UV-PAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除效能及影响因素

针对污水处理厂二级出水中的抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)进行深入研究。采用紫外线(Ultraviolet, UV)结合粉末活性炭(Powdered Activated Carbon, PAC)与超滤(Ultrafiltration, UF)组合工艺对二级出水中的ARGs和有机物进行去除,评价其去除效能并对其影响因素进行分析。结果表明,ARGs经过UV氧化失活后,经过PAC吸附与UF膜的过滤能够得到更为有效的去除;在UV最佳紫外线剂量(40 mJ/cm²)条件下,组合工艺对二级出水中不同类型ARGs(tetA、tetC、tetG、sulI、sulII)的去除量为102.72～103.08 copies/mL,对ARGs去除效果明显增强;浊度和pH值的降低能够使组合工艺更有效的去除二级出水中的ARGs;且组合工艺对各类有机物去除率更高,从而加强对ARGs的去除效果。     

二次活化活性炭对饮用水中溴酸盐的去除

采用氯化锌对活性炭(AC)进行了二次活化,制得二次活化的活性炭(ZC - AC),对比了ZC - AC和AC对水中溴酸盐(BrO3-)的去除活性,并对ZC - AC的高活性进行了BET、SEM、XRD表征分析,同时考察了ZC - AC的稳定性及反应条件对ZC - AC去除BrO3-的影响.结果表明,ZC-AC对BrO3-的去除活性是AC的6.4倍;ZC - AC重复使用4次后,对BrO3-仍保持了89%的去除率;在BrO3-初始质量浓度为1 000μg/L时ZC- AC达到最大吸附容量,即每克ZC - AC处理8.23mg BrO3-;共存阴离子对ZC - AC去除BrO3-都有抑制作用,其抑制作用从大到小为SO42-、PO43-、NO3-、Cl-、F-、Br-,而含氧酸盐对去除BrO3-有明显的抑制作用,主要是含氧酸盐与BrO3-发生了表面活性位的竞争;溶液的pH值大于10会极大地抑制ZC - AC去除BrO3-.     

改性活性炭对废水中甲醛的吸附研究

通过浸渍-焙烧的方法制得铁改性活性炭,并将之应用于废水中甲醛的吸附.分别考察了吸附时间、初始溶液质量浓度、吸附剂投加量对改性活性炭吸附甲醛效果的影响,并研究了铁改性活性炭对甲醛水溶液的等温吸附及动力学.结果表明:在25℃、活性炭投加量为10 g/L、吸附时间为360 min时,铁改性活性炭对甲醛的去除率为91.8％;用准一级、准二级及内扩散动力学模型拟合吸附过程,准二级动力学模型符合该吸附过程;用Langmuir和Freundlich模型描述等温吸附过程,该吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为3.396 7mg/g.     

ClO2对再生水管道中90°弯头的腐蚀研究

为明晰消毒剂对市政再生水管网中典型管件的腐蚀机理,针对流场易发生较大突变的90°弯头,引入计算流体力学(CFD)模拟了实验室管网中不同入口流速下不同点位的流速及剪力分布,并结合模拟结果,采用电化学测试及SEM微观分析方法研究了动态管网中消毒剂ClO₂对弯头的腐蚀规律。结果表明：90°弯头处流速和剪力随管道入口流速的增大而增大,易腐蚀点分布在90°弯头的内侧中心及外侧下游;投加ClO₂,在腐蚀前期可通过促进腐蚀产物生成而抑制腐蚀,而在腐蚀稳定期,ClO₂与剪切力协同作用破坏腐蚀垢层,易导致90°弯头处腐蚀产物脱落,加剧腐蚀。与直管段相比,90°弯头难以形成致密的腐蚀垢层而更易腐蚀,其主要原因在于消毒剂与水流剪切力的共同作用。     

