消毒剂和溶解氧对管网铁释放影响的中试研究

针对南水北调中线水源地丹江口水库水调入受水区城市后,可能引起管网铁腐蚀产物释放的问题,从北方某受水区城市的实际管网中挖取了原通地下水的3个地点的铸铁管道,在丹江口搭建了中试模拟系统,开展水源切换以及消毒剂和溶解氧对管网铁释放影响的中试研究。结果表明,实验管道管垢较薄且稳定性较差,在水源切换初期有"黄水"现象发生;增加进水硫酸根浓度,管网系统出水总铁浓度和浊度均有所增加;在0.3~3.6 mg/L的范围内改变进水自由氯浓度对实验系统铁释放的影响没有明显的规律;但进水氯胺浓度从1.3 mg/L增加到2.0 mg/L时,YS系统的铁释放有所升高;进水溶解氧浓度从8 mg/L增加到15 mg/L时,实验系统的铁释放都有明显的降低,但再增加到20 mg/L时,铁释放反而有所升高。     

地下水中锰对滤料表面氧化膜去除氨氮的影响

在中试实验条件下,考察锰对石英砂滤料表面复合氧化膜去除氨氮的影响。实验结果表明:进水不含Fe~(2+)、Mn~(2+)的条件下,接触氧化对NH_4~+-N的最大去除能力约为2.0 mg/L;氨氮浓度低于2.0 mg/L时,锰离子对氨氮的去除没有明显影响;增大进水氨氮浓度为2.7 mg/L时,进水锰离子浓度为1.8 mg/L时最有利于活性滤膜对氨氮的去除,氨氮的去除率较进水不含锰离子时提高了14.3%,出水氨氮浓度低于饮用水标准限值0.5 mg/L。     

氨氮对生物净化滤柱中铁锰氨氮去除效果的影响

采用培养成熟并稳定运行一段时间的生物除铁除锰除氨氮滤柱,考察进水氨氮浓度变化对铁锰氨氮去除效果的影响。结果表明:进水氨氮从约1.2 mg·L~(-1)逐步提高到约2.0 mg·L~(-1)的过程中,铁、锰和氨氮的去除效果没有受到影响。当进水氨氮超过2 mg·L~(-1)时,进水溶解氧不足,铁的去除效果不受影响;生物除锰受到氨氮升高过程中产生的亚硝氮的抑制,并且与氨氮竞争溶解氧,导致出水锰升高,然而锰氧化菌能够在低溶解氧条件下将锰氧化,出水锰数天后又降到0.05 mg·L~(-1)以下;出水氨氮随进水氨氮的升高而升高。沿程分析发现,进水溶解氧充足时,氨氮和锰的氧化速率没有受到影响;但进水溶解氧不足时,氨氮和锰的氧化速率明显降低;铁的去除速率不受溶解氧的限制。生物净化滤柱可以在较低的溶解氧条件下运行,从而降低能耗。     

无氧条件下复合锰氧化膜去除地下水中高浓度锰

为考察进水无氧条件下复合锰氧化膜对地下水中高浓度Mn~(2+)的去除效果,在中试规模条件下,对进水高溶解氧条件、低溶解氧条件以及无氧条件进行了对比研究,同时对滤柱沿层Mn~(2+)浓度、pH和溶解氧等相关指标进行测定分析。结果表明,在无氧条件下(DO0.1 mg·L-1),氧化膜可持续高效的去除水中高浓度的Mn~(2+),且该进水溶解氧条件下氧化膜对Mn~(2+)的去除效果优于DO 1～2 mg·L-1条件下的去除效果,反应速率常数为DO 1～2 mg·L-1条件下反应速率常数的3.06倍,但与DO 6～7 mg·L-1条件下的速率常数相比较略低。对比有氧和无氧条件下氧化膜的SEM和XRD实验结果,无氧条件下长时间持续除Mn~(2+)后滤料表面形态及结构未发生明显变化,表明氧化膜结构和性能均稳定。复合锰氧化膜实现无氧除Mn~(2+),可以省去地下水Mn~(2+)去除过程中的曝气充氧环节,对地下水中Mn~(2+)去除技术的推广具有重要意义。     

地下水中二价锰对成熟石英砂滤层去除氨氮的影响

在中试条件下,考察了地下水中二价锰离子(Mn~(2+))对成熟石英砂表面滤膜去除氨氮(NH+4-N)的影响。结果表明,当进水Mn~(2+)浓度不大于3.5 mg·L~(-1)时,NH+4-N去除率随进水Mn~(2+)浓度增大而增大。相应地,Mn~(2+)的存在使得进水NH+4-N的浓度上限由2.51 mg·L~(-1)提高到2.83 mg·L~(-1),且NH+4-N和Mn~(2+)可实现同步去除。此外,进水Mn~(2+)的存在((2.1±0.1)mg·L~(-1))使得去除NH+4-N所需要的温度下降,这说明Mn~(2+)对石英砂表面复合氧化膜催化NH+4-N氧化具有一定的促进作用,从而提高了NH+4-N在滤柱中的去除速率。     

