反硝化生物滤池反冲洗周期优化及水力特性

为探究反硝化生物滤池(DNBF)的最适运行参数和反冲洗周期,分别以石英砂和火山岩构建起2套DNBF,优化了水力停留时间(HRT)和碳氮比(C/N);通过滤池的处理效果、停留时间分布(RTD)分析和水力模型拟合确定了最佳的反冲洗周期。结果表明:在DNBF稳定运行后,2种填料的滤池处理效果相近,当HRT和C/N分别为2 h和4∶1时,出水的化学需氧量(COD)和总氮(TN)分别是(28.3±1.2) mg·L~(-1)和(2.5±0.3) mg·L~(-1),此时碳源利用率较高;由脱氮性能和RTD分析得出的最佳反冲洗周期为1 d,出水COD和TN可分别达到(17.9±1.4) mg·L~(-1)和(1.8±0.2) mg·L~(-1);当反冲洗周期延长后,滤池出水COD上升,脱氮性能大幅度下降,RTD曲线出峰从1θ(标准化时间)提前到0.5θ处、1.25θ和1.5θ处出现沟流现象,滤池中的流态趋向于混流式的多釜串联模型。通过RTD实验揭示不同反冲洗工况下DNBF内部水力特性的变化,可用于优化滤池的反冲洗周期。     

UV-Fenton法处理聚醚废水研究

采用UV-Fenton法处理实际聚醚废水,并通过响应曲面法对UV-Fenton法的运行参数进行优化,以H2O2投加量、FeSO4·7H2O投加量和处理时间为自变量,以废水的COD去除率及出水氨氮浓度为响应值,进行中心组合实验设计。同时,采用气相色谱/质谱技术对UV-Fenton法处理前后废水中污染物进行分析和鉴定。结果表明:(1)最优参数条件为H2O2和COD质量比1.49、FeSO4·7H2O和H2O2质量比0.83、处理时间71min,此时COD去除率为62.3%,出水氨氮质量浓度为45.5mg/L。(2)模型的拟合程度较高,两个响应值方程的决定系数(R2)分别为0.986 4、0.961 6。(3)进水中主要污染物有37种,经UV-Fenton法处理后出水中降低至29种,总有机物丰度降低约93.4%。(4)UV-Fenton法对醚类、酯类或酰胺类大分子有机物具有显著的降解效果,可将其转化为短链的烃类及醇类物质。     

利用硅灰石原位改善厌氧消化微生物电解池的产气特性

厌氧消化-微生物电解池(Anaerobic digestion-Microbial electrolysis cell,AD-MEC)具有有机物降解速度快、降解率高的优点,但其所产沼气中依然存在CO_2含量较高的问题.为降低AD-MEC所产沼气中CO_2的含量,本研究将矿物碳酸化耦合入AD-MEC中,研究添加硅灰石对AD-MEC中CO_2的固定效果.实验结果表明,添加硅灰石可使AD-MEC中CO_2产生量减少40.0%,沼气中CO_2含量从10.0%±1.3%减少到4.5%±1.1%;X射线衍射(XRD)及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析表明了CaCO_3沉淀的生成,证明硅灰石介导矿物碳酸化固定了AD-MEC中的CO_2.此外,添加硅灰石使Ca~(2+)溶出,缓冲了pH,减轻了厌氧消化产酸阶段对产甲烷菌的抑制,促进了有机物的降解,可溶性化学需氧量(SCOD)去除率提高了11.2%,并使CH_4产量提高18.0%,CH_4产率达到305 mL·g~(-1),沼气中CH_4含量达到95.5%±1.2%.硅灰石的添加实现了AD-MEC中CO_2的原位捕获,同时增益了厌氧消化效果,提高了甲烷产量.     

Mg2+、Ca2+对厌氧消化系统中CO2的捕获和营养盐的回收

为探究矿物碳酸化与污泥厌氧消化耦合过程中实现CO₂捕获和N/P营养盐协同回收的可行性,在污泥水解液为底物的厌氧消化系统中,研究不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加对厌氧消化系统中CO₂捕获和营养盐的协同回收效果的影响.结果表明,添加Mg²⁺/Ca²⁺离子为（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）均可促进有机质降解,使沼气产量分别提升16.97%、21.56%和23.99%,并使CO₂含量由27.27%分别下降至24.81%,22.06%和21.98%.不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加可使磷酸根浓度下降63.46%~66.47%,但仅Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）和（10mmol/L）/（10mmol/L）添加的实验组中氨氮浓度得到下降.XRD分析揭示,Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）添加时分别使厌氧消化系统中形成鸟粪石和碳酸镁、鸟粪石和方解石、方解石和三斜磷钙石.Mg²⁺、Ca²⁺离子等摩尔量联合添加可实现最优的CO₂捕获和营养盐协同回收效果.