3次投加H2O2预氧化对石油污染土壤中石油烃生物降解的研究

为得到一种高效降解石油烃(TPH)的Fenton预氧化联合生物修复石油污染土壤的修复方式,考察了分3次投加不同浓度H₂O₂预氧化后羟基自由基(·OH)特征、NH⁺₄-N浓度、DOC浓度、脱氢酶及多酚氧化酶活性,以及石油烃去除量。结果表明：5 g石油污染土样体系中,将900 mmol/L的H₂O₂(4.635 mL)分3次投加预氧化后,所产生的·OH最大瞬时强度低,·OH的持续时间短,对石油降解菌杀伤作用少,TPH氧化量较高。生物修复前20 d, NH⁺₄-N浓度消耗量较高(170.45 mg/kg),石油降解菌菌量增长快,长链烷烃C₂₁—C₃₀(22%)和DOC降解率(69%)高,生物修复前期充足NH⁺₄-N浓度的消耗诱导石油降解菌在0～50 d高效降解长链烷烃(42%)。脱氢酶活性和多酚氧化酶活性在20 d达到顶峰,表明微生...     

化学氧化法修复TPH污染土壤的效果比较及工艺研究

以TPH污染土壤为研究对象,研究了不同化学氧化体系对TPH污染土壤的修复效果及影响因素。研究表明:Fenton、类Fenton及碱活化过硫酸盐3个体系都对TPH污染土壤有较好的修复效果。柠檬酸的加入改善了Fenton体系的催化作用,类Fenton体系降解效果最佳。TPH在类Fenton及碱活化过硫酸盐体系中的降解符合准一级反应动力学,提高H₂O₂、柠檬酸和过硫酸盐的浓度均有利于TPH的降解。强化混合、分次投加氧化剂及减小土壤粒径均可以提高TPH的降解效率,节约氧化剂用量。类Fenton体系中有效成分主要为·OH,碱活化过硫酸盐体系中除了·OH外,还存在SO₄-·或O₂-·等的作用,因此氧化剂利用率较高。     

优势菌群在复合生态床修复景观水体中的强化能力研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,并筛选驯化优势菌群对修复进行生物强化,以原始土著生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,随停留时间延长,土著生物强化与优势菌群强化对NH⁺₄-N、 TN和TP的去除率增加.自然基质系统对NH⁺₄-N去除率最高,其次是优势菌群强化系统;优势菌群对TN的去除率最高,且随停留时间延长有明显提高;原始土著生物强化系统对TP去除率最高.NO^-₂-N延程浓度在自然基质系统中始终最低,优势菌群强化过程中低于土著生物;优势菌群强化延程TN浓度一直减小;原始土著生物强化延程对TP的去除始终强于优势菌群,强于自然基质.优势菌群中大量氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的存在,使基质中硝化作用进行迅速而且彻底,减少了中间产物的积累,促进了不同形态氮的生物去除.优势菌群长时间在系统内保持较高活性,强化对含氮污染物的硝化去除.聚磷菌提高系统对P的去除,多种生物群的协同作用使系统除磷能力进一步增强.     

酵母菌-细菌联合修复石油污染土壤研究

采用室内模拟方法研究热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)和粪链球菌(Streptococcus faecalis)对石油污染土壤的联合修复,并监测修复过程中土壤脱氢酶活性、石油污染组分的变化. 结果表明:酵母菌-细菌混合菌剂在对石油烃的去除中表现出协同作用,连续培养32 d后混合菌处理组对总石油烃(TPH)的去除率达到29.9%,较单菌处理组高约50%;混合菌处理组脱氢酶活性高于单菌,并与石油烃去除率呈很好的相关性;前期低分子量烷烃降解效果明显,对于C15～C21的高分子量烷烃的降解效果主要在第32天时显现.      

K+强化高盐环境下厌氧氨氧化脱氮效能

针对含盐废水生物脱氮效能较低的问题,采用厌氧序批式反应器研究了K~+浓度变化对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响.结果表明,适量的K~+可有效的提升反应器脱氮效能,K~+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响主要分为4个阶段:适应阶段,K~+浓度为(0~2 mmol·L~(-1)),K~+的突然添加破坏了原有反应平衡,但最终厌氧氨氧化菌适应了K~+的存在,由于K~+还未对厌氧氨氧化菌产生明显效果,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率略有上升;活性提升阶段(2~8 mmol·L~(-1)),K~+对厌氧氨氧化生物系统有促进作用,随着K~+浓度的提升,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率显著提升;活性稳定阶段(8~20 mmol·L~(-1)),厌氧氨氧化菌脱氮效能处于稳定状态,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率虽有下降,但还是高于未添加K~+时;抑制阶段(大于20 mmol·L~(-1)),此时厌氧氨氧化菌活性降低,K~+对厌氧氨氧化产生较大抑制,脱氮效能已低于0 mmol·L~(-1).在整个周期内K~+浓度8 mmol·L~(-1)时达到最佳去除效果,NH_4~+-N与NO_2~--N的平均去除率为89.24%和84.87%,NRR为1.113 kg·(m~3·d)~(-1).     