接触氧化过滤去除地表水中的氨氮

接触氧化过滤工艺普遍用于去除地下水中的氨氮,在去除地表水中氨氮的应用较少。为了对此工艺去除地表水中的氨氮进行研究,以附有铁锰氧化物的石英砂为滤料填充滤柱,测试了滤柱对地表水中的铁、锰和氨氮的去除效果,并重点分析了影响氨氮去除的主要因素。结果表明:当滤速为8 m·h-1,进水铁、锰、氨氮浓度分别为0.6、1.1和1.8 mg·L~(-1)时,滤柱对3种污染物的去除率分别为83.3%,95.3%和80.6%,3种污染物的出水浓度均达标。此外,升高进水温度、提高进水碱度可增大氨氮的去除率。当温度由8℃增大到14℃时,氨氮去除率提高了近一倍。进水投加NaOH(浓度为4mg·L~(-1))时,氨氮的平均去除率比不投加NaOH时高23.1%。     

水源切换条件下模拟管网铁离子释放控制

用北京市某供水区域铸铁管段搭建2套模拟管网装置,对水源切换条件下管网铁离子释放的控制进行了研究。实验过程中利用地下水为水源,通过调节进入管网的水中氯浓度为1.0~1.1 mg/L,溶解氧浓度为7~8 mg/L,经过40d运行后,管垢成分主要为α-FeOOH和Fe3O4。切换地表水源后,新的管垢组成更有助于铁氧化物中铁的氧化还原重新达到平衡,从而可以有效减少水源切换条件下铁离子的释放,管网出水浊度也得到很好的控制,保持了管网水质稳定性。     

颗粒物对不同材质管道出水的影响

以CDC生物膜反应器来模拟给水管网系统,选取聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)和不锈钢(SS)3种挂片材质,通过表征异养菌总数、细胞总数和颗粒物浓度研究颗粒物对不同管材出水的影响。结果发现,进水颗粒物浓度和体积浓度分别为63个·mL~(-1)和8.6×104μm3·mL~(-1),反应器稳定运行60 d后,3台不同管材反应器出水的颗粒物浓度和体积浓度都有所增长。其中PC出水的颗粒物浓度和体积浓度分别为4 151个·mL~(-1)和3.5×106μm3·mL~(-1),均高于PE和SS出水,且PC出水中异养菌总数和细胞总数分别为268 CFU·mL~(-1)和1.8×104cells·mL~(-1),也高于PE和SS出水。PC出水中可培养细菌比例从0.24%增加到了1.49%,高于PE和SS出水中可培养细菌比例的0.22%和0.24%。结果显示,颗粒物浓度和体积浓度与出水细菌含量具有显著相关性(R2均在0.96以上)。PC材质的管网更易吸附细菌,出水的颗粒物浓度和细菌数量也远远高于其他2种材质的出水,在实际使用中需谨慎选择使用。     

亚硝酸盐对生物膜CANON工艺脱氮性能和N_2O释放的影响

通过调控进水NO_2~--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L~(-1),研究不同初始NO_2~--N浓度对CANON工艺脱氮效果和N_2O释放的影响。结果表明:SBBR中,初始NO_2~--N浓度分别为0、25、50和100 mg·L~(-1)时,TN去除率分别达到81.65%、89.09%,87.75%和88.39%;对应的N_2O释放率分别为7.03%、7.93%、10.21%和11.94%;前1/2周期内N_2O释放量分别占总释放量的46%、53%、68%和75%。通过分析可知,较高初始NO_2~--N浓度,可以增加TN去除率,但是会刺激CANON工艺中N_2O释放量的增加。     

水源切换条件下模拟管网铁离子释放控制简

用北京市某供水区域铸铁管段搭建2套模拟管网装置,对水源切换条件下管网铁离子释放的控制进行了研究。实验过程中利用地下水为水源,通过调节进入管网的水中氯浓度为1.0~1.1 mg/L,溶解氧浓度为7~8 mg/L,经过40 d运行后,管垢成分主要为α-FeOOH和Fe₃O₄。切换地表水源后,新的管垢组成更有助于铁氧化物中铁的氧化还原重新达到平衡,从而可以有效减少水源切换条件下铁离子的释放,管网出水浊度也得到很好的控制,保持了管网水质稳定性。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌淋溶煤矸石过程中铁锰铬形态的释放特征

