生物炭载体的表面特征和挂膜性能研究

以花生壳为原料,于300~700℃下热解制备生物炭以作为生物膜载体,对其进行了理化性质表征和挂膜试验.结果表明:较高的热解温度(700℃)能促进生物炭载体孔隙结构发展,生物炭表面ζ电位上升,亲水性增加,从而有利于污水微生物的附着和生长. 挂膜期间,生物炭载体单位挂膜量分别高出陶粒44%~84%,高温(700℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率高出陶粒1%~3%,而中低温(300、500℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率较陶粒低5%~10%,显示生物炭表面理化性质可能对附着的生物膜微生物种类和活性产生影响.     

钙铝黄长石陶粒改性及处理含锰废水效能

以工业固体废弃物造纸白泥和粉煤灰为原料,通过煅烧制备钙铝黄长石陶粒,再经NaOH溶液水热反应法改性,用于含锰废水的吸附处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性前后的陶粒进行表征,探讨陶粒水热改性机制。检测不同NaOH溶液浓度以及水热反应温度改性后陶粒的静态吸附除锰效能,并与改性前陶粒对比,确定最佳水热改性条件,并探索改性陶粒吸附除锰机理。结果表明:改性后陶粒的主矿物相仍为钙铝黄长石,但部分Ca元素被活化,生成新物相Ca(OH)₂,提高了陶粒本身碱性,继而使锰去除率显著提高,吸附平衡时间明显缩短。4,3 mol/L的NaOH溶液浓度以及160 ℃的水热温度分别为2种陶粒的最佳改性条件;改性后陶粒除锰可以在10~15 min内达到吸附平衡,锰去除率接近100%。吸附过程中,Mn2+与OH-生成白色Mn(OH)₂沉淀,然后被氧化为黑褐色的MnO(OH)₂,最终被陶粒表面均匀吸附,实现了固体废弃物资源化利用,达到以废治废的目的。     

陶粒改性对生物膜特性及除污效能的影响

为改善陶粒的除磷性能,该实验分别用FeCl_3和CaCl_2对普通陶粒进行改性,并考察了表面改性对陶粒表面的生物膜特性和除污特性的改善。结果表明,经FeCl_3和CaCl_2改性的陶粒对TP的去除率更高,但吸附效能随运行时间延长有下降趋势;陶粒经改性处理后表面生物膜多糖含量更多,脱氢酶活性更强,对TN和COD有较好的去除效果。     

氧化硫硫杆菌固定化菌球制备及其耦合填料去除H2S

以海藻酸钠(SA)为包埋载体,对氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)进行固定化制备菌球,优化菌球制备条件,在生物滤塔内验证其对H₂S的去除能力.以前期驯化获得的富含硫系恶臭降解微生物菌群的污泥为菌源进行生物滤塔填料筛选,耦合A.thiooxidans菌球和填料进行生物除臭.结果表明,优选的固定化条件为:SA浓度3.0%､吸附剂CNT､A.thiooxidans菌悬液与混合液比例20%､CaCl₂浓度4.0%､改性剂己二胺溶液,获得的菌球机械强度､传质性能､硫氧化能力最好.将A.thiooxidans菌球填装于生物滤塔,H₂S最大去除率和去除能力为70%和1.06g H₂S/m³·h.以混合挂膜方式进行填料挂膜后,在聚氨酯泡沫､活性碳布和陶粒中优选出最佳填料活性碳布,获得H₂S最大去除率和去除能力为88%和0.84g H₂S/m³·h.以混合填装方式将A.thiooxidans菌球与活性碳布填装于生物滤塔,获得H₂S最大去除率和去除能力为86%和1.00g H₂S/m³·h.     

信号分子强化改性挂膜沸石持续抑制沉积物中氨氮释放

为寻找一种长期有效的底泥修复方式,对沸石进行了改性并挂膜的实验.考察了 4种铝盐[AlCl3、Al(NO3)3、Al2(SO4)3和KAl(SO4)2]改性挂膜沸石对上覆水中氨氮的去除情况.结果表明,AlCl3改性挂膜沸石效果最佳,且最佳改性浓度为0.8 mol·L-1.进一步分析添加信号分子OHHL后,AlCl3改性...     

