气速对曝气生物滤池挂膜的影响

以曝气流量2,4,8,16,64 L/h,内部气速为25,50,100,200,800 m/h对填充粉煤灰加气砼颗粒和沸石颗粒曝气生物滤池进行挂膜试验,研究气速对整个运行过程中COD和NH3-N去除率的影响。结果表明:气速能够加快生物膜的附着,但其对生物膜的作用受填料表面结构影响较小。在填料挂膜阶段前期,气速对生物膜附着有显著影响,并受填料表面性质影响,表面结构复杂填料的挂膜期早于表面均细的填料。气速对NH3-N去除率的影响较小。     

磁性载体生物膜反应器处理生活污水的试验研究

选取天然多孔矿物-浮石、网络状塑料外壳、磁铁为材料,开发出一种新型磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行废水处理试验,结果表明:该磁性载体生物膜反应器在载体的挂膜性能及主要污染物去除功能上均优于非磁性载体生物膜反应器.磁性载体可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则需8d,磁性载体生物膜反应器对COD、NH+ 4-N的去除率比非载体生物膜反应器分别高出5%和20%左右.在载体中心磁场强度为200Gs,水中溶解氧DO为2.0~3.5mg/L,水力停留时间HRT为5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水中COD稳定在20mg/L左右, NH4+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右,出水总氮为15mg/L,去除率在50%以上.实验结果还表明:连续运行60d后,磁性载体反应器内的生物膜量和悬浮污泥量仅为非磁性载体反应器的70%,说明磁场的存在有利于污泥减量化.磁载体生物膜反应器中载体外表面附着污泥及生物膜的SOUR值均大于非磁载体生物膜反应器,表明一定的磁场强度可以提高微生物活性.     

热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响

以橡木为原料,在不同的热解终温、升温速率和恒温时间下制备生物炭.对生物炭产率、p H、元素组分、工业组分、比表面积、红外光谱等理化特征进行分析,并考察生物炭对水溶液体系中NO-3-N、NH+4-N、PO3-4-P的吸附性能.结果表明:生物炭的产率受热解终温影响最大(极差:54.57%),恒温时间次之(极差:1.16%),升温速率最小(极差:0.42%).随热解终温、升温速率和恒温时间的增加,所得生物炭的p H和C含量增加,而H和O含量降低.热解终温对生物炭表面官能团影响较大,升温速率和恒温时间基本无影响.生物炭对氮、磷的吸附性能主要受热解终温影响.NO-3-N的吸附量最大可达2.80 mg·g-1(600℃),且随热解终温的升高呈指数增加.比表面积、表面碱性官能团和表面金属氧化物与NO-3-N吸附有关.随热解终温的增加,NH+4-N吸附量降低,最大吸附量为3.12 mg·g-1(300℃).阳离子交换量(CEC)是影响NH+4-N吸附的主要因素.PO3-4-P吸附量随热解终温的增加呈先增后减的趋势(在500℃达到最大,为9.75 mg·g-1),且吸附过程主要受生物炭表面碱性官能团和表面金属氧化物的影响.     

滤料对生物滤池启动及污水处理的影响

该文以农村生活污水为研究对象,设计了一种生物滤池污水处理工艺,选择陶粒、弹性材料和聚丙烯球为滤料,活性污泥辅助挂膜,考察不同滤料的挂膜及污水处理效果。结果表明,陶粒滤料表面附着的生物膜量在28 d进入了稳定期,达26.88 mg/g,而弹性滤料和聚丙烯球分别需32 d和34 d,其膜量为19.62 mg/g和16.78 mg/g,且陶粒生物滤池的COD和NH_4~+-N去除率在第28天趋于稳定,膜生物量最大。陶粒滤料在供试的生活污水中COD去除率可以达到96.3%,出水水质达到国家污水综合排放一级标准;TP去除率达到63.46%,NH_4~+-N去除率达到82.9%,出水水质达到国家污水综合排放二级标准;TN去除率可以达到67.6%,出水水质达到国家污水综合排放一级标准。陶粒滤料在低、中、高污染负荷条件下,均有较好的碳、氮、磷处理效果,中污染负荷时去除率更高,COD、TP、NH_4~+-N和TN去除率达96.9%、64.2%、82.2%和68.9%。在C/N比为5∶1、10∶1、15∶1条件下,陶粒滤料均有较好的碳、氮、磷处理效果,C/N为10∶1时去除率更高,COD、TP、NH_4~+-N和TN的去除率达95.6%、64.7%、81.3%和67.9%;陶粒滤料在8、18、28℃条件下,均有较好的碳、氮、磷处理效果,温度为28℃时去除率更高,COD、TP、NH_4~+-N和TN的去除率达96.1%、63.9%、81.6%和68.5%。     

