活化赤泥颗粒吸附除磷的效能与机制研究

以赤泥为主要原料,进行活化处理后,以粉煤灰为激发剂,膨润土(皂土)为黏结剂,碳酸氢钠为发泡剂制成不同配比的9种活化赤泥颗粒。将9种新型的活化赤泥颗粒吸附材料通过L9(34)正交试验进行对比,比较其对水体中磷的去除效果。结果表明,以吸附8 h后磷的吸附量为评价标准,在磷初始浓度为6.0 mg/L,p H为8.0时,配方8的赤泥颗粒对磷的吸附量为1.0 mg/g,对磷的去除率约为83.7%;而配方3的赤泥颗粒对磷的吸附量仅为0.1 mg/g,对磷的去除率约为7.2%。通过红外光谱法和XRD(X-衍射)对2种焙烧赤泥颗粒吸附材料的理化特性进行了表征和比较,发现焙烧后赤泥颗粒表面产生带有—OH官能团,可与磷酸根在溶液中发生配体交换反应而实现吸附。赤泥比例是影响吸附效果的关键因素。     

粉煤灰吸附去除城市景观水体中磷的初步研究

研究了三种常见的中、低钙粉煤灰的磷吸附特性。研究表明:吸附反应均符合Langmuir方程,吸附容量分别达到20.49、23.15和6.54 mg/g。30min之内均可达到磷吸附平衡,灰水比对磷吸附效果有较大影响。三种粉煤灰对模拟景观水体中磷的去除下限分别为0.02、0.01、0.30mg/L,在此下限以上,随着原水磷浓度的增加,磷的去除率升高,最高可达99.99%;在此下限以下则出现粉煤灰中磷溶出的现象。对城市景观水体的磷吸附实验表明,粉煤灰对总磷(TP)为0.14mg/L、可溶性磷酸盐(DP)为0.02mg/L的轻度富营养化水体中DP没有去除效果。对TP为0.73mg/L、DP为0.40mg/L的重度富营养化水体,DP的去除率分别为77.39%、88.30%和1.98%。实验结果表明,钙含量较高、磷吸附容量大的粉煤灰在处理磷含量相对较高、富营养化较严重的城市景观水体领域有着良好的应用前景。     

混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响

以乙酸钠和丙酸钠1:2混合作为碳源,进水COD浓度分别为200,400,600,800mg/L,研究混合碳源浓度对单级好氧生物脱氮除磷的影响,并通过比较微生物体内储能物质的变化,探讨混合碳源浓度对生物脱氮除磷性能影响的机理.结果表明,当进水磷和氨氮浓度分别为12,30mg/L时,随着进水COD由200增加至800mg/L,磷去除率由39.9%提升至86.4%(氮去除率从13.5%提升至96.4%).进水COD为400mg/L时单位挥发性悬浮固体(VSS)的磷和氮去除量达到最高[分别为(4.31±0.08)和(6.15±0.22)mg/g].当进水COD由200增加至400mg/L时生物除磷活性增强,而COD继续增加会使污泥沉降性能变差,脱氮除磷生物活性降低.好氧吸磷和同步硝化反硝化主要由微生物体内储能物质多β羟基烷酸盐(PHA)驱动,当进水COD为400mg/L时单位VSS消耗的PHA最多.混合碳源浓度通过影响碳源的好氧代谢,使微生物体内储能物质的积累/转化量不同,进而影响系统的脱氮除磷性能.     

活性污泥对回用净水中钙离子的去除研究

在静态条件下,进行了活性污泥对净水中钙离子的去除实验研究和机理探讨。在去除实验中,考察了活性污泥用量、搅拌强度、搅拌时间、初始钙离子浓度、溶液pH对钙离子的去除效果的影响。结果表明:用活性污泥去除钙离子可以获得较好的效果,去除量可达19mg/g,并且去除速度很快,5min即可完成;且去除机理可能有生物吸附、静电吸附和化学沉淀;适当的剪切力可以加速吸附反应的进程,证实了流体力化学效应的的存在。溶液pH不同,发生的沉淀反应不同,低pH条件下,钙离子与活性污泥中磷酸根生成Ca3(PO4)2沉淀,较高pH条件下,生成的沉淀为Ca5(OH)(PO4)3。     

