电解催化还原-氯氧化无害化去除水中硝酸盐氮

基于对Pd-Me双金属催化还原的机理分析,提出了以NH₄+-N为目标产物,Fe催化还原NO₃--N的理论设想. 结合折点氯化技术,以Ti/Fe为阴极,以Ti/Ir-Ru为阳极,以NaCl为支持电解质组建无隔膜电解体系,开展了水中NO₃--N去除的试验研究. 结果表明,利用电解催化还原-氯氧化法可将模拟水样中NO₃--N转化为N₂去除,其反应历程为阴极催化还原NO₃--N生成NH₄+-N,阳极电解氯氧化NH₄+-N生成N₂. 在ρ(Cl-)为500 mg/L,电流密度为12 mA/cm2,极板距离为9 mm,搅拌强度为450 r/min的试验条件下电解150 min,初始ρ(NO₃--N)为50 mg/L的模拟水样出水ρ(TN)和ρ(NO₃--N)可分别降至2.9和2.8 mg/L,去除率分别达到94.1%和94.3%,NH₄+-N和NO₂--N均未检出. 分析认为,阴极对NO₃--N的催化还原机理为:Fe化学吸附氮氧化合物离子中的O形成固定的N—O键,电解产生的活性还原物质攻击N—O形成N—H新键.      

物化联合预处理工艺处理高浓度中成药浓缩废水效能研究

针对中成药浓缩液粘稠度高、色度高、有机物含量高的问题,开发了“铁碳微电解+芬顿(Fenton)氧化+混凝沉淀”预处理工艺。结果表明：在pH为2、反应时间为2 h的条件下,铁碳微电解工艺的COD_Cr去除率达到54.5%;在H₂O₂投加量为1.0%、反应时间为2 h的条件下,芬顿工艺段的COD_Cr去除率达55.8%。混凝沉淀工艺进一步提高了COD_Cr去除效果,联合预处理工艺对COD_Cr的总去除率达到88.9%,出水COD_Cr浓度小于3 000 mg/L,废水可生化性由0.12提高至0.32。     

利用浓缩污泥对污水中污染物的连续回收试验

为了回收污水中的有机物、氮和磷以便资源化,在工艺流程为好氧活化-好氧吸附-厌氧释放连续流处理系统中,研究了浓缩污泥对模拟生活污水中污染物的吸附及污泥中污染物的厌氧释放,确定了活化浓缩污泥所需时间,揭示了吸附段HRT对污泥吸附效果的影响及厌氧释放段pH对污泥中污染物释出的影响. 结果表明,污水厂浓缩污泥好氧活化120 min以上即可提高其对污染物的吸附/吸收能力. 控制吸附段HRT为25～50 min和污泥负荷〔N_s,为投配COD_Cr量(kg)/污泥量(kg·d)〕为3～5 kg/(kg·d),系统运行良好. 活化污泥对COD_Cr,NH₄+-N和PO₄3--P的最大去除率分别为86.78%,64.78%和75.5%. 在连续厌氧释放段,pH对各污染物释放的影响不尽相同,在pH为11.0,SRT为3 d的条件下,COD_Cr,NH₄+-N和PO₄3--P分别被浓缩了3.6,1.3和8.4倍.      

武汉市高校大气降尘中水溶性离子污染特征及来源解析

于2017年11月采集武汉高校大气降尘样品106个,采用离子色谱仪分析样品中9种水溶性离子（F-、Cl-、NO₃-、SO₄2-、Na+、NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+）的含量,用相关性分析和比值分析法解析其污染特征,用PCA-MLR模型初步探讨其来源及贡献率。结果表明:武汉高校降尘中主要水溶性离子为Ca2+、SO₄2-、NO₃-,平均浓度顺序为Ca2+>SO₄2->NO₃->K+>Na+>Cl->Mg2+>NH₄+>F-,且F-、Cl-、NO₃-、SO₄2-、Na+、K+、Mg2+、Ca2+分布存在明显的空间质异性。m（NO₃-）/m（SO₄2-）为0.28,以固定源污染为主;降尘样品总体呈碱性。9种可溶性离子主要以NaCl、KCl、MgCl₂、Mg（NO₃）₂、MgSO₄、Ca（NO₃）₂、CaSO₄等形式存在,主要来源于土壤/交通混合源、燃烧源、工业源,三者贡献率分别为8%、12%、80%。     

