不同浓度条件下萘与菲在土壤中的竞争吸附行为

实验研究了8个不同浓度萘和菲在土壤中竞争吸附的行为.研究结果表明萘和菲在相互竞争下,表现出与单一纯溶质吸附时不同的吸附行为.随着双溶质竞争体系中的菲或萘浓度的增加,萘和菲的吸附等温线的线性程度都不断升高,吸附量不断下降.体积大、疏水性更强的菲比体积小、疏水性较小的萘具有更强的竞争吸附能力.     

污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究

针对超声破解污泥的可行性进行了实验研究,重点考察了超声频率、比能耗、作用时间等因素对破解效应的影响,探讨了破解污泥的厌氧消化性能。结果表明,超声作用的施加可使污泥固体有效破解,污泥细胞内的活性有机物被释放至水相并形成溶解性有机物,表现为SCODCr的显著增加;采用低频、高比能耗及延长作用时间有利于获取高的SCODCr增加值;污泥在频率25kHz、比能耗2.0W/mL、作用时间30min条件下破解,其厌氧消化累计产气量可从破解前的268mL提高到473mL,相应TCODCr去除率、VS去除率分别从39.1%、33.5%提高至54.3%、61.7%。研究结果表明采用超声破解技术提高污泥的厌氧消化性是可行的。     

聚羟基丁酸酯(PHB)对水中微量多环芳烃的仿生吸附

基于生物体组织可对水体中低浓度有机污染物的高倍富集现象,以一种微生物细胞内广泛合成的聚羟基丁酸酯(PHB)为吸附剂,对水溶液中微量的多环芳烃(PAHs)进行仿生吸附研究.实验选取萘、菲和芘为模型污染物,考察了温度、时间、溶液pH和吸附剂用量等因素对吸附效果的影响,并分别以经典的吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型对吸附过程的机理进行了分析.结果表明,PHB对微量的萘(<1500μg.L-1)、菲(<1000μg.L-1)和芘(<130μg.L-1)具有较高的吸附速率,分别在60、120、80 min即可基本达到平衡,吸附动力学符合拟二级动力学模型;3种多环芳烃的等温吸附曲线用Henry、Langmuir和Freundlich方程进行拟合,线性关系良好,反映出PHB仿生吸附剂与PAHs之间存在着"吸溶"作用而非通常的位点吸附;考察分配系数Kd与Kow、温度的关系,发现Kd与Kow呈正相关,与温度呈负相关;低温有利于吸附,PHB对菲和芘的吸附为自发过程,而对萘的吸附为非自发过程.上述仿生吸附原理的阐明对微污染水处理技术的研究具有重要指导作用.     

好氧颗粒污泥对水溶液中酸性淡黄2G的生物吸附

利用好氧颗粒污泥对酸性淡黄2G溶液进行吸附脱色研究,考察了pH值、吸附剂用量、初始酸性淡黄2G的浓度、温度以及NaCl浓度对吸附过程的影响.实验结果表明,吸附过程对溶液pH值具有很高的依赖性,其最佳pH值为2.0.Temkin等温线在整个实验染料浓度范围内能够很好地描述吸附过程.吸附动力学符合准二级动力学模型.内部扩散和边界层扩散都可能影响生物吸附速率.热力学分析表明,吸附过程是一个自发的放热过程.采用FTIR分析的结果进一步揭示了颗粒污泥上官能团(如胺基、羧基和羟基等)可能是染料生物吸附的活跃结合位点.这些结果表明,好氧颗粒污泥可以作为吸附剂以去除水中的酸性淡黄2G。     