铁刨花-Fenton-絮凝工艺对染料生产废水中AOX、色度和TOC的去除效果研究

采用铁刨花-Fenton-絮凝工艺处理染料生产废水,考察了不同Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比(1∶3~1∶15)、铁刨花反应时间(2~5h)、Fenton氧化反应时间(20~80 min)下可吸附性有机卤代物(AOX)、色度和总有机碳(TOC)的去除效果.结果表明,AOX、色度和TOC去除率随Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比的降低先升高后减少,随铁刨花和Fenton反应时间的增加而持续升高.最优化条件为Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比1∶8、铁刨花反应时间4 h和Fenton反应时间60 min,该条件下AOX、色度和TOC的去除率分别为94.2%、93.7%和27.2%.比较实验结果表明,铁刨花-Fenton-絮凝组合工艺对废水AOX、色度和TOC的去除效果远优于铁刨花处理、Fenton氧化、絮凝沉淀的单个技术或两两技术组合效果.GC-MS分析表明,废水中的有机卤代物和苯胺类污染物得到高效去除,此外硝基苯类、苯酚类、苯甲醛类、醚类、腈类和杂环化合物等有毒有害物质也均得到高效去除.叔丁醇捕获·OH实验表明·OH在Fenton反应中的主导作用.     

预处理厌氧组合工艺处理四氢呋喃废水研究

四氢呋喃是1种难生物降解、具有生物抑制性的杂环有机物,四氢呋喃废水属难处理的化工废水之一。采用铁炭微电解和Fenton催化氧化相结合的预处理工艺可以对四氢呋喃成分进行破坏和分解实验,从而降低生物抑制性并改善可生化性,为后续厌氧处理奠定良好的基础。实验结果表明,原水直接经微电解后,COD去除率稳定在30%左右;原水经微电解+Fenton(COD去除率50%)后,厌氧处理阶段COD去除率可达80%左右。实际工程中,Fenton的COD去除率建议控制在20%～30%。     

Fenton-曝气生物滤池深度处理柠檬酸废水中试

柠檬酸废水(二级出水)具有可生化性差,难生物降解的特点,可采用Fenton氧化-曝气生物滤池组合工艺进行处理。试验表明:当H2O2投加量为最优化条件下的0.6m L/L时,Fenton氧化-曝气生物滤池组合工艺对COD有着良好并且稳定的去除效果。其中,Fenton起到改善废水可生化性作用,通过去除废水中的类腐殖酸、类富里酸组分,可以将废水ρ(BOD5)/ρ(COD)从0.26增加到0.75,后续曝气生物滤池继续对COD进行生物降解,组合工艺在15 d的连续运行条件下,COD去除率稳定在85%以上,出水ρ(COD)<50 mg/L。     

预氧化与水处理工艺协同去除剑水蚤

利用不同水处理工艺中试系统,研究在液氯、氯胺、高锰酸盐复合药剂和O_3这4种预氧化剂不同投量下,去除剑水蚤的方法以及4种预氧化药剂对原水中剑水蚤的实际灭活效果,并分析各工艺单元的除蚤机制.结果表明,预氧化阶段,液氯灭活率(25%)比氯胺(21%)、O_3(9%)和高锰酸盐复合药剂(8%)都高;但滤后去除率发生变化,由高至低为氯胺(90%)>液氯(88%)>O_3(83%)>高锰酸盐复合药剂(80%),采用氯胺与水处理工艺协同可达到100%去除效果.最高的预氧化灭活率并没有取得100%的去除效果,剑水蚤的去除取决于预氧化剂与澄清水处理工艺的合理配合,剑水蚤个体尺寸和预氧化后的生命活性也对去除效果有影响.其中过滤单元除蚤效率最高,单独去除率不低于50%;气浮池的除蚤性能受水蚤个体大小和活性影响.     

