磁场强化臭氧液相传质

对不同种气液接触方式的臭氧气液传质性能进行了研究,考察了磁场作用下的臭氧进气量,液面高度以及液相pH值对微气泡臭氧传质效果的影响规律。实验研究表明,相同实验条件下,采用微气泡附加磁场(磁铁相吸)比底部曝气盘和微气泡发生器接触方式,液相中溶解的臭氧浓度分别提高了72.6%和11.4%,经过30 min后,水中溶解的臭氧浓度为8.91 mg/L,传质系数为0.2272 min-1,传质系数显著提高;在磁场的作用下的微气泡臭氧接触方式,臭氧气体流量较小的情况下,臭氧在液相溶解效率较高,液面高度h越高溶解的臭氧浓度越低,传质系数kLa值随着气液流量的增加而增加,但是随着液面高度h的增加而降低,液相的pH值也影响着传质效果,pH越低,水中溶解的臭氧浓度越高,传质系数越高。     

臭氧氧化污泥的试验研究

采用接触反应柱对污泥臭氧氧化过程中污泥性质的变化进行了研究。结果表明,在相同臭氧投量下,低浓度臭氧分解污泥的效率较高;在臭氧投量为0．1gO3／gss、臭氧浓度为16．8mg／L时,臭氧化使污泥溶液中的溶解性TOC从114．9mg／L增加到803．7mg／L;臭氧氧化后溶解性IC(无机碳)从2．63mg／L减少到1．02mg／L;臭氧氧化显著提高了污泥沉淀性能,氧化后污泥的SV和SVI相当于氧化前28．9％和58％。臭氧氧化使污泥的pH从初始的7．13降低到投量增加到0．44gO3／gss时的4．40。污泥臭氧化的最佳投量点为0．1gO3／gSS。     

臭氧微气泡深度处理染料废水生化出水

采用臭氧氧化法对某厂染料废水生化出水进行深度处理,考察了废水初始pH值和臭氧气泡大小对废水处理效果的影响,研究了臭氧微气泡对气液传质的影响。结果表明,在pH 2.5~11范围内,废水初始pH值越大,处理效果越好;加载微孔膜片后,臭氧气泡粒径变小,增大了臭氧的传质比表面积,延长了臭氧气泡在反应柱内的停留时间,强化了传质效果,处理废水的臭氧利用率可增大10%~30%,强化了臭氧氧化作用。加载5 μm孔径的膜片相比无膜片的情况,COD去除率提高了近30%,TOC去除率提高了16%。     

畜禽养殖废水生物处理剩余污泥臭氧减量过程中的重金属释放

采用臭氧氧化污泥减量法对畜禽养殖废水SBR中的剩余污泥进行处理。当臭氧反应时间控制在30min时,污泥的溶解比例在30％左右（以MLSS计）。上清液中一定量的SCOD溶出可为生物处理单元提供充足的碳源,同时在上清液中,TN、TP及水相重金属浓度增加有限,臭氧氧化后的污泥液回流污水处理系统后造成的N、P处理负荷较小,重金属对污泥微生物的活性抑制风险较低。若继续延长臭氧的反应时间,上清液SCOD、TN、TP以及重金属cu、Pb的释放速率明显增加,同时上清液的C／N降低,臭氧化后的污泥液回流反而不利于生物单元的脱氮处理。综合考虑TN、TP及水相重金属浓度增加的危害性,臭氧反应时间应控制在30min,臭氧实际投加量应为123．1mg O3／gSS。     

球磨热碱耦合法破解污泥-释放碳源及污泥减量化的效率

研究了球磨热碱耦合法破解污泥释放碳源的效率,进一步探索了直接以破解液代替外加碳源用于反硝化脱氮的可行性,并研究了该方法对污泥减量化的效果。结果表明,在水浴温度80 ℃,复合碱投加量为154 mg·g ⁻¹(以污泥VS干重计),反应24 h后,对于浓缩后含水率为93.8%的污泥,破解液中SCOD达到2.013×10⁴ mg·L⁻¹,COD达到4.725×10⁴ mg·L⁻¹。三维荧光光谱显示,污泥破解液中荧光性有机物质以易生物降解的色氨酸类和微生物代谢副产物类占据主导地位。污泥处理前后,TS由61.7 g۰L⁻¹下降至15.6 g۰L⁻¹,其中部分超细颗粒随上浊液回收利用,污泥减量化程度达到74.7%;VS由30.4 g۰L⁻¹下降到4.6 g۰L⁻¹,挥发性有机质的去除率达到84.7%。粒径分析结果表明,原始污泥中值粒径由预处理前28.1 μm降为12.6 μm,粒径显著减小,并产生2.5 μm左右的细颗粒悬浮于破解液。随后以破解污泥沉淀后的上浊液直接作为替代碳源,在模拟的反硝化实验中(外加硝酸钾作为氮源),反应器持续运行稳定后,NO₃⁻-N的去除率均高于97.0%。以上结果表明球磨热碱耦合法是一种非常高效污泥减量化方法,破解液可有效作为反硝化碳源使用,污泥资源化和减量化效果好,是一种非常有前途的污泥处理处置方法。     

