粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

硅藻土强化混凝去除微污染原水中的有机物

研究了联用硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对有机微污染原水中不同性质溶解性有机物的去除效果。采用超滤膜和XAD系列树脂对微污染原水中溶解性有机物进行分级表征,物理分级表明分子量〈4 kD的溶解性有机物占50%以上,化学分级表明原水中以憎水酸（HoA）和亲水物质（HiM）为主。硅藻土助凝去除溶解性有机物,实验结果表明,当PAC投加量30 mg/L,硅藻土投加量0.5 g/L时,溶解性有机碳去除率由22.5%提高到26.3%。     

LC-OCD分析活性焦吸附-生物降解去除稠油废水中DOC的历程

采用液相色谱-有机碳测定仪(LC-OCD)分析活性焦吸附-生物降解去除稠油废水中溶解性有机碳的历程。结果表明,稠油废水中的溶解性有机物,除含有大量矿物油和有机表面活性剂外,还含有微量生物聚合物和少量腐殖酸及腐殖酸的降解产物;活性焦吸附-生物降解工艺对稠油废水中DOC的去除率为85.6%,其中HOC和CDOC分别占40.8%和44.8%。HOC和CDOC总去除率分别为92.73%和80%,活性焦吸附去除42.4%DOC,其中预吸附和后吸附分别去除24.0%和18.4%,预吸附主要去除HOC和OA,后吸附主要去除NEU。生物降解去除43.2%的DOC,主要是HOC、NEU、OA和BP。活性焦吸附-生物降解降解稠油废水容易去除的DOC是HOC、OA、BP和NEU,比较难去除的DOC为HS和BB。     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明:与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、intⅠ1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

臭氧对超滤膜处理钱塘江水中有机物的影响研究

钱塘江水经臭氧化后过超滤膜,考察臭氧对超滤膜过滤地表水中有机物的作用,进而考察其对膜过滤特性的影响。结果表明,钱塘江水中的有机物以小分子、亲水组分为主;臭氧接触时间为20.0min时,膜出水中DOC和UV254的总去除率分别达到39.3%、73.1%;随着臭氧接触时间的增加,膜出水DOC中分子量3ku的有机物所占比例下降,分子量3ku的有机物所占比例几乎不变或稍有升高,膜出水UV_(254)中不同分子量有机物的比例变化与DOC相反;总体看来,投加臭氧使膜出水中强疏水组分的比例下降,弱疏水及亲水组分的比例则有增加趋势。臭氧化可有效缓解膜污染,臭氧接触时间为5.0min时膜污染下降率最大,为75.4%。     

联合硅藻土与PAC强化混凝处理含藻微污染原水

研究了联合硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对原水中藻类、溶解性有机物以及重金属离子的去除效果。结果表明,硅藻土的投加可以有效地改善絮体的沉降性能,增强藻类的混凝沉淀去除效率,PAC投加量为30 mg/L时,投加0.1 g/L硅藻土,叶绿素a去除率由82.5%提高到95.9%。该强化混凝过程使原水中溶解性有机物特别是大分子有机物和重金属离子的去除率有所上升。PAC投加量为30 mg/L,硅藻土投加量为1.5 g/L时,重金属Cu、Pb和Cd的去除率分别达到57.5%、83.7%和22.2%。     

颗粒物粒径和有机物分子量对超滤膜污染的影响

采用不同孔径和截留分子量的膜对原水进行预过滤,研究不同粒径的颗粒物和不同分子量的有机物对膜污染的影响。结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,原水中浊度、CODMn、DOC和UV254的去除率逐渐提高,超滤膜运行的跨膜压力(TMP)比直接过滤原水时降低;经孔径为1.2μm和0.45μm的膜预过滤后,超滤膜运行的TMP仍上升较快,而经过截留分子量为100 kDa及以下膜预过滤后,膜污染比较缓慢。对膜阻力构成分析的结果表明,随着预过滤膜孔径或截留分子量的减小,超滤膜运行过程中的表面饼层阻力逐渐减小,堵孔阻力也有明显降低,但预膜滤不能有效降低膜的吸附阻力。超滤膜表面的扫描电镜观察结果表明,经过截留分子量在100 kDa及以下的膜预过滤后,超滤膜表面比较干净,此时的膜过滤阻力主要来源于吸附和堵孔阻力。     