超声联合热碱预处理促进剩余污泥中温厌氧消化研究

基于超声联合热碱破解污泥最佳工艺参数,对预处理污泥进行半连续式中温厌氧消化研究。结果表明,预处理污泥日产甲烷量是原泥的1. 94倍,达234 mL·d~(-1)。运用修正的冈珀兹模型进行累计甲烷产量动力学分析,发现预处理污泥和原泥累计产甲烷曲线与修正的冈珀兹模型拟合系数R2分别达0. 998和0. 993。预处理污泥的动力学参数如下:最大累计产气量达5 376. 4 mL,最大产甲烷速率达394. 8 mL·d~(-1),细菌产甲烷的延迟时间为2. 8 d。预处理污泥的甲烷转化率为82. 17%。从有机物浓度变化来看,厌氧消化期间预处理污泥溶解性化学需氧量、溶解性蛋白质和多糖浓度均远高于原泥,最大值分别是原泥的2. 09、3. 94和3. 95倍。预处理污泥在预处理阶段和厌氧消化阶段的总悬浮物和挥发性悬浮物去除率分别达54. 9%和61. 8%。超声联合热碱预处理不仅能促进污泥有机质破解,还能提高破解有机质的生物可利用性,极大改善污泥厌氧消化效率。     

活性污泥对水中低浓度无机汞和甲基汞的吸附特性

为研究活性污泥对汞的吸附特性,本研究以焦作市第一污水处理厂活性污泥为原料,制取干污泥作为吸附剂,开展了干污泥对水中低浓度(ng·L~(-1))无机汞和甲基汞的吸附动力学实验和等温吸附实验.吸附动力学实验结果表明,干污泥对无机汞的吸附表现为吸附量在前30 min急剧增加,30 min后缓慢增加直至平衡.干污泥对甲基汞的吸附速率远远快于无机汞,在1 min内基本达到吸附平衡状态.干污泥对无机汞和甲基汞的吸附过程均符合Pseudo-second Order模型,属于化学吸附过程.等温吸附实验结果表明,干污泥对无机汞和甲基汞的吸附量与平衡浓度呈近似线性关系,等温线与Henry方程拟合较好.干污泥对水中无机汞和甲基汞的去除率随着初始汞浓度的增加呈现上升趋势,达到一定浓度后趋于稳定.     

硫化物在厌氧污泥中的分布和对产甲烷活性的抑制作用

在不同的pH值和温度下,对硫化物在厌氧污泥中的分布特征及对污泥产甲烷活性的抑制作用进行了研究.结果表明,硫化物浓度低于120mgS·l-1时,抑制作用主要由系统的pH值升高引起的,大于120mgS·l-1时,主要由液相中高浓度的硫化物引起;当硫化物浓度达160mgS·l-1时,H2S逸出量达到最大,污泥对硫化物的吸附也趋于饱和.pH值升高增加了污泥对硫化物的吸附,H2S逸出量降低;温度升高有利于吸附的硫化物向液相转移,并使H2S逸出量迅速增大.     

腐殖酸负载对萘和1-萘酚在生物炭上吸附动力学的影响

进入环境的生物炭对有机污染物的吸附过程受到普遍共存的溶解性有机质的影响.本研究将两种腐殖酸组分负载在以玉米秸秆为原料、不同炭化温度下(200、400、600℃)制得的生物炭上,考察极性和非极性有机污染物萘和1-萘酚在原始和腐殖酸负载生物炭上的吸附动力学,分别应用拟一级、拟二级和双室一级3种动力学模型对实验数据进行拟合.结果表明,拟二级和双室一级动力学模型均能较好地描述动力学吸附过程.腐殖酸负载对生物炭上萘和1-萘酚的吸附动力学有显著影响,使得平衡吸附量(Q_e)下降,而表观吸附速率提高.致密的芳香碳组分和纳米级孔隙主要对萘和1-萘酚在生物炭上的慢吸附单元起作用,腐殖酸负载降低了生物炭的芳香化程度和孔隙度,慢吸附对总吸附的贡献(f_(slow))降低.生物炭内部有机碳的致密性降低,使得萘和1-萘酚分子容易扩散进入生物炭颗粒内部,加之表面积和孔隙度减少,缩短吸附平衡时间,两种化合物的慢吸附速率常数(k_(slow))均提高.负载腐殖酸后,两种化合物的快吸附速率常数(k_(fast))的变化却不同.腐殖酸负载向生物炭表面引入含氧极性官能团,阻碍萘分子向表面疏水吸附位点扩散,使得萘的k_(fast)下降;而由于1-萘酚是极性有机物,除了疏水作用,其结构中的—OH能通过氢键与生物炭表面相互作用,其k_(fast)反而升高.     