水介质中微气泡臭氧化处理高浓度甲苯气体

高浓度挥发性有机物(VOC)气体高效处理技术是大气污染控制领域关注的重点。采用微气泡臭氧化在水介质中通过吸收-氧化过程对高浓度甲苯气体进行处理,考察微气泡臭氧化强化甲苯吸收-氧化去除性能、机理以及水介质pH对该工艺处理效果的影响。结果表明,微气泡能够强化甲苯气体在水介质中的吸收过程,氮气/甲苯微气泡在水介质中的甲苯去除率和吸收量均显著高于氮气/甲苯传统气泡,同时氮气/甲苯微气泡通过产生·OH氧化反应,使得平均甲苯氧化矿化率达到40.97%。微气泡臭氧化在水介质中对甲苯气体具有更高效的去除性能,臭氧/甲苯微气泡处理中甲苯平均去除率为97.08%,甲苯可被完全矿化而几乎无中间产物积累,其平均氧化矿化率为88.56%、平均臭氧利用率为82.54%、臭氧投加量与甲苯矿化量比值为1.26,处理性能显著优于臭氧/甲苯传统气泡处理。水介质pH对臭氧/甲苯微气泡处理甲苯气体具有一定影响,不同pH条件下甲苯气体去除率基本相当,但中性条件下甲苯氧化矿化率最高;碱性和酸性条件下甲苯氧化矿化率有所下降。微气泡臭氧化为高浓度VOC气体高效处理提供了新的解决途径。     

微气泡臭氧化强化吸收-氧化处理高浓度乙酸乙酯气体

采用微气泡臭氧化处理模拟高浓度乙酸乙酯气体,考察了强化吸收与氧化去除体系的性能、反应动力学及氧化反应的过程。结果表明,微气泡臭氧化能明显提高易溶性乙酸乙酯气体吸收-氧化处理的效率,乙酸乙酯气体整体平均去除率高于96%,氧化矿化率可达到90.22%,高于普通气泡臭氧化过程的63.25%和47.15%。微气泡臭氧化可提高臭氧利用效率,累积臭氧利用率可达到85.5%,高于普通气泡中的58.6%;同时,还可强化·OH氧化反应,提高臭氧化反应效率,反应中臭氧消耗量与乙酸乙酯TOC去除量比值(R)仅为1.04 mg∙mg⁻¹,明显低于普通气泡臭氧化过程的1.53 mg∙mg⁻¹。微气泡臭氧化处理中,乙酸乙酯传质吸收和氧化矿化反应均符合表观零级动力学方程,氧化矿化速率与传质速率基本平衡。以上结果表明,微气泡臭氧化处理可实现长期稳定高效处理乙酸乙酯气体。     

臭氧在柱式反应器中的强化传质过程

结合理论分析,提出了影响臭氧在水中传质效率的三大因素：表观气速μobs、初始气泡直径d、液位高H。通过实验设计,以臭氧氧化柱式反应器中气泡的行为为研究对象,以废水COD去除率及臭氧利用率为指标,考察了这三大因素对臭氧传质效率的影响,且探讨了体系中引入搅拌对强化臭氧传质的贡献。结果表明,适当地提高表观气速μobs、初始气泡直径d及液位高H都可强化气液传质、提高废水处理效果,而对于传质控制型反应效果更为显著。在低、中表观气速下,搅拌能促使气泡均匀分散,从而提高气液传质效率;而在高表观气速下,搅拌作用的强化能力是有限的。通过对搅拌作用下反应器内流体热视图分析可知,反应器内中心气泡密度、尺寸均高于近壁面位置。n=100 r·min-1时,反应器内气泡直径小且分布均匀;n=200 r·min-1时,反应器内气泡破碎严重,搅拌杆有气穴生成;n=500 r·min-1时,反应器中心出现明显旋流与气液分层现象。     

