规律，小叶章沼泽化草甸H2S的平均释放通量为0.34 μg·(m²·h)^-1，COS的平均释放通量为－0.29μg·(m²·h)^-1；在生长季，小叶章沼泽化草甸表现为H₂S的源，COS的汇。小叶章的生长过程对H₂S、COS的排放影响显著，在小叶章生长旺盛期，H₂S出现排放峰值，COS出现吸收高峰，H₂S和COS的释放通量呈负相关。     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

厌氧-好氧处理磺胺废水实验研究

采用上流式厌氧污泥床和好氧复合反应器处理磺胺废水,在厌氧TOC负荷约1.2kg/(m³·d),好氧TOC负荷约0.6kg/(m³·d)的运行条件下,TOC厌氧去除率可达50%以上,TOC总去除率可达85%以上厌氧过程有约30%SO₄^2-被去除,无CH4产生,这表明TOC的厌氧去除为硫酸盐还原条件下的缺氧降解.     

低温下间歇式生物过滤系统去除高负荷H2S的效能

以鸡粪堆肥和PE混合物为填料的生物过滤系统,在较低温度下进行生物去除H2S废气的性能研究.采用间歇式运行方式,当在较高气速条件下,即EBRT为39s、32s、24s和13s,入口浓度3000mg/m3时,去除率可分别达100%、100%、100%和65%.整个系统的入口负荷为812 g/(m3·h)时,去除负荷为528 g/(m3·h).且在较低的实验温度(9~16.5℃),入口浓度50~3000 mg/m3条件下,当EBRT为39s、32s、24s时,H2S的去除率为100%;当EBRT为13s时,去除率为62%~88%.结果表明,在较低温度下,高气速,高负荷条件下,间歇式生物过滤系统对H2S具有较高的去除性能.     

生物滴滤降解氯苯废气的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔（BTF）处理氯苯废气,考察BTF稳定运行阶段的运行性能、微生物平均代谢活性（AWCD）及微生物种群结构.结果表明,当进口浓度低于0.6 g·m-3时,EBRT高于45 s时,BTF对氯苯总去除率维持在80%以上,因此,BTF在处理中低浓度（≤0.6 g·m-3）氯苯废气具有较明显的优势;当进气负荷〉80 g·（m3·h）-1时,去除负荷趋于稳定,为70 g·（m3·h）-1左右;CO2的生成量与氯苯的去除负荷的比值为1.92,表明BTF对氯苯较高程度的矿化（考虑部分有机碳用于微生物自身的生长）;BTF对氯苯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax为35.6g·（m3·h）-1·AWCD值分析表明塔内微生物具有较高的生物活性.生物膜PCR-DGGE指纹图分析表明,在稳定运行阶段塔内微生物种群结构具有较高程度的稳定性和复杂性,而微生物种群的稳定性和复杂性同时也促进BTF对目标污染物的高效降解和矿化.     

白腐真菌生物过滤塔处理氯苯气体的研究

以竹子为填料,构建新型的白腐真菌Phanerochaete chrysosporium生物过滤塔,考察该过滤塔在不同操作条件下对氯苯的去除性能.结果表明,白腐真菌生物过滤塔对氯苯表现出较好的去除效果,在进口浓度200～1 500 mg/m3,空塔停留时间122 s的条件下,最大去除率接近80%,平均去除率约50%.过滤塔的去除速率与进口负荷和去除率有关,在进口浓度500～1 500mg/m3,流量0.5 m3/h的条件下,最大去除速率可达94 g/(m3·h),平均去除速率为60 g/(m3·h).过滤塔去除速率对进口负荷变化的响应幅度与流量有关,在低流量条件下随进口负荷的变化率较大.过滤塔中氯苯浓度的沿程分布呈现出非线性下降的特征,造成这一现象的原因可能与过滤塔内生物量的分布情况有关.     

紫外光降解高浓度氯苯气体的研究

为评价紫外光降解作为高浓度挥发性有机物生物预处理的可行性,系统考察了其对高浓度氯苯气体的去除性能及其影响因素.所考察的影响因素包括紫外光波长、进口ρ(氯苯)、空塔停留时间和气体相对湿度等.结果表明:复合254和185 nm波长紫外光照射对氯苯的去除效果优于单一254 nm波长;紫外光降解反应器的进口ρ(氯苯)在2 300～2600 mg/m3,空塔停留时间为27 s时,对氯苯气体的去除率可达40%,继续延长空塔停留时间对氯苯去除率的提高作用有限;进口ρ(氯苯)在150～3 000 mg/m3时,氯苯去除速率随进口浓度单调增加,当高于3 000 mg/m3时,氯苯去除速率基本保持不变;增加气体相对湿度可以提高紫外光降解反应器对氯苯的去除效果.      

