氧化石墨烯修饰MoS2-PAN吸附膜对铜离子吸附性能的影响

通过氧化石墨烯(GO)对硫化钼(MoS₂)-聚丙烯腈(PAN)进行改性处理,采用相转化法成功制备了对水溶液中Cu²⁺进行吸附的GO-MoS₂-PAN改性吸附膜。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及接触角测试对该吸附剂材料进行了表征。探究了不同GO固含量对GO-MoS₂-PAN改性吸附膜的孔隙率、纯水通量以及接触角的影响。在pH为5、Cu²⁺质量浓度为100 mg·L^-1的溶液中,GO固含量为0.03%的改性吸附膜对Cu²⁺的最大平衡吸附量达到224.28 mg·g^-1,且其脱附率为84%。结果表明,改性吸附膜对溶液中Cu²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,热力学分析结果表明该吸附过程为自发吸热过程。     

GO/PAN复合正渗透膜制备的影响因素及性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为制膜基材,采用界面聚合法制备复合正渗透膜,研究了不同基膜组成、界面聚合条件对复合膜性能的影响及抗污染性能,并进一步添加氧化石墨烯(GO)进行共混改性,优化复合正渗透膜性能。结果表明,最佳基膜组成为,以16%的PAN为聚合物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂。最佳界面聚合条件为,将基膜浸没在2%的间苯二胺(MPD)水相溶液(pH=9)中120 s,然后与0.1%的均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应60 s从而生成活性层,且活性层正面附着,最后于60 ℃下热处理3 min,所得复合膜具有较好的渗透性能。此外,经GO改性后,复合膜表面形成一种具有不同含氧官能团的层层堆叠式GO片层,导致膜的水通量上升了26%,截留率依然保持在99.90%以上,并且复合膜的抗污染能力得到明显提高。     

新型真空膜渗透结晶工艺初探

真空膜渗透结晶工艺(vacuum membrane percrystallization, VMPC)是一种新型膜结晶工艺,可同步实现溶质的结晶及其与溶剂的分离回收。以NaCl溶液为目标物系,对VMPC过程的原理进行了分析,初步考察了进料液温度、浓度和操作压力对该工艺产能的影响。结果表明：VMPC过程是膜渗透和真空压差闪蒸结晶的协同作用的过程,随进料液温度的升高,结晶盐通量和水通量均增大;随进料液浓度的升高,结晶盐通量增大,水通量降低;而操作压力对工艺产能影响较小,但对生成晶体的形貌影响显著;当进料液温度为34 ℃,进料质量分数为25%,操作压力为0.5 kPa时,可获得高达8.04 kg·(m²·h)⁻¹的盐通量和30 L·(m²·h)⁻¹的水通量,远高于现有太阳能驱动膜结晶技术的产能。针对现有膜滤浓缩液类高浓盐水结晶工艺流程复杂、能耗高、效率和产能低的问题,VMPC工艺为新型高效处置技术的开发及应用提供了可行的解决方案。     

微量1,6-己二胺改性纳米Fe3O4对PVDF共混膜性能的影响

以微量的改性纳米四氧化三铁与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备具有良好亲水性、纯水通量和防污性能的PVDF复合膜。通过溶剂热法合成了经1,6-己二胺改性的纳米四氧化三铁(H-Fe3O4),同时比较了未经改性的四氧化三铁(Fe3O4)和改性后的四氧化三铁(H-Fe3O4)的结构性能差异。通过相转化法制备了H-Fe3O4(质量分数小于1.0%)与PVDF的共混复合膜(H-Fe3O4@PVDF复合膜)。通过测试膜的晶相组成、表面和断面形貌、静态纯水接触角、平均孔隙率、平均孔径、纯水通量、牛白蛋白截留率以及通量恢复率,研究微量H-Fe3O4的投加对复合膜性能的影响。结果表明,经1,6-己二胺调控合成的H-Fe3O4,比Fe3O4拥有更小的粒径、更好的单分散性以及更多的亲水官能团。向膜中添加0.3%的H-Fe3O4,可使复合膜的静态纯水接触角由80.9°降到66.6°,亲水性得到良好的改善。复合膜的平均孔隙率、平均孔径、纯水通量以及通量恢复率随H-Fe3O4投加量的增加均明显提高。当H-Fe3O4质量分数为0.4%时,复合膜的纯水通量从原膜的10.4 L·(m2·h)-1增加到了144.0 L·(m2·h)-1,通量恢复率也从原膜的51.4%增加到了87.5%。微量H-Fe3O4的添加较好地改善了PVDF膜的性能,具有较好的实用价值。     