南昌市新城区大气降水化学特征与主要成分来源解析

为了解南昌新城区大气降水化学特性和来源,于2013年5月15日—2014年1月24日采集当地有效降水样品39个,分析其降水化学特性,包括pH、电导率和主要离子(Na+、NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO₃-和SO₄2-)的浓度.结果表明:南昌市新城区降水pH介于3.67～5.86之间,降水量加权平均值为4.63;电导率在6.13～73.01 μS/cm之间,降水量加权平均值为29.02 μS/cm;降水中总离子浓度为154.1～474.3 μeq/L,降水量加权平均值为300.1 μeq/L.SO₄2-、Ca2+、NH₄+和NO₃-是降水中的主要离子,合计占总离子浓度的82.6%.SO₄2-/NO₃-(当量离子浓度比)在1.82～3.61之间,平均值为2.66.南昌市新城区降水相对酸度为0.43,57.0%的致酸物质被大气中碱性物质中和,主要的酸度中和因子为Ca2+和NH₄+,分别贡献50.0%和36.6%的中和量.阴阳离子三角图分析表明,阴离子主要来自人为源;阳离子来源包括地壳源和人为源.富集系数分析表明,99.5%的Ca2+、88.4%的K+、63.0%的Mg2+来自地壳源;Mg2+、K+、Ca2+的海洋源输入分别为30.7%、4.6%和0.5%;1.2%的Cl-来自地壳源,55.8%来自海洋源,43.0%来自人为源;96.8%的SO₄2-和99.5%的NO₃-来自人为源.研究显示,南昌市新城区的降水为混合型降水,人为源对大气环境产生了重要影响.      

Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导颗粒污泥形成及污水处理效果

研究了Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导好氧颗粒污泥(AGS)的形成,探讨其对COD、NH₄+-N、TP的去除效果,研究了有机污染负荷、温度、曝气量对污水处理效果的影响及AGS连续运行稳定性。结果表明:Ca2+、Mg2+、Fe2+可促进AGS形成,其中位径达到340 μm时分别需18,16,11 d。添加Ca2+、Mg2+和Fe2+的污泥SVI₃₀稳定在较低水平,MLSS高于自然形成的AGS,特别是Fe2+的脱氢酶活性较高。Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导形成的AGS对COD、NH₄+-N、TP的处理效果较好,其中添加Fe2+的AGS的效果最好,在低、高有机负荷,超低温(4 ℃)和超高温(40 ℃)及曝气不足(1 L/min)情况下,均有较好的COD、NH₄+-N、TP去除效果。Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导形成的AGS稳定运行60 d后仍有较好的处理效果,其中Fe2+诱导的AGS的COD、NH₄+-N、TP去除率高达96.3%、96.8%、88.7%。     

尿素/KMnO4湿法烟气脱硫脱氮的试验研究

采用尿素和KMnO₄配制成的吸收液,在填有金属鲍尔环的柱式喷淋吸收反应器中,对模拟烟气进行湿法烟气同时脱硫脱氮研究.结果表明:采用尿素和KMn0₄配制成的吸收液可以高效地脱除模拟烟气中的SO₂和NO_x,脱硫脱氮率平均分别达到99.6%和62.5%;反应吸收液中主要含有因吸收NOx和SO₂而生成的NO₃-,NO₂-,NH₄+和SO₄2-等离子;NO₃-,NO₂-和NH₄+的生成曲线及尿素的消耗曲线均为线性,其速率常数分别为0.009 1,0.0074,0.091 6和0.950 8 mmol/(L·min).吸收反应为零级反应.      