水合氧化铁对废水中磷酸根的吸附-解吸性能研究

以FeCl₃为原料制备水合氧化铁吸附剂,研究其对废水中磷酸根的吸附-解吸性能.结果表明,随着溶液pH的降低,水合氧化铁对磷酸根的吸附能力不断提高,其吸附动力学曲线符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附模型.被吸附的磷酸根在50 g/L的NaOH溶液中进行解吸,解吸率>98%.解吸率与单位水合氧化铁的吸附饱和程度没有相关性.利用水合氧化铁对城市某污水处理厂污泥浓缩池上清液进行磷的吸附和解吸实验,结果表明该工艺对磷的回收率>90%.根据实验结果设计了城市污水中磷去除和回收工艺流程,该流程包括：吸附过程、解吸再生过程、富磷解吸液中磷回收等过程.     

污泥浓度对双重后置反硝化工艺脱氮除磷的影响

利用城市实际污水考察了ρ(MLSS)在2 400、3 350、4 300和5 250 mg/L 4种工况下SBR反应器(厌氧/好氧/缺氧/再好氧/沉淀/排水/预缺氧运行模式)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程及污泥产量. 结果表明:ρ(MLSS)由2 400 mg/L升至5 250 mg/L时,系统TN去除率由52.5%升至66.6%;后续缺氧及预缺氧工序的脱氮比例(该工序TN去除量占系统TN总去除量的比例)由12.7%增至23.1%;ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统TP去除率(75.6%)达到最大. 后续缺氧及预缺氧工序中,ρ(MLSS)与内源反硝化速率呈正相关(R2=0.703 7);提高ρ(MLSS)可使PAOs(聚磷菌)在下一个周期内获得更多的碳源,使厌氧释磷量由1.62 mg/L升至9.10 mg/L,但PAOs吸磷动力会减弱,对除磷不利. 在后置反硝化、污泥衰减、能量解偶联等减量机制共同作用下,ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统污泥减量可提高24.4%. 从脱氮除磷及污泥减量效果综合考虑,ρ(MLSS)是双重后置反硝化工艺重要的控制参数,在该研究条件下控制在4 300 mg/L最优.      

水稻秸秆阴离子吸附剂的制备及其性能的研究

为了合理利用我国过剩的水稻秸秆,同时解决水体富营养化问题,将水稻秸秆通过化学修饰合成得到阴离子吸附剂,探究其对磷的去除效果.通过测定带电情况、比表面积、扫描电镜、红外光谱,分析该阴离子吸附剂的性能;同时考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH值、温度等因素对吸附效果的影响,并分析了修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附机理.结果表明:吸附剂投加量为5g/L,pH值为4~10时,对磷酸根的吸附效果最好,去除率达90%以上,而温度对吸附效果影响不大;Langmuir模型适用于修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附,最大的吸附量达1.96mmol/g.     

溴离子和溴酸盐活性炭竞争吸附及溴酸盐生成影响

采用3种活性炭对水体中溴离子和溴酸盐的吸附去除规律进行了考察.结果表明,单吸附条件下溴离子和溴酸盐的吸附去除效率分别达到69%和88%以上,双吸附质条件时溴离子去除率减少到10%.溴酸盐去除率为60%以上;有机物与溴酸盐之间存在竞争吸附关系,AC-400的孔径分布条件更适合于有机物的吸附过程.而不利于溴酸盐的吸附,在低浓度平衡溶液条件下(ce＜72 mg·L-1),AC-100对有机物的吸附能力较高,在溶液平衡浓度72mg·L-1＜ce＜211 mg·L-1条件时,AC-150对有机物的吸附能力较强,影响程度取决于活性炭比表面积和粒度分布等因素;溴酸盐的去除效率同时受到水体中氨含量和pH的影响,氨含量超过200μg/L以上溴酸盐减少量变化不显著,较低pH值溴酸盐生成量较少.     

开放系统下方解石对磷的去除

通过批量平衡法,研究开放系统条件下方解石对磷的去除特性.结果表明:1方解石在开放系统中的预平衡过程,在24h左右便能完成;2动力学的结果表明,当初始浓度为0.5 mg·L~(-1)时,磷去除在前10 h内便完成很大部分,推测其去除行为主要由表面吸附进行;当初始浓度为2.5 mg·L~(-1)时,磷去除主要是靠后期的磷沉淀方式来完成.3当初始磷浓度≤2.5 mg·L~(-1)时,反应时间设为10 h,磷的去除过程可用Langmuir等温吸附模型来较好地拟合,推测在该条件下,表面吸附是磷去除过程中的主导作用方式.4加入邻苯二甲酸的情况下,当初始磷浓度2.5 mg·L~(-1)时,磷的去除率下降了一些,这是因为此时磷去除主要通过表面吸附完成,而邻苯二甲酸与磷共同竞争表面上的吸附位点;当初始磷浓度2.5 mg·L~(-1)时,磷的去除率增大了一些,这是因为邻苯二甲酸的加入促进了钙浓度的增加,从而促进磷通过钙以沉淀的形式去除.     

