生物滴滤塔填料改性前后NOx去除效果的对比试验研究

选取活性炭作为生物滴滤塔中微生物的载体,采用不同浓度的硝酸和氢氧化钠为改性剂对活性炭填料表面进行改性,分析对比不同改性条件下活性炭的物化性质及附着生物量,从而优化改性条件,并探讨填料改性对生物滴滤塔净化NOx工艺运行效果的影响。结果表明,不同浓度的硝酸和氢氧化钠中,1 mol/L的氢氧化钠改性效果最佳。改性后活性炭填料的形态、密度等基本性状均未发生较大变化,但比表面积较改性前增大了2倍左右,更适合微生物的生长繁殖,附着生物量最多。经最佳改性条件改性后的生物滴滤塔对NOx的去除效率明显提高,且稳定在87%~90%。在800~5 000 mg/m3范围内随机改变进气质量浓度,改性后的生物滴滤塔系统较改性前运行更稳定,抗负荷冲击能力更强。     

固体碳源填料床生物反应器去除水中硝酸盐的研究

采用室内试验装置,研究了以可生物降解聚合物材料(BDPs)变性淀粉为碳源和生物膜载体的填料床反应器对水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素.结果表明,反应器能有效去除水中的硝酸盐且试验过程中未发现亚硝酸盐积累;温度对反应器的反硝化速率有很大的影响,在14～30 ℃范围内,反硝化温度常数K=0.03;水力停留时间对反硝化反应起重要作用,硝酸盐去除率随水力停留时间的延长而提高,但反硝化速率则随水力停留时间的延长而降低.变性淀粉扫描电子显微镜的观察结果表明,变性淀粉表面形成许多空洞结构,扩大了微生物附着生长的表面积,有利于微生物的生长.     

生物填料地下渗滤系统处理生活污水的中试研究

以活性污泥等生物基质为填料.在不同的水力负荷和有机负荷条件下,研究了地下渗滤系统对生活污水的处理效果.中试结果表明:地下渗滤系统对COD、NH_4~+-N和TP有着良好的去除效果,在水力负荷为4 cm·d~(-1),污染负荷为280 mg·L~(-1)和320 mg·L~(-1)时.COD、NH_4~+-N和TP的去除去分别达到91.2%、97.2%、88.0%和90.6%、95.6%、90.4%;水力负荷达到450 mg·L~(-1)时,有机物及氨氮的去除率下降迅速,仅为83.2%和85.5%,TP的去除率略有提高,为91.7%;平均污染负荷为300 mg·L~(-1),水力负荷为4.0 cm·d~(-1)、6.5 cm·d~(-1)和8.1 cm·d~(-1)时,COD、NH+4_4~+-N和TP的去除率分别达到90.6%、97.4%、90.0%.87.3%、96.8%、84.0%和85.6%,96.3%,83.3%;适宜的生活污水处理条件是水力负荷为8.1 cm·d~(-1),污染负荷低于450 mg·L~(-1).在以上工况下的出水水质均优于生活杂用水水质标准(CJ251-89)和沈阳市污水处理中水回用标准,处理效果稳定;系统垂直方向的氨化细菌分布较均匀,硝化细菌在70 cm以上区域数量较多,反硝化细菌在70 cm以下区域数量较多;氨化细菌与COD、NH_4~+-N和TN的去除率的相关性显著,硝化及反硝化细菌与COD、NH_4~+-N和TN的去除率的相关性极显著;氨化、硝化和反硝化细菌与TP的去除率的相关性均不显著,说明生物作用不是TP脱除的主要途径.     