挂膜方式对模拟河道生物反应器启动与稳态运行的影响

对比研究了自然挂膜和改进型闷曝排泥挂膜2种启动方式对模拟河道生物反应器修复微污染水源水过程特性的影响.结果表明,采用改进型闷曝排泥挂膜法有效缩短了弹性填料的挂膜周期,该反应器的NH3-N去除率比自然挂膜组提前1周达到70%以上.挂膜成熟后,闷曝排泥挂膜组附着的生物膜量和胞外多聚物含量分别为自然挂膜组的1.38倍和1.41倍,生物膜结构亦较为致密,2组反应器的NH3-N、CODMn平均去除率最终分别稳定在92%和82%以上.通过改变曝气强度和方式开展系统运行工况研究,发现2组反应器的NH3-N和CODMn去除性能呈现不同程度的波动,相比而言,采用闷曝排泥挂膜法启动的反应器对工况变化具有较强的适应能力, P(NH3-N)为0.001,一定程度上说明不同挂膜方式对填料附着的生物膜群落结构以及微污染水源水修复系统稳态运行性能影响显著.     

碳素纤维去除富营养化水体氮磷的动力学研究

以碳素纤维(CF)为生物膜载体,研究了CF微生物附着特征以及CF和生物碳素纤维(BCF)去除污水氮磷的动力学特征,并考察了曝气量、pH和水力停留时间(HRT)对污水氮磷去除效果的影响。结果表明:CF具有良好的微生物附着特性,挂膜启动快,附着生物量大且生物膜较薄,更有利于生物膜的传质。CF和BCF对氮磷均有较好的去除效果,其中BCF对TP的去除率大于90%,且BCF氮磷去除稳定时间比CF快。CF和BCF氮磷去除规律比较符合指数型,磷的指数拟合度(R2)要优于氮。增加曝气量有利于氮磷的去除,但超过0.15 L/min时TN、NH+4-N的去除率反而降低。弱碱性条件有利于氮磷的去除,最佳HRT为6h。     

以亲水化改性聚氨酯为多孔载体的生物膜移动床反应器处理污水中试研究

载体是生物膜移动术反应器(MBBR)工艺的关键影响因素,利用亲水化改性聚氨酯载体构建MBBR,用于城市污水的中试研究.反应器日处理能力为3～3.5 t.d-1,水力停留时间为7～8 h,在连续进水(进水COD 140～280 mg.L-1,NH4+-N 30～50 mg.L-1,总氮45～65 mg.L-1,总磷2.5～4.0 mg.L-1)条件下对改性载体的挂膜速度、有机物和氮的去除效果及不同温度下的污水处理特性进行了研究.140 d的试验结果表明在24～28℃时,载体上生物膜在6 d左右即可完成挂膜,并达到稳定的处理效果.COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为70%、97%、70%和39%.随着水温逐渐降低到12℃左右,NH4+-N的去除率依然能达到97%,表明通过添加改性载体可以提高反应器低温条件下的硝化能力.     

磁性多孔陶粒生物膜反应器处理焦化废水的试验研究

以磁性材料为原料,经过特定的工艺处理,对多孔陶瓷进行磁化改性获得磁性多孔载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行焦化废水处理试验。对不同类型的多孔陶粒载体进行对比试验,结果表明:磁性载体生物膜反应器对COD、NH3-N的去除率比普通活性污泥法高出25%³0%,比非载体生物膜反应器高出15%30%,比非载体生物膜反应器高出15%²0%左右。反应器的曝气量为1.5 L/h,曝气时间为10 h/d,温度为2520%左右。反应器的曝气量为1.5 L/h,曝气时间为10 h/d,温度为25³0℃。焦化废水经磁性载体生物膜反应器处理后,上清液中COD,NH3-N的去除率均在90%左右。出水浓度达到国家工业废水排放二级标准(GB18918-2002)。     