金属改性生物炭的制备及其吸附除磷性能与机理研究

随着生活污水管网覆盖率的提高和工业废水的点源排放逐渐被控制,农业面源污染成为影响地表水水质提升的主要问题。针对深圳市P河流的关键污染物磷酸盐提出控制技术——金属改性生物炭吸附。以当地丰富的景观植物落叶生物质为原材料,使用对植物无毒害性的Ca、Fe、Mg三种金属对其改性,确定其最优热解温度为500,400,600℃,制备3种金属改性生物炭(CaBC500、FeBC400、MgBC600),探究其对磷的吸附去除效果。结果表明,在磷酸盐浓度为14 mg/L和初始pH=8的条件下,CaBC500、FeBC400和MgBC600的最佳投加量分别为0.8,0.8,1.0 g,最高磷去除率分别为84%、92%和97%。CaBC500、FeBC400、MgBC600的静态磷酸盐吸附容量分别为65.5,69.3,49.3 mg/g。通过SEM、EDS、BET、FITR和XRD表征以及对吸附动力学、热力学和等温曲线模型的构造,可知吸附过程符合拟二阶与Langmuir模型,推测其磷吸附机制为表面沉淀、络合结晶、配体交换和静电引力。通过研究发现,利用金属改性生物炭可有效实现磷的吸附去除,说明该方法具有实际应用...     

氢氧化铌对水溶液中磷酸根的吸附特性研究

以氢氟酸法制备的氢氧化铌作为磷酸根的吸附剂,考察了氢氧化铌用量及焙烧温度对吸附效果的影响。在25℃,磷酸根初始浓度为50mg/L、体积200mL的条件下,确定吸附剂的最佳用量为0.1g,此时氢氧化铌原样对磷酸根的最大吸附量为48.2mg/g。上述条件下,经200、300、400、500℃焙烧后的氢氧化铌对磷酸根的最大吸附量依次为25.9、15.6、11.6、7.5mg/g。分析表明,随着焙烧温度的升高,表面羟基逐渐减少,氢氧化铌对磷酸根的吸附能力逐渐降低。在吸附过程中,焙烧前后的氢氧化铌对磷酸根吸附速率均较快(20min达到吸附平衡)。     

硝化液回流比对A2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

以低C/N城市生活污水为处理对象,重点考察了硝化液回流比对A2/O - BCO(生物接触氧化)工艺脱氮除磷特性的影响.在A2/O反应池水力停留时间(HRT)为8h,污泥回流比为100% 条件下,将硝化液回流比分别设定为100%、200%、300%和400%进行试验.结果表明, 系统在A2/O中实现了反硝化除磷,具有很好的同步氮磷的去除效果,出水COD浓度均在50mg/L以下.上述不同硝化液回流比下总氮(TN)去除率分别为48.8%、66.5%、75.6%和62.5%,总磷(TP)去除率分别为86.0%、90.3%、91.0%和95.0%.在硝化液回流比为300%时,系统平均出水TN和TP浓度分别为14.96mg/L和0.49mg/L.系统反硝化除磷量随着硝化液回流比的增大略有增加,在硝化液回流比为400%时,反硝化除磷量高达磷总去除量的98%.     

