利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明：通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1 089 mg·(g·L)^-1。在酒糟用量为10 g·L^-1,骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^-1,初始硝态氮(NO3--N)为(41.53±0.1) mg·L^-1时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^...     

生物炭-微生物复合材料修复Cr(Ⅵ)污染土壤条件优化及促生效果

生物炭和微生物在改善Cr(Ⅵ)污染土壤质量方面得到了广泛的应用,而以生物炭-微生物制备的复合材料(BC-MT)在Cr(Ⅵ)污染土壤修复中的促生效果鲜见报道。以玉米秸秆生物炭为载体吸附铬还原菌——藤黄微球菌(Micrococcus luteus)制备BC-MT,综合考察了BC-MT修复Cr(Ⅵ)污染土壤最佳条件及促生效果。结果表明:藤黄微球菌能成功附着在生物炭上,BC-MT对Cr(Ⅵ)污染土壤修复效果显著,在BC-MT投加量3%(质量分数,下同)、氮源投加量10g/kg、土壤含水率14%的条件下,修复25d,Cr(Ⅵ)去除率为64.35%,可提取态铬从27.01mg/L降至7.72mg/L。在3%BC-MT作用下,植物生长12周后地上、地下部分总铬含量分别降低了65.15%、49.76%,Cr(Ⅵ)分别降低了94.11%、87.74%,植物株高增加了17.7cm,生物量(以干重计)增加了132mg,叶绿素增加了4.65mg/g,可溶性糖增加了1.69mg/g。由此可见,BC-MT不但能有效降低土壤Cr(Ⅵ)含量,而且促生效果显著,具有广阔的应用价值。     

掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

新型缓释碳源的制备及其性能

为了提高淀粉/聚乙烯醇(PVA)缓释碳源的反硝化速率,并有效控制碳源的释放速率,采用添加醋酸酯淀粉、疏水性乳化剂(SPAN80)以及二次包裹、表层交联等方法,制备了新型缓释碳源,通过释碳和脱氮实验考察了缓释碳源的最佳材料配比、脱氮效率以及碳源的释放规律。结果表明:缓释碳源中淀粉比例越高,反硝化效率越高,但释碳速率过快,容易造成出水COD偏高;当淀粉含量为58.2%时,能够获得适宜的脱氮效率和释碳速率,其反硝化滤柱的硝态氮去除率达100%,平均反硝化速率和出水COD分别为11.67 mg/(L·h)和27.65 mg/L,碳源释放与利用基本达到平衡。制备的新型缓释碳源其脱氮效率高、使用周期长、碳源释放得到有效控制,具有良好的工程应用前景。     

赤泥活化处理及其除氟剂性能研究

以赤泥为主要原料,采用FeCl3、柠檬酸、聚硅酸等对赤泥进行活化处理,并制成粒径约3mm的球形赤泥除氟剂。采用X射线衍射(XRD)对赤泥除氟剂进行了物相分析,并研究了活化剂种类、活化剂浓度、焙烧温度等对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明:3种活化剂中,柠檬酸活化效果最好,而最佳焙烧温度与活化剂的种类有关。采用质量分数为5%的柠檬酸进行活化,焙烧温度500℃、焙烧时间2h的赤泥除氟剂除氟效果最佳,吸附率达99%以上,吸附容量为0.95mg/g,氟离子质量浓度可从19.00mg/L降低到0.07mg/L。     

于桥水库底泥磷分级及其释放能力

取样测定了于桥水库底泥无机磷各组分含量及其平面和竖向分布,无机磷总量为284～704 mg/kg,平均为485.70mg/kg,其中Ca2-p、Cag-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P所占质量分数平均分别为3.5%、2.9%、0.3%、48.5%、2.9%和41.9%.通过模拟释放实验得出,在pH<8和pH=9.10条件下,由于厌氧使得底泥磷释放的启动溶解氧分别为<1、<2 mg/L.底泥磷在pH=6.50、DO<1 mg/L,pH=9.10、DO>5 mg/L,pH=9.10、DO<1 mg/L的3种条件下的极限释放量为0.24、0.17、0.33 mg/g,分别占底泥无机磷总量的41.7%、29.5%和57.3%(质量分数).释放的磷主要来自Fe-P,但Fe-P也只能部分释放.酸性条件下,有部分Ca2-P、CaB-P、Ca10-P和Al-P释放,对于AI-P,低pH酸溶作用要远大于高pH下OH-置换作用.     

