河道底泥陶粒烧制的工艺条件及性能研究

探讨以河道底泥、污水污泥、黏土为原料制作陶粒的最佳烧制工艺条件,利用单因素实验对陶粒性能进行比较分析,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对微观结构进行表征分析。结果表明:以河道底泥烧制陶粒是可行的,预热温度和时间的控制将影响陶粒的轻质化,烧结温度应接近陶粒低共熔点,通过改变烧结时间可获得不同类型陶粒。烧制高强陶粒时,在陶粒体系低共熔点温度环境下延长烧结时间比单纯提高烧结温度更恰当。以预热温度400℃、预热时间20min、烧结温度1 175℃、烧结时间25min为烧制条件制作的河道底泥陶粒具有良好的性能,堆积密度为620kg/m~3,表观密度为1 125kg/m~3,筒压强度约为0.7MPa,吸水率达36.27%。     

河道底泥制备陶粒轻骨料的工艺条件及性能

为研究以河道底泥为主要原材料,废弃建筑泥浆、污水污泥及黏土为辅料制备陶粒轻骨料的适宜工艺条件,利用旋转管式反应炉分别探索了煅烧温度、保温时间、升温速率以及物料配比对陶粒轻骨料表观密度、吸水率、抗压强度和综合指数的影响.结果表明,适宜的工艺条件为:升温速率35℃/min,煅烧温度1175℃(保持15 min),河道底泥:...     

温度对污泥与底泥烧结陶粒性能的影响

研究了温度对污泥与底泥烧结制备陶粒的主要性能(抗压强度、吸水率、比表面积和密度)的影响,并结合电镜扫描(SEM)和热重红外(TG-FTIR)分析对温度影响陶粒的膨胀特性和孔隙结构的机理进行分析。研究发现,随着烧结温度的升高,陶粒比表面积和吸水率降低,而抗压强度和表观密度有所提高。SEM分析表明,温度对烧结体内部形态影响显著:800℃时烧结体呈现出松散堆积状态,1 000℃时陶粒开始产生液相,1 050℃时烧结体出现大量液相,并且陶粒中有非常丰富的气孔。TG-FTIR分析表明,有机物所发生的分解产气反应只能起到轻质化的作用,并不能使陶粒膨胀;1 000℃以上发生产气反应的主要是铁的化合物和固定碳,污泥中有机物形态存在的碳有利于将碳元素保留到陶粒高温烧结阶段,这一过程使得铁的化合物得以与碳元素发生产气反应,对陶粒多孔结构起到重要作用。     

疏浚底泥免烧陶粒的制备及其净水效果

以疏浚底泥为原料,采用免烧法制得疏浚底泥免烧陶粒（DSUC）,同时对DSUC磁改性制得磁改性免烧陶粒（MUC）,并将其作为陶粒过滤器滤料,与商品烧结陶粒（CSC）进行净水实验对比,探究了不同滤料对原水的处理效果,并调节循环水温度探究最佳运行温度。在净水实验中,控制原水流速0.07 mL·s-1,进水方式为连续进水。结果表明,运行温度为30 ℃时效果最优,此条件下COD、NH3-N、SS和TP的去除率在22 d后稳定,平均去除率分别为55%、65%、78%和50%。DSUC对原水处理效果与CSC相近,MUC效果更佳,MUC对COD、NH3-N、SS及TP去除率在22 d后分别稳定在65%、69%、79%和51%左右,说明弱磁性可能能够增加微生物活性,促进其在陶粒表面生长,提高处理原水的效果。     

污泥与底泥烧结陶粒骨料的中试研究

建立了中试研究生产线,工艺流程包括干燥、粉磨、混合上料、成型、烧结和烟气处理等,在中试生产线上,对污泥(包括工业污泥(ISS)和生活污泥(DSS))与底泥烧结制备陶粒骨料的物料配比、烧结温度、添加剂等相关技术参数进行了系统研究。研究发现,ISS中CaO和磷的化合物含量较高,导致骨料的膨胀性能不佳,添加一定量的生活污水污泥(DSS)可改善骨料的膨胀性能。中试研究确定600～800级的陶粒骨料烧结的适宜工艺条件为:配比SS∶DSS∶RS=1∶4∶5～1∶5∶4或DSS∶RS=3∶7～5∶5,烧结温度1 140℃,烧结时间28 min环境安全性研究表明,在陶粒烧结过程中大部分重金属在烧结过程中被固定在陶粒中,重金属浸出率非常低,在使用过程中不会对环境产生危害。     

