两性高分子絮凝剂对造纸混合污泥的絮凝脱水性能的研究

本文以天然植物粉F691为原料,通过羧甲基化、接枝共聚和曼尼期（Mannich）三步反应合成出两性天然高分子改性絮凝剂（CGAAC）。对造纸混合混污泥的絮凝脱水性能的研究结果表明,在用量为20－30mg/L 范围内,CGAAC对造纸混合污泥有较佳的絮凝脱水效果。     

微生物絮凝剂改善城市污水厂浓缩污泥脱水性能的研究

采用酱油曲霉(Aspergillus sojae)产生的微生物絮凝剂(MBF)作为污泥絮凝脱水剂,对城市污水处理厂浓缩污泥进行调理,确定该絮凝剂对浓缩污泥脱水的处理工艺参数为：微生物絮凝液最佳投加体积为6%～8%（体积比）,发挥絮凝作用的最适污泥温度为28～32℃,最适pH为6～7。经微生物絮凝剂调理的污泥在3 000 r/min离心9 min,污泥脱水率高达82.7%,滤饼含水率降低至77.3%,污泥脱水后体积减至原来的1/5左右。     

Fe2+活化过硫酸盐对市政污泥EPS性能的影响

针对污泥难以脱水、处理难度大的问题,通过过硫酸盐高级氧化技术联合造纸污泥作为骨架对市政污泥进行调理,以泥饼含水率、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)、胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖的分布关系,以及滤饼和滤液中总氮、总磷含量为指标,研究Fe~(2+)活化过硫酸盐联合造纸污泥骨架构建体对EPS的影响。结果表明:将造纸污泥与市政污泥1∶2混合,再添加过硫酸盐和Fe~(2+),对污泥的调理效果最好,泥饼的含水率由74.52%降至69.57%,SRF降低了66.23%;蛋白质和多糖的分布关系为S-EPSLB-EPSTB-EPS,滤饼中总氮所占比例由94.60%下降至65.62%,EPS被有效破解,污泥脱水效果显著改善。     

高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响

通过投入不同剂量的高铁酸钾于剩余活性污泥中,研究其对污泥絮体性质和脱水性能的影响作用。污泥絮体性质的研究包括絮体粒径的变化以及污泥EPS含量的变化。脱水性能的研究包括过滤脱水性能(以CST表征)以及脱水程度(离心泥饼含固率)。实验结果表明,高铁酸钾的强氧化性可以破坏污泥絮体结构,提高污泥的机械脱水程度;但同时污泥EPS含量增加,对污泥过滤脱水性能有负面影响。高铁酸钾氧化分解生成的Fe(OH)3具有絮凝能力,可以使污泥颗粒重新絮凝;而其混凝作用可以破坏污泥细胞的稳定性,提高污泥的沉降性能。     

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面的双重效能。本研究结果可为电化学预处理改善污泥脱水提供参考。     

微波预处理对制革污泥絮凝脱水性能的影响

分别采用微波、絮凝剂和微波联合絮凝剂对制革污泥进行脱水预处理,考察不同处理条件下制革污泥沉降速率(SV30)、毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)的变化,并通过粘度、水分分布和微观结构的变化探讨相关的脱水机理。结果表明,在微波输出功率为648 W、辐射时间为60 s的预处理条件下,阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)投加剂量为8 mg/L时,污泥脱水性能达到最佳。与单独添加絮凝剂的污泥脱水相比,该条件下的SV30、CST和SRF分别降低了25.0%、48.9%和34.7%。污泥絮凝脱水前进行微波预处理能够进一步提高污泥的脱水性能,微波辐射联合CPAM进行污泥脱水时,CPAM则起主要脱水作用。微波辐射通过破坏污泥絮体结构,改变污泥中的水分分布,降低污泥的粘度,从而提高污泥的脱水性能。     

化学絮凝法处理制浆废水的研究

本试验较系统地研究了红、白松去皮废材硫酸盐法制浆,洗浆废水化学絮凝特征、工艺技术条件、絮凝效果以及化学污泥浓缩、脱水技术。实验室试验及中间扩大试验表明,洗浆废水化学絮凝处理,能有效地去除废水中有色物质(去除率约为80—90％)、细小纤维等悬浮物质(去除率为90％以上)以及耗氧物质(COD_(cr)去除率为50—70％)。处理过程中,絮凝剂添加量及废水pH值是主要控制参数。最适宜的添加量随废水污染负荷而异,可通过试验求得。对于COD_(cr)=700毫克/升洗浆废水,硫酸铝用量以300—400ppm为宜;处理前最好将pH值调节至6.0—7.0;反应时间及环境温度对絮凝效果亦有一定影响。反应时间由3分钟增加至18分钟,絮凝效果略有改善;温度由20℃降至2～3℃,对絮凝效果只有少量影响;化学污泥的浓缩、脱水问题是制浆废水絮凝处理的关键。研究表明,稀污泥采用国产(比如江苏丹阳、吉林辽源)非离子型聚丙烯酰胺(分子量为300—500万)改性产品,用量3—5ppm(对处理稀污泥计),能十分明显地改善污泥的沉降性能和过滤性能,其效果与日本三洋化成Sanfloc系列产品可比。絮凝处理药剂总费用约为0.08元/吨废水。化学污泥的处理及回收,正在进行研究。     