循环水养殖系统中自然微生物生物膜形成过程实验

进行了不同初始NH4-N浓度,在实验水温20～24℃条件下,利用微生态制剂辅助,循环水养殖系统中自然微生物生物膜形成过程的实验研究。结果表明:不同NH4-N浓度对自然微生物生物膜形成产生显著影响,5、10和20 mg/L高浓度NH4-N更易于微生物的扩繁生长和生物膜形成,其生物膜达到预期水质净化效果的形成周期,即生物挂膜成熟周期,约需要35～40 d。生物挂膜成功后,形成很好的硝化作用,实验生物滤池中的NH4-N、NO2-N浓度均保持低于0.05 mg/L,COD浓度低于3 mg/L,显示出对NH4-N、NO2-N和COD很高的去处效果,但对PO4-P处理效果不明显。而1和2 mg/L低浓度NH4-N不易于微生物的扩繁生长,难以形成具有较好水质净化效果的生物膜,即生物挂膜难以成功。     

国产轻质球型陶粒用于曝气生物滤池的研究

对国产轻质球型陶粒的理化性能及应用于曝气生物滤池 (BAF)处理生活污水的效果进行了系统研究 .结果表明 ,国产轻质球型陶粒固着微生物量大 ,挂膜快 ,寿命长 ,充氧能力强 .用于处理生活污水 ,BOD去除率达 90 %,NH3 N去除率 80 %,BOD负荷 6— 10kg(BOD) (m3 ·d) ,适用于作BAF的微生物载体 .研究确定了COD去除率与填料高度的关系式、反应动力学方程和BAF的工艺条件 .     

上流式曝气生物滤池两种填料启动挂膜的试验研究

在相同运行条件下,对瓷粒和陶粒2种不同填料曝气生物滤池（BAF）的启动运行进行了实验研究,考察了不同填料在挂膜过程中CODCr和NH4^＋-N的去除效果及出水NO2^--N和NO3^--N质量浓度的变化。结果表明,在常温下（20～25℃）2种填料的所需的启动时间差异较大,陶粒填料所需时间为17d,而瓷粒填料别需37d。启动挂膜过程中,两者对CODCr和NH4^＋-N可达到基本相同的去除率,但所需运行时间差异较大,陶粒BAF较之瓷粒BAF稳定,且硝化效果好于瓷粒BAF．     

制备温度对竹炭基生物炭理化特征的影响

生物炭作为新型环境功能材料,在环境污染修复、土壤改良、温室气体减排、强化污水生物脱氮方面应用前景广阔。为探究不同制备温度对竹炭基生物炭理化特征的影响,以竹粉为原料在不同温度条件下制备生物炭,并对其得失电子能力（EEC）、表面官能团及元素组成等进行表征。结果表明:当热解温度从300℃升高到700℃的过程中,电子供给能力（EDC）总体呈先升高再降低的规律,其中300,400℃下热解得到的生物炭EDC最高,分别为0.33,0.35 mmol e-/g,具有更高的强化生物脱氮潜能;600℃下制备的生物炭EDC最低,为0.07 mmol e-/g。由元素含量计算所得的平均氧化度C_ox与EDC的结果相对应。随着制备温度的升高,热解所得生物炭的平均氧化度由负值变为正值,300,400℃下热解得到的生物炭的C_ox为负值,表明300,400℃条件下比500~700℃下所得生物炭还原性更强,氧化性更弱,即电子供给能力（EDC）更大,电子接收能力（EAC）更小。傅里叶红外光谱结果显示,300,400℃下热解所得生物炭羟基含量最高,与其EDC的结果相吻合。     

基于光谱色谱分析热解温度对沼渣生物炭DOM组成特性的影响

为探究沼渣基生物炭溶解性有机质（DOM）的组成特性,以厌氧发酵沼渣为原料,在300、400、500、600和700℃热解温度下制备了生物炭,利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱以及反相高效液相色谱等手段,研究了生物炭中DOM的组成特性.结果表明:热解温度影响生物炭DOM的组成,随着热解温度的升高,生物炭DOM中溶解性有机碳含量出现大幅降低,由300℃时的33.2 mg/g降至700℃时的0.7 mg/g.生物炭DOM的芳香性和分子量呈先增后减的变化趋势,400℃时其芳香性和分子量最大;在300~500℃热解范围内,生物炭DOM主要与类腐殖质有关,在600~700℃热解温度范围内,生物炭DOM主要是类色氨酸物质;液相色谱分析显示,在254 nm波长处洗脱出4种芳香物质,280 nm波长处洗脱出5种醌基物质,其中4种醌基结构物质赋存在芳香结构中.研究显示,沼渣生物炭DOM的组成与热解温度密切相关,不同的热解温度会影响DOM的芳香性、分子特性、腐殖化程度、亲水性及极性等特征,光谱和色谱分析法可有效表征DOM的不同结构性质.      