生物膜填料塔净化含甲醛异味气体的研究

采用改进的排泥挂膜方式进行微生物挂膜,扫描电子显微镜观察生物膜表面生物形态,探讨进气速度、停留对间、液体喷淋量、容积负荷等主要因素对不同浓度甲醛气体去除效率的影响.结果表明,驯化30d脱除甲醛的生物膜已基本成熟,生物膜表面长有大量真菌丝、原生及后生动物;优势菌体形态为球状和杆状,其中球菌直径2～2.5μm,且为中空网状的多孔性球团.通过对生物膜填料塔净化效果的研究,得到最佳工艺参数.当甲醛质量浓度为10～40 mg/m3,停留时间为27s,液体喷淋量20～40 L/h,容积负荷1～ 7.5 g/(m3·h)时,生物膜填料塔对甲醛的去除效率达到94％以上.     

不同填料生物反应器中脱氮微生物群落比较分析

为比较填充不同填料(悬浮填料和弹性填料)生物反应器的抗冲击负荷能力,研究了不同水力停留时间(14.80 h、11.90 h、9.89 h和7.99 h)下两组反应器的处理性能及附着生物膜的特性,通过提取基因组DNA,采用PCR扩增与高通量测序技术对水力停留时间为7.99 h工况下两者菌群测序并进行了操作单元(OTU)聚类分析、多样性分析和分类学分析。结果表明,不同水力停留时间下弹性填料附着的生物膜量和胞外多聚物(EPS)质量比均高于悬浮填料,生物膜结构较为稳定;弹性填料和悬浮填料富集微生物菌群的高通量测序分析均得到优化序列23 129条,测序覆盖深度都在99%左右,经过97%相似度归并后分别得到375个OTUs和307个OTUs,与悬浮填料相比,弹性填料附着的生物膜内硝化菌和反硝化菌丰度均较高,这在一定程度上表明弹性填料在处理污染河水时具有较强的抗冲击负荷能力。     

粉煤灰普通砌筑干混砂浆合理配比研究

将粉煤灰用于干混砂浆的生产,既可以解决其占地和环境污染问题,又可产生一定的经济效益。通过对阜新地区粉煤灰和其他原料的性质进行分析,以普通硅酸盐水泥、天然河砂和阜新发电厂商品粉煤灰为原材料配制干混砂浆。根据施工常用普通建筑砂浆的种类及标号,在水泥砂浆中掺入不同比率的粉煤灰。水泥取代率为15%~30%,砂浆稠度控制在7~10 cm。制成标准试件后经脱模放入标准养护室养护。测定粉煤灰砂浆试件的28 d抗压强度和90 d抗压强度,经与标准强度进行对比,得到粉煤灰取代水泥的合理比率。结果表明,配制M5、M7.5、M10砂浆时粉煤灰的水泥取代率分别为20%、25%、20%。粉煤灰掺入砂浆中取代部分水泥后,砂浆的28 d强度都超过标准强度,90 d强度则显示出更大的优越性。粉煤灰之所以可以取代部分水泥,是因为其中含有一定量的活性物质。这些活性物质与氢氧化钙、硫酸盐等反应生成了水化硅酸钙、钙矾石等物质,使凝胶体材料的整体强度,特别是后期强度得到明显提高。粉煤灰的颗粒较小,可以填充在水泥凝胶体的毛细孔中,使水泥凝胶体更加密实,进一步提高了材料的强度和抗渗性能。粉煤灰中含有大量球形玻璃体,改善了砂浆的和易性。配制的干混砂浆性能稳定,原材料种类少,便于配料加工。     

酒糟-粉煤灰协同赤泥的改良试验研究

将酸性酒糟废渣和粉煤灰作为脱碱和改良材料对赤泥进行协同改良,通过比较赤泥基质的物理性状、营养物质质量比及重金属存在形态,并结合盆栽试验为赤泥堆场的生态修复提供依据。结果显示：酒糟能够降低赤泥碱度,促进赤泥基质团聚体的形成,改善基质的物理结构,提高基质营养物质质量比,有效固定基质重金属并降低重金属在植物体内的积累;粉煤灰可有效增加赤泥基质孔隙度,促进基质团聚体形成;两者联合添加时赤泥土壤化效果更为显著,基质各项理化指标较单独施用改善更为明显,添加质量分数为20%粉煤灰和质量分数为20%酒糟的基质碱蓬草发芽率达93.33%。通过测定基质浸出液代表性重金属的质量比,采用内梅罗综合污染指数法评估利用酒糟与粉煤灰改良赤泥的方案污染程度为清洁级水平。     