为研究微生物作用下煤矸石中重金属形态的淋溶释放特征,以湖南湘潭某煤矿矸石为研究对象,分析了接种嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)的淋溶液中铁、锰和铬金属离子浓度与矸石中相应金属形态的相互关系。结果表明:新鲜煤矸石中铁锰铬的背景值对其释放特性存在影响,接种微生物对矸石中的3种金属释放有促进作用,从其释放浓度来看,FeMnCr;矸石中铁主要以残渣态形式存在,而锰主要以铁锰氧化物结合态存在,经微生物的淋溶释放作用后铁的铁锰氧化态和残渣态减少,而Mn的可交换态减少,但是残存态增多,Cr的各种形态变化不太明显;淋溶液中金属离子浓度和矸石中相应金属形态的相关分析和逐步回归分析结果表明,接种微生物的淋溶液中铁离子浓度与铁的有机结合态和残渣态存在显著相关关系,而锰离子浓度主要与矸石中锰的可交换态存在非常显著的相关关系。     

进水氨氮负荷对污水生物脱氮过程中N_2O释放的影响

进水氨氮负荷是污水生物脱氮过程中N2O释放的重要影响因素。在稳定运行的序列间歇式活性污泥反应器(SBR)内,考察了进水氨氮负荷对污水生物脱氮过程中N2O释放速率、累积释放量和转化率的影响。结果显示,相比于缺氧段,进水氨氮负荷的增加对好氧段N2O的释放有较大影响,且N2O的释放速率、累积释放量和转化率均随进水氨氮负荷的增加而增大。当进水氨氮负荷从45.6g/(m3·d)增加到78.6g/(m3·d)时,系统的总N2O累积释放量和总N2O转化率增加并不明显,仅增加3.95mg、0.99百分点;而当进水氨氮负荷从78.6g/(m3·d)增加到117.6g/(m3·d)时,系统的总N2O累积释放量和总N2O转化率分别增加了25.24mg、4.49百分点。因此,在实际污水处理过程中,当进水氨氮负荷偏高(117.6g/(m3·d))时,系统的N2O释放量可能大幅增加,需要采取减少进水氨氮负荷的方法来避免N2O释放。     

烟气脱硫中亚硫酸钙铁锰复合催化氧化优化

亚硫酸钙氧化是湿法石灰石/石膏法脱硫中十分重要的一个环节,优化亚硫酸钙氧化过程有助于降低湿法脱硫能耗和物耗。以Ca SO_3氧化速率(SOR)为研究对象,对比了Fe和Mn单独催化和复合催化的氧化效果,通过单因素和响应面法考察了p H、Fe/Mn比例和起始Ca SO_3浓度对SOR的单独和联合效应。结果表明,Fe和Mn复合催化的SOR明显高于单独催化。对SOR的影响大小依次为起始Ca SO_3浓度p HFe/Mn,Fe/Mn和起始Ca SO_3浓度的交互作用显著。Ca SO_3氧化的最佳条件为p H 4.5,Fe/Mn为0.37,起始浓度为17.83 mmol·L~(-1),优化的SOR为4.22 mmol·(L·min)~(-1)。结构表征结果表明,亚硫酸钙氧化首先生成Ca SO_4·2H_2O的(020)、(021)和(041)晶面,产物为Ca SO_4·2H_2O。     

铁(Ⅱ)-炭活化过硫酸盐对剩余污泥中溶解性有机物释放的影响

通过预处理调控污泥溶解性有机物(DOM)的释放及其组分特性,对提升污泥后续厌氧消化、脱水等处理效率至关重要.为此,以Fe(Ⅱ)和活性炭活化过硫酸盐(PDS)预处理污泥,研究了不同活化PDS氧化路径下污泥DOM的释放特性及组分变化特征.结果表明,Fe(Ⅱ)活化在PDS投加量为2.7mmol·g-1时,TOC释放增量降低到10mg·L-1;Fe(Ⅱ)+AC活化在PDS投加量为1.6mmol·g-1时,TOC的释放增量降低至10mg·L-1;而在活性炭活化下,TOC的释放量随PDS投加量的增加呈线性增加.在活性炭活化下,污泥DOM的释放较缓慢但稳定,而在Fe(Ⅱ)活化下DOM释放速率快;同时,被活化的过硫酸盐很容易对DOM中具有荧光基团的蛋白质类物质和芳香类物质氧化分解,但糖类有机物不被氧化.通过Fe(Ⅱ)和活性炭的组合和对投加量的控制,可以选择性地调控污泥中溶解性有机物的释放速率和有机组成.本研究结果可为强化污泥厌氧消化和污泥深度脱水而选择性地调控污泥预处理过程提供参考.     