铁细菌在含油工业循环水中的生长及对碳钢腐蚀

模拟装置上研究了含油循环水中铁细菌生长的影响因素及其对碳钢的腐蚀作用。结果表明,水中铁细菌的菌落数随运行时间呈无规则变化,用实验时间内的累计菌落数来表征铁细菌的生长状况可行。累计菌落数随着油浓度增加,先增大后趋稳,碳钢腐蚀速率随油浓度增加而增加,但油质量浓度大于400 mg/L时,腐蚀速率降低。25℃时含油水中铁细菌生长得最旺盛,碳钢腐蚀速率也较大,温度过低或过高温度不利于铁细菌生长。pH=6~9内,随着pH值增加累计菌落数和碳钢腐蚀速率均降低。累计菌落数随着缓蚀阻垢剂浓度的增加而减小,碳钢腐蚀率也随之减小。随着浓缩倍数的增加,累计菌落数和碳钢腐蚀速率均随之增加。     

净水污泥对水中氨氮的吸附效能研究

采用自来水厂产生的废弃物——净水污泥制备吸附剂,研究了吸附剂制备条件及改性方法对氨氮去除效果的影响。通过EDX、XRD、FTIR、SEM和BET分析可知,净水污泥富含金属元素,表面粗糙,比表面积较大。正交试验结果表明,当焙烧温度为500℃、焙烧时间为3 h、净水污泥吸附剂的粒径为125~150μm时,净水污泥吸附剂对模拟废水中氨氮的去除效果最佳。分别采用酸、碱、盐对净水污泥进行改性,发现经3种物质改性的净水污泥吸附剂对氨氮的去除效果均优于未改性净水污泥,且碱改性净水污泥的去除效果最优,对氨氮的吸附量是未改性净水污泥的2.13倍。分别将吸附试验数据与Langmuir方程和Freundlich方程拟合,得出净水污泥对氨氮的吸附符合Langmuir方程。     

固定化微生物降解石油的影响因素研究

为研究以天然有机材料为载体的固定化微生物降解石油的效果,使其应用于修复石油污染物成为可能,选取高效石油降解单株菌SM -1和混合菌MM -7为试验菌株,并以天然有机材料为载体,采用吸附法制备固定化微生物,考察不同材料载体YJ-07和YJ-05的固定化微生物的降解性能以及不同环境因素,包括pH值、初始油质量浓度、接种量、盐(NaCl)质量浓度对游离菌和固定化降解菌的石油降解率的影响.结果表明:固定化菌MM - 7(YJ-07)的石油降解率为59.6％,比固定化菌MM -7(YJ -05)高2.3倍;固定化菌对石油的降解效果明显优于游离菌,降解率较游离菌提高10％ ～43％,对环境因素的变化有更强的耐受性;各单株固定化菌与游离菌最适宜条件为pH=7～8,盐质量浓度5～7 g/L,石油质量浓度1～7 g/L,接种量10％～20％;混合菌的降解效果略好于单菌.     

温度与氮浓度对两种微囊藻生长和产毒的影响

采用半连续培养的方法,研究了磷限制条件下温度与氮质量浓度的交互作用对铜绿微囊藻和水华微囊藻的生长及产毒的影响.结果表明,不同温度下,氮质量浓度对两种微囊藻比生长速率的影响不同.随氮质量浓度的增加,15℃和20℃时比生长速率增加较快,25℃时增加缓慢;温度的降低对水华微囊藻的生长抑制作用较铜绿微囊藻小.两种微囊藻的单个细胞叶绿素a含量受温度及氯质量浓度的影响极显著,而交互作用的影响较主效应小.单个细胞藻毒素含量受温度影响最大,显著负相关;氮质量浓度的影响次之,显著正相关.但两种微囊藻的生长状况越好时相应的总毒素质量浓度也越高.因此,磷限制条件下,温度和氮质量浓度对两种微囊藻的生长及产毒有明显的交互作用,氮质量浓度的降低会进一步抑制微囊藻的生长并降低总藻毒素质量浓度.     