粉煤灰和纤维陶粒重金属浸出特性研究

以粉煤灰、作物秸秆、外加药剂为试验材料经多重工序制得秸秆-粉煤灰纤维陶粒(简称"纤维陶粒"),为考察其作为水处理滤料的安全性,以原灰作对比,测定了粉煤灰及纤维陶粒中8种重金属(Hg、As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni)质量比,并通过浸出试验分析其浸出特性。结果表明,纤维陶粒中8种重金属质量比均低于原灰,二者重金属质量比从大到小顺序均为Ni、Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd、Hg。除Zn外,原灰重金属浸出量随浸出时间总体呈增加趋势,浸出量从大到小依次为Pb、Ni、Cu、Zn、Cr、As、Cd、Hg;纤维陶粒重金属浸出量随浸出时间整体呈增大趋势,浸出量从大到小依次为Pb、Ni、Cd、Cu、Zn、Cr、As、Hg,与原灰相比增加量减少。纤维陶粒浸出液中各重金属浸出量均低于原灰,Hg、As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni平均浸出量分别占原灰的56.14%、55.92%、86.17%、64.17%、47.50%、99.51%、40.74%、58.93%。原灰重金属最大浸出率从大到小为Hg、Cd、Pb、As、Zn、Ni、Cu、Cr;纤维陶粒重金属最大浸出率从大到小为Hg、Cd、Pb、As、Ni、Zn、Cu、Cr,Hg和Cr分别为最易和最难浸出重金属。与原灰相比,纤维陶粒中8种重金属质量比、重金属浸出量和最大浸出率均有所降低,能在一定程度上减少重金属向水溶液中的浸出,提高了其作为水处理滤料的安全性。     

硫化氢捕消剂清除硫化氢效果研究

硫化氢气体是高毒性气体,当其发生泄漏事故时将产生严重危害。目前,应对硫化氢泄漏事故的方法较少,主要为消防水喷淋和人员疏散,不能完全消除硫化氢的危害。针对硫化氢气体的特点,研制了在泄漏事故中用于清除硫化氢气体的捕消剂。硫化氢捕消剂为干粉状的,由吸附载体、反应组分和疏水组分组成。当发生硫化氢泄漏时,将捕消剂喷洒在泄漏源周围的空气中,使捕消剂与硫化氢充分接触反应以降低危害程度和范围。清除硫化氢实验结果表明,硫化氢捕消剂能够有效地清除泄漏在空气中的硫化氢气体。     

粉煤灰水热法合成沸石的研究进展

粉煤灰作为燃煤电厂排放的主要工业固体废弃物,对其进行资源化利用是必然的趋势,粉煤灰合成沸石是其高值化应用的有效途径之一。阐述了粉煤灰碱性水热法合成沸石的机理,体系中硅铝酸盐凝胶的形成是决定因素,且硅铝酸盐晶体形成经历了诱导期、成核期、晶体生长期3个时期。综述了传统一步水热法、二步水热法、微波辅助加热法、碱熔融-水热法、晶种诱导合成法、逐步升温法和渗析-水热法等方法的研究进展,对原料组成、外加碱激发剂、反应时间和温度、液固比、特殊添加剂、反应器种类等影响因素作了分析总结,并对粉煤灰水热合成沸石面临的问题、挑战及发展前景进行了展望。     

改性粉煤灰去除硝基苯废水的研究

粉煤灰经过废硫酸改性处理后吸附能力大大提高,用改性粉煤灰对生化后的硝基苯废水进行了实验研究,实验考察了粉煤灰的投加量、pH值、吸附时间对硝基苯去除率的影响,并对机理进行了分析.粉煤灰改性后应用于硝基苯废水处理中达到以废治废,具有一定的经济意义.     