混凝-Fenton氧化-Fe0还原预处理高浓度硝基苯生产废水

采用混凝-Fenton氧化-Fe0还原工艺预处理高浓度硝基苯废水,考察各反应阶段硝基苯去除效果及影响因素。研究表明,聚铁混凝性能优于聚铝;初始COD为17 350 mg/L、硝基苯浓度为10 050 mg/L的废水,在pH=4,聚铁投加浓度3 300 mg/L时,COD和硝基苯去除率分别为63%和62%;混凝沉降后的上清液用Fenton试剂氧化,可在较宽pH(3～6)范围内降解硝基苯,当H2O2(30%)浓度为6 000 mg/L,Fe2+浓度为168 mg/L时,氧化效率最高;聚铁混凝-Fenton氧化后的出水用Fe0还原,最佳还原条件为:pH=3,Fe0浓度1 500 mg/L。原水经聚铁混凝-Fenton氧化-Fe0还原后,COD和硝基苯总去除率分别达90%和98%,总药剂成本约12.4元/t。处理后废水硝基苯浓度为168 mg/L,适宜进行后续的厌氧-好氧生物处理。     

混凝土尘抑尘剂配方研制及其性能表征

针对建筑工地扬尘控制需求,研究了适用于混凝土尘的抑尘剂。以高温抗蒸发性、抗研磨性、渗透性作为指标,研究了以吸湿剂、凝并剂和表面活性剂为组成的抑尘剂配方,并对其抑制混凝土尘性能进行了表征。结果表明:(1)混凝土尘粒径越小,越难被润湿。200目混凝土尘粒径均一;Ca含量最多,其次是Si,质量分数占11.10%;真密度为6.41g/cm3。(2)抑尘剂最优配方为25%(质量分数,下同)CaCl2、0.15%蔗糖、0.10%吐温-20。(3)10d后喷洒抑尘剂溶液的混凝土尘含湿量仍能达到10%,具有很好的吸湿放湿性。持续14m/s风速1h后,混凝土尘的损失率为2.23%(质量分数),具有良好的抗风蚀性能。     

滤食性生物孵化器净化微污染景观水的试验研究

搭建滤食性生物孵化器,利用藻类吸收水体中氮、磷,滤食性生物捕食藻类,实现微污染景观水体的原位净化。试验结果表明,当TN、TP初始质量浓度分别为5.0、0.100mg/L时,30L微污染景观水的最佳滤食性生物孵化器载体(50mm×65mm×75mm聚氨酯泡沫塑料块)投放量为15块;滤食性生物孵化器对微污染景观水中的叶绿素a、TN和TP均有较明显的去除效果。对于TN、TP初始质量浓度分别低于5.0、0.100mg/L,更换周期在3d以上的微污染景观水,采用滤食性生物孵化器可将叶绿素a的质量浓度控制在10mg/m3以下,TN、TP可分别控制在2.0、0.010mg/L以下。     

气田深井聚磺钻井液废液复合固化处理技术研究

以普光高含硫气田深井聚磺钻井液废液为对象,用破胶絮凝技术、固结稳定技术和pH调整技术,研究了钻井废液复合固化处理的药剂配方及工艺。结果表明,PJ-01破胶效果优于单一的铝盐和铁盐。PJ-01用量为12 g/L、石灰和水泥各为100 g/L、单独使用时固化物浸出液COD分别为873 mg/L、4 515 mg/L,复合使用时浸出液COD≤518 mg/L,说明两者有一定协同作用;调整剂30 g/L时,浸出液pH9、COD200 mg/L。正交实验优选的破胶-固结-调整复合固化工艺的药剂配方为:PJ-01 20 g/L、石灰125 g/L、水泥100 g/L、调整剂20 g/L,采用该工艺处理普光气田深井聚磺钻井液废液,浸出液除COD≤150 mg/L外,其他指标均符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)1级标准要求。     

