竹制填料生物接触氧化工艺处理污染河水简

针对受污染的湖溪河水质特征，以传统弹性塑料填料做对比，研究以竹球和竹丝为填料的生物接触氧化工艺，考察填料的挂膜时间、生物量和污水处理效果；确定连续曝气和间歇曝气时反应器的最优运行工况：连续曝气时为HRT=7.5 h，DO=3 mg/L；间歇曝气时为厌氧1.2 h、好氧6.3 h交替运行。实验结果表明，与弹性塑料填料相比，竹制填料挂膜速度快，竹球填料的水处理效果最好；连续曝气最优工况下竹球填料反应器中COD、TN、NH₃-N和TP的平均去除率分别为66.7%、47.9%、57.1%和30.6%；间歇曝气最优工况下竹球填料反应器中COD、TN、NH₃-N和TP的平均去除率分别64.08%、39.95%、60.7%和54.68%；竹制填料可替代传统的塑料填料作为生物接触氧化工艺的载体填料。     

基于改性凹凸棒土的强化混凝处理高藻低浊原水工艺

针对水厂低浊高藻水的处理难题,研究了改性凹凸棒土(改性凹土)联合聚合氯化铝(PAC)强化混凝的除藻除浊效果。设计实验原水条件为叶绿素a(chl-a)浓度为98.58~110.35μg/L,浊度(5.6±0.5)NTU。考察了PAC和改性凹土的复配投加量、混凝沉淀时间、pH、投加顺序、搅拌速率等工艺参数对Chl-a和浊度耦合去除效果的影响。结果表明,"PAC+改性凹土"对Chl-a和浊度的去除效果明显优于单投PAC的效果。当PAC投药量12 mg/L,改性凹土投药量10 mg/L,沉淀时间20 min时,对Chl-a和浊度的去除率可分别达到92.5%和89.2%,可至少减少40%的PAC投量,且形成的矾花密实,沉降速度快,去除效率高。最适pH范围为7~8。投加顺序应为先投加改性凹土,混合搅拌转数宜慢速,可控制为50 r/min。     

改性丝瓜络纤维对水体日落黄的吸附特性

采用化学改性的方法将丝瓜络制备为阴离子吸附剂,并将其用于水体日落黄(SY)染料的吸附,分别考察了吸附剂的用量、日落黄染料的初始浓度(C0)、p H值、温度(K)、时间(T)5个因素对吸附效果的影响。通过模拟吸附等温曲线、吸附动力学以及热力学方程并通过比表面积(BET)和红外光谱(FTIR)分析改性丝瓜络吸附染料前后和丝瓜络改性前后的变化情况以此探究其吸附机理。结果表明,p H对吸附效果影响不明显;最大吸附量随温度升高而增大,在298 K温度时最大吸附量达到137 mg/g,是未改性丝瓜络的9.78倍。Langmuir方程拟合吸附过程描述最好,吸附类别为化学吸附。吸附过程符合伪二级动力学,是一个自发和吸热的过程。改性丝瓜络可以有效去除水体中的日落黄染料。     

铝盐改性活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附

采用铝盐浸渍法制备改性活性炭。研究了铝盐种类、浸渍液浓度和不同吸附条件对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明:采用0. 1 mol/L Al_2(SO_4)_3浸渍法制得的改性PAC吸附效果最好,Cr(Ⅵ)的吸附量由0. 75 mg/g提高到4. 86 mg/g。当温度为30℃时,Al-PAC的最佳吸附条件为:投加量0. 2 g(每100m L),p H为4,吸附时间30 min,溶液中Cr(Ⅵ)浓度由10 mg/L降至0. 45 mg/L以下,低于排放限值。吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附过程为以离子交换为主要机制的化学吸附。     

RPB-O3/H2O2法处理硝基苯模拟废水

在超重力场中,研究了硝基苯模拟废水的臭氧/双氧水(O3/H2O2)法处理效果,考察了超重力因子β、H2O2浓度、初始p H、液体流量及处理时间等因素对硝基苯去除率的影响。结果表明,硝基苯去除率随超重力因子β和处理时间的增加而增大,而随H2O2浓度、初始p H和液体流量的增加呈先增大后降低的趋势。当硝基苯初始浓度300 mg/L,工艺条件β=80、p H=10.0、臭氧质量浓度约为40 mg/L、H2O2浓度为4.9 mmol/L、液体流量为120 L/h时,循环处理35 min硝基苯去除率可达96.7%。处理时间60 min后,废水中硝基苯含量1.4 mg/L,COD为39 mg/L,达国家一级排放标准(GB 8978-1996)。在此条件下,硝基苯的降解过程符合准一级反应动力学。     