水葫芦/污泥共热解法制备生物炭粒及其对Cr3+的吸附特性

为了促进水葫芦和污泥的资源化利用,探究水葫芦/污泥生物炭粒的基本理化性质及其对水中Cr3+的吸附机制,以水葫芦、污泥为原料,在300~500℃热解温度下制得生物炭粒,通过产率分析、灰分分析、比表面积和孔径分析及SEM（扫描电镜）分析,同时利用吸附动力学模型和等温吸附模型对生物炭粒吸附水中Cr3+的内在机制进行研究,最后采用TCLP（毒性浸出法）测定了不同生物炭粒中重金属的浸出毒性.结果表明:随着热解温度从300℃升至500℃,生物炭粒的产率从14.93%降至11.75%,生物炭粒的灰分含量逐渐升高,比表面积增大.SEM结果显示,水葫芦与污泥质量比为1:10时,生物炭粒比表面积较大,孔隙结构明显.当水葫芦与污泥质量比为1:10、热解温度为500℃时生物炭粒对Cr3+的吸附量最大,为44.96 mg/g.热力学分析显示,生物炭粒对溶液中Cr3+的吸附以化学吸附为主,且为单层吸附.TCLP试验表明,水葫芦/污泥生物炭粒中各重金属（Cd、Zn、Cu、Pb、Ni、Cr）的浸出浓度均低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的限值.研究显示,添加水葫芦能改善生物炭粒的理化性质,使得生物炭粒对Cr3+的吸附量增大,以化学吸附为主,且为单层吸附,水葫芦/污泥生物炭粒浸出毒性较低,可为生物炭类环境功能材料的研制提供选材依据.      

热解温度对生物炭提升厌氧氨氧化性能的影响

为探究生物炭对厌氧氨氧化工艺中硝酸盐积累的缓解作用，通过批次实验考察了不同热解温度（300，500，700℃）生物炭对厌氧氨氧化系统脱氮性能的影响.结果表明，300，500，700℃生物炭的添加使体系总氮去除率较空白组分别提升了14.6%、7.1%、3.3%，其主要原因是生物炭作为电子介导体促进了硝酸盐的还原，还原产物亚硝酸盐继续进行厌氧氨氧化反应，进一步减少了11.2%、9.1%、5.8%的剩余氨氮.300℃生物炭表面具有丰富的酚类、醛类和酮类等失电子基团，其供电子能力为2.64mmol e^-/g，高于500℃（1.92mmol e^-/g）和700℃（1.32mmol e^-/g）的生物炭，故其更好地强化了体系中的电子转移.微生物群落和功能蛋白分析表明，生物炭的添加增强了Ca.Kuenenia、Pseudomonas、Thauera等丰度，有利于厌氧氨氧化和反硝化菌的富集，同时，生物炭通过促进NapA（EC：1.9.6.1）和NarG（EC：1.7.5.1）等功能基因的表达，强化了反硝化过程的氮代谢水平.     

烟梗生物炭持久性自由基反应活性的比较

本研究选用不同热解温度（300,500和700℃）制备的烟梗生物炭,与有机污染物对硝基苯酚（PNP）进行吸附降解反应,探究反应前后烟梗生物炭上持久性自由基（EPFRs）信号强度与其降解有机污染物活性的关系.结果显示：生物炭中EPFRs信号强度随热解温度的升高而从6.155×10⁴升高至1.343×10⁵后降低至5.458×10⁴,而PNP的液相降解率则表现为随热解温度的升高先保持为31%左右不变后下降至14.64%,表明生物炭的EPFRs信号强度与活性并不成正比.300℃热解制备的生物炭中以氧为中心的自由基可以将电子转移给水中的氧分子生成活性氧并促进PNP的降解.而500与700℃热解制备的生物炭中碳为中心的自由基与污染物进行降解反应后生成了新的自由基并被稳定于生物炭表面,导致其自由基信号增强降解活性却大幅下降.     