高级氧化技术对化工污染场地土壤中DEHP的修复效果

通过模拟修复试验,采用高级氧化技术对化工污染场地中的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的去除效果进行了研究。结果表明:对于较高初始浓度的DEHP污染土壤,在活化过硫酸钠试剂投加比为5%、水土比为1∶10的条件下对土壤中DEHP的去除效果最好,其去除率为99.6%,Fenton试剂对土壤中DEHP的最高去除率为64.8%;对于较低初始浓度的DEHP污染土壤,在Fenton试剂投加比为4%、水土比为1∶10的条件下对土壤中DEHP的去除效果最好,其去除率为93.9%;但随着氧化试剂投加比例的提升,土壤中DEHP的去除率有所降低。     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

Fe(VI)/Fenton联合体系氧化降解菲的路径及机理

Fe（VI）/Fenton联合体系降解多环芳烃的效果良好,但其机理及降解路径仍需进一步被探究.采用荧光及GC-MS技术,考察弱酸条件下Fe（VI）降解菲的效果,并对比中性及碱性条件研究其氧化机理,进而分析Fe（VI）/Fenton联合体系对菲的作用机理及菲的降解路径.结果表明,弱酸条件下Fe（VI）氧化菲时,·OH参与反应较少,起氧化作用的可能为中间高价态铁.在该条件下,Fe（VI）对菲的降解效果稍差于中性及碱性,但此时Fe（VI）的高氧化性能可提高菲的矿化效果.联合氧化体系中,菲逐步被氧化、羟基化、脱碳、加氢而最终转化为CO₂和H₂O,主要的中间产物为邻苯二甲酸酯衍生物和9-芴甲醛衍生物.联合氧化体系可合理利用Fe（VI）氧化过程中产生的Fe（II）,并发挥高价态铁与·OH在氧化性能上的优势,实现对菲及产物的降解与矿化.     

Fenton氧化深度处理石化废水厂二级出水研究

采用连续流Fenton氧化对石化废水处理厂二级出水进行了处理试验,研究了药剂投量对COD及磷处理效果的影响,同时对处理过程中有机物的变化特性进行了分析.结果表明,原水COD平均为64.8 mg·L-1,PO3-4-P平均为0.79 mg·L-1,当H2O2(30%)投加量为0.4 m L·L-1,Fe SO4·7H2O的投加量为0.8 g·L-1,PAM投加量为0.9 mg·L-1,停留时间为30 min时,COD的平均去除率为24.3%,出水COD低于50 mg·L-1,PO3-4-P平均去除率为95.5%,原水中相对分子质量小于1×103的有机物占80.4%,Fenton氧化处理后该部分比例增加至95.6%.三维荧光分析结果表明,Fenton氧化对水中蛋白类、酚类去除效果显著.GC-MS结果表明,石化二级出水中检出主要有机物约117种,氧化后检出27种,含不饱和键类有机物去除明显.Fenton氧化可用于石化二级出水的深度处理.     

氯氧铁非均相催化过氧化氢降解罗丹明B

传统芬顿(Fenton)法因反应pH值低、产生大量铁泥等限制其规模化应用.采用化学气相转变法制备氯氧铁(FeOCl)纳米片,选择罗丹明B为模型污染物,研究FeOCl作为类芬顿催化剂催化过氧化氢(H_2O_2)降解罗丹明B性能.通过扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射光谱(XRD)等表征结果显示,FeOCl晶型结构完整、呈现纳米片状,可充分暴露催化活性位点.罗丹明B降解实验结果表明,H_2O_2投量为1. 67 mmol·L~(-1)时,投加200 mg·L~(-1)FeOCl,可使得罗丹明B去除率由15. 5%提高至100%(15 min). FeOCl的催化性能随pH升高而降低,初始pH为3、5和7时,反应15 min后罗丹明B去除率分别为100%、100%和84. 0%,初始pH提升至9,去除率则显著降低至57. 6%.与传统Fenton法比较,FeOCl催化H_2O_2的pH值范围明显拓展,在弱酸性和中性条件下表现出优良的催化性能.自由基淬灭实验表明,FeOCl/H_2O_2体系催化降解罗丹明B起主要作用的是羟基自由基(·OH).电子自旋共振波谱仪测定(EPR)结果表明,单独H_2O_2体系未检测出明显的自由基信号,而投加FeOCl使得·OH信号显著增强,·OH是降解罗丹明B的主要氧化活性物种.     

