污水净化装置内部流场特性分析研究

针对目前城市污水存在悬浮物和砂粒的问题,为了减少砂粒大量存在给后续单元带来的处理压力,设计了一种可实现在加药、絮凝等处理模块前,完成污水内固相悬浮物及颗粒的新型净化装置.基于计算流体动力学软件Fluent,运用混合相模型(Mixture),对新型污水净化装置内部流场特性及分离性能进行数值模拟分析.模拟结果显示新型污水净化装置内部流场分布均匀,分离性能稳定并呈现出了较好的固相去除效果,其中悬浮物的分离效率达90%以上,固相颗粒分离效率达91%.     

对印染废水中甲基橙去除的新方法研究

本文主要研究了碳纳米管-铁氧化物磁性复合材料(磁性碳纳米管)在吸附处理甲基橙方面的应用。分别研究了甲基橙初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间、溶液温度和p H值等工艺条件对甲基橙吸附率的影响。结果表明,在甲基橙初始浓度为2 mg/L,吸附剂投加量4 g/L,吸附时间30min,p H值为3的条件下,吸附率达到了63.99%。磁性碳纳米管吸附甲基橙的吸附率随着吸附剂的用量增大而增大;在20 min以前,甲基橙的吸附率随着时间的增加而增大,到达30 min后吸附率基本保持不变;甲基橙的吸附率随着起始甲基橙的浓度的增加而减小。另外,酸性溶液有利于磁性碳纳米管吸附甲基橙,随着p H的增大吸附率逐渐减小,当溶液呈碱性时,p H对吸附率的影响逐渐减小。     

考虑屈曲行为的钢筋力学性能数值仿真分析

为评估考虑结构中纵筋受压屈曲形态的力学性能,采用ABAQUS有限元软件对长径比(L/D)不同的纵向钢筋在轴向压缩和循环荷载下强度和刚度的变化情况进行数值仿真,同时考虑加载历史和加载方式对钢筋力学性能的影响。结果表明,屈曲对纵向钢筋力学性能影响比较显著,纵向钢筋压缩性能取决于L/D,与钢筋屈服强度无关;钢筋在循环荷载作用下其力学性能受到加载历史、塑性变形、累积损伤以及L/D的影响,拉伸超过屈服应变后将导致钢筋压缩强度的损失,塑性变形和循环加载共同导致了钢筋累积损伤,钢筋屈曲行为造成了受压时钢筋强度和刚度的退化,并且随着L/D的增加钢筋强度和刚度退化越显著。     

生物滴滤塔降解甲苯废气长期运行生物膜相特性研究

分析生物滴滤(BTF)长期运行过程生物量积累和分布规律、生物膜相特性变化,旨在探讨生物膜相特性变化与体系运行性能恶化的相关作用效应.结果表明,生物滴滤塔运行130 d后呈现出降解性能恶化的趋势,生物膜厚度和床层压降逐渐增加,且生物膜呈现出非均匀性分布,填料层上、下半段孔隙率已从启动期的85%和82%分别降低至65%和40%,表征生物膜平均代谢活性的AWCD值也明显降低,表明生物膜出现老化现象.生物膜胞外多聚物(EPS)总分泌量和蛋白质含量运行后期分别约为前期的2倍.蛋白质与多糖比值(PN/PS)逐渐从0.3增至0.95;生物膜表面疏水性与PN/PS值呈正相关,也相应从33%增为73%;EPS的平均分子量呈现减小的趋势;FTIR分析结果进一步表明,EPS的主要化学成分发生了变化.EPS分泌量和主要成分的变化可能是导致反应体系运行性能恶化的本质原因之一.上述结果可为从本质上解决生物滴滤体系长期运行面临的填料层堵塞和运行性能恶化等共性技术难题奠定基础.     

多层填料生物转鼓去除NO废气的效能比较研究

生物转鼓过滤器能有效去除一氧化氮(NO)废气,为进一步提高生物转鼓过滤器的去除效能,实验改变了生物转鼓的填料结构,并与单层填料的生物转鼓进行了比较研究.结果表明,多层填料生物转鼓比单层填料生物转鼓更能有效去除NO,运行也更加稳定.8个月的连续运行实验表明,多层填料生物转鼓对NO去除率稳定在53.9％ ～93.4％之间,平均去除效率79.8％,而单层填料生物转鼓的平均去除率仅有68.7％;在相同实验条件下,空床停留时间(EBRT)可从单层填料生物转鼓的86.4 s降至多层填料生物转鼓的57.6 s.多层填料生物转鼓的最优工艺条件为,营养液量为1.3～3L,转速为0.75 r·min-1,在以葡萄糖为碳源时,TOC＞ 1250 mg·L-1后,去除效率增长幅度趋于平缓.     

间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响

厌氧条件下,采用4℃、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.32的基质、4℃并每隔10 d换1次NO-2-N/NH+4-N浓度比为1.63的基质3种方法保藏厌氧氨氧化菌混培物,研究间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物保藏特性的影响.结果表明,间歇性饥饿对厌氧氨氧化菌混培物的危害大于长期性饥饿,且亚硝态氮浓度越高危害越大;另厌氧氨氧化菌混培物活性还与血红素c含量有直接相关性,无外界颜色干扰时厌氧氨氧化菌混培物颜色还可直观反映其活性和血红素c含量,且厌氧氨氧化菌混培物的颗粒结构及其富含的胞外多聚物能增强其抵抗外界不利因素的能力.在试验的5个月内,3种方法下的活性衰减速率均先快后趋于稳定,趋于稳定时的三者活性保留率分别为75.3％、70.8％、62.7％.     

