磁性树脂对地下水中硝酸盐的去除效能及影响因素

利用小试实验研究了磁性离子交换树脂对水中硝酸盐的去除效能,并探讨了地下水中常见有机物及无机离子对其去除效能的影响.结果表明,磁性离子交换树脂对纯水中20mg/L的NO3--N的交换容量为55.91mg/mL,且去除速率较快,10min基本达到去除平衡;地下水中的腐殖酸类有机物对NO3--N的去除基本没有影响,而常见阴离子具有较明显的影响,其影响程度为SO42->CO32->Cl->HCO3-;针对徐州某水厂地下水的去除研究表明,通水倍数为500BV时磁性离子交换树脂对地下水中NO3--N的去除率约为50%左右.综上,磁性离子交换树脂可以作为去除地下水中的硝酸盐一种处理技术.     

用于地下水回灌的再生水预处理工艺研究

将再生水回灌到地下含水层前,需对再生水进行预处理,以防止污染地下水.本研究比较了5种不同的再生水深度处理技术(超滤、臭氧、磁性离子交换树脂(MIEX)及超滤和臭氧、MIEX和臭氧两套组合工艺)对城镇二级出水的净化效果,并通过分析5种工艺对含水层净化效果的影响,评价其作为回灌预处理的可行性.针对再生水中的有机污染物溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)及比吸光度(specific ultraviolet absorbance,SUVA),MIEX(投加量为5 mL.L-1)能够去除20%的DOC和10%的SUVA;UF对DOC的去除率低于10%,对SUVA无显著去除效果,单独UF和MIEX预处理对后续含水层对再生水DOC的去除无促进作用;与此不同,臭氧[投加量(O3/DOC)为0.6 mg.mg-1]及其组合工艺对二级出水SUVA的去除率达60%～79%,能显著提高再生水的可生化性,强化土壤对回灌水中有机物的去除效果,使最终出水的DOC降低至1～2mg.L-1.针对再生水中的N素,MIEX(5 mL.L-1)能去除再生水中25%的NO3--N,臭氧能去除再生水中72%的NH4+-N.土壤处理能有效地去除NH4+-N,使出水浓度均在0.5 mg.L-1以下,但对NO3--N无显著去除效果.综合对比分析,在再生水回灌的预处理工艺中,需重点考察预处理对再生水中有机物和NO3--N的去除效果.臭氧和MIEX的组合工艺,能显著提高二级出水的可生化性,并去除部分溶解性有机物及NO3--N,与后续土壤处理具有较好的互补性,较适合用作地下回灌前处理工艺.     

去除地下水中硝酸盐的渗透性反应墙研究

通过土柱试验模拟地下水环境,研究以发酵树皮和沙子混合物为反应介质的渗透性反应墙(生物墙)对地下水中硝酸盐的去除情况,探讨其作用机制与影响因素,为硝酸盐污染地下水的修复提供经济有效的方法.结果表明,从模拟生物墙运行的第3 d起,墙内为强还原环境(Eh在-100 mV之下),有利于硝酸盐的还原降解.在15 d的运行时间内,模拟生物墙对水中硝态氮(NO3--N)的去除率为80%～90%左右(NO3--N由进水的20 mg·L-1可降至出水的1.6 mg·L-1);出水中亚硝态氮(NO2--N)的浓度较低,一直小于2.5 mg·L-1;出水中铵态氮(NH4+-N)的浓度在前2 d较低,从第3 d起升至12 mg·L-1.模拟生物墙对NO3--N的去除机制主要为吸附和微生物降解.提高模拟生物墙内水流速度后,NO3--N的去除率有所下降,出水中NH4+-N的浓度明显降低.在模拟生物墙下游串联一个模拟沸石墙,可去除水中98%的NH4+-N.     

一种新型异养自养集成工艺处理地下水硝酸盐试验

研究了一种利用电化学产氢自养反硝化(electrochemical hydrogen autotrophic denitrification)与固相异养反硝化(solid-phase heterotrophic denitrification)集成技术去除地下水中硝酸盐的方法.这种方法能够高效去除水中的硝酸盐且操作简单.试验结果表明,当进水NO3--N浓度为70mg·mL-1,电流强度控制在40mA,HRT为3.9h时,出水中NO3--N浓度为1.2mg·mL-1,硝态氮去除率达到98.3%,TN去除率达到95.6%,反应器中没有NO2--N积累,且pH值稳定在7.0~8.1之间.     