糖脂类生物表面活性剂去除污染含水层中石油烃的研究

研究了糖脂类生物表面活性剂对石油烃的增溶,并将其用于污染含水层中石油烃的去除。结果表明:石油烃溶解度随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增大而增大,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1 200mg/L时,石油烃溶解度达10 077.7mg/L;界面张力随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增加而减小,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1mg/L时,界面张力为34.3mN/m,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为800mg/L时,界面张力为5.2 mN/m。采用糖脂类生物表面活性剂对污染含水层进行清洗处理,在固液比(质量体积比)为1g∶2mL的体系中,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为3 000mg/L,120r/min、10℃下振荡12h,石油烃去除率达70.82%。污染含水层柱冲洗结果表明,糖脂类生物表面活性剂质量浓度分别为1 200、3 000mg/L时,10倍孔隙体积的表面活性剂冲洗后,分别从污染砂样中去除41.81%和63.30%的石油烃。     

钢渣微粉与混凝剂复合对城市污水处理厂尾水深度除磷的试验研究

针对北方严寒地区低温时生物单元处理效能低下,污水处理厂二级出水TP浓度较高且不稳定的问题,将钢渣微粉与混凝剂复合处理城市污水处理厂尾水,以提高TP的处理效能。研究结果表明,钢渣微粉投加量为4g/L时,其对50mg/L含磷溶液处理效果最佳,处理2h后TP去除率可达75.16%;溶液初始pH对除磷效果有一定影响,最佳初始pH为7～8;小试试验表明,与单独聚合硫酸铁(PFS)混凝沉淀除磷相比,投加4g/L钢渣微粉使PFS最佳投加量由10mg/L降至6mg/L,且TP去除率显著提高,絮体沉降时间缩短,钢渣微粉-PFS絮体沉降2min时絮体体积分数降至10%,远低于PFS絮体。在连续30d的中试运行中,进水TP为1.40～1.98mg/L时,出水TP质量浓度可稳定维持在0.35～0.46mg/L,运行后期pH可降至9以下,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准,运行期间药剂成本仅为0.06元/m3,具有一定经济性。     

聚合氯化铝铁絮凝剂的制备及其在焦化废水深度处理中的应用

以铝酸钙粉和硫酸亚铁为主要原料,通过酸溶、氧化、聚合和熟化过程制备了无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁,采用正交试验优选出制备聚合氯化铝铁的最佳条件,联合使用聚合氯化铝铁与氧化剂深度处理焦化废水.结果表明,聚合氯化铝铁的最佳制备条件为:硫酸亚铁投加量10 g(以每100 g铝酸钙粉计,下同)、盐酸投加量400 mL、反应温度80℃、反应时间2.5 h;在此条件下制得的絮凝剂氧化铝质量分数为30.5%,全铁质量分数为1.2%.当聚合氯化铝铁投加量为200 mg/L、氧化剂投加量为10 mg/L时,焦化废水中COD去除率可达70%,色度去除率可达63%,出水水质达到<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中的一级排放标准.     

石墨气体扩散电极的制备与性能优化

电极的制备工艺及参数直接影响电极材料的活性。主要考察了C/PTFE质量比、碾压压力、煅烧温度、造孔剂NH4HCO3及稀土掺杂等因素对电极产出H2O2的影响规律。研究结果表明,电极最佳制备条件为:石墨和PTFE质量比为2∶1、石墨、造孔剂和稀土元素质量比为6∶1∶1、碾压压力10 MPa、煅烧温度330℃。在pH=3、电解质Na2SO4浓度为0.05mol/L条件下,电解2 h后,改性电极产生的H2O2从95 mg/L提高到350 mg/L,提高了268.4%。     

改性粘土除氟剂处理高氟地下水研究

利用自行制备的改性粘土除氟剂处理含氟量较高的配水,研究了改性粘土的优化制备条件和不同因素对其除氟效果的影响,并进行地下水原水除氟验证,最后考察了改性粘土除氟剂的再生性能.结果表明,将0.3 mol/L的Al2(SO4)3和2%(质量分数)的NaOH按1:3(质量比)混合制成改性溶液.再将改性溶液与粘土按1.0:3.0(质量比)混合后,在400℃下煅烧2 h所制得的除氟剂除氟效果最好,最高氟吸附容量可达0.216 8 mg/g;地下水出水氟质量浓度为0.807 mg/L,低于<生活饮用水卫生标准>(GB5749--2006)限值(1 mg/L);制得的改性粘土除氟剂对氟具有较好的吸附重复性,可实现多次再生.     