传统饮用水净化工艺对锰的去除特性

锰广泛存在于天然水体中,含量过高对人体健康存在诸多不良影响。将膜分离与电感耦合等离子体质谱分析技术相结合,深入探讨了传统饮用水净化工艺对溶解态和悬浮态锰的去除规律。结果表明,随着水深的增加,水源水体中的总锰呈上升趋势,溶解态锰则无明显变化。在各处理单元中,混凝-沉淀过程对颗粒态锰的脱稳沉淀和部分溶解态锰的吸附去除起着主要作用,砂滤对溶解态锰的氧化去除可以忽略;当原水中的总锰含量在0.28 mg·L-1时,处理出水中的锰含量在0.21 mg·L-1,平均去除率仅为25%。进行高锰酸盐预氧化,可有效提升总锰在后续各净化单元中的去除效率,处理出水可满足居民饮用水水质标准。     

Mn/GO复合催化剂催化氧化NO

针对尾气中NO浓度高且传统方法脱除NO代价高的问题,研究了锰固载氧化石墨诱导单过硫酸氢钾(PMS)催化氧化并吸收NO方法。通过浸渍法在氧化石墨上负载了Mn3O4制得Mn/GO催化剂,以此为催化剂催化PMS氧化NO。研究了p H、PMS投加量、催化剂投加量以及温度等因素对NO氧化率的影响。结果表明,该系列Mn/GO催化剂可以有效地诱导PMS氧化NO,热处理时间为7 h时催化效果最佳。同时,对Mn/GO(7 h)的FT-IR、XRD、SEM、EDS以及XPS表征可知,Mn3O4是主要的锰氧化物,并成功负载在GO表面。     

软锰矿电化学协同作用对活性嫩黄模拟废水脱色率的研究

以活性嫩黄K-4G模拟废水为处理对象，采用软锰矿与电化学协同法，分别在不同软锰矿加入量、电流密度、pH值、电解时间、染料初始浓度条件下进行电解实验，考察了各种因素对脱色率的影响。结果表明，增加软锰矿的用量、增大电流密度、降低pH值、延长电解时间都能提高脱色率，染料初始浓度对脱色率影响不显著。溶液中溶解态锰的浓度的变化表明，Mn(Ⅱ)在处理过程中表现出催化作用，外加电压可强化软锰矿的氧化作用。     

A/OMBBR工艺处理垃圾焚烧渗沥液厌氧出水过程中N_2O释放的影响因素

采用A/O MBBR工艺对垃圾焚烧渗沥液经厌氧生物处理后的出水进行脱氮处理,考察进水COD/N、pH、温度和回流比对脱氮系统中N_2O释放量的影响。结果表明,A/O MBBR系统中N_2O的释放量受进水COD/N、pH和回流比的影响较大,受温度的影响较小。降低进水COD/N、pH从8.5升高到9.5或降低到7.5、回流比从300%升高到400%,系统中N_2O的释放量均会升高。当进水COD/N为4.2,进水pH为8.5,温度为32℃,回流比为300%时,A/O MBBR系统中总N_2O的释放量最低,为2.03 mg·L~(-1),NH+4-N转化率和TN去除率分别为99.3%和80.6%。     

Mn_3O_4催化臭氧化处理钻井废水

采用锰系氧化物对钻井废水进行催化臭氧化处理,考察了不同初始pH、催化剂投加量以及臭氧投加量等因素对COD去除率的影响,探讨了Mn3O4表面电荷情况、化学吸附特性及催化臭氧产生·OH机理。结果表明,在初始pH为12,催化剂投加量为5g/L,臭氧投加量为18 mg/min,反应时间为20 min时,Mn3O4较Mn O2和单独臭氧氧化去除COD的效果更明显;Mn3O4的表面带负电荷,发生了水合羟基化过程,且Mn3O4与钻井废水中的污染物产生了化学吸附;臭氧与锰原子形成σπ-键合吸附于Mn3O4表面,经π*轨道能级的下降而进入活化状态,最终导致吸附于Mn3O4表面的OH-与臭氧相互作用产生·OH。     

烟气脱硫过程锰催化氧化亚硫酸钙的研究

利用直径280 mm、高320 mm的间歇式搅拌槽,在MnSO4加入浓度为0～0.05 mol/L的情况下,对亚硫酸钙悬浮液进行了催化氧化实验研究.实验结果表明,锰离子的加入会改变亚硫酸钙的氧化机理及氧化过程,表现为终点氧化率和氧化速率的变化.当Mn2 浓度为0.05 mol/L时,亚硫酸钙的终点氧化率比未加入Mn2 时高30%;此外,与非催化反应过程相比,Mn2 的加入能使亚硫酸钙在一个更宽的浓度范围内(0.02～0.073 mol/L)和一个更宽的时间范围内(20～100 min)均保持较高的氧化速率水平.