常温厌氧污泥消化的停留时间分析

通过对25℃下城市污泥常温厌氧消化过程的产气率、pH值、挥发酸、有机物分解率、消化速度常数等的测定,引入“微生物污泥（ActiveBiologicalSolids）”概念,进行了常温厌氧消化过程的动力学分析。结果表明,常温消化的反应速度、产气率、有机物分解率均明显低于高、中温消化。为获得同一程度的产气率和有机物分解率,常温消化需150天以上的停留时间,而中、高温则为12～30天。常温污泥消化的基质浓度与消化速度关系不同于合成基质,呈S型,可采用Moser模型模拟其动力学过程;n＝2时所得各项动力学常数及最小消化时间可用于常温厌氧消化过程的控制。     

城市有机垃圾间歇厌氧消化pH控制动力学研究

对厌氧消化系统的物料及电离平衡进行分析,利用底物降解和微生物生长动力学建立城市有机垃圾间歇厌氧消化pH值控制模型,并研制开发了间歇厌氧消化过程pH值与产气量最优化计算机软件.运用该模型可预测不同厌氧消化过程的最佳pH值,从而通过控制厌氧系统的pH值使系统产气量达到最大,通过2组对比实验验证模型的有效性.结果表明,在相同的实验条件下厌氧系统的pH控制在最佳值时系统产气较未对pH值控制时稳定,且总产气量平均提高20%左右.     

氧化锌纳米颗粒对污泥厌氧消化过程的影响研究

建立了污泥厌氧消化反应器,以氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)为研究对象,研究了不同浓度ZnO-NPs(0,2,30,60,90,120,150mg/g-VSS)对污泥厌氧消化过程的影响,分析了可能存在的剂量-效应关系.低浓度(2mg/g-VSS)ZnO-NPs对污泥厌氧消化过程影响较小;较高浓度下,ZnO-NPs对污泥厌氧消化产气效率、有机物降解效率和污泥减量效果等具有显著影响,而对挥发酸产量及其组成无显著影响.ZnO-NPs暴露浓度为30,60,90,120mg/g-VSS时,平均日产气量直线下降,在120mg/g-VSS浓度后平均日产气量为对照组的10%左右.ZnO-NPs对有机物降解效和污泥减量存在明显抑制作用,且随着ZnO-NPs浓度的升高,SCOD去除率、TCOD去除率和R_(VSS/TSS)值降低.ZnO-NPs浓度升高到120mg/g-VSS时,SCOD去除率、TCOD去除率和R_(VSS/TSS)值分别减少到对照组的3%、36.5%和74%.此外,当ZnO-NPs暴露浓度从2mg/g-VSS升高到150mg/g-VSS时,污泥减量率从23%左右下降至4.8%左右.     

纳米材料对污水/污泥厌氧消化系统影响的研究进展

随着纳米技术的广泛应用,越来越多的纳米材料进入污水/污泥中,对污水/污泥的厌氧消化过程产生一定的影响。综述了纳米材料特性利用在厌氧消化过程中产生的影响(吸附还原重金属,作为电子供体提高厌氧消化效能,降解难降解有机物,减少硫化氢等),以及纳米材料可能对厌氧消化系统微生物的影响(释放金属离子毒性,通过吸附作用包被微生物细胞,破坏细胞膜,引起遗传物质损伤等)。提出最大限度降低纳米材料对厌氧消化系统微生物危害以及利用纳米材料特性促进污水/污泥厌氧消化过程的可行性。     

pH值对SBR生物反应器出水溶解态有机质含量与构成的影响

为探讨污水二级生化出水中有机物(EfOM)的构成特点和变化规律,采用配置生活污水,对不同pH值运行条件下, SBR生物反应器出水中的溶解态有机质(DOM)含量和构成进行了比较研究.结果表明,运行期间pH值的调节对SBR反应器出水DOM含量与构成的影响均较大.初始pH为6.5的SBR反应器, pH值降低为6.0后,出水DOC由原来的4.0mg·L-1不断升高,进一步提高pH值,能够起到一定的缓解作用;初始pH为8.0的SBR反应器,出水DOC从4.0mg·L-1快速降低并保持在2mg·L-1左右, pH值降低为6.5后, DOC变化不大.单宁酸和蛋白质、碳水化合物、DNA等微生物代谢产物(SMPs)是出水DOM的主要组成部分, pH值对SMPs生成的影响是一个长期的过程,运行过程中降低pH值,造成出水SMPs含量不断升高. pH值对整个循环过程中溶解态有机物降解情况的影响,在厌氧阶段发挥了主要作用,较高pH值有利于厌氧阶段有机物的降解,而好氧阶段的有机物降解受pH值影响不大.     

