活性炭三维电极电促吸附去除水中氟离子的研究

主要研究颗粒活性炭作为第三维电极电促吸附水中氟离子。通过在颗粒活性炭上施加不同电压,测定吸附容量和考察吸附动力学过程,结果表明,将电压控制在3~5 V范围内可有效增强三维电极的吸附容量,5 V电压下的电促吸附容量比开路电位下提高30%,同时此电促吸附反应符合一级反应动力学。在动态开放式实验中,所施加电压、含氟水样pH、电解质浓度、初始氟离子浓度和进水流量均对电促吸附容量产生影响。采用电子扫描电镜和氮气吸附脱附的方法比较吸附前后活性炭颗粒表面性质的变化,发现其表面并未发生氧化反应,孔容孔径也未发生明显变化,且孔径大小与电促吸附有一定的关联。综合这些实验结果表明,三维电极电促吸附可有效提高颗粒活性炭的吸附效果,这是由于活性炭电极表面产生双电层作用的结果,并非活性炭表面或者水溶液中产生氧化反应所至。     

厌氧颗粒污泥胞外聚合物的影响因素研究

为明确厌氧颗粒污泥胞外聚合物产生的影响机制,通过改变pH、污泥负荷（Ns)和C/N比,研究厌氧颗粒污泥及其上清液的EPS（胞外聚合物）产生量及组分多糖、蛋白质的变化情况,采用红外光谱对比分析了pH、Ns、C/N比对EPS分子结构的影响;结果表明,过酸、过碱和不适当的C/N比不利于厌氧颗粒污泥形态保持和微生物生长,但Ns对厌氧颗粒污泥形态的影响不大。红外光谱分析表明,蛋白质肽键在强酸、强碱条件下均发生了变化,羧基、醇和酚则在强酸条件下(pH 3)消失,C/N比和污泥负荷对EPS的分子结构影响不大。     

厌氧颗粒污泥处理低碳源酸性含硒、镉废水的效果及微生物群落特征

为探究在低碳源条件下,酸性硒、镉废水生物同步处理的可行性,采用厌氧颗粒污泥间歇反应器(SBR)对含硒(7.9 mg·L⁻¹)、镉(11.2 mg·L⁻¹)酸性废水进行了处理。结果表明：在进水COD为100 mg·L⁻¹的第I阶段(1~40周期),镉平均去除率为(96.67±2.70)%,在第I阶段的前16个周期,总硒和四价硒的平均去除率分别达到(97.07±3.17)%和(98.86±1.84)%,自第17周期起,总硒和四价硒的去除率逐渐下降至第40周期的(54.47±0.62)%和(57.66±2.24)%;当进水COD为50 mg·L⁻¹的第II阶段(41~100周期),对废水中镉、硒的去除效果均不理想。扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析表征结果表明,厌氧颗粒污泥对Se(Ⅳ)、Cd(Ⅱ)的去除机理包括生物还原和吸附,产物中出现Se(0)和硒化镉(CdSe)纳米颗粒。细菌群落分析结果表明,在细菌门水平上,Proteobacteria(34.11%)、Synergistota(31.16%)和Firmicutes(12.48%)为优势菌;在细菌科水平上,具有较强硒、镉去除能力的Burkholderiaceae(34.07%)、Comamonadaceae(10.84%)和Pseudomonadaceae (6.01%)在厌氧颗粒污泥中占据优势地位。古菌群落结构分析结果表明,具有较强重金属耐受能力的Methanosaeta和Methanobacterium古菌相对丰度最高,分别为51.00%和46.98%。以上研究结果可为含硒、镉低碳源酸性废水处理及其微生物特性的研究提供参考。     

多壁碳纳米管短期作用对厌氧颗粒污泥的影响

研究了不同质量浓度（1、20和100 mg·L-1） 多壁碳纳米管（multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs） 短期（7 d） 作用对厌氧污泥系统的影响。结果表明：1、20和100 mg·L-1的 MWCNTs反应器出水中的COD、pH、VFA与对照组变化规律一致;其中,100 mg·L-1的MWCNTs可以诱导更快的底物利用率。不同质量浓度MWCNTs反应器的产气量和甲烷体积分数与对照组之间相比无显著差异（P>0.05）。运用修正Gompertz 方程拟合甲烷产量曲线以及计算最大比产甲烷速率（Umax,CH4）和最大比COD去除速率（Umax,COD）表明厌氧产甲烷菌产气特性没有受到MWCNTs的影响。实验研究结果为以后研究碳纳米管在厌氧废水处理中的影响提供了提供新的思路和方法。     

常温条件下2种厌氧折流板反应器处理淀粉废水的启动实验

为了研究厌氧折流板反应器在常温下的启动情况,在22.5～30.2℃条件下,对不加填料的5隔室厌氧折流板反应器和加填料的4隔室复合式厌氧折流板反应器同步进行了启动实验。实验用水为高浓度淀粉废水,两反应器采用相同的启动策略,即梯度增加进水COD浓度与降低水力停留时间相结合的方式。两反应器有效容积均为47.8 L,启动初始负荷为0.6 kg COD/(m3.d),逐渐增加到10 kg COD/(m3.d)。实验表明,经过6个阶段87 d的运行,反应器启动完成,并成功培养出颗粒污泥,两反应器对COD的去除率都能达到85%以上。在启动过程中两反应器对COD的去除效率相近。