电絮凝耦合DSA或过氧化氢强化污泥脱水性能的比较与机理分析

为解决电絮凝法调理污泥期间电场无法有效破解污泥絮体、改善污泥脱水问题,分别将电絮凝与尺寸稳定阳极(DSA,Dimensionally-stable anodes)电极、H₂O₂进行耦合,比较和分析2种耦合工艺对污泥过滤性能、絮体破解程度、胞外聚合物(EPS)组分改变和污泥脱水性能的差异。结果表明,电絮凝耦合H₂O₂形成的间接氧化体系中,由于电致·OH在非均相体系中能无选择性地破坏污泥絮体、破解污泥细胞并降解胞外聚合物(EPS),从而促使阳极释放的铁离子通过吸附架桥、网捕等作用与絮体碎片和EPS片段重聚并沉淀,使15 min内污泥毛细吸水时间(CST)和污泥含水率(MC)分别下降了73.9%和31.4%;然而电絮凝耦合DSA直接氧化法同期的污泥CST和MC仅分别下降了64.9%和26.4%。此外,间接氧化法可以同时降解松散结合层(LB-EPS)和紧密结合层(TB-EPS),破坏EPS蛋白质亲水基团与水的作用力,并改善传统电化学法主要降解LB-EPS的不足,实现了提高电化学方法在同步污泥破解与沉降脱水方...     

缓释铁源耦合气体扩散电极强化电芬顿降解环丙沙星

气体扩散电极(GDE)气液固三相界面可高效产生H₂O₂,但对铁离子还原能力较弱。针对这一问题,本文构建了一种基于缓释铁源的电芬顿体系(SRIS-EF),通过引入柱状铁棒与GDE电极协同作用加强体系的氧化能力。该体系旨在改进Fe²⁺投加方式,通过电场与溶液酸碱度协同作用持续生成Fe²⁺,提高羟基自由基(·OH)的生成和利用率,加速污染物的降解与矿化。以100 mg·L^-1环丙沙星(CIP)为目标物,通过定量分析体系内生成的主要活性氧化物质(ROS)表征其氧化能力,结果表明SRIS-EF能够持续生成更高浓度的·OH。对比了不同体系对CIP的矿化能力,发现SRIS-EF的TOC矿化率与常规EF相比提高了12.1%。此外,考察了SRIS-EF体系中柱状铁棒面积、初始pH、电流密度等因素对降解效能的影响,得出了SRIS-EF体系的最佳条件为：铁棒面积2.89 cm²,初始pH 3.00,电流密度30 mA·cm^-2,在此条件下反应60 min即...     

Fe2+-热活化过硫酸钠氧化降解菲及其对土壤的影响

在模拟菲污染土壤中用β-环糊精(β-CD)作为Fe²⁺螯合剂,考察了Fe²⁺-热(45℃)活化过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化降解菲的效果及其对土壤的影响。结果表明,Na₂S₂O₈∶菲=80、Fe²⁺∶Na₂S₂O₈=1/3、β-CD∶Fe²⁺=1/10(均为摩尔比)时,菲的降解率最高,达85.1%。Fe²⁺活化时主要自由基为SO^-₄·和·OH,而热活化时主要为·OH。根据中间产物推测菲的两条降解途径为：自由基攻击菲的9、10位点生成(1,1’-联苯)-2,2’-二甲醛或攻击2、3位点氧化开环生成2-乙基-6-甲氧基萘,再形成邻苯二甲酸二丁酯,最终矿化为CO₂和H₂O。土壤氧化修复后,pH降低,氧化...     

亚铁活化过碳酸钠对垃圾渗滤液污染地下水中COD的去除

针对垃圾渗滤液渗漏严重威胁地下水水质的问题,以过碳酸钠(sodium percarbonate,SPC)为固体氧化剂来构建地下水的原位修复技术,采用单因素法,以受污染的高COD地下水为处理对象,通过实验研究了n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)、药剂投加量、反应时间对SPC/Fe²⁺体系去除COD的影响和SPC/Fe²⁺体系的反应机理。结果表明：n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)和SPC的投加量显著影响COD的去除效能;在初始pH值为7.22、 n(SPC):n(FeSO₄·7H₂O)=1:2.75、 SPC投加量为48 mmol·L^-1以及反应30 min的最佳实验条件下,COD的去除率可达82.09%;SPC/Fe²⁺体系通过降解类蛋白有机物和腐殖酸实现高COD地下水的有效处理,主要活性物种HO·能够有效减小腐殖质分子量及其分子间聚合度,同时降低芳香性构化...     