MnO_2催化KMnO_4氧化降解酚类化合物

研究了MnO2强化KMnO4氧化降解酚类化合物的效能与机制.在假一级动力学实验条件下(KMnO4初始浓度是目标有机物初始浓度的10倍),考察了KMnO4对酚类化合物(2-氯酚和4-氯酚)的氧化降解规律.发现在KMnO4氧化降解酚类化合物过程中存在着明显的自催化现象,即原位产生的胶体MnO2可以促进KMnO4对有机物的氧化降解.实验进一步考察了MnO2浓度、粒径大小和溶液pH对MnO2催化KMnO4氧化降解酚类化合物的影响.结果表明,外加胶体MnO2和颗粒MnO2都可以催化KMnO4氧化降解酚类化合物,而且假一级动力学常数(K)随着MnO2浓度(30～180μmol·L-1)的增加呈线性增加;与胶体MnO2相比,颗粒MnO2的催化能力较弱;随着溶液pH的增加,MnO2催化能力逐渐减弱.实验中还发现外加MnO2能够催化KMnO4氧化降解2-硝基酚(单独MnO2和KMnO4均不能将其氧化),但对于二甲基亚砜(其不具有与金属离子络合配位的能力)则没有催化作用.由此推测MnO2催化KMnO4氧化降解有机物的作用机制可能为表面吸附络合催化,即吸附在MnO2表面形成的络合物比存在于溶液中的有机物本身更易被KMnO4氧化.     

垃圾渗滤液与厨余垃圾混合厌氧消化研究

对垃圾渗滤液与厨余垃圾进行混合厌氧消化研究,采用中温批式厌氧消化工艺,考察3g/L和30g/L有机负荷(以VS计)条件下厌氧消化过程中pH值、产气量、VFA以及甲烷含量的变化,旨在探索有机负荷对厌氧消化产甲烷效果的影响.结果表明,在30g/L负荷下比3g/L负荷反应过程更为稳定,且累计生物气产量有大幅提高.2种负荷下系统均能进入产甲烷阶段,最高甲烷体积分数分别达到77.14%和74.47%,VFA质量浓度在反应结束时分别为300mg/L和336 mg/L.     

电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响

在厌氧消化反应器中施加0.6V电压刺激,考察初始pH值(3,5,7,9,11)对剩余污泥厌氧消化效果的影响.结果表明,当初始pH值为9、厌氧消化至32d时,污泥挥发性固体有机物去除率为38.1%,甲烷产率为224mLCH₄/g VS;同样的消化时间内,初始pH值为7的对照组,其挥发性固体有机物去除率为32.2%,甲烷产率仅为162mLCH₄/g VS.调节初始pH值可加速污泥水解酸化过程,其中pH值为11时,水解酸化效果最好,比其他pH值条件下产生更多的挥发性脂肪酸(VFAs).在产酸高峰期,初始pH值为3、11时,乙酸和丁酸是主要产物;初始pH值为5、7、9时,主要产物是乙酸和丙酸.调节初始pH值能加速氨氮的释放,且pH值为酸性(3,5)时的氨氮浓度高于碱性条件下(9,11)的浓度.     

CaO对高浓度污泥厌氧消化性能的影响机理及动力学分析

为解决高固体浓度污泥厌氧消化水解速率慢的问题,采用CaO对高固体浓度污泥进行碱解预处理。采用粒径分析及溶解性COD、蛋白质和多糖浓度监测考察碱解预处理前后污泥物理化学特性的变化,评估碱解预处理对高固体浓度污泥厌氧消化产甲烷潜力及有机物降解规律的影响,研究不同碱量下EPS、细胞壁和细胞膜破解程度对厌氧消化性能的影响机理,分析厌氧消化过程的动力学特性。结果显示:CaO碱解预处理高固体浓度污泥后,污泥粒径变化不明显,而溶解性COD、蛋白质和多糖的浓度均有增加;碱解预处理的破解程度随着碱投加量的增加而增加;碱解预处理后,高固体浓度厌氧消化的累积甲烷产率提升了22.9%~34.8%;分析机理低碱量预处理时只能释放EPS中的有机质,从而促进厌氧消化的累积甲烷产率,而高碱量预处理时,EPS内的有机质和胞内聚合物都得到释放,使累积甲烷产率增加。动力学研究结果表明:碱解预处理可以显著提高污泥甲烷产率,加快厌氧消化速率,并明显缩短延滞期。     