碱液对填埋场浓缩液中Ca2+、Mg2+的去除效果研究

为了减缓浓缩液蒸发过程设备的腐蚀和结垢问题,研究了碱液及复配药剂对浓缩液中Ca2+、Mg2+的去除率,并利用多种技术手段分析表征了沉淀产物的化学组成和矿物特性,探究了Ca2+、Mg2+的去除对浓缩液水质参数和结垢量的影响。结果表明:1)当7.5 mol/L NaOH溶液投加体积比为3%,反应时间60 min时浓缩液中Ca2+、Mg2+得以有效去除,其去除率分别为89.49%和98.45%,但此条件下沉淀物的沉降性能较差。2)复配实验表明,NaOH溶液与硅藻土、Ca(OH)₂复配时,显著提高了沉淀产物的沉降性能,且Ca2+、Mg2+去除率未受到显著影响;添加1% Ca(OH)₂时沉降效果最为显著,沉降比降为36.84%,明显低于单独碱液(NaOH)的75.61%。3)对碱液沉淀产物进行化学组成和矿物特性分析可知,沉淀产物主要含有Mg(OH)₂、Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O、NaCl以及KCl等矿物。4)对浓缩液原液和碱液处理后上清液进行模拟蒸发发现,调节pH至5.0时碱液处理后结垢量低于浓缩液原液。     

成都西南郊区大气PM1中水溶性离子季节变化特征

为研究成都市西南郊区PM₁中水溶性离子的季节特征及其来源,于2019年1,4,7,10月采集PM₁样品并对其中的8种水溶性离子(NO₃-、SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Cl-、K+、Na+和Mg2+)进行分析,开展PM₁和水溶性离子质量浓度及其相关关系的对比分析。结果表明:2019年,成都市西南郊区PM₁和水溶性离子年均总浓度分别为(30.1±12.5),(8.5±6.2)μg/m3,各离子浓度高低顺序为NO₃->SO₄2->NH₄+>K+>Ca2+>Cl->Na+>Mg2+;二次离子SNA(SO₄2-、NO₃-、NH₄+)占总水溶性离子比例达到90.0%以上,其在PM₁中占比的季节差异明显,冬季(35.0%)>春季(23.6%)>秋季(22.0%)>夏季(17.5%)。春、夏季NO₃-/SO₄2-分别为0.9和0.6,而秋、冬季NO₃-/SO₄2-分别为1.2和2.1,说明春夏季固定源对PM₁贡献更大,秋冬季移动源对PM₁的贡献更加显著。受来源和气象条件影响,SOR和NOR年均值分别为0.37和0.04,表明观测期间SO₂的二次生成率更为突出。主成分分析结果显示,成都市西南郊区PM₁中水溶性离子的主要来源有二次无机源、燃煤、生物质燃烧和扬尘。     

NO3-对二级出水DOM与Cu2+络合作用的光谱特性影响

利用三维荧光光谱法和紫外分光光度法,研究NO₃^-对二级出水DOM与Cu²⁺络合作用的光谱特性和络合能力的影响.随投加NO₃^-浓度增加,二级出水DOM与Cu²⁺络合作用后代表类蛋白质（类色氨酸）物质荧光峰消失,紫外吸收峰右侧红移.投加NO₃^-浓度与二级出水DOM和Cu²⁺络合作用后的HIX、α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄和UV₂₅₃/UV₂₀₃值呈显著正相关,与BIX显著负相关（r为-0.958~-0.719）,与S_240-400和S_275-295值分别呈指数增加和指数减少关系（R²分别为0.9678~0.9952和0.9965~0.9978）,对FI、α₃₅₀、α₃₅₅和S_350-400值影响较小.二级出水DOM中的紫外光类腐殖质、可见光类腐殖质和高激发波长类色氨酸物质与Cu²⁺作用后的条件稳定常数lgK分别为2.08~2.46,1.84~2.51,2.27~2.57L/mmol,配位荧光官能团比例分别为19.5%~36.5%、22.5%~33.3%和24.4%~29.2%.二级出水DOM中类腐殖质和类蛋白质与Cu²⁺的络合反应强度相差不大,且样品中NO₃^-浓度不同时,用部分荧光参数（HIX）和紫外参数（α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄、S_240-400和S_275-295）表示DOM的含量、分子性质存在一定的不确定性.     

耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池（MEC）电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统（MES）降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H⁺被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/（L·d）,且在21d内化学需氧量（COD）去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能.     

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.      

光电催化氧化处理高含氯采油废水的研究

以高压汞灯为光源,考察了在光催化、电氧化、光电催化及光电催化/H₂O₂体系中降解实际油田采油废水的效率.研究了实际高含氯采油废水在TiO₂悬浮态光电催化反应器中的降解动力学.结果表明,在相同的槽电压和反应时间下,光电催化体系降解有机污染物的效率均高于电化学氧化和光催化,而且在电氧化和光电催化氧化体系中均检测到有一定量的活性氯产生,从而可以提高有机污染物的降解效率.光电催化/H₂O₂体系中由于在紫外光的照射下H₂O₂分解为大量的·OH从而使得降解效率在短时间内大大提高.同时详细研究了采油废水的初始ρ(COD_Cr),槽电压和溶液pH等对光电催化降解的影响.      

EGSB-BAF集成系统实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化

将膨胀颗粒污泥床(EGSB)和曝气生物滤池(BAF)集成,EGSB出水进入BAF进行短程硝化,BAF出水外回流至EGSB反应器为后者提供亚硝态氮,在不需外部投加亚硝态氮的条件下,实现厌氧氨氧化、甲烷化和短程硝化反硝化的耦合, 系统地处理ρ(氨氮)为50 mg/L和ρ(COD_Cr)为500 mg/L的合成废水.结果表明:当外回流比为200%时,系统CODCr,氨氮和总氮的去除率分别为92.4%,97.4%和80.6%;出水ρ(氨氮),ρ(亚硝态氮),ρ(硝态氮)和ρ(COD_Cr)分别为1.05,4.30,2.56和35.3 mg/L;COD_Cr,总氮和氨氮的去除负荷速率分别为1.770,0.137和0.164 kg/(m3·d). 与传统的活性污泥过程相比,EGSB-BAF集成系统回收甲烷1.03 　L/d,占系统COD_Cr去除量的37.0%;在系统总氮的去除过程中,厌氧氨氧化途径占35.9%,短程反硝化途径占47.4%,全程反硝化途径占16.7%.      

适用于高氯氨氮废水电催化处理的Ru-Ir电极合成表征及性能评价

研究了钌铱摩尔比对钌铱电极微观结构、化学性质、电化学性能和脱氮性能的影响。采用电化学方法测试了电极的电化学性能。结果表明:Ru-Ir固溶体为金红石晶体,晶粒分布均匀,连接紧密。随着Ir摩尔比的增加,Ru-Ir电极的电化学性能先升高后降低。当n(Ru):n(Ir)为2:1时,Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的电化学性能最佳。Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的析氯电位、腐蚀电流密度和电导率分别是RuO₂电极的0.998,0.755,1.816倍。在处理高氯氨氮模拟废水时,利用合成电极氧化脱除氨氮的结果表明,Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的处理效果最好,当电流为0.5 A时,50 min内氨氮脱除率可达到75.2%,证明了电催化技术能有效处理高氯氨氮废水。     