石英砂滤料表面润湿改性

采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂对石英砂进行表面改性,以制备亲油疏水性滤料。研究得出,钛酸酯偶联剂改性石英砂的最佳工艺条件为:偶联剂用量15%,反应温度90℃,搅拌时间15 min;硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂改性石英砂的最佳工艺条件均为:偶联剂用量15%,反应温度110℃,搅拌时间15 min。水对钛酸酯偶联剂改性石英砂滤料的润湿重量由改性前的1.5589 g降低到0.0282 g,水对硅烷偶联剂改性石英砂滤料的润湿重量降低到0.0607 g,水对铝酸酯改性石英砂滤料的润湿重量降低到0.2664 g。静态吸附实验表明,硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂改性石英砂滤料对油的吸附容量分别增加了33.67%、42.87%和22.30%。XPS和FT-IR分析表明,偶联剂均以化学键的方式包覆在石英砂滤料表面,结合稳定。     

改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明:硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10~(-9) m·s~(-1);CaCO_3提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后NH_4~+扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

磷酸改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO3)复合材料对双酚A的吸附

本研究选取油菜秸秆为原料,在600℃下热解得到生物炭和磷酸改性生物炭,并用共沉淀法制备3种改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料.采用批量吸附法研究不同pH、吸附时间和不同生物炭/LDHs配比条件下复合材料对双酚A的吸附特性,借助XRD、FTIR和BET等测试手段探究了复合材料吸附双酚A的机制.结果表明,改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料吸附双酚A的吸附平衡时间为4 h,符合准二级动力学方程(R~20.99);复合材料对双酚A的吸附效果稍逊于改性生物炭,改性生物炭在复合材料中所占比重越大,吸附效果越好.当pH值在5.0—9.0范围内变化时,改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料对双酚A的吸附量呈下降趋势,且在pH=9.0时达到最小值.等温吸附模型数据表明,复合材料用Freundlich等温吸附模型效果更好.通过XRD、BET、FTIR测试研究发现,由于LDHs占据了生物炭表面的活性位点,致使生物炭与双酚A之间的相互作用减弱,降低了复合物的吸附能力.本研究结果初步阐释了改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料吸附双酚A的机理,为生物炭-LDHs复合材料处理水体中有机污染物的应用提供了借鉴和参考.     

新型铁碳微电解填料制备与除磷性能评价

针对传统铁碳填料处理污水活性低的问题,通过均质化-碳化-成型工艺制备新型铁碳微电解填料,采用SEM-EDS、XRD等方法对制备填料进行了表征,探讨了新型填料除磷机理;同时,开展了填料制备条件优化及生活污水除磷性能评价研究。结果表明,新型填料(Fe-C)由于焦油经高温碳化处理可在海绵铁表面及内部孔道形成大量铁碳微原电池,提高了电化学反应速率,其磷脱除率显著高于传统填料(Fe/C);在焦油/铁比(Tar/Fe)为0.3、碳化温度为950℃、恒温时间为0 min、黏结剂质量分数为30%、900℃焙烧90 min条件下,制备的填料除磷性能最佳,除磷效率达98%,可实现含磷废水达标排放。     

潜流湿地填料比选及对氨氮的去除效应研究

为了提高西北地区潜流湿地净化污水中氮的效率,采用吸附动力学和热力学实验,对比研究了6种填料对水中氨氮的吸附特性。结果表明:砾石、生物炭、红砖、瓷砖、无烟煤和混凝土渣对氨氮的吸附平衡时间分别为12、24、17、12、8、12h,吸附量体现为生物炭砾石无烟煤瓷砖混凝土渣红砖。6种填料对氨氮的动力学吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程受到固体颗粒表面液膜影响,并非速率控制单独起作用。溶液浓度和温度升高有利于填料对氨氮的吸附,6种填料对氨氮的吸附过程符合Freundlich模型,表明吸附过程为多分子层吸附且吸附表面不均匀。6种填料对氨氮的吸附以物理吸附为主,吸附为吸热过程、焓推动作用,均不属于自发过程。6种填料都适合作潜流湿地填料,但生物炭对氨氮吸附效果最佳。