厌氧消化处理城市垃圾多因素研究

针对城市垃圾厌氧消化处理过程中反应复杂、影响因素多的特点 ,利用自行设计的厌氧发酵罐 ,采用正交试验的方法 ,以产气量为观察值 ,分析固含量 (TS)、消化温度和C/N比为对厌氧消化过程的影响 ,并分析了在不同固含量 (TS)下消化过程中pH值和挥发性脂肪酸 (VFA)的变化过程。结果表明 ,温度对厌氧消化过程影响最大 ,固含量 (TS)次之 ,C/N比影响最小 ,在相同条件下 ,高进料浓度(TS)产气量大 ,但同时反应过程中 pH值较低 ,挥发性脂肪酸 (VFA)浓度过高 ,容易抑制消化过程。     

UV/H_2O_2体系降解六氯苯动力学及其机理研究

对比了3种不同氧化方法对水中六氯苯(HCB)的去除效果,考察了HCB初始浓度、H2O2投加量及pH值对UV/H2O2降解HCB效果的影响。结果表明,3种工艺对HCB的降解效果是H2O2相似文献   

紫外-微臭氧工艺降解饮用水中邻氯对硝基苯胺的研究

以水中持久性有机物邻氯对硝基苯胺为目标物质,用紫外-微臭氧工艺对其进行降解,同时研究了紫外,紫外-臭氧和紫外-空气三种工艺的降解效果。结果表明:紫外-微臭氧工艺对水中持久性有机物的降解过程符合一级动力学反应。对于邻氯对硝基苯胺的3种初始浓度0.625,1.32,3.125 mg/L,紫外-微臭氧去除率分别达71.4%、78.8%、54.5%,降解效果低于紫外-臭氧工艺,但远好于其余三种工艺。紫外-微臭氧工艺的去除效果受到初始浓度,叔丁醇和初始pH值的影响。初始浓度在1.32 mg/L时去除率最高,初始浓度不应过高或者过低。加入叔丁醇使得去除率下降13%³1%。随着pH由4增加到9,去除率逐渐升高,较高的pH值有利于反应的进行。     

Fe(Ⅲ)-草酸盐/H_2O_2体系对环丙沙星的紫外光降解

采用Fe(Ⅲ)/草酸钠/H_2O_2/UV体系对水中环丙沙星进行降解,探讨了Fe(Ⅲ)、草酸钠和H_2O_2的初始浓度及溶液pH对环丙沙星降解的影响,对环丙沙星的降解产物进行紫外光谱、傅里叶红外和GC-MS的分析,简单探讨了体系对环丙沙星降解的机理,并对反应过程进行了动力学分析。结果表明体系对环丙沙星具有良好的降解效果,反应过程中环丙沙星的分子结构被破坏,随着反应的进行,环丙沙星逐渐被降解成小分子物质。UV是体系降解环丙沙星的必要条件。在pH为2.0~6.0的范围内,体系对环丙沙星均具有降解效果,且溶液的pH值越小,降解效果越好。溶液中Fe(Ⅲ)、草酸钠和H_2O_2初始浓度的增加均对环丙沙星的降解有促进作用。动力学分析结果表明,体系对环丙沙星的降解符合拟一级动力学规律,且Fe(Ⅲ)是影响体系反应速率的主要因素。     

高压电晕放电对五氯酚的降解研究

研究了放电电压、溶液pH等因素对高压电晕放电降解PCP效果的影响,并对高压电晕放电处理PCP的动力学进行了初步探讨,同时对高压电晕放电降解PCP的COD和TOC的变化进行了分析。结果表明:放电电压和溶液pH值对PCP降解性能影响很大,放电电压和溶液pH值越高,PCP的降解速度越快。当溶液pH值为11.2、PCP初始质量浓度40 mg/L、电晕放电电压为25 kV时,经30 min电晕放电,PCP的降解率达90%以上,电晕放电降解PCP的反应符合一级反应动力学。在氧化过程中PCP可能转化为苯醌等中间产物,TOC几乎无变化,PCP分解成的小分子有机物使COD升高,可生化性提高。     

含氯漂白废水在厌氧过程中脱氯机理的研究

厌氧法能有效地去除废水中的氯代有机物，通过GC－MS测试漂白废水厌氧处理过程中污染物组分的变化证实了厌氧过程中还原脱氯机制，而废水厌氧过程中产生的硫化物和pH值对厌氧过程中氯代有机物脱氯的影响，则证实厌氧过程中还存在亲核取代和碱性水解非生物脱氯机制。     