常介孔型磁性离子交换树脂的制备及其效能——针对典型藻源含氮有机物

以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体,利用单体聚合法制备了介孔型磁性离子交换树脂(m-MIER),并在表征其基本性状的基础上,初步分析了其对典型藻源含氮有机物(藻蓝蛋白、氨基酸)的去除效能.为便于比较,研究过程中同步进行了磁性离子交换树脂(MIEX^®)的研究.研究结果表明,m-MIER是以氯为交换基团的介孔型材料,其孔径为2~60nm;与MIEX^®相比,m-MIER具有相似的湿视密度、粒径,更丰富的孔隙结构、更大的交换容量(1.15g/cm³, 150~200 μm, 0.1852cm³/g, 3.16mmol/g Vs 1.20g/cm³, 150~180 μm, 0.0184cm³/g, 2.23mmol/g);XPS图谱分析结果表明其内核成分主要为Fe₃O₄,且为季胺型阴离子交换树脂.针对藻源含氮有机物的去除结果表明,m-MIER对藻蓝蛋白、特定氨基酸的去除效果明显优于MIEX^®,且去除效果与氨基酸的种类显著相关.     

介孔型磁性离子交换树脂的制备及其效能——针对典型藻源含氮有机物

以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体,利用单体聚合法制备了介孔型磁性离子交换树脂(m-MIER),并在表征其基本性状的基础上,初步分析了其对典型藻源含氮有机物(藻蓝蛋白、氨基酸)的去除效能.为便于比较,研究过程中同步进行了磁性离子交换树脂(MIEX~;)的研究.研究结果表明,m-MIER是以氯为交换基团的介孔型材料,其孔径为2~60nm;与MIEX~;相比,m-MIER具有相似的湿视密度、粒径,更丰富的孔隙结构、更大的交换容量(1.15g/cm~3,150~200μm,0.1852cm~3/g,3.16mmol/g Vs 1.20g/cm~3,150~180μm,0.0184cm~3/g,2.23mmol/g);XPS图谱分析结果表明其内核成分主要为Fe3O4,且为季胺型阴离子交换树脂.针对藻源含氮有机物的去除结果表明,m-MIER对藻蓝蛋白、特定氨基酸的去除效果明显优于MIEX~;,且去除效果与氨基酸的种类显著相关.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

Pd-W-Cu/γ-Al_2O_3催化氢还原脱硝的基本性能研究

采用浸渍法制备Pd-W-Cu/γ-Al2O3催化剂,用XRD和SEM方法对该催化剂进行了表征.以氢气作为还原剂,在间歇式反应器中对催化还原地下水中硝酸盐进行了实验研究,考察了催化剂制备方法对催化还原硝酸盐性能的影响.结果表明,W的添加改善了Pd的分散性,提高了催化剂的活性和选择性.金属Pd/W/Cu质量比、浸渍顺序和焙烧温度对催化性能有较大影响.Pd/W/Cu质量比为3∶1∶1,Pd、Cu和W3种金属组分同时浸渍,焙烧温度为400℃时,催化剂的活性和选择性最高.在NO3--N初始浓度为100mg·mL-1条件下,催化反应60min后水中NO3--N和NO2--N浓度均为0mg·mL-1,NH4+-N浓度为2.5mg·mL-1.     

15N和18O在桂林岩溶水氮污染源示踪中的应用

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征及其迁移转化过程,选择桂林东区地下水与地表水共27个采样点,分别在雨季和旱季进行取样分析.结果显示:桂林东区地下水NO3--N污染较严重,是最主要的无机氮形态.雨季地下水采样点的NO3--N平均浓度为12.5mg/L,超过了世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);旱季地下水采样点的NO3--N平均含量为8.8mg/L,虽有明显的降低,但也濒临超标.而少数地表水采样点由于受到直接排污影响,NH4+和NO2-浓度较高,其余离子浓度均较低.该区地下水中硝酸盐的δ15N值范围在5‰~25‰,δ18O值范围在5‰~10‰,表明该区地下水硝酸盐来源为家畜粪便和生活污水,也可能有土壤有机氮和化肥的混合,并发生微生物的硝化作用产生同位素分馏.其中一部分采样点NO3-的N、O同位素比值在1.3~2.1的变化范围内,而另有一部分采样点NO3-的N、O同位素比值不在这个范围之内,表明该区地下水中反硝化作用并不明显,存在空间差异性.     