泥炭作为缓释碳源对反硝化过程的影响

采用柱实验,以泥炭颗粒作为缓释碳源,探究不同水力停留时间(HRT)下泥炭颗粒对反硝化过程的影响。结果表明:(1)泥炭颗粒可作为有效缓释碳源,当HRT为6.67h时,脱氮效果最好,硝酸盐氮去除率能达到81.9%。(2)出水COD较低,最终为9～12mg/L,不会对水体造成二次污染;亚硝酸盐氮先升后降,最终均小于0.2mg/L,未出现积累现象,泥炭颗粒可作为生物脱氮反应器中长期运行的缓释碳源。     

聚铁混凝-臭氧-BAF对晚期垃圾渗滤液深度处理的研究

联合运用聚铁混凝-臭氧-曝气生物滤池(BAF)对晚期垃圾场的渗滤液进行深度处理。在废水进水COD=601mg/L,色度=400倍时,提出最佳工艺条件:聚铁0.6 mL/L,臭氧用量144 mg/L,BAF停留时间7 h。研究表明,聚铁去除大部分悬浮性有机物,臭氧降解难生物降解有机物并提高废水的可生化性,BAF进一步降解有机物,最终出水COD为75 mg/L,深度处理成本仅为5.5元/t。     

改性MIL-101(Fe)非均相芬顿反应降解罗丹明B

金属有机骨架材料MIL-101(Fe)具有一定的催化活性,为进一步提升其催化性能,利用金属掺杂和柠檬酸调节对其进行改性,制备得到Cu/Ce-MIL-101(Fe)和Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N两种改性材料。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附测试及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征。结果显示,改性后催化剂具有相似的骨架结构和化学键组成,活性位点的结合能减少0.2～0.3 eV。金属掺杂和柠檬酸调节改性后Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N平均孔径增大至14.932 nm。采用非均相芬顿反应研究降解时间和pH对罗丹明B降解性能的影响,结果表明,在温度为25℃,罗丹明B初始质量浓度为24 mg/L,溶液pH为4且Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N投加量为0.2 g/L,3%(体积分数) H₂O₂投加量为60 mL/L,反应60 min时,罗丹明B降解率高达98%。改性前后催化剂降解过程均更符合准一级动力学模型。其中,Cu/Ce-MIL-101(Fe)-N能够在60...     

絮凝与生物强化组合技术处理油田含聚污水

针对河南油田采油污水,室内选择4种常用无机絮凝剂与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复配,筛选出最佳的絮凝剂用量:聚合氯化铝(PAC)用量为300 mg/L,CPAM用量为10 mg/L。研究了投加HPAM降解菌对油田含聚污水中COD的去除效果,优选出2株以聚合物(HPAM)为唯一碳源的降解菌,通过分子生物学16SrDNA鉴定,XL-1和XL-2菌分别为苏云金芽孢杆菌和溶血不动杆菌。实验结果表明,在温度为30℃,pH为7.5,降解72 h的条件下,XL-1菌的B/C增大了0.11,COD去除率提高了11.03%;XL-2菌的B/C增大了0.07,COD去除率提高了6.3%。油田污水经絮凝-生物强化组合工艺处理后,出水COD平均值为77.1 mg/L,总去除率为73.2%,絮凝段和生化段工艺的COD去除率分别为54.1%和19.1%,达到《污水综合排放标准(GB/T 8978-1996)》排放标准。     

玉米深加工废水的混凝实验

在室温条件下,分别选用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)及三氯化铁(FeCl3)对玉米深加工废水进行混凝实验。综合考虑各种混凝剂对磷、COD以及SS的去除效果,最终选取PAC作为混凝剂。采用PAC和聚丙烯酰胺(PAM)作为复合混凝剂,对其去除效果做进一步研究,并确定了最佳投加量及pH值。实验结果表明,在PAC投加量25mg/L,PAM投加量0.5 mg/L,pH为8条件下,混凝效果最佳。磷、COD、SS去除率可分别达到90.1%、53.3%和88.2%,对应的出水质量浓度分别为0.41、26.8和2 mg/L。