生物淋滤联合类Fenton反应去除污染土壤中重金属的效果

针对我国南方地区广泛存在的土壤重金属污染问题,以广东韶关铅锌矿周边污染农田土壤为研究对象,探讨利用生物淋滤方法与生物淋滤联合类Fenton反应对土壤Cu、Zn、Cd和Pb的去除效果,并采用序列化学提取(SEC)方法,分析不同处理对土壤中4种重金属形态分布的影响.结果表明,经12 d生物淋滤Cu、Zn、Cd和Pb的去除率分别达到66.5%、55.1%、72.8%和35.6%,其中无机结合态重金属去除效果最好,固相中剩余重金属主要以稳定的残渣态形式存在.2 d生物淋滤联合类Fenton反应在优化的H_2O_2浓度(5 g·L-1)下,对上述4种重金属的去除率分别为55.6%、50.6%、60.7%和30.5%,低于12 d生物淋滤处理,但显著高于H_2SO_4酸化、2 d生物淋滤、化学Fenton反应等对照处理.生物淋滤联合类Fenton反应可以实现原土壤中残渣态、有机结合态和无机结合态等较稳定态重金属的有效去除,使处理后土壤中4种重金属Cu、Zn、Cd和Pb的含量分别低于50、200、0.3和250 mg·kg~(-1)的标准限值.该方法兼具生物淋滤高去除效率和Fenton反应快速处理等优势,对于修复重金属Cu、Zn、Cd和Pb等复合污染的土壤具应用前景.     

不同恢复方式对硝化颗粒污泥活性的影响

利用SBR反应器培养的成熟好氧硝化颗粒污泥,进行了硝化颗粒污泥临界活性以及不同氨氮浓度及曝气时间对储存的好氧硝化颗粒污泥活性恢复的影响研究.结果表明,储存不同时间的硝化菌活性(SOUR,O2/VSS)差别较大,储存前硝化颗粒污泥硝化菌SOUR为13.15 mg·(g·h)-1,储存20 d的硝化菌SOUR下降了1.26 mg·(g·h)-1,恢复运行了5个周期,氨氮去除率已经达到95%以上,恢复后活性为13.87 mg·(g·h)-1.但储存30 d的硝化菌SOUR降了11.63 mg·(g·h)-1,恢复运行51个周期后,氨氮去除率才达到92.64%,恢复后活性为14.92 mg·(g·h)-1,同时这种储存方法恢复时间较长,因此提出硝化颗粒污泥的临界活性为当硝化菌SOUR开始下降时,进行活性恢复.在临界活性的基础上,采用当硝化菌SOUR下降到临界活性时实施恢复,之后进入下一个储存周期,这种储存方式即为动态储存.当进水氨氮浓度分别为20、30、40 mg·L-1时,进行颗粒污泥活性恢复,进水氨氮浓度为40 mg·L-1恢复后硝化菌活性最高,经过3次动态储存后,其活性保持良好.当曝气时间分别为1、2、3 h时,进行颗粒污泥活性恢复,曝气时间为1 h时恢复后硝化菌活性最高,在动态储存过程中其活性一直保持较高水平.     

真菌-细菌修复石油污染土壤的协同作用机制研究

提出并研究了真菌和细菌协同强化原位修复石油污染土壤.从中原油田石油污染土壤中筛选出刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae),在泥浆体系中考察了Cun.echinulata和E.cloacae的生长及其对石油烃的降解过程.结果表明,混合培养体系中细菌和真菌的数量最高分别为其纯培养体系的3倍和20倍,细胞衰亡则被明显推迟;混合培养体系中石油烃的去除率高于真菌和细菌纯培养体系石油烃去除率的总和;采用多次接种新鲜菌种的培养方式能够强化混合培养体系对石油烃的降解.在石油烃污染土壤中接入由Cun.echinulata和E.Cloacae所组成的真菌-细菌微生物制剂实施原位修复,结果表明,Cun.echinulata和E.Cloacae的生长及其对石油烃的降解不受土著微生物的抑制,最适工艺条件为:水和木屑含量分别为25%和6%(质量分数),Cun.echinulata和E.cloacae接种量分别为2.5×104和2.5 × 107CFU/g.接种上述真菌-细菌40 d后石油烃去除率可达约65%,而土著微生物对石油烃去除率为16.0%.     

MnFe2O4磁性纳米棒非均相Fenton催化降解水中四环素的研究

采用水热合成法成功制备出MnFe₂O₄磁性纳米棒（s-MnFe₂O₄）,并考察了商品化的Fe₃O₄、MnFe₂O₄和合成的s-MnFe₂O₄纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、振动样品磁强计（VSM）及X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe₂O₄具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基（·OH）是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe₂O₄磁性纳米棒的高催化活性归因于其表面拥有较高含量的Mn³⁺和Fe²⁺物种,它们的存在能加速界面电子的转移效率,从而促进·OH的生成.合成的s-MnFe₂O₄催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,四环素的去除率仅从87.6%降低到80.2%,且氧化过程中活性组分的流失很少.