臭氧在污泥减量技术中的应用

大量的剩余污泥已成为国内外污水处理行业亟待解决的问题,因此各种物理、化学和生物方法被应用到污泥处理中,臭氧以其独特的性质从一开始应用就备受青睐.详细地说明了臭氧在污泥减量技术中应用的背景及原理,重点介绍了臭氧对污泥性质的影响,并分别从臭氧氧化技术与传统活性污泥法组合、与AO工艺组合、与膜生物反应器(MBR)组合、与磷回收工艺组合、与SBR工艺组合等角度分析了臭氧在污泥减量技术中的应用与现状、目前存在的问题及未来的发展方向.     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

臭氧气泡大小对分散染料废水氧化处理效果的影响

采用臭氧氧化法处理实际分散染料废水,研究了初始pH、臭氧投加量、反应时间、臭氧气泡大小(气体洗瓶和自制的砂芯鼓泡反应柱分别作反应器)对处理效果的影响,采用动态显微高速摄影仪对反应器内的臭氧气泡进行了表征.结果表明,反应体系的初始pH、臭氧投加量越高,反应速率越快,染料废水的脱色及矿化效果越好;染料废水的臭氧氧化处理过程符合拟二级动力学方程;自制的砂芯鼓泡反应柱改善了臭氧分散效果,缩小了气泡直径,提高了臭氧传质速率和效率,强化了臭氧氧化能力.     

微气泡催化臭氧化深度处理制药废水的效果及DOM组分特性的变化

采用镁铝层状双氢氧化物(MAL)微气泡催化臭氧化(MAL/MB/O₃)体系深度处理实际制药废水,考察了该体系对溶解性有机物(DOM)的深度去除性能及DOM组分的变化特性,并与普通气泡臭氧化(CB/O₃)、普通气泡催化臭氧化(MAL/CB/O₃)、微气泡臭氧化(MB/O₃)工艺进行了比较。结果表明,MAL/MB/O₃处理性能优于CB/O₃、MAL/CB/O₃和MB/O₃,在臭氧投加总量与处理废水初始COD值之比为0.6、气流量0.5 L·min⁻¹、催化剂投加量0.5 mg·L⁻¹的条件下,整体COD去除率可达49.79%,COD去除量与臭氧消耗量的比值为0.83,废水的可生化性得到了一定改善,生物毒性显著下降。废水DOM中疏水性组分氧化去除率高于亲水性组分。臭氧直接氧化可去除疏水性组分,而亲水性组分去除主要依赖HO·氧化。MAL/MB/O₃对DOM的去除效率最高,可达到52.51%,其中疏水性组分整体去除率56.67%,亲水性组分整体去除率46.93%。废水DOM在氧化处理中存在官能团向酸性基团转化、类腐殖质向类富里酸和类胡敏酸转化、其他组分向亲水性酸(HIA)组分转化的趋势。MAL/MB/O₃强氧化能力对于DOM组分不饱和结构和荧光结构的破坏作用最为显著。以上研究结果可为制药废水深度处理提供参考。     

臭氧预处理促进剩余污泥的水解酸化

以某城市污水处理厂剩余污泥为研究对象,探讨臭氧预处理对剩余污泥破解效果以及对后续水解酸化有机物释放的影响。实验结果表明,随着臭氧投加量的增大,污泥溶胞率增加,有机质释放到污泥液相中,SCOD、蛋白质和多糖含量都大幅增加。臭氧预处理有利于污泥水解酸化过程,臭氧投加量越大,SCOD和蛋白质释放越多;随着水解酸化过程的进行,SCOD和蛋白质的含量逐渐趋于稳定,VFAs的浓度增大,臭氧投加量150 mg/g SS污泥产生的VFAs浓度是对照组的1.82倍。     

低剂量臭氧的直接通加对活性污泥的活性、微生物种群及污泥减量化的影响

研究构建了2个容积为1.1 L的好氧活性污泥反应器（即1号和2号反应器）1,号反应器每天直接通加低剂量臭氧（投加量为0.01 g O3/g TSS）,不加臭氧的2号反应器作为对照平行运行,均采用每天换一次人工污水的充/排式操作。运行71 d的结果表明2,个反应器对人工污水COD的处理效果基本相同。反应器运行40 d后1,号反应器的污泥浓度比2号反应器的污泥浓度低1 400～1 700 mg/L并可稳定在8 200 mg/L,污泥减量化效果明显。低剂量臭氧的直接通加明显降低了胞内ATP浓度,并影响了微生物的抗氧化活性,2号反应器的平均超氧化物歧化酶和过氧化氢酶酶活比1号反应器分别高了24.3%和9.5%。PCR-DGGE对两反应器微生物种群的分析结果表明：Uncultured gammaproteobacteria bacteri-um、Nannocystis exedens和Uncultured actinobacterium为1号反应器的主要种群;而2号反应器的主要种群为Uncultured bacte-rium和Uncultured gammaproteobacteria bacterium。     