微生物絮凝剂用于河道疏浚底泥快速脱水的研究

河道疏浚底泥含水率高、体积庞大,不便于储存、运输和资源化利用。首先需要对其进行减量化,使其快速脱水。通过筛选获得一株高效的微生物絮凝剂产生菌F22,通过试验获得其最佳培养条件:葡萄糖为碳源,酵母膏和尿素为氮源,培养时间为60h,培养温度为32℃。将F22菌株所产絮凝剂应用于底泥脱水,试验结果表明,当底泥泥浆(含水率为93%)体积为100mL时,絮凝体系最佳pH为8～10,助凝剂CaCl2最佳投加量为4～5mL,F22菌株发酵液最佳投加量为3mL;絮体在1min左右大部分沉降至底部,F22菌株所产絮凝剂能够使底泥快速脱水。F22菌株所产絮凝剂在絮凝过程中起作用的是糖类物质,其通过氢键结合力产生絮凝作用。     

赤泥投加控制河道底泥磷释放的影响因素

通过对不同赤泥投加比例下河道底泥磷释放作用的研究,发现底泥中铁铝磷与钙磷的比值(Fe/Al-P∶Ca-P)、铁磷比(Fe∶TP)及有机质含量(OM)是赤泥能否应用于河道底泥磷释放控制中的决定性因素。实验结果表明,只有当河道底泥中Fe/Al-P∶Ca-P小于0.88,Fe∶TP小于16.1,且有机质含量低于1.87%时,投加适量赤泥才能起到抑制河道底泥内源磷释放的作用;反之,赤泥的投加则有可能促进底泥内源磷的释放。在实际工程应用中,推荐赤泥与底泥的接触时间不低于7d,从而使赤泥的效能发挥到最佳状态。     

水泥潜入河道底泥对重金属镉的拦截作用

基于水泥可潜入河道淤积基质,并可在基质内堆积和凝聚的机理,通过室内土柱积水入渗实验,揭示水泥潜入河床基质阻塞基质孔隙,削减地面水中污染物进入地下水的作用与规律。结果表明,水泥潜入河床基质,对砂壤土质河道淤泥含镉污水中重金属镉累积运移量有抑制作用,且抑制效果显著;水泥潜入砂壤土质河道淤泥对含镉污水中重金属镉浓度也有一定程度的减少作用,减少程度相对明显。该结果可以为抑制河道污染物通过地表向地下水迁移提供技术支撑,同时,为地下水环境污染治理工程选择有效、省时、低成本措施提供理论依据。     

生活污泥改性烧制超轻陶粒的研究

针对无机生活污泥的特性。选取了能够提高污泥可塑性的粘结剂和提高烧胀性的改性剂。通过塑性指数试验揭示了粘结剂对污泥塑性的改善程度,研究表明该粘结剂可在20％～60％的较大范围掺加都能改善污泥的塑性。正交试验揭示了在1200℃烧成温度时三种改性剂对污泥烧胀性的影响程度和规律．试验结果充分证明生活污泥经过改性可以烧制超轻陶粒。     

底泥修复对城市污染河道水体污染修复的影响研究

为开发城市黑臭河道的有效治理方法,利用人工模拟河道就河道底泥对上覆水体的二次污染、底泥污染生物修复对其氮磷营养盐释放及河道水体污染生物修复的影响进行了研究,并对实验结果进行了工程现场应证。研究结果表明：河道污染底泥生物修复状况对上覆水体水质产生大的影响,在底泥不加修复时,底泥污染物释放使水体COD、TP、NH₃-N浓度分别达到30～35 mg/L、0.4～0.5 mg/L和3.0 mg/L,底泥修复后分别为15～20 mg/L、0.1 mg/L和2.5 mg/L;底泥G值（y）与底泥氮、磷污染物释放量（x）呈负相关关系,关系式分别为：y=0.5124x-0.1394（R₂=0.9222）,y=0.17772x-0.4781（R₂=0.8701）;结合底泥的生物修复,采用曝气增氧投加生物制剂措施对水体进行生物修复时COD、NH₃-N和PO^3-₄的去除率分别提高13.6%、25.0%和15.7%;对古廖涌的现场治理工程表明,在未对河道底泥进行生物修复的情况下,经过氧化塘预处理河道水体增氧-水体原位强化生物修复等措施的治理,河道中、下游水体又逐渐恢复黑臭,在对河道底泥进行修复后,河道污染水体水质得到显著的改善和提高。     

Occurrence and fate of heavy metals in the wastewater treatment process

The occurrence and the fate of heavy metals (Cd, Pb, Mn, Cu, Zn, Fe and Ni) during the wastewater treatment process were investigated in the wastewater treatment plant (WTP) of the city of Thessaloniki, northern Greece, operating in the activated sludge mode. For this purpose, wastewater and sludge samples were collected from six different points of the plant, namely, the influent (raw wastewater, RW), the effluent of the primary sedimentation tank (primary sedimentation effluent, PSE), the effluent of the secondary sedimentation tank (secondary sedimentation effluent, SSE), sludge from the primary sedimentation tank (primary sludge, PS), activated sludge from the recirculation stream (activated sludge, AS), and the digested/dewatered sludge (final sludge, FS).