碳纳米管对水中低浓度红霉素的吸附特性研究

采用多壁碳纳米管对自然水体中低浓度红霉素进行吸附试验,测定了其动力学曲线和吸附等温线,并计算了热力学参数,考察了p H值、离子强度和腐殖酸对吸附过程的影响。结果表明:碳纳米管对红霉素的吸附在前40 min为快速吸附阶段,200 min时基本达到吸附平衡,动力学曲线符合准二级动力学模型;Freundlich模型能够更好地拟合吸附试验数据,热力学参数表明多壁碳纳米管对红霉素的吸附为自发吸热过程;吸附活化能Ea表明多壁碳纳米管与红霉素之间的强吸附作用是以化学吸附为主的过程,碳纳米管表面含氧官能团含量决定平衡吸附量;离子强度对吸附有明显的影响;p H值在5~9时,提高溶液p H值有利于提高对红霉素的吸附量;适量的腐殖酸使碳纳米管对红霉素的吸附量显著增加。     

生物质基材料对水中金属离子的检测和吸附研究进展

随着经济的快速增长,水中重金属离子污染对人类生活以及工业生产产生了严重影响。生物质基材料是一种环境友好型材料,具有产量高、可再生和官能团丰富等优势。对生物质材料进行物理、化学修饰可获得一系列集检测和吸附于一体的双功能型生物质材料,且在废水重金属的检测和处理中具有广阔的应用前景。通过阐述近年来多个学者以纤维素、壳聚糖和海藻酸钠等生物质材料为基材合成双功能型荧光材料以及对水中重金属离子的检测和吸附应用的研究,分析相关的检测和吸附机理,进而对集检测和吸附一体化的双功能型生物质基荧光材料目前存在的问题以及未来研究方向进行总结和展望。     

4种微生物吸附剂对低质量浓度Cr(Ⅲ)的吸附性能研究

从皮革铬鞣、复鞣污泥等处分离、纯化出4株吸附Cr3+菌株TP、XB、MY和TQ,采用ASS和FTIR等方法研究了其对低质量浓度Cr3+的吸附特性.结果表明,4种微生物吸附剂对低质量浓度Cr3+有较好的吸附作用,在实验室条件下其对Cr3+的最佳吸附条件是pH值4.0,投加量0.5 g/L,吸附温度30℃;TP、XB、MY和TQ的最大吸附量分别是8.66 mg/g、11.65 mg/g、11.05 mg/g和10.22 mg/g.碱处理有助于提高微生物吸附的吸附量,经过0.3 mol/L NaOH预处理后,其吸附量分别提高了17.86％ ～ 38.96％.吸附等温曲线拟合研究表明,吸附剂TP、MY和TQ更符合Langmuir等温方程,XB更符合Temkin等温方程;用Dubimim-Radushkevich (D-R)等温曲线方程拟合发现,TP、XB.和TQ吸附过程属于离子交换吸附.吸附动力学研究表明,4种吸附剂对Cr3+的吸附过程符合拟二级动力学模型;颗粒内扩散模型拟合表明,该过程主要分为吸附剂外表面吸附、细孔内缓慢吸附和平衡吸附3个阶段.     

水力负荷对3种滤料生物挂膜和溶解无机氮去除效果的初步研究

以人工模拟海水养殖废水为处理对象,探讨了PE(聚乙烯)环、珊瑚石和PP(聚丙烯)方便面净水板3种生物滤料对氨氮的吸附性能,获得了动态吸附的穿透曲线。研究了3种滤料的生物挂膜情况以及挂膜成熟后在不同水力负荷下的净水效果。结果表明,珊瑚石滤料的挂膜成熟时间明显短于PE和PP材质的滤料,生物膜厚度与水流流速呈负相关。水力负荷对3种滤料生物滤器的净水效果有显著影响,当水力负荷为19～51 m3/(m2.h)时,生物滤器对TAN、TOC和NO2--N有较为理想的去除效果。     