热解温度对污泥基生物炭结构特性及对重金属吸附性能的影响

鉴于污泥基生物炭作为重金属吸附剂的研究还缺乏足够的数据,为探讨不同热解温度对生物炭结构性质及其对水体重金属吸附能力的影响,在缺氧条件下于300~900℃范围内以城市污泥为原料制备生物炭,利用元素分析、比表面积测定、电位测定和红外光谱分析等方法对生物炭的理化性质和结构特征进行表征,并选用900℃生物炭进行了吸附重金属Pb、Cr和Cd的试验研究.结果表明:① 300~900℃缺氧条件下制备的生物炭产率为44.39%~69.41%,污泥呈弱酸性（pH为6.35）,热解后的生物炭呈碱性（pH为7.7~10.58）.② 900℃生物炭中w（H）、w（N）大幅降低,分别比干污泥中减少89.50%和77.16%,而w（C）降低29.22%,固碳作用显著.热解后生物炭比表面积明显增大,700和900℃生物炭比表面积分别达到58.48和87.55 m2/g,最佳制备温度为700~900℃.③ 热解后的生物炭具有大量极性基团,热解温度越高,酸性基团越少,碱性基团含量增多.④ 热解作用使生物炭zeta电位升高,吸附能力增强.⑤ 900℃生物炭吸附Pb、Cr和Cd的最佳pH为7~8,对Pb、Cr和Cd的最大吸附量分别为2.38、2.48和1.16 mg/g.⑥ 各因素对生物炭吸附重金属的影响顺序,对于Pb和Cr表现为生物炭投加量>热解温度;对于Cd,表现为生物炭投加量>pH.研究显示,污泥基生物炭对Pb、Cr的吸附能力高于Cd,影响生物炭吸附行为的主导因子为生物炭投加量,影响Pb和Cr吸附的次要因子为生物炭热解温度,而影响Cd的次要因子为pH.生物炭吸附重金属的主要机理是离子交换吸附、络合反应、表面沉淀和竞争性抑制作用.      

磁场强化曝气生物滤池处理高浓度氨氮废水的研究

本研究采用普通陶粒、普通陶粒外加静态磁场（50 mT）和磁性陶粒（2.5 mT和5 mT）曝气生物滤池处理高浓度氨氮废水,对比研究了不同类型和强度的磁场强化下曝气生物滤池的硝化反硝化效果,并通过分子生物学手段系统分析了磁场强化硝化反硝化的微生物学机理.结果表明,随着氨氮浓度增加,磁场强化下曝气生物滤池硝化反硝化效果显著高于普通陶粒曝气生物滤池.当氨氮浓度提高到400 mg·L^-1时,磁场强化曝气生物滤池（磁性陶粒和外加静态磁场）的氨氮去除率大于97%,高于普通陶粒曝气生物滤池的氨氮去除率（88%）;磁场强度为2.5 mT的磁性陶粒曝气生物滤池的总氮去除率达到67%,显著高于其他3个曝气生物滤池（p<0.05）（分别为55%、54%和55%）.分子生物学检测结果表明,2.5 mT磁场强度的磁性陶粒上生物膜的硝化反硝化酶活性和功能基因丰度大幅提高,硝化反硝化细菌的丰度及多样性显著增加.     

载体好氧预挂膜处理对厌氧生物颗粒性能的影响

研究了生物膜载体经好氧预挂膜处理对厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)反应器中生物颗粒性能的影响.载体经10 d好氧预挂膜处理后,形成了7～8 μm厚的生物膜,在起动运行过程中,处理反应器中载体的挂膜进程比对照要快.在整个运试期间,处理反应器中的生物膜厚度和污泥浓度值均高于对照.前者厌氧生物颗粒致密、结实,生物膜结构良好,滞留于反应器中的性能较佳,比后者较不宜随水流失.处理反应器厌氧生物颗粒的一些性能指标值,如最大比产酸活性、最大比产甲烷活性、脱氢酶活性、辅酶F₄₂₀含量等均高于对照.另外,厌氧生物颗粒内微生物相也有明显的差异.