聚合氯化铝-镧改性膨润土的制备及除磷除藻研究

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,采用PAC(聚合氯化铝)和镧对膨润土进行复合改性,制备PLMB(聚合氯化铝-镧改性膨润土)吸附剂,并采用BET(全自动比表面及孔隙度分析仪)、SEM(扫描电镜)、FTIR(傅里叶红外光谱仪)、XRD(X射线衍射仪)、ICP-OES(电感耦合等离子发射光谱仪)和zeta电位分析仪对材料进行表征,使用吸附动力学和吸附等温线描述PLMB对磷的吸附机理,考察吸附剂用量、pH和腐殖酸对PLMB同步除磷除藻的影响. 结果表明:①PLMB表面具有很多层状结构,能够提供更多吸附位点,聚合氯化铝和镧成功负载于膨润土上,镧含量达到5.02%. ②PLMB能高效吸附水中的磷,吸附量达到57.629 mg/g,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合颗粒内扩散模型和准二级动力学模型. ③当PLMB投加量为300 mg/L时,富营养化水样中浊度、SRP(可溶性活性磷)、TP(总磷)和Chla(叶绿素a)的去除率分别为98.7%、96.2%、94.1%和72.7%. ④水样pH为5~10时,pH增大对PLMB的除磷除藻性能具有促进作用. ⑤腐殖酸对SRP的去除无显著影响,对浊度、TP和Chla的去除有负面作用. 研究显示,PLMB表现出优异的磷吸附性能,能够同步去除水体中的磷和藻类,在富营养化水体的生态修复中具有较大应用价值.      

持续水动力作用下湖泊底泥胶体态氮、磷的释放

为揭示水动力扰动及其后续沉淀效应对湖泊内源氮、磷营养盐释放的作用,通过室内试验模拟了水体在受到持续扰动后又长时间静置沉淀的整个过程. 结果表明,水动力扰动初期可引起底泥颗粒态和胶体态氮、磷向水体大量释放. 在连续扰动0.5 d时,水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别达最高值2.106 mg/L和0.272 mg/L; 连续扰动1 d时,水体中胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量分别达最高值0.452 mg/L和0.052 mg/L; 之后虽继续扰动,因颗粒物和胶体物质的凝聚沉淀作用超过了其悬浮量,TN、TP、CN、CP的含量却转而降低.在停止扰动后的静置过程中,大颗粒悬浮物迅速沉淀,而胶体物质沉降缓慢,静置时间超过1 d后,CN和CP含量才开始因絮凝沉淀而降低.真溶解态氮(UDN) 和真溶解态磷(UDP)含量在扰动阶段升高较少而在静置1　d之后有持续大幅度升高,说明胶体的吸附作用在扰动阶段限制了水体溶解态氮磷含量的升高,且延长了其悬浮后在水柱中的停留时间,在扰动后的静置阶段,胶体又会将吸附的氮磷解吸释放到水体中,从而延缓了营养盐去除和水质的改善.     

水合氧化铁对含磷废水的吸附特性研究

以Fe(NO3)3为前驱物,制备了水合氧化铁吸附剂样品,以NaOH为解吸剂,研究了样品对模拟废水中磷酸根的吸附和解吸性能。结果表明,水合氧化铁对磷酸根有较好的吸附效果;随着pH的降低,水合氧化铁对磷酸根的吸附能力增强,在pH为2时吸附达92.5%;吸附前15 min吸附速率较快,约150 min达到平衡,吸附动力学曲线符合二级动力学模型;用水合氧化铁对初始浓度为50~100 mg/L模拟含磷废水吸附,随着初始浓度的增大,磷的去除率下降;水合氧化铁对磷酸根的吸附等温线较符合Langmuir吸附模型;用NaOH对水合氧化铁行解吸,浓度为40 g/L有最好的解吸率,60 min时达到解吸平衡。     

渗透反应格栅去除地下水中铵的化学生物联合柱研究

通过柱实验对比研究了天然河沙、沈阳沸石、复合介质(释氧材料和沈阳沸石)作为渗透反应格栅填料修复地下水中铵污染的可行性。结果表明:柱实验运行120孔隙体积(PV)期间,在进水流速为1.8 m/d,铵浓度为6.6~10.3 mg/L的条件下,实验设计的复合介质填充柱对铵去除率达到99%以上。沸石在吸附去除铵的同时,又可作为微生物生长的载体,使铵进一步通过生物硝化作用被去除,实现沸石的生物再生。释氧材料的加入保证了硝化细菌繁殖所需要的溶解氧条件,水经过释氧层后溶解氧含量由2 mg/L增加到6 mg/L以上(最高达到22 mg/L左右)。实验中通过硝化作用去除的铵量占总去除量的74%左右,实现了沸石吸附联合微生物共同作用去除铵,有助于保证反应柱长期高效地去除地下水中铵污染。     