金属微孔管制造微气泡的研究

用金属微孔管制造微气泡是一种比较新颖的气泡制造方法.研究了由金属微孔管内外压差提供推动力,推动管内气体从管上的微孔流出,在管外壁形成微气泡,管外高速流过的剪切流把气泡带走,形成气液混合水的气泡制造方法.微气泡的大小和数量通过改变管内外的压差和管外剪切流速度来控制.实验结果表明,产生的微气泡直径在20～70μm之间变化,数密度在0.53×103～1.01×103个/mm3之间.     

臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响

研究了臭氧预处理对剩余污泥特性及厌氧消化的影响,考察了臭氧投加量对污泥特性的影响,并进行了预处理后污泥厌氧消化产气的实验。结果表明,当臭氧处理时间为15 min时,污泥上清液中SCOD含量达到最高为1 006.08 mg·L-1,较未处理污泥提高了420.85%。污泥上清液中蛋白质和多糖含量在臭氧处理时间为10 min时达到最高。氨氮的含量在15 min时达到最大值。三维荧光结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的富里酸类物质有不同程度的减少,在臭氧处理时间为20 min时富里酸类物质减少量最为明显。显微镜和扫描电镜结果显示随着臭氧投加量的增加污泥中的微生物细胞结构受到了不同程度破坏。厌氧消化结果显示当臭氧处理时间为10 min时,污泥产甲烷率达到最高为318.39 mL·（g·VS）-1,较空白对照组提高了396.00%。     

畜禽养殖废水生物处理剩余污泥臭氧减量过程中的重金属释放简

采用臭氧氧化污泥减量法对畜禽养殖废水SBR中的剩余污泥进行处理。当臭氧反应时间控制在30 min时,污泥的溶解比例在30%左右（以 MLSS计）。上清液中一定量的SCOD溶出可为生物处理单元提供充足的碳源,同时在上清液中,TN、TP及水相重金属浓度增加有限,臭氧氧化后的污泥液回流污水处理系统后造成的N、P处理负荷较小,重金属对污泥微生物的活性抑制风险较低。若继续延长臭氧的反应时间,上清液SCOD、TN、TP以及重金属Cu、Pb的释放速率明显增加,同时上清液的C/N降低,臭氧化后的污泥液回流反而不利于生物单元的脱氮处理。综合考虑TN、TP及水相重金属浓度增加的危害性,臭氧反应时间应控制在30 min,臭氧实际投加量应为123.1 mg O₃/g SS。     

污泥臭氧减量化过程中氮溶出物的规律

以污泥臭氧减量化过程中含氮物质的转变为研究核心,分析了减量过程中不同形态氮溶出物随臭氧投量的变化,并利用线性回归方程归纳出污泥溶解过程中各形态含氮物质的溶出规律。结果表明：当臭氧投量在0.15 g O3·（g TSS）-1时,TN的增长速率最高,增幅达437.44%,此时MLSS减少了41.28%,可将0.15 g O3·（g TSS）-1视为臭氧最佳投量;XPS图谱显示,溶出的NH4+-N、NO3--N主要由污泥絮体中铵态氮和硝态氮的释放所致,而凯氏氮主要来源于胞内蛋白质-N（有机态凯氏氮）的溶出,在臭氧投量为0.30 g O3·（g TSS）-1时,凯氏氮占溶出TN的93.46%;最终建立TN关于ΔMLSS、臭氧投量D和臭氧浓度C的数学模型为TN=ΔMLSS·（0.000 96C+0.011 2）=e3.992·D0.774·C1.466·（0.000 96C+0.011 2）,该模型应用范围为MLSS=4 000~5 000 mg·L-1,20 mg·L-1C-1,0.02 g O3·（g TSS）-1D3·（g TSS）-1。     

臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响

高固污泥的厌氧消化速率低下,严重限制了有机物的利用。在序批式反应器中探究了臭氧预处理对高固污泥厌氧消化的影响。实验结果表明臭氧预处理能够显著促进高固污泥的消化,且最佳臭氧的剂量为80 mg·g-1（SS）,相应的最大甲烷产量为238 mL·g-1（VSS）,是空白对照组的1.36倍。进一步研究表明,臭氧的投加能够促进溶解性化学需氧量（SCOD）,溶解性蛋白质和多糖的溶出。最后NH4+-N和PO43--P的溶出量进一步验证了臭氧能够促进高固污泥的溶出。