热水解高含固污泥的有机物分布及厌氧消化特性

以热水解后高含固污泥及其脱水后固、液分离产物为对象进行厌氧消化试验,通过生物化学甲烷势(BMP)及脱水性能测定,研究其产气量、有机物分布、污泥脱水性能及生物质能转化特性,评估高含固污泥热水解-脱水-脱水液厌氧消化工艺的可行性.结果表明,经热水解预处理的高含固污泥进行厌氧消化后,其毛细吸收时间(CST)及脱水泥饼含水率由247.5±0.9 s和71.1%±1.3%上升至568.0±1.6 s和80.7%±1.0%,即厌氧消化会导致热水解后污泥脱水性能下降.污泥中74.0%的有机物在水热预处理之后被转移至液相,是厌氧消化所产沼气的主要来源.物质能量衡算结果表明,高含固污泥采用热水解-脱水-脱水液厌氧消化工艺可以有效地将消化装置容积大大减少;沼气燃烧所产能量实现该工艺能量自给自足.     

纳米铁用于饮用水中As(Ⅲ)去除效果

主要考察实验室合成制得的纳米铁对毒性高,迁移能力强,在厌氧地下水中作为砷的主要存在形式的As(Ⅲ)去除效果.通过批实验探讨吸附动力学,以及pH和纳米铁投加量对As(Ⅲ)的去除影响.反应1 h时,0.25 g纳米铁对起始质量浓度为910μg·L-1 As(Ⅲ)的去除率高达99%以上;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的速率常数ksA为1.64mL·m-2·min-1.研究结果表明,具有高反应活性的纳米铁将成为饮用水中砷去除非常有效的吸附材料.     

Biosorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge

The biosorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge in a batch system under specific temperatures and initial pH was investigated. The adsorption reaction is pH dependent with higher removal at low pH. The adsorption equilibrium data fit very well with both Langmuir and Freundlich models in the concentration range of Direct Black 38 at all chosen temperatures. The adsorption parameters show that the adsorption of Direct Black 38 is an endothermic and more effective process at high temperatures. The kinetics of adsorption was found to be second order and adsorption rate constants increased with increasing temperature. Activation energy was determined as 26.8 kJ/mol for the process. This suggests that the adsorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge is chemically controlled.     

糖类在城市污水生物处理系统中的去除机理

研究了厌氧、缺氧和好氧状态下淀粉在城市污水生物处理系统中水相和泥相中吸附和降解的动力学参数,建立了淀粉在厌氧、缺氧、好氧状态下的降解动力学模型,并对模型预测的结果进行了验证.结果表明,Fritz-Schlunder模型可以较好地描述糖类在厌氧、缺氧和好氧污泥上的吸附过程,吸附的大分子糖类迅速水解为低一级的高分子物质和小分子物质;厌氧降解速率系数K厌、缺氧的降解速率系数K缺与好氧的降解速率常数的比值分别为0.40和0.64;所建立的动力学模型能较好的预测出水糖类的浓度(相对误差<10%).     

Influence of some parameters on adsorption rate and toxicity of cadmium in activated sludge

The influence of pH, competitor ions (NaNO₃) and aerobic and anaerobic stabilization of activated sludge on the cadmium uptake by activated sludge solids was investigated. Above 0.08 mg L^‐1 cadmium in solution, biosorption was found to follow the Freundlich isotherm. Active cellular uptake of soluble cadmium does not appear to be a significant mechanism of the biosorption. In addition, the cadmium uptake is not completely reversible. The adsorption of cadmium by activated sludge seems to involve a physico‐chemical mechanism with especially weak electrostatic interactions with ion‐exchange reaction. The optimum adsorption pH was 7.5. Adsorption is influenced by sodium ion concentrations up to an equivalent conductivity of 10 000 μS cm^‐1. Aerobic and anaerobic stabilization of activated sludge increase systematically the initial adsorption capacities. Respirometric measurements were done to evaluate the inhibitive effects of cadmium on activated sludge. Monod's equation and the equation of non‐competitive inhibition were used to describe the toxicity related to cadmium uptake. These two equations appear to be complementary.     

