两种填料生物膜工艺脱氮效果的比较研究

以两种不同填料所组成的生物膜反应器(1号和2号反应器)为研究对象,比较了两个生物膜反应器去除有机物、脱氮能力,分析了其影响因素。研究结果表明:在进水水质、停留时间等条件完全一致的情况下,2号反应器COD、氨氮的平均去除率比1号反应器分别高出了29.88%和19.68%,这是因为陶粒的比表面积较蜂窝陶瓷有绝对优势所致。但是2号反应器的总氮去除率比1号反应器要低7.11%,通过研究两个反应器中硝态氮浓度和生物相分析发现具有较大差距。填料作为生物膜工艺中的核心,其材料、结构等影响到生物膜的性质和反应器内水力学特性,是决定生物膜工艺处理效果的关键因素。     

锰铁改性针簇莫来石对水中BPA和EE2的去除

为提高传统水处理工艺对内分泌干扰物的去除效果,本研究合成了锰铁二元金属氧化物改性的针簇莫来石陶粒(MnFe-M),对其理化性质进行了表征,并以黏土陶粒为对照,结合批次吸附实验研究其对水中典型内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)和17α-乙炔雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的去除效果和溶液环境对其吸附效果的影响,并对其再生效果进行了研究.结果表明,锰改性后,针簇莫来石陶粒上负载了平均粒径为450 nm的水锰矿,使针簇莫来石陶粒的比表面积、累积孔体积和介孔比表面积均显著增加.未改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2几乎没有去除能力,锰铁改性后的针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的去除效率显著增加.针簇莫来石陶粒比黏土陶粒更适合做改性滤料的载体材料.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附动力学符合颗粒内扩散模型,颗粒内扩散是影响吸附速率的重要因素.等温吸附数据与LangmuirFreundlich模型拟合效果较好,基于该模型计算出的BPA和EE2最大吸附量分别为5. 043 mg·g~(-1)和3. 990 mg·g~(-1).热力学研究表明锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附为自发的吸热反应.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附量随pH值的升高而降低.离子强度的增加有利于锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附去除,共存阴离子中SO_4~(2-)对BPA和EE2的吸附均有促进作用,而CO_3~(2-)和PO_4~(3-)则会抑制BPA和EE2的吸附.吸附剂再生实验表明锰铁改性针簇莫来石陶粒是易于再生可循环使用的吸附剂.因此,锰铁改性针簇莫来石陶粒对水中典型内分泌干扰物有较好的去除效果,其推广应用可有效解决传统水处理工艺中过滤单元对内分泌干扰物去除效率低的问题.     

陶粒固定化脱氮菌群对景观水中NO3--N的去除

以陶粒为载体对脱氮菌群进行固定化,并对ρ(NO3--N)较高的景观水进行模拟脱氮试验;同时比较了陶粒和海绵作为载体的固定化脱氮菌群在室温保存过程中脱氮活性的变化.结果表明,陶粒固定化脱氮菌群可以在短时间内有效去除景观水体中的NO3--N;模拟景观水试验处理2 d后,NO3--N的去除率为98.1%,TN的去除率为91.5%;试验第3～10天ρ(NO3--N)、ρ(TN)一直保持稳定,说明陶粒固定化脱氮菌群的作用具有一定的稳定性,不会出现ρ(NO3--N)波动现象.10 d后ρ(NO3--N)从初始的16.72 mgL降至0.19 mgL,NO3--N的去除率为98.8%;ρ(TN)从初始的17.89 mgL降至0.95mgL,TN的去除率为94.7%.分别将陶粒和海绵固定化脱氮菌群在室温下保存60 d后进行脱氮试验,NO3--N的去除率分别为99.8%、17.2%,说明在室温保存状态下陶粒固定化脱氮菌群能长时间保持脱氮活性.     

改性陶粒处理含磷废水研究

陶粒经过镧系稀土金属元素改性后处理含磷废水。探讨了改性陶粒的用量、接触时间、温度、原水pH值、原水初始浓度等因素对除磷效果的影响。结果表明：改性后的陶粒对废水中的磷酸盐去除效果较明显,当废水pH值为4～11、磷浓度在0～40mg／L,按改性陶粒与磷质量比为250：1来处理含磷废水,反应时间在5h之内,剩余磷酸盐的浓度〈0．5mg／L,磷的去除率达98％以上,处理后的废水可达排放标准。     

多孔陶粒负载水合氧化钛吸磷材料的制备及其性能研究

以粉煤灰为主要原料制备多孔陶粒,并在其上负载水合氧化钛以制备吸磷材料.研究结果表明,陶粒吸磷主要通过其中羟基和磷酸根的离子交换实现.在40℃,pH值为10时对磷酸根有较好的吸附能力,饱和吸附量为7.8 mg/g.吸附等温线符合Lngmiur吸附模型,吸附动力学符合二级吸附动力学模型.吸附后的滤料可在NaOH中再生,经多次“吸附-解吸”后,其吸附容量可达到1.35 mg/g左右.     