过氧乙酸和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能

尝试采用过氧乙酸和亚铁联用来改善活性污泥过滤脱水干化效率,分析了调理过程中污泥比阻(SRF)和泥饼含水率、絮体粒径分布以及胞外聚合物(EPS)组成和分布的变化特征,深入研究了过氧乙酸(peracetic acid,PAA)和亚铁离子联合调理污泥对其脱水性能的作用机制。研究表明,投加适量PAA后,污泥pH降至2.5~4,加入亚铁离子会与PAA解离后产生的H2O2形成Fenton氧化体系,从而有效地氧化裂解污泥,降解EPS中蛋白质和多糖,促使其中结合水的释放。当亚铁与过氧化氢摩尔比和PAA投加量分别为2∶1和0.1 g/g TSS时,污泥脱水性能达到最佳。最后,将污泥pH值调为中性后,由于反应过程中原位形成的三价铁的混凝作用,污泥脱水性进一步改善。本研究说明过氧乙酸和亚铁组合调理可以有效提高污泥的过滤和干化效能。     

快速启动厌氧氨氧化用于老龄垃圾渗滤液脱氮及其机理分析

基于短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液,含有大量难降解有机污染物,且氨氮和化学需氧量浓度高,C/N比低等特点。本研究以厌氧硝化污泥作为接种污泥,采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),快速启动厌氧氨氧化反应,对其进行深度脱氮。探究启动厌氧氨氧化反应的最佳条件和脱氮性能,根据污泥形貌特征和微生物群落结构的变化,阐明厌氧氨氧化的作用机理。结果表明,厌氧氨氧化快速启动最佳条件：温度为(30±1)℃、初始pH为7.5、NO₂^-/NH₄⁺为1.25～1.50、无外加碳源和MLSS为4 200 mg·L^-1。历经60 d后,厌氧氨氧化成功启动,进水TN容积负荷最高为0.45 kg·(m³·d)^-1,TN容积负荷去除速率最高为0.36 kg·(m³·d)^-1,NH₄⁺-N、NO₂^--N和TN去除率超过80%。同时,UASB...     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

氧化-铁盐絮凝联合对调理改善污泥脱水性能的影响

实验对比考察了活性氯预氧化与铁盐(Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ))混凝改善市政污泥脱水性能。结果表明:预氧化可改善污泥脱水效果,氯投量为200 mg·g~(-1)时污泥比阻(specific resistance to filtration,SRF)由5.3×109m·kg~(-1)降低至2.0×109m·kg~(-1),进一增加氯投量,SRF反而升高;单独三价铁盐可明显改善污泥脱水性能,但二价铁效果有限;预氧化之后再投加Fe(Ⅲ)与Fe(Ⅱ),SRF较单独铁盐条件下分别降低40.3%和78.3%。进一步研究证实,预氧化可破坏污泥的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),并导致胞内蛋白质和多糖的释放,且蛋白质和多糖含量与污泥脱水性能呈明显正相关性。活性氯预氧化与铁盐混凝联合调理可明显改善污泥脱水性能,且氧化与混凝的协同作用是其主要机制。     

UV-LED/NaClO方法降解邻苯基苯酚过程中水质对自由基去除贡献的影响及产物毒性效应分析

为去除水中的邻苯基苯酚(OPP),以UV-LED/NaClO方法为降解手段,考察了CO₃^2-、NO₃^-、腐殖酸(HA)对OPP去除的影响,探究了HO·、UV-LED、NaClO和含氯自由基(Cl·、ClO·)等对去除贡献的影响,结合降解产物提出可能的OPP降解途径,采用毒性鉴定评估方法,筛选出毒性效应增强产物。结果表明：在pH=7.0±0.2、OPP初始浓度为3μmol·L-¹、NaClO=40.3 nmol·L^-1条件下,不同组分的去除贡献大小顺序为Cl·>NaClO>UV-LED>其他组分(CO₃^-·、Cl₂^-·、O_-·等)>HO·>ClO·,Cl·对OPP去除贡献最大为31.13%;当CO₃^2-和NO₃^-浓度由0增至1.0 m...     