以麦秆作为好氧反硝化碳源的研究

采用室内试验装置,研究以麦秆为碳源和反应介质的生物反应器在好氧条件下去除地下水中硝酸盐的影响因素和效果。结果表明,以麦秆为碳源的反应器启动快,反硝化反应受温度及水力停留时间影响大。28℃时N的去除量约33℃的3倍。当室温为(27±1)℃,进水硝酸盐氮浓度为50mg/L、水力停留时间56.85h时,反应器对氮的去除率在94.64%以上;当水力停留时间为12h时,氮去除率<50%。同时反硝化反应受pH值和进水NO3--N浓度的影响。当pH值为6.7时,N的去除率最高,达90%以上。反硝化速率与NO3--N浓度显著呈线性关系。     

利用可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体脱氮及其动力学特性研究

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了以一种非水溶性可生物降解多聚物材料(BDPs)PBS颗粒作为反硝化碳源和生物膜载体的填料床反应器对于废水中硝酸盐的去除效果及动力学特征.结果表明,在温度为(29±1)℃,进水NO 3--N浓度为25～334 mg/L的条件下,进水NO 3--N负荷0.107～1.098 kg/(m3.d)为最适进水负荷.当进水负荷为1.098 kg/(m3.d)时,可达到最大NO 3--N体积去除负荷0.577 kg/(m3.d).进一步增加进水NO 3--N负荷则NO 3--N体积去除负荷开始下降.动力学研究结果表明,以PBS作为碳源和生物膜载体的反硝化速率遵循一级反应动力学.用Eckenfelder模型拟合,并求出常数n值和K值,建立的动力学模型采用该参数可以预测出水NO 3--N浓度.对模型的预测值与实际值采用统计软件SPSS16.0做方差分析表明,p0.05,分别为p=0.5530.05和p=0.6320.05,模型预测值与实际值无显著性差异.     

新型磁性离子交换树脂对原水中痕量有机物的去除效能研究

磁性离子交换树脂(如MIEX等)能有效去除大部分溶解性有机物(DOC)及溴离子等,减少消毒副产物(DBPs)的生成,为生产安全优质的饮用水提供新途径。而m-PGMA是一种新型的自主研发的磁性离子交换树脂材料。阐述了m-PGMA的基本特性,并利用烧杯试验,研究了其对原水中痕量有机物的去除效能,并与MIEX进行了对比试验。以原水中卡马西平、磺胺嘧啶、阿特拉津为目标痕量有机物,通过高效液相色谱法等方法进行测定。结果表明:m-PGMA对于磺胺嘧啶有明显的去除效果,在反应时间为60 min,投加量为12 mL/L时,去除率达到83%;其对卡马西平及阿特拉津的去除效果则较为低下,在反应时间为60 min,投加量为12 mL/L时,卡马西平去除率一般只有24%,阿特拉津去除率则一般不超过15%。     

零价铁修复硝酸盐污染地下水的影响因素

在零价铁原位修复硝酸盐污染地下水的工程设计时需要考虑部分因素的影响.以人工配制含硝酸钠地下水为研究对象,采用静态烧杯试验研究了pH值、铁屑粒径、铁炭比、原水浓度、铁屑投加量对零价铁去除硝酸盐的影响,并对反应产物进行了分析,为工程设计提供参考。结果表明:pH值降低有利于硝酸盐氮的去除;铁屑粒径过大或者过小都不利于硝酸盐的去除,试验最佳粒径为40~100目,在此粒径下去除效率可得到显著提高;加入活性炭有助于Fe0还原硝酸盐,铁炭的微电解有助于硝酸盐的去除,试验最佳的铁炭比为1∶2,活性炭的吸附作用使反应后溶液中的NH4+-N浓度降低;铁氮比超过205∶1时,会有铁的过剩,通过铁氮比计算可知有大量铁屑没有被有效利用;产物分析表明试验条件下NO3--N中约85%转化为NH4+-N,NO2--N浓度很低,部分转化为N2。     

以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究

针对分散养猪废水经厌氧和人工湿地处理后存在C/N低的问题,以廉价的稻秆作为固体碳源和生物膜载体,研究反应器启动阶段运行性能、水力负荷的影响以及污染物沿程去除特性.结果表明NO3--N主要在反应器上部稻秆填充层被去除,去除率超过95%,且无明显NO2--N积累,反硝化速率为0.052mg/(g·h).稻秆本身会浸出释放有机物和氮(主要为NH4+-N),导致运行前期出水COD和NH4+-N高于进水,但仍远低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,40d后COD逐步降至40mg/L左右.COD和NO3--N可在反应器下部的砖渣填充层被进一步去除.     