污泥的浓缩、脱水和消化

污泥的浓缩和沉淀池结构,絮凝体含水率密切相关,固体流量的变化能准确反映污泥浓缩性能的变化;增加混合强度、减少污泥小颗粒的比例、投加混凝剂等能改善污泥的脱水性能;pH、温度、生污泥的固体浓度对污泥的消化过程产生明显影响。     

CPAM调质浓缩污泥脱水的影响因素及其机理研究

污水处理厂剩余污泥的处置是当前业界的热点。研究了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)调质浓缩污泥脱水的一些影响因素,如药剂投加量、污泥pH值、环境温度、搅拌条件等。同时,还对污泥絮凝脱水机理进行了一定的探讨。研究表明：阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为浓缩污泥脱水剂,在优化投加量下、污泥pH值在5.0～7.5、低速搅拌时,有较好的脱水效果。环境温度对污泥的脱水效果也有一定的影响,夏天处理优于冬天处理。     

剩余污泥混合对絮凝污泥厌氧消化的强化

为了考察絮凝污泥与剩余活性污泥混合中温(35℃)厌氧消化效果,分析了不同混合比例、不同投配率下的总化学需氧量(TCOD)去除率、挥发性固体(VS)降解效果,通过pH值与氨氮浓度的变化来分析各反应器的稳定性。结果表明:污泥混合后消化效果明显得到提高,且污泥消化效率随着投配率的增加先提高后下降。5%投配率时,絮凝污泥/剩余污泥(VS比)为1:2时厌氧消化效果最好,TCOD去除率达到47.8%,VS降解率达到46.8%,分解单位VS产气量达到了435 mL/g,pH值与氨氮浓度分别保持在7.4和269 mg/L左右,混合污泥厌氧消化系统较稳定。这说明与剩余污泥的混合消化能有效提高絮凝污泥的厌氧消化性能。污泥絮体的显微分析表明:厌氧消化过程中絮体面积百分比逐步减小,污泥结构逐步解体,可以解释污泥消化的微观过程。     

基于过碳酸钠的类Fenton体系对亚甲基蓝的降解动力学

采用改良低温结晶法制备过碳酸钠(sodium percarbonate,SPC),对其进行XRD表征,并用以作为氧化剂构建类Fenton体系(SPC/Fe2+)降解亚甲基蓝(MB),对其降解的影响因素及反应动力学进行了研究。结果表明,在该体系中,当溶液初始pH分别为2~10时,亚甲基蓝的去除率在1 min时均可达到97%以上,说明该体系可高效去除水体中的亚甲基蓝,反应速率快,且过碳酸钠的使用可以拓宽Fenton反应的pH范围。该反应的最佳工艺条件为0.75 g·L-1硫酸亚铁,300 mg·L-1过碳酸钠,亚甲基蓝去除率在反应10 min后可达99.0%。亚甲基蓝在该体系中的降解遵循二级反应动力学方程,反应速率常数分别为64.50×10-3 L·(mol·s)-1,快于Fenton体系的17.83×10-3 L·(mol·s)-1。该体系反应活化能为16.6 kJ·mol-1,远小于Fenton体系(46.234 kJ·mol-1),说明以过碳酸钠为氧化剂更有利于非均相类Fenton反应的发生。     

高铁酸钾法去除水中1,1-DCE

选取水中常见的1,1-DCE为目标污染物,通过间歇实验探讨了目标化合物在以高铁酸钾为氧化剂的情况下,不同反应条件下的去除效果、反应动力学以及反应机理。实验结果表明,不同pH值对高铁酸钾去除1,1-DCE的反应速率影响很大,在pH=3时去除效果最好;反应符合一级动力学方程,去除速率随温度升高而增大,且活化能Ea为28.52 kJ/mol,表明温度对高铁酸钾的氧化性有很大影响;反应的ΔH*>0,ΔS*G*>0;以NaNO3调节反应体系的离子强度,当离子强度为0~0.2 mol/L时,高铁酸钾去除1,1-DCE的反应速率随离子强度的增大而减小。通过对实验机理的分析看出,高铁酸钾法去除卤代烃机理为氧化及吸附共存。     