磁性污泥基生物炭的制备及其对水溶液中氮磷的同步回收

以城市污泥为原料与MgCl₂和FeSO₄复合,并热解碳化合成磁性污泥基生物炭(MF-SBC),用于水中氮磷的同步回收研究,分别考察了MF-SBC投加量、初始pH、接触时间和共存离子对氮磷回收性能的影响,同时通过SEM、XRD、BET、XPS和FTIR表征了MF-SBC的组成、形貌和官能团等,并对反应过程进行了动力学拟合。结果表明,当MF-SBC投加量为0.3 g·L^-1、溶液初始pH为7、反应时间为720 min时,MF-SBC对水溶液中氨氮和磷酸盐的回收效果最佳,吸附量分别为103.12 mg·g^-1和205.07 mg·g^-1,并且MF-SBC对水中氨氮和磷酸盐的回收过程均符合准二级动力学模型。Ca²⁺、Na⁺、SO₄²对MF-SBC回收磷酸盐几乎没有影响,Ca²⁺和SO₄^2-对氨氮的回收有抑制作用。MF-SBC对氮磷的回...     

Fe_3O_4/石墨烯-H_2O_2预处理对污泥脱水性能的影响及其作用机理

采用共沉淀法制备四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/GE)材料,并对其进行表征,将其与H_2O_2组成非均相类Fenton体系用来预处理污泥,发现此类Fenton体系能显著降低污泥比阻(SRF),并深入分析其作用机理。研究了pH、反应时间、反应温度以及Fe_3O_4/GE-H_2O_2投加量对污泥胞外聚合物(EPS)破解的影响。结果表明,适宜反应条件为:pH 4.0,反应时间为90 min,反应温度为50℃,Fe_3O_4/GE投加量为1 g·L~(-1),H_2O_2与Fe_3O_4/GE投加量之比控制在8~12之间。在该条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由56.47、11.48和8.21 mg·L~(-1)增加到498.31、406.72和286.29 mg·L~(-1)。Fe_3O_4/GE-H_2O_2非均相类Fenton体系在有效破解EPS的同时,对于污泥的脱水性能也有明显的改善作用,促进了污泥的后续处理。     

硝基苯类废水的全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺优化与工程验证

针对企业硝基氯苯装置产生的高毒性、难降解的硝基苯类废水,开发出全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺,并分别优化了零价铁还原和芬顿氧化的工艺条件。结果表明,pH为2.0、零价铁投加量为220 mg/L时,废水中硝基苯类物质的去除率可达98.5%以上。出水pH约为3.0,继续投加3000 mg/L的H₂O₂,Fe²⁺投加比按C(Fe²⁺,mg/L):C(H₂O₂,mg/L)=1:10,1 h内COD去除率可达90%以上,且B/C由0.08提高到0.45。可见该组合预处理工艺可大幅削减废水毒性、改善可生化性,且直接运行成本仅为26.28元/吨,具有良好的环境和经济效益。     

负载型Co3O4活化过二硫酸盐非自由基降解有机污染物

通过在三维矿物载体表面包覆金属-多酚配合物并煅烧实现了Co₃O₄纳米颗粒的原位负载,制得了易分离回收的负载型Co₃O₄催化剂,利用SEM、XRD以及XPS表征分析其形貌和微观结构,采用活化过二硫酸盐(PDS)降解药、护品类有机污染物以评价其催化性能。以双酚A为目标污染物,考察了初始pH、PDS浓度、催化剂投加量、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-)以及腐殖酸(HA)对BPA降解效率的影响。结果表明,负载型Co₃O₄能有效活化PDS降解有机物,在Co₃O₄投加量0.075 g·L^-1,BPA初始浓度0.04 mmol·L^-1,PDS初始浓度0.4 mmol·L^-1以及初始pH=7的...     

Fenton降解涂装废水的因素影响及动力学分析

以江苏某电动自行车制造企业的涂装废水为研究对象,采用单因素和响应面优化Fenton氧化处理的反应条件,分析了其动力学过程。结果表明：在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=4.17∶1、氧化反应时间为120 min的条件下,COD和TP的去除率均达到最高,分别为81.32%和98%,其降解过程符合一级反应动力学,室温下降解速率常数k为0.014 2 min^-1,活化能为4.76 kJ·mol^-1。在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=0.78∶1、反应时间120 min的条件下,Fenton半氧化体系对COD去除率可达42.5%左右,处理后废水的B/C比由0.12提高至0.35。综合经济因素,认为Fenton半氧化与生物处理工艺耦合处理实际涂装废水更佳。     

硫化亚铁活化过一硫酸盐降解含表面活性剂水溶液中三氯乙烯的效果与机制

采用硫化亚铁(FeS)活化过一硫酸盐(PMS)降解含表面活性剂吐温-80(TW-80)水溶液中的三氯乙烯(TCE),考察了PMS和FeS投加量、TW-80浓度、溶液初始pH、无机阴离子(Cl^–和HCO₃^–)对TCE降解的影响,确定了PMS/FeS体系中的主导自由基及TCE降解机理,验证了PMS/FeS体系处理实际地下水中含TW-80的TCE效果。结果表明：增加PMS或FeS投加量有利于TCE的降解,但当其投加剂量分别超过0.8 mmol·L^–1和0.6 g·L^–1时,TCE降解反而受到抑制,且TCE的降解率随TW-80浓度的增加而下降;PMS/FeS体系对pH有较宽的适用范围,在pH=11时受到抑制,Cl^–和HCO₃^–对TCE降解有抑制作用;通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振实验确定了SO₄^–·、HO·和O₂^–·是PMS/FeS...     