海水微絮凝预处理对超滤膜通量的影响

以聚合氯化铁为絮凝剂,研究了海水微絮凝预处理过程的絮凝特征以及对超滤膜通量的影响。考察了微絮凝对海水中有机物的去除作用,并采用体系稳定动力学参数、絮凝指数评价不同絮凝剂投加量在海水中的絮凝效果,探讨了微絮凝对超滤膜污染的改善作用。实验结果表明,微絮凝预处理能强化超滤膜对海水UV_(254)的去除效果,与超滤相比提高了27.5%,可有效去除海水中的蛋白类有机物。超滤膜直接过滤海水可造成膜通量严重下降,采用微絮凝作为预处理能有效减缓超滤膜污染,且减缓效果与絮凝剂的投加量密切相关,当PFC的投加量为40 mg·L~(-1)时,膜比通量J/J_0值大于0.9。     

硅藻土预涂动态膜对海水中有机物的截留及膜污染特性

膜有机污染问题严重制约超滤在海水淡化预处理领域的推广应用。通过硅藻土预涂覆强化超滤膜对海水中有机物的截留,利用三维荧光光谱考察了硅藻土预涂动态膜对海水中典型有机污染物的净化作用,并对比分析了直接超滤和硅藻土预涂动态膜过滤海水过程中膜通量变化及污染特性。结果表明:硅藻土预涂动态膜对海水中DOC和UV254的去除率分别为65.25%和92.68%,较直接超滤分别提高了26.26%和31.10%。通过硅藻土预涂覆能够强化超滤膜对海水中蛋白质类有机物的截留,硅藻土预涂覆后超滤膜纯水通量略有降低。硅藻土在超滤膜表面形成的滤饼层结构避免了膜与有机污染物直接接触,在海水过滤过程中预涂动态膜的膜通量均高于直接超滤。硅藻土预涂动态膜更易清洗,膜通量更易恢复,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染。     

铋改性沸石粉强化超滤膜性能的研究

为进一步提高超滤工艺对废水深度处理效果、减缓超滤膜污染,研究提出铋改性沸石粉强化超滤(Bi-Z-UF),并对铋改性沸石粉投加量、粒径和反冲洗频率进行优化以获得高效的强化效果。结果表明:(1)相比直接超滤和天然沸石粉强化超滤,Bi-Z-UF更能有效减缓膜通量下降速率,经过3个过滤周期,膜反冲洗后几乎能恢复到初始膜通量。(2)Bi-Z-UF对污水处理厂二级出水中COD、254nm处吸光度(UV_(254))和TN的去除率最高分别可达26%、23%和16%。(3)铋改性增加了沸石的吸附活性中心,在超滤膜表面形成了疏松有孔的"保护层",能减少污染物与超滤膜直接接触,有利于减缓膜通量下降速率,并促进对污染物的吸附、截留与去除,强化了超滤膜性能。     

Hydrodehalogenation of chlorobenzene on activated carbon and activated carbon supported catalysts

Chlorinated aromatic compounds in (waste) gases can be removed and/or dehalogenated by passing over a bed of activated carbon (AC) in a hydrogen containing atmosphere. Dehalogenation of the model compound chlorobenzene (PhCl) to HCl is complete at 490 degrees C--rather than the approximately 900 degrees C needed for the mere gas-phase reaction--but part of the benzene moieties is retained on the AC, resulting in its rather rapid deactivation, apparently due to a large decrease in surface area. Therefore, <1 mmol PhCl per gram of 'catalyst' could be processed. At 600 degrees C chlorobenzene yields 100% of both HCl and benzene, but still the AC lost most of its activity in time. Performances are compared of three different commercial ACs. As a HCl-washed AC is just as active, metals are not involved. This acid-washed AC was used as a support for 10 wt% Ni or Fe catalysts. While Fe did not show appreciable activity, results with Ni are promising. The yields of HCl and benzene from PhCl are approximately 100% already at T<400 degrees C, and T(50%) congruent with 260 degrees C, over 200 degrees C lower than with AC alone. There is no appreciable decrease of activity after having injected >20 mmol PhCl per gram of catalyst at partial conversion.     