利用高炉瓦斯泥-H2O2处理硝基苯废水

以高炉瓦斯泥为铁源,通过其在酸性条件下与H2O2 形成Fenton/类Fenton反应体系来处理硝基苯废水,考察了pH、H2O2用量、高炉瓦斯泥用量及反应时间对硝基苯降解率的影响,并对降解机理进行了分析表征。实验结果表明,在pH为3、高炉瓦斯泥用量为0.5 g/L、H2O2用量为10 mL/L、反应时间为60 min的条件下,100 mg/L的硝基苯溶液中硝基苯的降解率达87.88%;硝基苯先被氧化生成硝基苯酚、硝基苯二酚、对苯醌等中间产物,然后再进一步氧化生成二氧化碳和水达到降解的目的。     

FeAlO_x/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

FeAlOx/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物(FeAlOx/MMT)用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

软锰矿浆烟气脱硫反应机理研究

利用软锰矿浆吸收烟气中SO2 ,该方法不仅可脱硫 ,还可副产具有工业价值的硫酸锰产品 ,是一种较好的脱硫资源化方法。通过对软锰矿浆与SO2 的反应机理的分析和实验验证 ,确定该体系的主要反应 ,为该工艺过程可行性研究提供理论和实践依据     

零价铁修复受三氯乙烯污染地下水的实验研究

通过批实验和柱实验研究了三氯乙烯（TCE）初始浓度、四氯乙烯(PCE)等对零价铁去除三氯乙烯的影响,并建立了三氯乙烯降解的反应动力学方程。结果表明：（1）零价铁对TCE具有较好的降解效果,反应符合准一级反应动力学方程,表观反应速率常数随TCE浓度的增加而减小;（2）在铁粉充足的条件下,TCE初始浓度对降解效果影响不显著,且TCE去除率皆可达到90%以上;（3）PCE的存在抑制了TCE的脱氯反应。PCE和TCE共存时,TCE的最大去除率仅为64.2%;TCE脱氯反应的表观反应速率明显降低,反应半衰期由TCE单独存在时的6.8～9.7 h增大到66 h～346.5 h。     

铁炭微电解法降解TAIC废水

TAIC（三烯丙基异氰脲酸酯）作为过氧化物交联或自由基反应交联的助交联剂被广泛应用。由于TAIC性质稳定难于生物降解,采用铁炭微电解法处理TAIC生产废水,并考察了铁炭比、进水pH值、反应时间对处理效果的影响,以及TAIC降解机理和反应动力学过程。结果表明,影响微电解工艺的因素主次关系为：pH>Fe/C质量比>反应时间;在最佳条件进水pH值为5,铁炭质量比为2：1,反应时间为135 min时,COD的去除率达到46%以上,TAIC的去除率达到48%以上。TAIC去除机理研究表明,微电解对TAIC废水的作用主要通过·H的还原和铁离子的絮凝作用,其中·H的还原作用是TAIC降解的主要原因。反应动力学分析表明,铁炭微电解法处理TAIC的降解过程基本符合二级反应动力学规律,通过建立模型并拟合出了TAIC降解的二级反应动力学方程。     

C/N比对ANAMMOX与反硝化协同脱氮性能影响及其动力学

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了不同C/N(NH4+-N)比时厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮性能表现,并与无机环境下反应器的脱氮性能相比较。研究结果表明,C/N比决定了ANAMMOX/反硝化耦合反应的发展方向。当C/N4+-N和NO2--N的去除率分别为92%、95%、COD去除率大于96%,实现了氨氮及COD的同时去除;当C/N=1.33时,反硝化反应逐渐占据优势;当C/N>2.96时,反硝化作用成为主导反应,厌氧氨氧化反应受到明显抑制,氨氮去除率下降。采取批次实验方法研究了厌氧氨氧化与反硝化协同反应的动力学特性。用基质抑制动力学Haldane模型拟合不同基质浓度下的厌氧氨氧化活性,得到氨氮最大比增长速率为0.09 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为8.4 mg/L、半抑制常数为1 198.2 mg/L;亚硝态氮最大比增长速率为0.27 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为10.2 mg/L、半抑制常数为300.1 mg/L。采用Monod模型和Haldane模型分别拟合不同COD浓度和亚硝酸盐浓度下的反硝化性能,得到反硝化亚硝态氮最大比增长速率为0.2 kg/(kg VSS·d),半饱和常数为17.4 mg/L、半抑制常数为128.4 mg/L,COD半饱和常数为83.3 mg/L。     

脱硫石膏与碳酸铵反应过程及反应机理

以烧结烟气脱硫石膏资源化循环利用为目的,碳酸铵为原料制备碳酸钙和硫酸铵,对该反应过程进行研究,探索其反应机理及反应的动力学方程。通过热力学计算可知本反应是常温下即可发生的放热反应,该反应符合缩芯模型。由实验得知,当反应时间是2 h,脱硫石膏粒度不大于0.125 mm,搅拌速率不小于250 r/min时,该反应为固相产物层扩散控制;在此条件下,求取反应动力学方程,确定反应速率常数与温度的关系。