基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术

应用基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术对抚顺某市政污水处理厂浓缩池剩余污泥进行预处理,强化污泥的过滤脱水性能。研究了最佳的氧化反应时间、S_2O_8~(2-)与Fe~(2+)的最佳投加浓度与投加方式;并探讨了SO_4~-·对污泥特性的影响。结果表明,当S_2O_8~(2-)投加浓度为80 mg·g~(-1)(以干物质计),Fe~(2+)和S_2O_8~(2-)的摩尔比为1:1,Fe~(2+)按时间比10 min:20 min分2段投加时,在反应时间30 min内,污泥的过滤脱水性能达到最佳。此外,Fe~(2+)活化S_2O_8~(2-)产生的SO_4~-·是强化污泥脱水的关键。同时,影响污泥脱水性能的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)浓度和组成在氧化反应前后发生变化,污泥的脱水和过滤性能得到提高。     

CuO@Fe3O4催化NaClO对水中丙烯酸及其酯的矿化去除

为实现污水尾端处理中可溶性小分子有机物的完全去除,以克服因它们的大量存在使水体中总有机碳含量增加而引发的严重环境问题,采用氧化剂NaClO和双金属氧化物CuO@Fe₃O₄组成的催化氧化体系,对喷水织机废水中典型的极性小分子有机物丙烯酸和丙烯酸甲酯进行矿化去除研究;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和BET分析等方法对催化剂进行结构表征和形貌观察,确定催化剂最佳合成方法,并通过氧化实验考察催化剂双金属组成、氧化剂NaClO浓度、催化剂加入量、溶液初始pH和循环催化氧化等因素对小分子有机污染物矿化去除的效果。结果表明：初始铁铜摩尔比为5∶1时,合成的5CuO@Fe₃O₄纳米粒子催化活性最高;当5CuO@Fe₃O₄和NaClO投加量分别为0.48 g·L^-1、16 mmol·L^-1、pH=8.3时,对0.2 g·L^-1丙烯酸的COD去除率可达61%;催化剂经过...     

耐药菌E.coli K12:RK2负荷下群感效应对好氧颗粒污泥稳定性的影响

研究了在携带RK2质粒的供体菌E.coli K12:RK2负荷下群体感应对好氧颗粒污泥稳定性的影响,同步运行了2个反应器(R1与R2),分别向反应器中添加E.coli K12和携带RK2质粒的供体菌E.coli K12:RK2,考察了其对系统污染物去除效率、污泥形态、EPS以及AHL含量的影响,分析并验证群体感应在维持好氧颗粒污泥稳定中的作用。结果表明,R1和R2中氨氮降解及污泥形态变化趋势一致,系统氨氮降解率下降,反应器中大颗粒污泥解体、絮状污泥增多。投菌作用下,R1和R2中胞外聚合物(EPS)含量显著降低(P<0.05),分别由(369.28±67.70) mg·g^-1和(372.22±86.53) mg·g^-1(以MLSS计)降至(242.47±20.25) mg·g^-1和(175.66±37.99) mg·g^-1,且组间存在显著差异(P<0.05)。通过荧光定量PCR及荧光显微镜镜检发现RK2质粒在系统中发生接合转移。C4-HSL为系统的主要响应AHLs,在投菌后出现,R1和R2...     

Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

碳修饰的铁基催化剂催化降解膜生物反应器出水中有机污染物

采用水热法合成碳修饰的铁基催化剂,并利用非均相类Fenton反应对膜生物反应器(MBR)出水进行处理。研究表明,对催化剂进行碳修饰可以大幅提高类Fenton反应的催化活性,反应60 min对MBR出水COD的去除率可超过91%,且经过6次循环降解性能几乎保持不变。X射线光电子能谱(XPS)表明,反应后催化剂中高活性Fe²⁺占比并未减少。循环伏安曲线表明,通过水热法进行碳修饰能有效提高催化剂电子传输效率并促进Fe²⁺/Fe³⁺循环。电子顺磁共振(EPR)测试表明,·OH和·O^-₂均是该体系中的活性氧物种。