利用铁改性方解石作为活性覆盖材料控制水体内源磷的释放

虽然利用方解石作为一种活性覆盖材料控制水体内源磷释放具有较好的应用前景,但是其控制底泥中磷释放的效率仍然有待进一步提高.鉴于此,本文采用铁盐对方解石进行改性试图制备一种除磷性能更好的底泥活性覆盖材料——铁改性方解石,进而通过批量实验考察了铁改性方解石对水中磷酸盐的去除性能,以及通过底泥培养实验考察了铁改性方解石活性覆盖控制水体内源磷释放的效率.结果发现,采用铁对方解石进行改性,可以显著提高材料对水中磷酸盐的去除能力.铁改性方解石投加量的增加,有利于水中磷酸盐的去除.增加初始磷浓度,铁改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随之增加,最大的单位磷去除量可以达到3.09 mg·g~(-1).铁改性方解石覆盖可以有效地控制底泥中磷的释放,导致上覆水体中溶解态活性磷(SRP)浓度处于很低的水平.此外,铁改性方解石覆盖还可以促使底泥中少量的氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化结合态磷(NaOH-rP)向残渣态磷(Res-P)转变,使得底泥中磷的稳定性略微增强.固定到铁改性方解石覆盖层中的磷大多数(90.8%)以较为稳定和非常稳定的形态存在,且大部分磷以非生物可利用性磷形式存在,很难被重新释放出来.与方解石覆盖相比,铁改性方解石覆盖控制底泥中磷向上覆水体中释放的效率明显更高,且被铁改性方解石覆盖层所钝化的磷更为稳定.以上结果显示,铁改性方解石是一种非常有希望用于控制水体内源磷释放的底泥活性覆盖材料.     

硝化液回流比对A~2/O-MBBR工艺反硝化除磷效果的影响

采用强化生物除磷系统(A2/O-MBBR)联合工艺,研究硝化液回流比(100%、150%、200%、300%)对该系统反硝化除磷效果的影响。研究结果表明:在进水ρ(COD)为400 mg/L、ρ(NH+4-N)为30 mg/L、ρ(SOP)为8 mg/L条件下,硝化液回流比对A2/O-MBBR工艺系统中COD、NH+4-N和TN的去除率影响不大,而对缺氧区的吸磷量影响明显,缺氧区吸磷量随着硝化液回流比的增大呈现先上升后下降的趋势。当回流比为200%时,缺氧区的NO-3-N浓度为4mg/L左右,吸磷量最大为20.2 mg/L,胞内聚合物PHB代谢活性最好,利用率最高为1.12 g/(g·L)。体现了A2/OMBBR联合工艺具有显著的反硝化除磷效果。     

GFH用于提高再生水回用景观水水质研究

研究了再生水回用于景观水体过程中,GFH(granulated ferric hydroxide)对磷、DOM和氮等污染物的吸附去除机制.结果表明,GFH对磷的去除效果最显著,TP浓度为0.059～0.725mg/L、PO34--P浓度为0.004～0.684mg/L的进水,GFH出水能够实现TP0.05mg/L(去除率91.1%)、PO43--P0.023mg/L(去除率95.4%);GFH优先去除DOM中大分子的腐殖酸,实现对DOM28.5%的去除率,同时提高DOM的芳香性;由于GFH和臭氧的强氧化性,再生水中NH4+-N和NO2--N可发生硝化反应,NH4+-N平均去除率达37.3%,NO2--N平均去除率达59%.     

改性粉煤灰的沉淀与吸附协同作用去除水体中磷研究

以建筑废弃物粉煤灰砖为吸附材料,经硫酸和盐酸改性研究了粉煤灰砖块粉末(fly ash brick powder,简称FABP)对水体中磷的净化效果,并探究了酸改性种类、投加量、接触时间、p H对磷去除率的影响。结果表明:酸改性后的FABP比表面积显著增大,且表面变得粗糙。硫酸改性粉煤灰砖块粉末(sulfuric acid modified fly ash brick powder,简称S-FABP)对水体中磷有良好的去除效果,当投加量为3.0g时磷去除率达到98.5%,且反应初始的5 min内磷的去除率达92.7%。分析S-FABP去除磷的机理为沉淀反应和吸附反应协同作用的结果,在酸性和碱性条件下有不同的沉淀反应发生。根据Langmuir和Freundlich方程拟合结果,S-FABP对水中磷的吸附等温模型符合Langmuir模型,理论饱和吸附量为7.69 mg/g。