净水污泥柠檬酸钠改性焙烧制备陶粒吸附剂及其对废水中氨氮吸附性能的研究

以净水污泥为原料,选用盐酸、氢氧化钾、柠檬酸钠为改性剂,通过研磨-改性-造粒-焙烧等工艺制备改性净水污泥陶粒吸附剂(以下简称改性陶粒吸附剂),测定其对水中氨氮的吸附量,筛选出最佳改性陶粒吸附剂和最佳改性陶粒吸附剂浓度,并在相同条件下制备原净水污泥陶粒吸附剂(简称原泥陶粒吸附剂)作为对比;采用XRD、BET、FTIR、SEM/EDX分析手段对改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂两种吸附剂进行了表征,并通过静态吸附对比实验,探讨了两种吸附剂对废水中氨氮吸附效果的影响因素;对试验数据进行了吸附等温线和吸附动力学模型拟合研究,并探讨了饱和改性陶粒吸附剂对氨氮的解吸和重复再生效果。结果表明:(1)净水污泥的最佳改性条件为采用0.5 mol/L的柠檬酸钠搅拌混合并在65℃水浴温度下浸泡5 h;(2)改性陶粒吸附剂对氨氮的去除效果与原泥陶粒吸附剂相比有显著提高,当溶液最佳pH为7、饱和吸附时间为6 h、吸附剂投加量为20 g/L、氨氮初始浓度为50 mg/L时,改性陶粒吸附剂的最大吸附量为1.938 mg/g,为原泥陶粒吸附剂的2.46倍;(3)吸附等温线和吸附动力学的拟合结果表明,改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂对氨氮的吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型;(4)饱和改性陶粒吸附剂的最佳再生液为0.1 mol/L的NaOH溶液,经过5次解吸再生后,对氨氮的解吸率仅下降6.53%。     

远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理研究

采用接触角测定、电子扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）研究了远程氩等离子体表面改性前后PVC填料表面结构性能的变化,以揭示远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理,并对表面改性前后PVC填料进行了细菌挂膜试验.同时,利用＂远程等离子体＂场,评价了等离子体表面改性中电子、离子、自由基的贡献.结果表明,远程氩等离子体可以通过将含氧基团和含氮基团引入PVC填料表面,使其表面极性改变,提高表面润湿性能,使得填料的挂膜性能提高,从而增强了PVC填料的生物亲和性,加强了微生物的附着、固定作用.远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应.     

生物强化方式对生物转盘处理养殖废水效果及生物多样性的影响

畜禽养殖废水污染物浓度高、生物毒性大,导致传统生物处理工艺难以满足达标排放要求.为探究高效的畜禽养殖废水处理工艺,采用生物转盘作为主体工艺,利用异养硝化-好氧反硝化菌（简称"HN-AD菌"）为生物强化菌剂,对比了强化污泥挂膜和菌剂挂膜两种不同生物强化方式下该工艺在启动时间、碳耗、能耗、真实废水处理效果及微生物多样性方面的差异,以确定最佳生物强化方式.结果表明:①模拟废水试验中,菌剂挂膜反应器启动时间（19 d）明显短于强化污泥挂膜（33 d）,参数优化后发现,在相同处理效果下,前者碳耗、能耗较后者分别低48.22%、33.33%.②真实废水处理试验中,菌剂挂膜反应器的COD_Cr、NH₄+-N、TN平均去除率较后者分别高7.11%、26.97%、29.14%.③在微生物多样性方面,菌剂挂膜体系中Comamonas（丛毛单胞菌属）相对丰度是强化污泥挂膜体系的10倍左右,推测Comamonas可能是在异养硝化好氧反硝化过程中发挥关键作用的菌属.④SEM观察发现菌剂挂膜生物转盘盘片上的生物膜更薄,但HN-AD优势菌富集程度更高.研究显示,菌剂挂膜反应器对模拟废水、真实废水的处理效果均优于强化污泥挂膜反应器,且效果更稳定.      

功能菌生物强化处理地表水中红霉素药物的研究

从城市污水处理系统活性污泥中驯化筛选出红霉素高效降解菌,经鉴定为假单胞菌属,在温度为30℃,pH为7.0~7.5,红霉素初始投加浓度为30 mg/L时,该降解菌对红霉素的5日降解率可达76.6%。在曝气生物滤池(BAF)中,以生物陶粒和火山岩作为滤料,考察功能降解菌生物强化处理地表水中红霉素药物的去除效果。结果表明,红霉素降解菌的投加对BAF的挂膜启动时间影响不大。曝气量和水力停留时间对BAF去除红霉素均具有一定的影响,随着曝气量的增大,红霉素的去除率呈现先增大后下降的趋势;随着水力停留时间的降低,红霉素去除率逐渐降低。通过稳定运行效果分析可知,投加降解菌的生物陶粒BAF和火山岩滤料BAF对红霉素的去除率比未投加降解菌的BAF分别提高33.9%和40.1%,表明采用生物强化技术提高BAF对红霉素的生物去除效果是可行的。     

纳米二氧化硅改性聚酰胺复合膜及其抗污染性能

采用经3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）修饰的纳米二氧化硅（SiNPs）,对正渗透聚酰胺复合膜（TFC）进行抗污染改性.在静电吸附作用下,APTMS-SiNPs可通过表面涂覆的方式接枝在带负电的TFC表面,以提高膜的亲水性和抗污染效能.改性后,大量纳米材料成功接枝在膜表面,膜表面的接触角降低了54%,而膜电位和表面粗糙度无明显变化.采用海藻酸钠作为代表污染物,对原膜和改性膜的动态污染行为进行探究,通过监测污染阶段的通量变化和膜表面滤饼层含量,发现改性膜在膜污染后期表现出优良的抗污染性能,最终通量衰减降低了28%,膜表面滤饼层含量减少了35%.改性膜的抗污染性能主要归因于APTMS-SiNPs带来的膜表面亲水性的大幅提高.