活性艳红X-3B的厌氧生物降解与机理

以活性艳红X-3B(RBR)为研究对象,分3个不同浓度组研究其在厌氧颗粒污泥作用下的降解性能,并采用生物降解动力学方程拟合其降解过程,同时利用GC-MS分析RBR的生物降解途径.试验结果表明,RBR在厌氧颗粒污泥中降解性能很好,去除率可达93.67%,且其降解过程符合二级反应动力学,其半衰期约为3.561 h.从GC-MS和UV-可见光谱的分析得出,RBR在厌氧颗粒污泥的作用下偶氮键断裂,且生成的芳香胺类化合物进一步降解为小分子的烃类、酚类、醇类和脂类化合物.     

蛋白质在城市污水活性污泥处理系统中的降解动力学模型研究

研究了蛋白质在厌氧-缺氧-好氧城市污水处理系统中吸附和降解的特性,分别确定了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧条件下的吸附等温线模型,建立了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧状态下的降解动力学模型,并对模型预测结果进行了验证分析,结果表明,Freundlich模型可以较好地描述蛋白质在厌氧、缺氧和好氧污泥卜的吸附过程,牛血清白蛋白水解成氨基酸是其生物降解过程的控速步骤,序批式动力学降解试验还表明,厌氧降解速率系数K厌、缺氧降解速率系数k缺与好氧降解速率常数的比值分别为0.40和0.98,说明在同一活性污泥系统的厌氧和缺氧条件下,蛋白质也能被较好地降解,模型得到的各池混合液出水中蛋白质的浓度模拟结果与实测结果相一致(相对误差＜10%).无论在厌氧、缺氧还是好氧环境中,酸溶蛋白质没有积累.     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

生物处理过程中活性污泥对氯代芳香化合物吸附性能的研究

本文研究了邻二氯苯 和邻氯酚生物处理过程中在活性污泥上的吸附特性及影响因素。通过测定等温吸附曲线,表明这两种有机化合物在活性污泥上的吸附符合线性吸附等温式：属于在疏水键力作用下的表面物理吸附,对难溶于水的邻二氯苯具有较强的吸附能力。     

Enhancement of As(V) adsorption onto activated sludge by methylation treatment

Biosorption properties of arsenate [As(V)] onto activated sludge were investigated in batch systems. The adsorption of As(V) onto sludge increased from 23 to 266 μg/g dry weight through the methylation of the activated sludge. This increase resulted from neutralization of carboxylic groups via the methylation process. The pH effect of As(V) uptake was also investigated and As(V) adsorption by methylated sludge decreased significantly at high pH (pH > 11) due to competition between As(V) and OH⁻ ions for binding sites distributed on sludge surfaces. In contrast, low pH favored As(V) adsorption by methylated sludge because of the elevated quantities of positively charged functional groups. The results suggest that methylated activated sludge may provide promising applications for the simultaneous removal and separation of As(V) from aqueous effluents.     

Use of gamma-irradiation pretreatment for enhancement of anaerobic digestibility of sewage sludge

The effects of γ-irradiation pretreatment on anaerobic digestibility of sewage sludge was investigated in this paper. Parameters like solid components, soluble components, and biogas production of anaerobic digestion experiment for sewage sludge were measured. The values of these parameters were compared before and after γ-irradiation pretreatment. Total solid (TS), volatile solid (VS), suspended solid (SS), volatile suspended solid (VSS), and average floc size of samples decreased after γ-irradiation treatment. Besides, floc size distribution of sewage sludge shifted from 80–100 μm to 0–40 μm after γ-irradiation treatment at the doses from 0 to 30 kGy, which indicated the disintegration of sewage sludge. Moreover, microbe cells of sewage sludge were ruptured by γ-irradiation treatment, which resulted in the release of cytoplasm and increase of soluble chemical oxygen demand (SCOD). Both sludge disintegration and microbe cells rupture enhanced the subsequent anaerobic digestion process, which was demonstrated by the increase of accumulated biogas production. Compared with digesters fed with none irradiated sludge, the accumulated biogas production increased 44, 98, and 178 mL for digesters fed sludge irradiated at 2.48, 6.51, and 11.24 kGy, respectively. The results indicated that γ-irradiation pretreatment could effectively enhance anaerobic digestibility of sewage sludge, and correspondingly, could accelerate hydrolysis process, shorten sludge retention time of sludge anaerobic digestion process.