响应面法优化CANON工艺处理猪场沼液脱氮性能研究

为了得到全程自养脱氮（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON）工艺处理猪场沼液脱氮性能的最佳工艺条件,以处理实际猪场沼液的连续流CANON工艺为研究对象,采用BBD响应面法优化其关键运行参数,探究了HRT（水力停留时间）、温度和进水ρ（NH₄+-N）各因素的交互作用.结果表明:①HRT、温度和进水ρ（NH₄+-N）对反应器脱氮效率均有显著影响,且数学模型拟合度良好,各因素对TN、NH₄+-N去除率的影响程度由强到弱依次为进水ρ（NH₄+-N）> HRT >温度.②通过BBD响应面法获得最佳脱氮条件为HRT 1.35 d、温度34.4℃、进水ρ（NH₄+-N）415 mg/L.在接近响应面优化后的条件下进行验证试验,得到出水ρ（NH₄+-N）平均值为74.68 mg/L,NH₄+-N去除率为83.05%;出水ρ（TN）平均值为108.28 mg/L,TN去除率为73.91%,与模型预测值较接近.研究显示,BBD响应面法能在较少的试验次数下检验影响因素之间的交互作用,可科学地优化CANON工艺处理猪场沼液的脱氮性能.      

Ti/PbO2电化学法降解废水中三种氟喹诺酮类抗生素

采用Ti/PbO₂阳极电解3种典型的氟喹诺酮类抗生素（诺氟沙星、甲磺酸培氟沙星与盐酸环丙沙星）废水,通过优化pH值、电解质浓度条件,分析3种抗生素的去除效果、降解过程和产物.结果表明电化学法对3种氟喹诺酮类抗生素均有明显的降解效果,电解240min下的最优降解条件为pH值控制在7.8~8.0,电解质硫酸钠投加量为0.04mol/L.在最优条件下3种抗生素的去除率均大于97%,降解过程均符合一级动力学方程,UV₂₅₄值的去除率较高（去除率大于67%）,处理后废水的芳香度和SUVA值明显下降.液质联用分析结果和文献调研显示,电解有机产物主要通过脱氟、哌嗪环的转化和喹啉环的转化这三个途径生成,且随电解时间增加呈现先增后减的趋势,同时产生F^-、NH₄⁺和NO₃^-等无机物.Ti/PbO₂阳极能有效电解废水中3种典型氟喹诺酮类抗生素,可用作生物处理等方法的预处理.     

Na2SO3氧化处理高浓度含硫废水的过程探讨

采用Na₂SO₃氧化法在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了初始pH和氧化剂投加量对硫化物去除效果及氧化产物产量的影响,并对固相产物的晶体结构进行分析;同时结合Na₂SO₃氧化脱硫电极电动势的理论计算,采用反应-离心分离耦合的方法及时分离目标产物单质硫S0的方式研究了Na₂SO₃氧化硫化物的反应历程。实验结果表明:在初始pH值为5,氧化剂投加量为5 g/L,反应时间为15 min的条件下,硫化物去除率为71.79%,S0产量为603.5 mg/L;采用反应-离心分离耦合的方法及时分离S0,在转速为2500 r/min时,S0产量可提高到819.5 mg/L;X射线衍射(XRD)分析表明,普通反应体系和离心反应强化体系中固相产物均主要为环状斜方硫(α-硫)。     

类芬顿催化剂Cu-Co-Fe金属氧化物的制备及其对典型难降解有机物的去除

针对典型难生物降解污染物,为强化其在废水处理中的降解去除,开展了合成类芬顿催化剂及其对安替比林（ANT）及染料降解特性的研究。水热法合成的Cu_1-xCo_xFe₂O₄金属氧化物催化剂是一种具有尖晶石立方结构的磁性材料,比表面积为147.3~187.5 m2/g,饱和磁化值为17.2~62.3 EMU/g。随着Co含量逐渐增加,催化剂的催化活性有明显提高。所得最佳Cu_0.25Co_0.75Fe₂O₄催化剂的适用pH值为7~9,ANT初始浓度为50 mg/L,催化剂投加量为0.7 g/L和H₂O₂投加量为150 mmol/L的条件下,当反应初始pH=7时,对ANT去除率为93.1%;pH=9时去除率达到94.7%。不同类型的难降解有机物,如罗丹明B和酸性橙Ⅱ在该催化剂催化作用下也可实现有效降解。催化剂通过磁性回收再利用5次循环后,ANT去除率仍保持在80%以上,表明催化剂具有较好的稳定性和重复使用性。研究合成的类芬顿催化剂为高效去除废水中的难降解有机物提供了科学依据。