上流式曝气生物滤池两种填料启动挂膜的试验研究

在相同运行条件下,对瓷粒和陶粒2种不同填料曝气生物滤池（BAF）的启动运行进行了实验研究,考察了不同填料在挂膜过程中CODCr和NH4^＋-N的去除效果及出水NO2^--N和NO3^--N质量浓度的变化。结果表明,在常温下（20～25℃）2种填料的所需的启动时间差异较大,陶粒填料所需时间为17d,而瓷粒填料别需37d。启动挂膜过程中,两者对CODCr和NH4^＋-N可达到基本相同的去除率,但所需运行时间差异较大,陶粒BAF较之瓷粒BAF稳定,且硝化效果好于瓷粒BAF．     

有机物对人工湿地基质除磷影响研究

以页岩陶粒为基质,在水力停留时间2d,连续进出水条件下,研究分析了进出水中磷素、基质中磷的形态和附着生物量的变化情况.结果表明,基质的除磷效率随有机物浓度的增加而降低,有机物对页岩磷吸附能力有一定的抑制作用.当进水COD浓度分别为100mg/和200mg/L时,其吸附能力分别下降了49%和62%.有机态松散结合磷、腐殖质态磷和钙镁结合磷明显提高,而铁铝结合磷从36.75%分别降到18%和11.77%,证明有机物累积对铁铝结合磷形成的抑制是磷吸附能力下降的主要原因.另外,进水有机物浓度越高,反应器中基质附着的生物膜量就越大,生物膜的厚度可能会影响水中磷元素向基质扩散时传质的过程.     

复掺轻骨料纤维喷射混凝土力学及导热性能试验研究*

为有效隔绝高地温公路隧道、深部高温巷道施工过程中的围岩散热,利用正交试验方法,以不同复合陶粒、陶砂掺量、聚丙烯纤维为影响因素,设计出1种隔热效应的轻骨料纤维喷射混凝土（Lightweight Aggregate Fiber Shotcrete,LAFS）,进行含水率、抗压、劈裂抗拉及导热性能试验,并借助X射线衍射、扫描电镜对LAFS进行机理分析。结果表明:3种因素对LAFS力学及导热性能的影响程度均为陶粒掺量>陶砂掺量>聚丙烯纤维掺量,本试验条件下,复合双掺陶粒、陶砂分别取代石子、砂子的最佳体积率为12%,6%,聚丙烯纤维的最佳掺量范围为0.2%~0.3%。建立的LAFS各性能预测模型可为工程应用LAFS确定其配比时提供试验依据。     

TiO2/陶粒光催化降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法制备了以陶粒为载体的新型、高光催化活性的复合光催化剂TiO2/陶粒,使用XRD、TG-DTA、FT-IR进行表征;以甲基橙为目标降解物,考察了焙烧温度、催化剂投加量、初始pH值等因素对甲基橙去除效果的影响。结果表明:甲基橙初始浓度为100 mg/L时,最佳降解条件是pH=3,焙烧温度700℃,催化剂投加量30 g/L。     

适用于BAF的粉煤灰免烧陶粒的制备

为拓宽粉煤灰免烧陶粒的应用范围,使免烧法得以推广,本实验通过激发粉煤灰的潜在活性并选用污水厂剩余污泥为添加剂的方法制备免烧陶粒,使产品比市售烧结陶粒更适用于污水处理领域,为粉煤灰、污泥的处理提供一条经济合理的途径。实验对粉煤灰活性激发机理、污泥添加作用和陶粒物相组成(XRD)进行研究。制备陶粒产品的主要性能指标是破碎率1.9%,,表观密度为1667kg/m3,比表面积7.84m2/g。将制备免烧陶粒和市售烧结陶粒投入曝气生物滤池处理生活污水,结果表明利用污泥为添加剂,可在一定条件下制备出适用于BAF的性能优良的功能陶粒,达到经济节能、变废为宝的目的。