变质岩填料在生物法处理高浓度淀粉废水中的研究

为了处理淀粉加工过程中产生的大量高浓度有机废水,采用可移动的新型生物处理器,即"厌氧-好氧一体式高浓度有机废水处理器"对淀粉废水进行处理.为了提高反应器的处理效率,将无机矿物变质岩作为好氧微生物生长的填料.对变质岩的表面结构进行了微生物挂膜前、挂膜后的SEM分析,并考察了不同反应室对COD的去除效果.结果表明,高浓度马铃薯淀粉废水在25-35℃.pH=5.0-8.0,水力停留时间为9 h时.经处理反应器的出水COD可降到120mg/L,COD总去除率达到95%以上,出水水质能达标排放.     

黄单胞菌生物滴滤塔处理硫化氢能力及产物研究

以黄单胞菌为硫氧化菌种挂膜于生物滴滤塔,研究其去除能力及产物.通过测定压降、生物量确定挂膜时间,以进出气口浓度变化反映去除效率,测定营养液pH值变化,用SEM电镜扫描、能谱分析、X射线衍射对产物进行分析.结果表明,黄单胞菌挂膜时间为4 d,持续运行,菌种均匀地分布于填料表面;保持气体流量为1 L/min,H_2S气体质量浓度在2 000 mg/m~3以下时,去除率大于90.5%,单位体积最大生化去除量为43.23 g/(m~3·h);以10 d为周期添加营养,系统的pH值在5～7;自然沉降得到的黄色颗粒状沉淀粒径为3.161～31.90 μm;能谱分析表面主要成分为C、O、S,应该为微生物和S系物;X射线衍射分析表明干燥粉末的主要无机物质存在形态为S单质.塔在弱酸环境运行,能减少对装置的腐蚀,营养液中通过物理沉降、过滤、低速离心的简单手段,就能回收产物S单质.     

稻壳-粉煤灰混合吸附剂对沼液氮磷的吸附

以稻壳-粉煤灰为混合吸附剂吸附沼液中的氮磷,考察了混合吸附剂组分质量比、吸附剂量、吸附时间、初始氨氮质量浓度和p H值对吸附效果的影响。结果表明:在沼液中PO3-4-P和NH+4-N初始质量浓度分别为36.4 mg/L和88.2 mg/L、稻壳粉和粉煤灰质量比为3∶7、混合吸附剂投加量为50 g/L、吸附时间180 min、p H=8.3时,沼液中PO3-4-P的去除率达90.5%,NH+4-N去除率达70.6%,COD去除率达29.7%,PO3-4-P、NH+4-N和COD的吸附量分别为0.6588 mg/g、1.245 mg/g和1.356 mg/g。     

生物膜填料塔净化低浓度甲醛废气的动力学模型研究

通过实验及动力学理论分析,对生物膜填料塔系统净化低质量浓度甲醛废气的适用动力学模型进行了研究.生物膜生化反应动力学分析显示,甲醛废气的生物净化有与其他挥发性有机废气(VOCs)不同的生化反应动力学特征,其反应类型判别准数M值远小于1(M=0.004(《)1.0),即生物膜中甲醛的生化反应速率远远小于其在液膜中的扩散速率,为慢速生化降解反应.针对净化低质量浓度甲醛废气的生物膜填料塔实验系统的研究表明,应用"吸收-生物膜"理论模型得到的甲醛净化效率、甲醛生化去除量和出口气体甲醛质量浓度的计算值与实验值之间的相关系数R分别到达了0.87、0.96和0.89,具有很好的相关性;而"吸附-生物膜"理论模型对应的相关系数R分别仅为0.64、0.84和0.64.与"吸附-生物膜"理论模型相比,"吸收-生物膜"理论模型描述甲醛废气生物净化过程具有良好的适用性,研究结果对生物法废气净化技术的相关基础理论研究和工程应用研究具有重要的参考价值.     

粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定重金属污染底泥的影响

利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥.固定胶凝材料和底泥的质量比为1.5∶1,在不同养护时间(7 d和28 d)下,研究粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定污染底泥的影响.浸出毒性(固体废物浸出毒性浸出方法--醋酸缓冲溶液方法,HJ/T 300-2007)结果表明,固化体浸出液中主要重金属Cd、Pb和Zn的浓度均符合危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别(GB 5085.3-2007)的要求.在稳定浸出液pH=4的条件下,粉煤灰掺用量不超过50%时,浸出液中Cd、Pb和Zn浓度均低于GB 5085.3-2007规定的限值,适量掺加粉煤灰降低了重金属的浸出毒性.无侧限抗压强度结果表明,8%的粉煤灰掺加量能够一定程度地提高固化体抗压强度,继续增加粉煤灰用量导致固化体抗压强度持续下降.环境耐受力测试结果表明,干湿循环对固化体的破坏不大,而冻融循环对固化体的破坏较大,当粉煤灰掺用量超过33%时,养护28 d的固化体冻融循环质量损失高于30%.利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥,合适的粉煤灰掺用量为33%.     

软/硬质悬浮填料对MBR中EPS的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器(MBR)中分别投加硬/软质悬浮填料处理人工废水.分析测定EPS、SVI、膜污染阻力及跨膜压力的变化,采用统计分析方法研究了软/硬质悬浮填料对MBR中EPS及SVI的影响;通过扫描电镜(SEM)分析,表征添加软/硬质悬浮填料膜表面的污染状况.结果表明,添加软/硬质悬浮填料膜组件表面滤饼中的溶解性EPSS和结合性EPSB与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为0.929～ 0.984和0.798～0.853,EPSS与膜污染阻力之间表现出更强的相关性,EPSS对膜污染阻力的贡献大于EPSB.添加软/硬质悬浮填料MBR污泥混合液的EPS与SVI的皮尔逊系数(rp)分别为0.895和0.798,呈现明显的正相关性.SEM分析也表明,添加软质填料的膜表面污泥覆盖程度大于硬质填料的膜表面,但膜内部的污泥沉积量明显低于硬质填料.与软质悬浮填料相比,硬质悬浮填料能导致MBR污泥混合液的SVI和EPS含量增大,增加膜污染速率和不可逆膜污染阻力,软质悬浮填料具有更好的控制膜不可逆污染的效能.     

基于响应面方法的粉煤灰地质聚合物混凝土制备

针对粉煤灰的资源利用和环境保护问题,对粉煤灰地质聚合物混凝土(Fly ash Geopolymer Concrete,FGC)的制备进行了系统研究。为有效解决FGC制备参数的优化问题,在单因素分析的基础之上,采用Box-Behnken Design响应面方法设计并进行了系列研究试验,建立了基于响应面方法的FGC强度预测模型,并对其制备参数进行了优化。结果表明,当FGC水胶比为0.35、用碱量为7.9%、水玻璃模数为1.66时,其28 d抗压强度预测值得到最大值(44.6 MPa),验证试验证明了响应面方法优化制备FGC的有效性。     

水力负荷对3种滤料生物挂膜和溶解无机氮去除效果的初步研究

以人工模拟海水养殖废水为处理对象,探讨了PE(聚乙烯)环、珊瑚石和PP(聚丙烯)方便面净水板3种生物滤料对氨氮的吸附性能,获得了动态吸附的穿透曲线。研究了3种滤料的生物挂膜情况以及挂膜成熟后在不同水力负荷下的净水效果。结果表明,珊瑚石滤料的挂膜成熟时间明显短于PE和PP材质的滤料,生物膜厚度与水流流速呈负相关。水力负荷对3种滤料生物滤器的净水效果有显著影响,当水力负荷为19～51 m3/(m2.h)时,生物滤器对TAN、TOC和NO2--N有较为理想的去除效果。