The distribution of metals between the aqueous and the solid phase of wastewater was investigated. Good exponential correlation was found between the metal partition coefficient, logK_p, and the suspended solids concentration. The mass balance of heavy metals in the primary, secondary and the whole treatment process showed good closures for all metal species. The relative distribution of individual heavy metals in the treated effluent and the sludge streams indicated that Mn and Cu are primarily (>70%) accumulated in the sludge, while 47–63% of Cd, Cr, Pb, Fe, Ni and Zn remain in the treated effluent.     

Aerobic degradation of tetrabromobisphenol-A by microbes in river sediment

This study investigated the aerobic degradation of tetrabromobisphenol-A (TBBPA) and changes in the microbial community in river sediment from southern Taiwan. Aerobic degradation rate constants (k₁) and half-lives (t_1/2) for TBBPA (50 μg g⁻¹) ranged from 0.053 to 0.077 d⁻¹ and 9.0 to 13.1 d, respectively. The degradation of TBBPA (50 μg g⁻¹) was enhanced by adding yeast extract (5 mg L⁻¹), sodium chloride (10 ppt), cellulose (0.96 mg L⁻¹), humic acid (0.5 g L⁻¹), brij 30 (55 μM), brij 35 (91 μM), rhamnolipid (130 mg L⁻¹), or surfactin (43 mg L⁻¹), with rhamnolipid yielding a higher TBBPA degradation than the other additives. For different toxic chemicals in the sediment, the results showed the high-to-low order of degradation rates were bisphenol-A (BPA) (50 μg g⁻¹) > nonylphenol (NP) (50 μg g⁻¹) > 4,4′-dibrominated diphenyl ether (BDE-15) (50 μg g⁻¹) > TBBPA (50 μg g⁻¹) > 2,2′,3,3′,4,4′,5,5′,6,6′-decabromodiphenyl ether (BDE-209) (50 μg g⁻¹). The addition of various treatments changed the microbial community in river sediments. The results also showed that Bacillus pumilus and Rhodococcus ruber were the dominant bacteria in the process of TBBPA degradation in the river sediments.     

Anaerobic degradation of five polycyclic aromatic hydrocarbons from river sediment in Taiwan

This study investigated the anaerobic degradation of five polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from Erren River sediment in southern Taiwan. The degradation rates of PAH were in the order: acenaphthene > fluorene > phenanthrene > anthracene > pyrene. The degradation rate was enhanced when the five compounds were present simultaneously in river sediment. Comparison of the PAH degradation rates under three reducing conditions showed the following order: sulfate-reducing conditions > methanogenic conditions > nitrate-reducing conditions. The addition of electron donors (acetate, lactate and pyruvate) enhanced PAH degradation under methanogenic and sulfate-reducing conditions. However, the addition of acetate, lactate or pyruvate inhibited PAH degradation under nitrate-reducing conditions. The addition of heavy metals, nonylphenol and phthalate esters (PAEs) inhibited PAH degradation. Our results show that sulfate-reducing bacteria, methanogen and eubacteria are involved in the degradation of PAH; sulfate-reducing bacteria constitute a major microbial component in PAH degradation. Of the microorganism strains isolated from the sediment samples, we found that strain ER9 expressed the greatest biodegrading ability.     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

细微泥沙对污水生化处理系统的影响及其归趋特性

大量运行数据表明,取消初沉池的污水厂泥沙淤积严重、污泥MLVSS/MLSS比值低,严重影响了污水厂的正常运行和功能提升。以取消初沉池后不能被有效去除的粒径≤200μm的细微泥沙为研究对象,通过对比实验的方法研究了不同粒径细微泥沙对污水生化处理系统的影响及其归趋特性。运行结果表明,当在污水中分别投加粒径为26、73、106、165和210μm的细微泥沙300 mg/L时,运行40 d后,生化系统活性污泥的MLVSS/MLSS比值将从启动初期的0.84分别下降至0.27、0.29、0.59、0.65和0.73,且随MLVSS/MLSS比值的下降,混合液SVI值也明显降低,反应器底部淤积泥沙量分别相当于进水泥沙总量的31.0%、47.4%、75.2%、75.9%和91.6%,表明小粒径颗粒更容易被活性污泥包裹,引起污泥MLVSS/MLSS下降,大粒径颗粒更容易淤积在反应器底部;由于泥沙淤积致使颗粒粒径越大,通过排放剩余污泥除砂的量越少,按照粒径递增的顺序,通过剩余污泥外排的除砂量分别相当于进水泥沙总量的44.5%、31.3%、20.3%、20.5%和7.2%。     