以PHBV为碳源和生物膜载体的生物反硝化研究

采用了一种可生物降解聚合物(BDP)聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为碳源和生物膜载体去除水体中的硝酸盐.结果表明:以PHBV为碳源和载体的反硝化系统启动时间短,硝酸盐氮(NO3--N)去除率高于93%;水力停留时间(HRT)对反硝化效果影响显著,但反硝化系统对进水硝酸盐氮负荷具有较好的抗冲击能力;出水DOC(溶解性有机碳)浓度低于27.5mg/L,表明PHBV具有一定的控释碳源的能力;反应器不同高度脱氮效果差异显著,反应器中层(10-15cm) 处获得最大NO3--N去除率.     

典型区域地下水硝酸盐污染及来源分析

地下水的硝酸盐污染日趋严重.本文通过对典型区域地下水取样调查以及水化学和氮同位素分析,确定了研究区域地下水硝酸盐污染程度并对污染源进行了分析,结果表明:研究区地下水中的无机氮化合物主要以NO3-形式存在,浅层地下水中NO3- -N含量变化范围在2.94～28 mg/L之间,有4个水样的NO3- -N含量超过了我国《地下...     

理化因素对脱氮硫杆菌自养反硝化的影响

从连续运行的UASB反应器厌氧污泥中分离得到一株脱氮硫杆菌T.d.a,采用分批摇床试验,采用脱氮硫杆菌标准培养基,以硫代硫酸钠为硫源,研究pH值、温度、氮源(NO3--N,NH4+-N)、能源(S2O32-)、碳源(HCO3-)、葡萄糖、无机盐(P, Mg2+, Fe2+)对该菌株自养反硝化的影响.结果表明,在pH6.5~8.0,温度20~35℃的范围内,T.d.a对NO3--N均有较高的去除速率,其最佳反硝化pH值为7.04,温度为27.40℃.T.d.a对554mg/L的NO3--N对T.d.a有一定的抑制作用;T.d.a反硝化所需NH4+-N的限制浓度为2.62mg/L;S2O32-浓度对T.d.a反硝化的影响主要取决于其与NO3-的比例关系,在NO3-过量的情况下,NO3--N去除率与加入的S2O32-量成近似的正比关系.T.d.a以HCO3-作为无机碳源时其限制浓度为29.05mg/L;0~2000mg/L的葡萄糖对NO3--N去除率没有明显影响.P和Mg2+的限制浓度分别为0.034,0.059mg/L,Fe2+的限制浓度低于0.058mg/L.     

HRT对厌氧氨氧化反应器脱氮效能的影响

利用UAFB反应器富集培养了厌氧氨氧化细菌,并在此基础上考察水力停留时间(HRT)对厌氧氨氧化系统处理效果的影响。结果表明:HRT对厌氧氨氧化系统影响较大,当HRT为4 h时,系统出水NH4+-N、NO2--N去除率降至65%~60%,出水浓度则分别为15 mg/L、20 mg/L,表明过短HRT会导致含氮污染物去除不完全;HRT为6 h时,系统中NH4+-N去除率均在95%以上,出水NH4+-N≈1 mg/L。系统中NO2--N去除率均在92%以上,出水NO2--N≤5 mg/L;当HRT继续延长至10 h,去除效果无明显变化,出水NH4+-N≈1 mg/L,NO2--N≤5 mg/L,NO3--N平均5.6 mg/L。因此,在该研究中HRT为6 h效果最佳,总氮容积去除负荷为0.57 kg/(m3·d),厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器氨氮去除量、亚硝态氮去除量和硝态氮生成量之比为1∶1.19∶0.39。     

饮用水生物处理小试工艺中NH＋４-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4 -N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4 -N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4 -N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4 -N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4 -N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.