高岭土负载纳米Fe/Ni同时去除水中Cu2+和NO3-

工业废水常含有不同污染物如重金属离子和无机阴离子,而如何有效去除复合污染物就成为环境科学前沿研究的挑战性课题.这些污染物因化学性质不同而导致去除机理和途径也不同.本文采用合成高岭土负载纳米双金属Fe/Ni(K-Fe/Ni)同步去除水中Cu2+和NO-3.结果表明K-Fe/Ni能有效去除水中Cu2+和NO-3,但它们的去除效果却会相互受到影响.在Cu2+浓度为200mg·L-1时,NO-3的去除率达到42.5%;而未加入Cu2+时,NO-3的去除率仅有26.9%,说明Cu2+的存在提高了NO-3降解效率.同样,水中NO-3的存在也影响Cu2+的去除(Cu2+去除率从99.7%降到96.5%).但NO-3浓度对去除Cu2+的影响小于Cu2+浓度对NO-3的影响.通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射(EDS)和X射线光电分析(XPS)对K-Fe/Ni表征的结果显示,反应后K-Fe/Ni的表面存在铁的氧化物、Ni0和被还原的Cu0.基于以上结果,我们发现K-Fe/Ni同步去除水中Cu2+和NO-3的机理是:高岭土负载下的纳米Fe0作为还原剂,在Ni0的催化产氢作用下将Cu2+还原成Cu0并沉积在K-Fe/Ni上而形成纳米Fe/Ni/Cu三金属催化剂,从而加速催化水中NO-3降解.     

城市污水处理厂及其受纳水体中5种典型PPCPs的赋存特征和生态风险

以5种药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)包括氯贝酸、酮洛芬、萘普生、双氯芬酸和布洛芬为目标物,初步研究了它们在上海某生活污水处理厂不同污水处理单元中的赋存特征和去除特性,探讨了污水处理厂受纳河流中5种PPCPs的分布情况,并对其在受纳水体中的生态风险进行了初步评估.结果表明,5种PPCPs在污水处理厂进水中均被检出,表明生活污水是污水处理厂中PPCPs的来源之一.5种PPCPs在整个污水处理工艺中不能全部去除,微生物转化/降解是主要降解机制.受纳污水河流中5种PPCPs的分布特征与污水处理厂出水中的相似,且排污口下游水体中目标物浓度普遍高于上游,反映出污水处理厂排放可能是其受纳水体中PPCPs的主要来源之一.初步风险评估结果表明,受纳水体中双氯芬酸存在高生态风险,而酮洛芬、萘普生、氯贝酸和布洛芬的生态风险相对较低.     

基于废陶瓷的多孔陶瓷研制及其对Ni2+的吸附性能

通过SEM、XRD、FT-IR表征及多孔陶瓷对废水中镍的去除能力,确定多孔陶瓷的制备条件:原料中田菁粉掺杂质量分数为4%,焙烧温度为800℃.SEM和孔结构表征说明,焙烧使多孔陶瓷形貌、结构发生变化;随着焙烧温度的升高,多孔陶瓷的比表面积和孔容呈现降低的趋势,而孔径呈现增大的趋势;EDS分析能表明,原废瓷粉和多孔陶瓷的主要元素组成均为Si、Al、O.SEM、XRD和FT-IR分析表明,多孔陶瓷吸附前后结构稳定.吸附Ni2+的系列实验表明,多孔陶瓷用量为10 g·L-1,吸附时间为60 min,进水pH值为6.32,进水Ni2+浓度在100 mg.L-1以内.在此条件下废水的Ni2+去除率可达89.7%,多孔陶瓷对废水中镍有较好的去除效果.以制备的多孔陶瓷处理含镍废水,考察多孔陶瓷对废水中Ni2+的吸附动力学和吸附等温线,结果表明,多孔陶瓷对Ni2+的吸附过程符合准二阶动力学模型(R2=0.999 9),Qe为9.09 mg·g-1;吸附过程可用Freundlich方程和Langmuir方程来描述,温度由20℃升高至40℃,最大吸附量Qm由14.49 mg·g-1上升至15.38 mg·g-1.     

废弃SCR脱硝催化剂的再生及其脱硝性能研究

对废弃脱硝催化剂处理后重新加工再生,研究了添加剂对其粉体成型和再生催化剂脱硝活性的影响,探讨了反应温度、空速、n(NH3)∶n(NO)摩尔比、氧含量、H2O和SO2对再生催化剂NH3选择性催化还原(SCR)NO的影响。结果表明:最佳再生条件是使用5%羧甲基纤维素和10%无机粘结剂辅助成型;废弃催化剂再生利用率高达90%;再生催化剂抗压强度为4.73 MPa,优于商用催化剂;空速5 000 h-1、氨氮摩尔比1、氧含量6%时,脱硝活性温度窗口为310⁴50℃,350℃时活性最高为94%;350℃时,单独通入1 000×10-6SO2或10%H2O对再生催化剂活性均有一定抑制作用,最低活性分别为70%和81%,停止通入SO2或H2O后其活性逐渐恢复;同时通入1 000×10-6SO2和10%H2O,再生催化剂活性下降至63%并于1 h内保持相对稳定,停止通入SO2和H2O 2 h后,活性逐渐恢复到73%。