炭化小麦秸秆对水中氨氮吸附性能的研究

用直接炭化法制备了小麦秸秆吸附剂,并通过静态吸附试验研究了炭化小麦秸秆对氨氮的吸附性能和影响因素。结果表明:直接炭化法制备小麦秸秆吸附剂的最佳炭化温度为300℃;在试验的pH值范围内,pH=9时炭化小麦秸秆对氨氮的吸附去除最好;300℃时炭化小麦秸秆吸附不同质量浓度(ρ=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L)氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数k2分别为0.681 8g/(mg.min)、0.747 4 g/(mg.min)、1.025 0 g/(mg.min);直接炭化小麦秸秆吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是30℃;不同温度下的吸附等温线可用Freundlich吸附等温方程进行拟合;由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变ΔH>0,吸附自由能变ΔG<0,吸附熵变ΔS>0,表明炭化小麦秸秆对氨氮的吸附为吸热的和熵增加的自发过程,且属于物理吸附。     

三种吸附剂对饮用水中铝离子去除率的对比试验

传统的净水过程一般包括混凝—沉淀—过滤消毒工艺流程,主要去除水中的浊度和细菌,大部分有机物、有害的重金属仍残留在水体中。对活化沸石、聚苯乙烯树脂、活性炭3种材料的净水能力进行了研究。由于3种材料对饮用水中有害物质的去除主要以吸附作用为主,所以在水处理方法中主要阐述了吸附法,包括吸附的机理、吸附的类型、吸附的影响因素。在实验部分,以自来水出水中的铝离子为参照物,利用《生活饮用水卫生标准》国家标准检测方法分别测算出3种材料对铝离子的去除率,借此来比较3种吸附材料的吸附特性。     

二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响

利用相对分子质量分布、三维荧光光谱仪及红外光谱仪等方法研究了城市污水二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响。结果表明:城市污水二级出水中疏水性酸占42.8%,过渡亲水性酸占19.1%,亲水性有机物占38.1%;水中疏水性酸、过渡亲水性酸和亲水性有机物分别使膜通量减小32.8%、29.9%和18.6%,膜阻力增大106.6%、92.2%和58.6%;过渡亲水性酸为蛋白质类,相对分子质量主要在4000~30000 Da;亲水性有机物为脂肪类,主要集中在6 000 Da以下;疏水性酸物质为腐殖酸类,主要集中在4 000 Da以下,其中疏水性酸物质更容易引起超滤膜污染。     

核桃果皮基活性炭对苯酚吸附的热力学研究

吸附法因具有处理设备简单、无二次污染等优点广泛应用于废水处理中.以核桃果皮基活性炭为吸附剂,研究其对苯酚吸附的热力学性质.结果表明,温度对吸附无显著影响,在20～60℃范围内,随温度升高,吸附量略有减小;苯酚溶液在酸性至中性条件下的吸附去除率较高.吸附符合经典的Langmuir与Freundlich等温方程,并存在吸附剂和吸附质浓度效应,Langmuir与Freundlich等温方程参数不确定为常数,而是随吸附质质量浓度ρo和吸附剂质量浓度W0变化而变化.研究表明,核桃果皮基活性炭能高效、快速地吸附去除苯酚,是一种有应用前景的净水材料.     

活性炭对酚醛类化工废水深度处理的动态吸附性能研究

为活性炭应用于酚醛类化工废水深度处理,研究了活性炭对此类废水中有机物的动态吸附性能以及氮的去除。通过动态吸附试验,选出吸附效果最佳的活性炭,研究其对废水中有机物的等温吸附和动力学,并利用比表面积(BET)测试法和傅里叶红外光谱(FTIR)表征技术分析活性炭表面特征,同时探讨不同因素对吸附的影响,再以床厚服务时间(Bed-Depth-Service Time, BDST)模型对动态试验数据进行线性拟合分析。结果表明：椰壳炭吸附效果最好,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线模型和拟二级动力学模型可以较好地描述其动态吸附行为;吸附过程中粒子内扩散并不是唯一的限速步骤,有机物的吸附主要发生在边界层扩散阶段;根据椰壳炭孔状结构的变化说明吸附主要发生在微孔区;—OH、—COOH、■等官能团能与有机物相互反应,主要涉及氢键、π-π相互作用、静电引力;含氮化合物会与有机物产生竞争吸附,影响其吸附量;BDST模型不仅可以有效描述吸附床高度与穿透时间之间的关系,而且能够准确地预测新的操作条件下的有机物穿透时间,误差均小于5%。     

MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。