Simulation of long-term nutrient removal in a full-scale closed-loop bioreactor for sewage treatment: an example of Bayesian inference

In this study, the performance of nitrogen and phosphorus removal in a full-scale closed-loop bioreactor (oxidation ditch) system was simulated using the ASM2d model. Routine data describing the process for two years were compiled for calibration and validation. To overcome the identifiability problem, the classic Bayesian inference approach was utilized for parameter estimation. The calibrated model could describe the long-term trend of nutrient removal and short-term variations of the process performance, showing that the Bayesian method was a reliable and useful tool for the parameter estimation of the activated sludge models. The anoxic phosphate uptake by polyphosphate accumulating organisms (PAO) contributed 71.2% of the total Poly-P storage, which reveals the dominance of denitrifying phosphorus removal process under the oxygen limiting conditions. It was found that 58.7% of the anoxic Poly-P storage and denitrification by PAO in the reactor was achieved in the aerated compartment, implying that the PAO’s anoxic activity was significantly stimulated by the low dissolved oxygen (DO) level in this compartment due to the oxygen gradient caused by brush aerator.     

太阳光催化氧化工艺对藻源含氮有机物的降解研究

利用小试试验研究了太阳光/TiO2体系对铜绿微囊藻细胞内的溶解性有机氮(DON)的氧化降解过程,考察了氧化降解过程中总可溶性蛋白、多糖、UV254等指标的变化,分析了其作用机理.结果表明,7h处理后,太阳光/TiO2体系对水样中的DON降解率为29%,且降解过程中TN含量基本没有变化,而NH4+和NO3-的浓度明显增加;氧化过程中,总可溶性蛋白和多糖的含量明显减少,去除率达48.6%和54.5%.水样的浑浊度、UV254和DOC也有不同程度的去除.     

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

稀土Ce3+掺杂Bi2WO6光催化降解罗丹明B的研究

采用水热合成法制备稀土元素Ce3+掺杂Bi2WO6光催剂,通过X射线衍射、场发射电镜扫描、紫外-可见漫反射光谱、N2物理吸附-脱附等手段对合成材料的结构、形貌、光吸收等物理化学性能进行表征,并以染料废水中罗丹明B的降解考察其光催化活性.结果表明,Ce3+掺杂量为0.05%时,其结晶度好、颗粒较均匀、具有较强的可见光吸收性能,且比表面积比纯Bi2WO6提高近10%以上,对罗丹明B的去除效果最好;催化剂用量越高、罗丹明B的初始浓度越低、反应溶液pH值越低、H2O2的浓度越高越有利于Ce/Bi2WO6对罗丹明B的吸附和降解;而阴阳离子的影响各不相同:NO3-、SO42-没有太大的影响; Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-的加入均促使的染料的去除;HCO3-抑制了罗丹明B的吸附,但是却促进了光降解.另外,经重复使用3次,光催化降解速率常数并没有降低,表明稀土Ce3+改性Bi2WO6是一种有效稳定的光催化剂.     

考虑pH值和挥发性脂肪酸影响的填埋城市固废厌氧降解模型

建立了描述填埋城市固体废弃物降解过程和行为的2阶段厌氧降解机理模型.模型考虑了含水率、挥发性脂肪酸(VFA)和pH值等主要环境因素的作用.为了适用于不同渗滤液酸化水平下的降解,单独考虑了pH值和分子态VFA对甲烷菌繁殖的影响.建立了气相高CO2分压下的渗滤液pH值计算方程,并给出了降解环境中CO2分压的计算方法.通过对一固废降解试验的模拟验证了模型的有效性.最后,采用所建立的pH值计算方程揭示了填埋环境下高CO2分压对渗滤液pH值影响显著,渗滤液pH值与VFA间缺乏不同酸化水平下的一致对应关系和高酸化水平下pH值对VFA浓度变化不敏感、分子态VFA抑制作用明显等规律.     

不同煅烧温度制备TiO_2及光解2-氯苯甲酸

为了考察煅烧温度对TiO2结构和光催化活性的影响,以酞酸丁酯作为前驱体,利用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备TiO2,并用亚甲基蓝测试其光催化活性。TG热重分析表明,450~700℃时TiO2有晶型变化,XRD表征说明,TiO2晶型受煅烧温度影响显著,其中450~600℃煅烧制备的TiO2为锐钛矿型,650℃煅烧时TiO2出现金红石晶型;亚甲基蓝光解实验结果表明,煅烧温度显著影响TiO2的光催化活性,其中,450~600℃煅烧TiO2对亚甲基蓝光解效果较好,光降解2.5h后降解率高达95%~97%;550℃煅烧制备的锐钛矿型TiO2对2-氯苯甲酸有一定光解催化效果,紫外光解4h后降解率高达80%左右,光解过程符合零级动力学模式。     