UV/H_2O_2光化学降解水中的三氯生

研究了UV/H_2O_2对水中三氯生(TCS)的降解;考察了H_2O_2用量,pH值,常见无机阴离子(如HCO_3~-,Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))和天然有机物质(NOM)对TCS去除的影响;探讨了TCS的降解产物和转化机理.结果表明:TCS在UV/H_2O_2中的降解符合准一级反应动力学.随着H_2O_2用量的提高,TCS的降解效率也逐渐提高,但是过量的H_2O_2会和TCS竞争羟基自由基(HO·).TCS在pH 8.5时的降解效率高于研究的其它pH值(即pH 5.3-7.4).虽然HCO_3~-是一种常见的HO·淬灭剂,但是它对TCS的降解影响较小;其它无机阴离子(Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))对TCS的去除几乎无影响.NOM的存在会抑制TCS的降解,且NOM浓度越高,抑制作用越明显.由于实际水样中的HCO_3~-和NOM与TCS竞争HO·,TCS在实际水体中的降解与纯水中的相比受到一定程度地抑制.利用液相色谱-超高解析度四级杆飞行时间串联质谱仪(LC-QTOF/MS)检出26种TCS的降解产物,根据这些鉴定的反应产物推测TCS可能的转化机理主要包括6种不同的反应路径,分别为脱氯氢化,脱氯羟基化,羟基化,脱氢反应,环化反应和醚键断裂.     

Ni2+对2-氯酚厌氧降解系统的影响

针对重金属对难降解有毒有机物厌氧降解的影响问题,采用间歇试验法研究Ni2 对2-氯酚(2-CP)厌氧降解系统的影响规律.结果表明,当ρ(Ni2 )＜5 mg/L时,Ni2 对2-CP厌氧降解表现出轻度促进,当ρ(Ni2 )为5～500 mg/L,Ni2 以抑制作用为主,抑制作用随ρ(Ni2 )的增加而增强.Ni2 对原基质及关键中间产物苯酚和苯甲酸的抑制程度表现为:苯酚＞苯甲酸＞2-CP;ρ(Ni2 )低时的驯化能有效提高厌氧污泥对Ni2 毒性的耐受性能,300 mg/L Ni2 对2-CP降解的抑制从驯化前的65%降至驯化后的21%.Ni2 对2-CP厌氧降解的抑制作用与污泥中Ni的截留量之间存在正相关关系.抑制浓度CIP值和方程αC=[1-(I/I*)m]/[1 (I/I*)n)]能较好地表征厌氧生物处理过程受抑制程度.     

两级序批式生物膜法对厌氧消化液的处理研究

采用两级序批式生物膜法(SBBR)处理猪场废水厌氧消化液,考察了不同类型的填料以及填料的不同组合方式对污染物的去除效果。试验结果表明:组合3(1级反应器中投加碳素纤维填料,2级反应器中投加组合填料)COD去除能力较好,可达93.7%,组合1(1级,2级反应器中均投加碳素纤维填料)NH4+-N和TN去除率最高,分别为69.2%、70.4%;此外对运行过程中的DO浓度和pH值的变化情况进行监测,DO浓度受有机物降解和硝化反应的共同影响,pH值受曝气量的影响较多。因此,可以通过DO浓度和pH值来判断反应系统中污染物的变化情况和反应所处阶段。     

重金属对2-氯酚厌氧降解的抑制动力学研究

考察了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Fe2+4种重金属离子对2-氯酚(2-CP)厌氧降解速率的影响,并通过描述金属离子抑制作用的修正方程对实验进行拟合,研究了其动力学特征.结果表明,在0~500mg/L投加浓度范围内,Fe2+对2-CP的厌氧降解过程基本不抑制,Ni2+、Cu2+、Cd2+则存在明显抑制,抑制程度Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.相同的抑制强度下,抑制浓度CIP-Cu﹤CIP-Ni﹤CIP-Cd.修正方程能较好地表征金属离子的抑制作用与该离子对降解速率的最大抑制浓度(I*)以及投加浓度之间的定量关系.由该方程拟合结果可得到Cu2+、Cd2+、Ni2+对25mg/L 2-CP降解的I*值分别为458.7,1693.5,1528.5mg/L,I*及指数m值的大小表明金属离子对2-CP厌氧降解的抑制Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.     

强化日光/H_2O_2光解脱色酸性黑染料的动力学

在H2O2存在条件下,对酸性黑染料进行强化日光照射处理,研究了染料初始浓度、pH值、光照强度、不同阴离子等因素对酸性黑染料废水脱色的动力学影响。结果表明,染料光解脱色速率随光照强度的增加而增加,但在较高光强下时,降解速率增加并不明显。酸性黑在酸性媒介的光解脱色速率比碱性媒介略大。除SO42-离子外,实验范围内的其它Br-、NO3-、Cl-和NO2-等阴离子,均对降解速率有负影响,其中NO2-对脱色降解速率影响最显著。处理前后的UV-Vis谱图分析表明酸性黑在强化日光/H2O2光解处理中脱色是因为染料发生氧化光降作用。