改性HDPE填料的制备及对MBBR脱氮除磷效果的强化

为解决传统填料亲水性差、挂膜速度慢等问题,对高密度聚乙烯(HDPE)填料进行亲水改性并改善填料的挂膜性能及在移动床生物膜反应器(MBBR)中的应用效果,用浸涂的方式将纳米SiO₂、聚乙烯醇(PVA)、聚多巴胺(PDA)等材料涂覆在HDPE填料表面,对改性后填料进行接触角、SEM、FT-IR和XPS表征以及MBBR挂膜启动实验,研究化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果以及对填料挂膜时间、生物膜量、蛋白质和多糖含量的影响。结果表明：改性后,填料接触角由94.82°降至 60.1°,填料亲水性明显增强;填料表面出现褶皱,粗糙度增加;上述材料成功负载在填料表面并引入了亲水基团且未改变填料基本结构;填料挂膜时间由25 d提前至16 d,挂膜时间提前了9 d,COD、NH₃-N、TN、TP去除率分别达到94.9%、95.4%、83.5%、71.6%,与改性前比分别提高了9.3%、6.7%、13.7%、11.5%;填料的生物膜量是改性前的1.57倍,从27.35 mg·g⁻¹提高到42.87 mg·g⁻¹,其中蛋白质和多糖的含量分别从改性前的6.48 mg·g⁻¹和3.38 mg·g⁻¹提高到8.83 mg·g⁻¹和5.82 mg·g⁻¹,分别为改性前的1.36倍和1.72倍。由此可以看出,表面涂覆可以提高HDPE填料的亲水性,改性后的HDPE填料可以缩短在MBBR中的挂膜时间及强化对COD、NH₃-N、TN、TP的去除效果。本研究结果可为HDPE填料亲水改性的深入研究及在MBBR中的实际应用提供参考。     

AnMBR对高浓度餐厨废水的处理效能

餐厨废水是一类高油、高盐、高氮等较为复杂的废水,在传统厌氧处理中面临污泥漂浮流失、有机负荷低及COD去除效果差等问题。通过构建中试规模厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane reactor, AnMBR)处理餐厨废水,考察了3个运行阶段(污泥驯化阶段、容积负荷(volume loading rate, VLR)提升阶段和污泥停留时间(sludge retention time, SRT)缩短阶段)的厌氧消化性能、稳定性能、污泥性质和膜性能变化。结果表明,在污泥驯化阶段,低负荷(1.5 kg·(m³·d)⁻¹)污泥驯化方式能够实现AnMBR的快速启动,甲烷产率由227 mL·g⁻¹ (以COD计)迅速提升至267 mL·g⁻¹,COD去除率达到99%。在VLR提升阶段,当负荷由3.0 kg·(m³·d)⁻¹逐渐增加至12.0 kg·(m³·d)⁻¹时,甲烷产率由283 mL·g⁻¹升高并稳定至335 mL·g⁻¹左右,COD去除率达到98.5%。然而此阶段污泥浓度由13.39 g·L⁻¹迅速升高至45.59 g·L⁻¹,从而导致膜污染加剧,平均膜通量下降速率由0.53 L·(m²·h·d)⁻¹增至0.78 L·(m²·h·d)⁻¹。在SRT缩短阶段(由100 d缩短至40 d),尽管排泥量由0.4 L·d⁻¹增加至1 L·d⁻¹,甲烷产率并没有受到明显影响,仍稳定在335 mL·g⁻¹左右,COD去除率达到98.9%。此外,缩短SRT增大了排泥量,反应器内污泥浓度由45.59 g·L⁻¹逐渐降低至45.27 g·L⁻¹,缓解了膜污染,膜通量下降速率减缓到0.42 L·(m²·h·d)⁻¹。在整个运行阶段,AnMBR对毒性物质氨氮具有良好的耐受能力,尽管体系内氨氮质量浓度高达2 600 mg·L⁻¹,VFA/ALK始终低于0.04,表明AnMBR不仅对外界环境变化有着较好的缓冲能力,而且对消化体系的内源性抑制因素也有着良好的耐受能力。综上,AnMBR在处理餐厨废水时表现了良好的处理性能和稳定性能。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件：PEI溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L-1,pH为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L-1,单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L-1 MgSO4溶液时的通量为18.6 L·(m2·h)-1,截留率达到99.07%。     