玉米秸秆发酵浸出液模拟废水发酵产氢的放大实验研究

在20 L的半连续流发酵罐中,以牛粪堆肥为产氢菌源,按照玉米秸秆发酵浸出液的主要成分配制模拟废水,考察和分析了几个关键环境因素对发酵产氢的影响.结果表明,HRT、C/N、Fe²⁺浓度和模拟废水浓度对发酵产氢均有不同程度的影响.在本实验条件下,秸秆模拟废水的氢产量、氢浓度和产氢速率分别为11.80 mol/kg、56%和8.81 L/(L·d),底物转化率大于90%,废水中COD去除率为39.40%.在整个发酵产氢过程,液相主要发酵副产物为丁酸、乙酸和丙酸以及少量的乙醇和丁醇.     

恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲苯废气的研究

在接近于工业化应用的非稳态条件下,采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔,处理含甲苯废气.研究了滤塔的挂膜启动情况与稳定运行阶段抗负荷变化能力,并对滤塔内生物膜微观结构进行了观察分析.在停留时间为54 s和43.2 s,进气甲苯浓度为544～1 044 mg·m-3,环境温度为17～26 ℃的操作条件下,滤塔气体出口检测不到甲苯,最大体积去除负荷为105.35g·(m3·h)-1.结果表明,在非稳定条件下,以未经甲苯驯化筛选的恶臭假单胞菌作为菌源降解甲苯废气是可行的;稳定运行阶段滤塔具有较强的抗负荷变化能力,进气浓度与停留时间的变化不会引起处理性能的下降;通过控制营养液添加间隔可以较好地控制生物膜的快速增长;滤塔内微生物菌落发生了变化,大量微孔结构的存在证明了微孔的吸附是生物膜降解甲苯的重要前提.     

脉冲放电等离子体治理甲苯废气放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对低浓度甲苯废气的治理进行放大试验.采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV. 试验规模4～16m³·h^-1. 试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度和处理气量对甲苯去除率的影响.结果表明:峰值电场强度在9～12kV·cm^-1范围内增加,甲苯去除率相应明显提高;当处理气量为4 m³·h^-1、脉冲电压峰值69kV、进口浓度1 180mg·m^-3、重复频率300pps时, 甲苯的去除率可达88%;反应器的能量利用率在16g·(kW·h)^-1左右;甲苯的降解产物主要是CO₂和H₂O,还有少量CO. 结合甲苯去除率与能量密度、甲苯进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得甲苯的反应速率常数为0.00356 L·J^-1. 为进一步优化放大反应器设计及与电源匹配提供了基础数据.     

新型聚乙烯填料生物滴滤床净化硫化氢气体的启动研究

研究了新型高密度聚乙烯改良型拉西环填料生物滴滤床净化硫化氢气体的启动过程,重点比较了启动过程中不同的挂膜方式对启动时间及效能的影响.结果表明,采用液相连续流强化挂膜法成膜时间短,在环境温度20～28℃时7 d可以挂膜成功.在启动过程中,随着工艺参数的突然改变(GRT缩短)和入口浓度波动,液相连续流强化挂膜后反应器的硫化氢去除率更稳定.在进气浓度最高为343 mg/m³时硫化氢去除率稳定在95%以上.试验过程中还发现,将SO₄^2-浓度作为活性污泥驯化完成的监测指标、液相S^2-去除率作为挂膜完成的监测指标更合理.启动结束后,通过2种途径减去喷淋液中的碳源并未影响硫化氢的去除率,这进一步表明生物滴滤床中硫化氢的净化主要由自养菌完成.     

生物滴滤塔净化多组分废气的研究

通过生物滴滤塔(biotrickling filter,BTF)净化硫化氢(H2S)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)混合废气,研究其挂膜启动和稳定运行条件下的降解性能.结果表明,混合废气H2S、THF、DCM浓度分别为200、100和100 mg·m-3,空床停留时间(empty bed retention time,EBRT)50～20 s的条件下,H2S和THF的去除率分别能够维持在99%和60%左右,而DCM的去除率随EBRT的缩短从90%逐渐降低至37%左右.利用Michaelis-Menten动力学模型分析得到,理论降解效果为H2S>THF>DCM.     

两级滴滤去除硫化氢和甲硫醇混合恶臭气体

把氧化硫硫杆菌(T. thiooxidans)、排硫硫杆菌(T. thioparus)组成的自养菌群和黄单胞菌(Xanthomonas)为主的异养菌群分别接种在两个生物滴滤反应器中,将其依次串联净化处理硫化氢(H₂S)、甲硫醇(MT)混合臭气.一级反应器(A^#)的复合自养菌在酸性环境下对负荷为7～8g/(m³h)的H₂S平均去除率可达94%,且不受混合气体中MT含量的影响.二级反应器(B^#)适于中性环境,对负荷为4～5g/(m^{3h)的MT平均去除率为83%.若H₂S在混合气体中浓度过高,经A#处理后的浓度仍高于50mg/m3,可导致后反应器酸化,使MT脱臭效率显著下降.}