室内模拟地表PRB处理离子型稀土矿区尾水

采用室内模拟PRB装置,以粒径2~4、0.6~1 mm沸石为填料,研究了地表PRB主要构造因子对渗流量的影响,并考察了地表PRB对稀土矿区尾水氨氮削减和泥沙拦截的效果。结果表明,细粒沸石级配为10%~15%时,渗流量变化平缓,有利于PRB系统稳定运行;渗流量与PRB厚度成线性负相关,与水位差成线性正相关;当进水口位置为1/3 PRB高度时,在较宽的水位差范围内水流均以渗流方式经过PRB,因而提高了PRB填料的利用率。优化设计PRB装置对稀土尾水的氨氮平均去除率为14.2%,泥沙平均去除率为58.2%,出水pH在运行前期有明显提高,其处理容量放大60倍后相当于尾水日处理能力354 t·d⁻¹,可满足矿区一般小流域支流的实际需要。以上研究结果可对南方离子型稀土矿区治理提供参考。     

汪洋沟表层沉积物中总氮含量和氨氮释放特征

对汪洋沟6个样点沉积物样品的总氮含量以及沉积物中NH4+-N的释放动力学特征、释放潜能进行了研究。结果表明,汪洋沟沉积物中总氮含量在0.368~2.036 g/kg之间,平均值为1.037 g/kg。NH4+-N最大释放量在0.258~0.705 g/kg之间,释放主要集中在0~5 min内,约占最大释放量的79%~84%;随后释放速率逐渐放缓,到120 min后基本达到释放平衡。运用无限稀释法对沉积物NH4+-N释放潜能进行测定表明,汪洋沟沉积物NH4+-N释放潜能在0.351~0.706 g/kg之间,在水土质量比约为2 500时,NH4+-N释放量达到最大,随后释放逐渐趋于平衡。汪洋沟沉积物NH4+-N释放潜能及最大释放量与总氮含量呈正相关。汪洋沟沉积物中总氮含量与NH4+-N释放潜能低于洱海,与长江中下游湖泊相近,汪洋沟沉积物氨氮释放存在一定的风险。     

中心组合设计制备高比表面铝基核桃果皮多孔碳材料

以农业废弃物核桃青果皮为原料、F127为微结构调控剂、硝酸铝为中心配位离子,通过中心组合设计,螯合辅助共组装策略制备了系列铝基多孔碳材料并对制备参数进行优化分析。选择硝酸铝浓度、铝基复合材料与F127的质量比和碳化温度作为优化因素,研究各因素的不同水平对系列碳材料比表面积的影响。得到制备的最优条件为硝酸铝浓度1 mol·L-1,铝基复合材料与F127质量比为2.5及碳化温度850 °C。在此条件下,制备得到的碳样品的比表面积为1 505.86 m2·g-1,与预测值1 503.77 m2·g-1接近,说明与响应方程模型高度拟合。     

热改性净水污泥对水体底泥磷的控释机制

本研究以净水污泥为原料,通过400 ℃、4 h煅烧制备了热改性净水污泥。探讨了其对水体中磷酸盐的吸附特性,以及在不同投加量 (2.5%、5%、10%) 下热改性净水污泥对底泥中磷的控释及形态影响。同时结合SEM、BET等表征手段,探究了WTS_400-4对底泥中磷的稳定机理。结果表明,WTS_400-4相比WTS具有更发达的孔隙结构及比表面积,增强了对磷酸盐的吸附能力。吸附过程符合准二级动力学模型,Freundlich模型更适用于描述WTS_400-4吸附磷酸盐的过程,其中参数n＞1,说明WTS_400-4对磷酸盐的吸附容易进行。WTS_400-4的添加会使底泥中弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和有机磷(Org-P)等不稳定态磷向稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)转变,且其转化量会随着WTS_400-4投加量的增加而增加,有助于抑制底泥磷向上覆水释放。此外,WTS_400-4的添加可降低底泥中WSP(水溶性磷)和Olsen-P (碳酸氢钠可提取磷)这2种生物有效磷含量。WTS_400-4添加入底泥,一方面可以降低底泥中潜在活性磷和生物有效磷含量,降低底泥内源磷向上覆水释放的风险,另一方面可以通过WTS_400-4的吸附作用直接去除间隙水中的磷,从而降低上覆水和间隙水之间的磷浓度梯度,进而抑制磷从间隙水向上覆水中释放。结果表明,WTS_400-4可作为底泥改良剂用以控制水体和底泥的磷含量。