改性花生壳炭电极的电容去离子技术对高盐尾水中Cl−的去除性能

以废弃花生壳为原料,探究了炭化条件和KOH改性对炭材料电吸附性能的影响。利用电容去离子(capacitive deionization, CDI)技术,探究KOH改性炭电极(KBPS)对于青岛污水处理厂高盐尾水中Cl⁻的去除效果。通过SEM、BET、FTIR、XRD、XPS、接触角手段对炭材料理化性质进行了表征。结果表明,随炭化温度增高,炭材料石墨化程度与有序度提升。KOH改性可改善炭材料的比表面积、石墨化程度和亲水性。电吸附实验结果表明,在1 000 ℃下炭化的KOH改性炭电极(KBPS1000)吸附量为11.097 mg·g⁻¹,相比BPS1000提升了30%。在溶液流速为15 mL·min⁻¹、工作电压为1.2 V时KBPS1000的电吸附性能最佳。经过9次吸附-脱附循环后,KBPS1000电极再生率为98.41%,电极再生性能稳定。配制Cl⁻浓度为2 000 mg·L⁻¹的NaCl溶液,以5对电极板为一组循环,经22组循环后,Cl⁻浓度由2 000 mg·L⁻¹降至454 mg·L⁻¹,Cl⁻去除率可达77.3%。     

改性Pd/GAC粒子电极吸附-电催化去除2,4,6-三氯苯酚

以6 mol·L⁻¹硝酸和450 ℃高温共同改性后的颗粒活性炭(granular activated carbon,GAC)为载体,采用硼氢化钠还原法制备了改性Pd/GAC粒子电极,研究了电极对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的去除能力、动力学特征及脱氯机理。结果表明,通过改性,GAC的比表面积(560.791 m²·g⁻¹)提高了1.5倍,孔容提高了36.02%,对2,4,6-TCP的最大吸附容量为199.2 mg·g⁻¹。在优化条件下,改性粒子电极4 h内对30 mg·L⁻¹的2,4,6-TCP去除率达到94.7%,反应速率常数为0.014 min⁻¹,钯的催化活性为0.3 (min·mmol)⁻¹。通过对反应过程中有机氯和无机氯变化的分析,阐明了改性Pd/GAC粒子电极强化去除2,4,6-TCP的过程。从还原途径、直接和间接还原贡献等方面探究了改性粒子电极电催化脱氯机理。     

中试厌氧膜生物反应器处理养猪废水

猪场养殖废水是一类有机污染物浓度高、悬浮物多、性质复杂的废水,在传统厌氧处理中存在消化污泥流失及处理效率低等问题。本研究采用中试规模外部浸没式厌氧膜生物反应器处理猪场实际废水,设计处理水量为1 m³·d⁻¹,在HRT分别为8、5、3 d的3个阶段连续运行4个多月,考察了厌氧膜生物反应器的沼气产量、运行稳定性、污染物去除效果及膜组件运行性能和清洗效果。结果表明,系统运行期间ORP在−486~−545 mV;随着HRT缩短,有机负荷由0.5~1.88 kg·(m³·d)⁻¹升高到5 kg·(m³·d)⁻¹,沼气产量逐渐增大,产率为0.38~0.45 m³·kg⁻¹。在整个运行过程中,VFA/ALK始终小于0.1,系统运行稳定。对TCOD、溶解性COD、氨氮、TN、TP去除率分别达到74%~86%、48%~68%、7%~12.8%、4.6%~16.7%、5%,其中溶解性COD去除率占总COD去除率的55%左右。系统运行期间初始膜通量设定为5 L·(m²·h)⁻¹,在HRT=8 d时,清洗周期为20 d,随后不断缩短,当HRT为3 d时,清洗周期仅为10 d。通过水冲洗与化学清洗相结合的方式可有效缓解膜污染,进而恢复膜通量。以上研究结果可以为厌氧膜生物反应器处理猪场养殖废水工程应用提供参考。     