中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用

建立了3组模拟厌氧生物反应器填埋场——R1、R2和R3,其中R1反应器无中间覆盖层,R2和R3反应器分别以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层,以研究不同中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用. 结果表明:以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层时,均能维持反应器中良好的内环境,可促进垃圾和渗滤液中有机物的降解. R1、R2和R3反应器中垃圾的w(VS)(VS为挥发性固体))分别比初始值下降了69.81%、75.06%、73.86%,w(BDM)(BDM为生物可降解组分)分别下降了66.87%、82.86%、75.38%,w(纤维素)分别下降了67.96%、75.41%、72.90%;R1、R2和R3反应器中垃圾渗滤液的ρ(COD_Cr)比最大值分别降低了25.45%、29.72%、23.01%,ρ(BOD₅)分别降低了39.28%、45.66%、46.74%. 表明矿化垃圾+重质碳酸钙为中间覆盖层时,既能接种可降解有机物的微生物,又能提供微生物生长所需的碱度,因此更具优势.      

铁活化过二硫酸盐湿法氧化去除一甲胺恶臭气体

CH₃NH₂(一甲胺)作为一种重要的工业原料而被大量使用,其嗅阈值低,具有刺鼻的鱼臭味,是一种典型的恶臭气体. 选取PS(过二硫酸盐)作为氧化剂,采用湿法吸收氧化去除CH₃NH₂. 在探讨CH₃NH₂的吸收性能的基础上,比较了4种方式〔Fe2+活化PS、CA(柠檬酸)螯合Fe2+活化PS、Fe0活化PS、CA联合Fe0活化PS〕对CH₃NH₂湿法氧化去除效果的影响. 结果表明:CH₃NH₂ 气体在酸性条件下易溶于水;单独用Fe2+或Fe0活化PS处理CH₃NH₂时,Fe0活化后的去除效果明显优于Fe2+;然而,在联合使用螯合剂CA之后,Fe2+活化的去除效果反而优于Fe0. CA螯合Fe2+的CH₃NH₂去除率由单独Fe2+活化时的32%升至64%,Fe0活化与CA联合Fe0活化去除率均提升至40%. 究其原因,可能是由于不同活化方式下Fe2+释放速率不同所致,释放速率直接影响了Fe2+的存在时间,Fe2+活化PS速率对于氧化去除效果有影响,并最终影响CH₃NH₂的脱除.      

吸附存储-间歇放电法氧化甲苯的反应过程研究

以SBA-15为催化剂,对比连续降解法和吸附存储-间歇放电法净化低浓度甲苯的活性,结果表明吸附存储-间歇放电法下甲苯去除率、碳平衡和CO2选择性更高.运用GC-MS分析了2种降解方式催化剂表面中间产物随时间的变化,苯甲醛进一步氧化分解进而打开苯环,是等离子体催化降解甲苯的控制步骤.对比SBA-15、Mn/SBA-15、Ag/SBA-15、AgMn/SBA-15 4种催化剂在吸附存储-间歇放电法下降解甲苯的活性.结果显示Ag和Mn的引入加速了对2-庚烯醇的氧化催化,AgMn/SBA-15表现出最好的碳平衡、CO2选择性.     

芬顿试剂氧化对污泥脱水性能的影响

利用芬顿试剂调理污泥,以W_C(污泥滤饼含水率)和CST(毛细吸水时间)作为评价污泥脱水性能的指标,通过分析污泥中各层ρ(EPS)(EPS为胞外聚合物)和上清液中小分子有机物质量浓度来阐明污泥脱水性能的变化. 结果表明:芬顿试剂调理可促进EPS氧化分解,TB-EPS(紧密结合的胞外聚合物)破解转化为LB-EPS(松散结合的胞外聚合物)和S-EPS(上清液层胞外聚合物),大幅降低W_C和CST. 试验中当pH为4,w(H₂O₂)和 w(Fe2+)均为40 mg/g时,ρ(EPS)降低了33.04%,W_C和CST分别降至63.36%和28.7 s. Pearson相关性分析表明,ρ(TB-EPS)与W_C和CST均存在显著的正相关性(P＜0.01),是影响污泥脱水性能的重要因素,而ρ(LB-EPS)和ρ(S-EPS)与污泥脱水性能的相关性较低. 液相色谱分析表明,随着芬顿试剂投加量的增大,EPS等有机物分解程度增大,污泥上清液中小分子有机物种类明显增多,其质量浓度显著升高,ρ(甲酸)和ρ(乙酸)分别由原污泥的52.72、15.99 mg/L升至446.05、522.36 mg/L.