IC-AnMBR处理村镇厨余渗滤液废水稳定运行调控机制

村镇厨余垃圾渗滤液等高浓度有机废水的高效处理是提升村镇环境卫生水平的一个重要方面。为满足村镇厨余垃圾渗滤液低能耗有机物排放达标的处理需求,构建了内循环厌氧膜生物反应器 (internal circulation anaerobic membrane bioreactor,IC-AnMBR),并用来处理厨余渗滤率废水,重点分析了反应器的COD去除性能和调控机制;根据pH、VFAs/碱度、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标,考察了COD在水解酸化、产甲烷和膜截留过程中的转移转化特征。结果表明：通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环,将VFAs/碱度和容积产气率分别从1.5和0.1优化到0.02和1.0;优化了COD稳定达标性能和去除负荷,将COD去除率和负荷从59%和0.3 kg·(m³·d)⁻¹分别提高到了97.7%和1.8 kg·(m³·d)⁻¹;采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜,控制了滤饼层积累,并将膜通量从0.6 L·(m²·h)^-1提高到2.1 L·(m²·h)⁻¹。IC-AnMBR短流程工艺能够实现村镇厨余垃圾渗滤液的稳定处理。     

新型Janus膜的制备及其在高盐含油废水膜蒸馏处理中的应用

采用表面蚀刻-电喷雾协同技术制备了具有微/纳凹槽表面结构的亲水/疏水型Janus膜,并系统考察了Janus膜的脱盐性能及耐润湿、抗污染功能。Janus膜具有水相超疏油的性能,对原油、正己烷、甲苯和汽油的水下油接触角分别为152.7°、150.1°、146.7°和151.1°。直接接触式膜蒸馏应用实验表明：在连续50 h的运行过程中,Janus膜对盐的截留率可达100%、膜通量稳定在10.18 kg·(m²·h)⁻¹;对于不同浓度(0.1、0.2和0.3 mmol·L⁻¹等)的十二烷基硫酸钠,Janus膜均表现出优异的抗润湿效果。在处理高盐含油废水过程中,Janus膜未发生膜润湿和膜污染的现象,膜通量及盐截留率也保持稳定;油滴力学探针测试结果定量阐释了Janus膜强健的抗油污能力。制备的新型Janus膜兼具耐润湿与抗污染特性,拓展了膜蒸馏技术在高浓度难降解废水处理领域的应用。     

酸改性凹凸棒石对土壤Cu-Zn的钝化修复

过量的重金属积累在农田土壤中会对粮食安全和人体健康造成危害。通过调整酸体积分数和改性时间,制备5种酸改性凹凸棒石,分别按2、4、8、16和24 g·kg⁻¹的投加量施用于土壤中,通过钝化实验,结合单级提取态和BCR多级提取态,对酸改性凹凸棒石的钝化效果进行评价,并分析了重金属污染土壤钝化前后的环境风险因子和修复效率。结果表明,添加16 g·kg⁻¹的酸改性凹凸棒石,可有效改善土壤理化性质,H₂O提取态Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了25.91%~47.87% 和49.69%~65%,二乙烯三胺五乙酸提取态(DTPA提取态)Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了8.63%~24.30% 和28.26%~46.84%。酸改性凹凸棒石的施用也促进了重金属Cu和Zn由酸溶态、可还原态向较稳定的可氧化态、残渣态转变。当投加量为16 g·kg⁻¹时,12.5%体积分数H₂SO₄改性72 h制得的酸改性凹凸棒石处理组对Cu、Zn的修复效率最高,分别为11.96%和27.70%,本研究结果可为北方碱性农田重金属污染的钝化修复提供参考。     

PACl和CTS对水华微囊藻混凝-过滤的影响

过滤去除水华蓝藻时易出现过滤材料堵塞,混凝预处理可以改变水华蓝藻在过滤过程中的藻饼过滤特性,从而提高过滤通量。混凝剂种类是影响混凝-过滤分离性能的重要因素。本研究利用聚合氯化铝(PACl)和壳聚糖(CTS)进行预混凝,研究了2种混凝剂对絮体特性及过滤通量、出水水质和生物质品质的影响,并进行了2种混凝剂优化剂量添加条件下的药剂成本分析。结果表明,采用PACl和CTS在优化剂量下,过滤通量从无预处理时的1 647 L·(m²·h)⁻¹分别提升到2 020 L·(m²·h)⁻¹和5 816 L·(m²·h)⁻¹,通量下降率由65.9%分别降低到23.2%和13.8%。两种不同混凝剂过滤性能的差异主要是由混凝形成的絮体大小和饼层阻力不同造成的。CTS、PACl混凝预处理减小了饼层的过滤比阻力系数。在优化剂量条件下,CTS、PACl混凝形成的饼层比阻力系数R_cs从无混凝剂时的4.49×10⁸ m·g⁻¹分别降低了95%和24%,达到了2.23×10⁷ m·g⁻¹和3.4×10⁸ m·g⁻¹。且CTS预处理形成饼层的比阻力系数是PACl预处理的1/15,因此,CTS更有利于提高混凝效率。虽然PACl的成本低于CTS,但使用PACl会造成藻类生物质中铝残留,因此考虑到生物质的资源化利用以及残余铝离子的回收成本,CTS比PACl略有优势,干生物质当量的药剂成本及残余铝离子的回收成本之和分别达到1 488元·t⁻¹和1 530元·t⁻¹。     

重力流超滤长期净水效果评价及其清洗方法

为明确重力流超滤工艺(gravity-driven membrane,GDM)在无清洗、无维护条件下长期运行的通量变化特征及其对雨水的净水效果,对GDM装置进行了为期240 d的运行。结果表明：长期运行的GDM装置可分为3个时期,分别为启动期(0~8 d)、稳定期(9~150 d)和下降期(151~240 d)。GDM装置运行9 d后通量即可保持稳定,在无清洗条件下,最大稳定运行时间可达150 d,其平均通量为(8.85±0.74) L·(m²·h)⁻¹。此外,不同的进水水质因子,包括溶解氧(dissolved oxygen,DO)、pH、总有机碳(total organic carbon,TOC)和菌落总数,是影响稳定通量值的关键因素,其影响效应在稳定期和下降期均表现出不同规律。在稳定期内,GDM运行的出水水质较好,雨水中的典型污染物(浊度、色度、TOC和菌落总数)经净化后均达到我国《生活饮用水卫生标准》。而在下降期(151~240 d),膜通量降低至5.37 L·(m²·h)⁻¹,且GDM出水中菌落总数存在超标现象,因此,建议在运行150 d后对GDM进行清洗维护,以恢复膜通量和稳定净水效果。此外,通过表面清洗和手动反冲洗即可恢复GDM装置80%的膜通量。综上所述,GDM可稳定净化雨水,长期运行后简单清洗即可恢复大部分膜通量,适用于在我国农村地区推广应用。     

远程氨等离子体表面改性聚偏氟乙烯超滤膜的效果分析

采用远程氨等离子体对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜进行了表面改性实验,通过水接触角表征了改性前后PVDF超滤膜表面的亲水性能,利用扫描电镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)表征了改性前后PVDF超滤膜表面的形貌、化学成分变化,通过牛血清白蛋白(BSA)过滤实验评价了改性前后PVDF超滤膜的过滤性能及抗污染性能。结果表明,远程氨等离子体改性的最佳条件为射频功率为40 W,处理时间为45 s,气体流量为 20 cm³·min⁻¹;远程氨等离子体通过将含氧、含氮官能团引入PVDF超滤膜表面,使其表面亲水性官能团增多,表面的亲水性能得到提高,水接触角从95.63°降至52.79°,同时降低了对材料表面的刻蚀作用;通过BSA溶液过滤实验,改性后PVDF超滤膜具有良好的过滤性能和抗污染性能,其水通量、BSA通量分别从87.42、48.00 L·(m²·h)⁻¹增至129.36、79.98 L·(m²·h)⁻¹,截留率从81.43%增至87.70%,总污染率从70.25%降至45.96%。综合上述结果,经过远程氨等离子体改性后,PVDF超滤膜的亲水性能、过滤性能及抗污染性能均得到改善。     

陶瓷膜处理二级出水运行优化控制与膜污染机制分析

实现膜污染有效控制是充分发挥陶瓷膜在废水处理及回用领域适用性的关键。为此,构建了平板陶瓷膜反应器,针对性地开展了平板陶瓷膜处理市政污水二级出水运行优化控制与膜污染机制分析研究。结果表明,通过四因素三水平正交实验,得出本实验条件下最佳运行控制工况为：蠕动泵转速200 r·min⁻¹(对应初始膜通量200 L·(m²·h)⁻¹)、过滤时间10 min、水力反冲时间30 s、间歇运行时间2 min;在此运行工况下,平板陶瓷膜可保持平均膜通量43.08 L·(m²·h)⁻¹以上稳定运行16 d(384 h),期间系统出水浊度、色度、COD等水质指标稳定满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)标准要求;原水和膜污染层元素及官能团对比表征结果表明,脂肪族类、酰胺类、无机硅化物类以及无机金属离子是造成膜污染的主要污染物,而凝胶层阻力则对平板陶瓷膜膜污染形成起主导作用。     

PDMS疏水改性的PVDF膜接触器强化臭氧传质及刚果红的氧化降解效果

中空纤维膜接触器具有界面面积大、传质效率高等特点而被广泛应用于气液传质中。为改善聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜接触器的臭氧传质效果,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行涂覆改性以提高其疏水性,进而提高其臭氧传质和降解污染物的能力。利用ATR-FTIR、SEM-EDS和接触角等方法对膜进行表征,并对其臭氧传质和氧化降解刚果红的效果进行了研究。结果表明,PDMS涂层成功制备,PDMS-PVDF改性膜的疏水性明显提升,接触角由88.9°提升至114.5°。传质实验结果表明,改性膜接触器体积传质系数可达0.077 8 s⁻¹,比原PVDF膜提高了26.2%。改性膜接触器在长期运行实验(12 h)中出水臭氧浓度保持稳定。改性膜接触器30 min内可降解99.2%的刚果红,降解速率常数为0.155 min⁻¹,是原PVDF膜的1.4倍。以上研究结果表明,PDMS-PVDF改性膜接触器具有更高的疏水性和臭氧传质性能,长期运行效果稳定,在污染物处理方面具有一定应用前景。     

低温等离子体技术改性填料前后Anammox工艺运行及微生物群落变化

采用低温等离子体技术对普通聚氨酯泡沫塑料填料进行表面改性处理,研究了改性前后填料的表面特征、厌氧氨氧化生物膜量、脱氮性能、微生物群落结构及其功能微生物基因丰度的变化。结果表明：低温等离子体改性以后填料表面与蒸馏水的静态接触角减少33.27°,单点比表面积和吸附平均孔径分别由8.98 m²·g⁻¹和3.01 nm提高至9.66 m²·g⁻¹和4.98 nm,材料表面粗糙度增加,亲水性能明显改善;未改性单位质量填料生物膜干质量为0.18 g,改性后单位质量填料生物膜干质量为0.37 g,相同时间内单位质量填料上的生物膜量相比于填料改性前提高了53%;填料改性前后系统总氮去除率均在80%以上。高通量测序结果显示,2系统菌群结构相似,主要功能菌属是Candidatus Kuenenia,改性填料相比于未改性填料其微生物种类丰富程度更高。实时荧光定量PCR(qPCR)结果显示,改性后hzo基因相对丰度由59.50%增至73.50%,提高了14%,nxrB基因相对丰度由21.10%减至17.70%,降低了3%。由此可见,填料经改性后表面生物膜量增加,生物膜上功能微生物种类丰富性也有所增加,但在较低氮基质负荷条件下脱氮效率基本不变。     

强化混凝-平板折转错流超滤工艺处理脱墨废水

采用强化混凝-平板折转错流膜分离技术对脱墨废水的二级生化出水进行了深度处理中试研究,从运行方式、超滤膜种类、清洗方式、长期运行稳定性等方面评估了工艺适用性。结果表明,间歇运行方式可有效降低滤饼层阻力(R_c)和浓差极化阻力(R_g),缓解膜污染,提高水通量和出水水质。亲水性强、截留分子质量(30 kDa)较大的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜可以延缓膜污染,提高产水率和出水水质;比截留分子质量(8 kDa)较小的PES膜更适宜脱墨废水二级生化出水的处理。正反同步冲洗可有效清洗膜表面及膜孔内部,显著降低滤饼层阻力(R_c)、孔堵阻力(R_f)、浓差极化阻力(R_g),且可避免反冲洗损伤膜表面功能层。在跨膜压差为0.025 MPa、聚合氯化铝投加量为2 g·L⁻¹条件下,采用停歇2 min、运行8 min操作方式,PVDF超滤膜可在膜通量为80 L·(m²·h)⁻¹以上连续运行50 h,COD、浊度、色度的平均去除率分别可达79.1%、99.9%和99.4%,满足我国《工业用水水质标准》(GB/T 19923-2005)中循环冷却水系统补水要求,且清洗后水通量可恢复95%以上,表明该技术具有深度处理脱墨废水的应用潜力。