Adsorption capacity of powdered activated carbon for 3,5-dichlorophenol in activated sludge

The objectives of this study were to evaluate the performance of powdered activated carbon treatment (PACT) process based on the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) in activated sludge and the effect of dissolved organic substances in activated sludge on the adsorption capacity of PAC. The DCP adsorption capacity of three PACs originated from different raw materials (coal, soft coal and sawdust) in activated sludge were 29%, 34% and 17% of that of new PAC, respectively. The performance of PACT process for shock loading of 3,5-dichlorophenol (3,5-DCP) was different among PACs in spite of the same adsorption capacity in new PAC. The performance of PACT process for removal of DCP is dependent not on the adsorption capacity of new PAC but on the adsorption capacity of PAC in the aeration tank. Dissolved organic matter (DOM) with molecular weight smaller than 50kDa did not affect the adsorption capacity of PAC for 3,5-DCP in the activated sludge reactor. DOM with molecular weight larger than 50kDa and biofilm developed on the surface of PAC seemed to be responsible for the decreased adsorption capacity of PAC for the DCP.     

剩余污泥制备活性炭及其应用研究

以城市污水处理厂二沉池排出的剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭,同时对比活化效果,研究了制备工艺条件对污泥活性炭吸附性能及产率的影响。结合比表面积、孔径分布和扫描电镜表征分析,对制备的污泥活性炭的性能进行评价,并探讨了污泥活性炭作为水处理吸附剂的去除效果。结果表明,以ZnCl₂为活化剂制备的活性炭性能较好,其最佳制备条件为：活化温度550℃,活化时间45 min,ZnCl₂浓度40％,固液比1∶2。制得的污泥活性炭的碘吸附值为496 mg/g,产率为51.8％,比表面积为301.4 m²/g,孔体积为0.37 mL/g,微孔体积为0.08 mL/g,平均孔径为5.78 nm。将该产品用于处理城市污水,投加量为0.8％,吸附平衡时间约为60 min时,对COD的去除率为81％,吸附容量为42.53 mg/g。     

生物质活性炭的制备及其染料废水中的应用

以城市污水厂活性污泥为原料,用3 mol/L ZnCl2溶液活化,通入水蒸气作活化气制备活性炭吸附剂.实验结果表明,温度为600℃条件下,活化时间为1 h,制得的活性炭其碘吸附值为374.10 mg/g,比表面积为381.62 m2/g,孔容积为0.25 cm3/g,微孔容积为0.11cm3/g.并进一步将生物质活性炭应用于染料废水的处理,考察了吸附时间、活性炭投加量和pH对色度及TOC的脱除效果的影响.室温下,酸性大红GR染料废水初始浓度为300 mg/L,污泥活性炭的最佳投加量为2%(质量分数),吸附15min,废水色度脱除率可达99.6%,TOC去除率可达99.7%,利用等温吸附实验作吸附等温线,吸附等温线可以用Freundlich或Langmuir方程描述.     

污泥活性炭的制备及其对酸性红G的吸附行为

以城市污水处理厂的脱水污泥为原料,用Zn Cl2活化法制备污泥活性炭,并研究其对水中酸性红G的吸附、脱附行为。选取活化剂浓度、固液比、活化温度及活化时间等因素,通过正交实验确定了最佳工艺,即Zn Cl2浓度30%,固液比1∶2,碳化温度500℃,碳化时间1.5 h。吸附实验结果表明,该污泥活性炭对水中酸性红G的吸附量随着温度升高而增加,在15、25和35℃条件下的最大吸附量分别为153.6、165.6和180.4 mg/g,且吸附等温线能较好用Langmuir方程进行模拟。酸性红G在污泥活性炭上的吸附动力学符合准二级反应动力学模型。污泥活性炭对酸性红G的吸附量随着溶液p H的增大而减小,污泥活性炭的最佳投加量为0.26 g/L。吸附饱和的污泥活性炭可通过碱处理和热处理方法进行脱附,脱附后的吸附剂对酸性红G仍具有很强吸附性能。     

载Ni-Cu-K活性炭催化氧化法处理染料废水活性红X-3B

以载Ni活性炭为催化剂 ,用空气氧化模拟染料废水活性红X 3B。实验结果表明 ,负载在活性炭上的金属离子起到催化氧化的作用。活性炭对活性红X 3B的COD和色度的去除率能达到 98 74 %以上 ,较不加金属的活性炭去除率提高 30 % ,用活性炭处理浓度为 0 4g/L的模拟废水活性红X 3B ,投加量为 5g/L时 ,催化氧化效果最明显 ,催化氧化作用对色度的去除率达 2 5 33%。     

Modeling VOCs adsorption onto activated carbon

The activated carbon adsorption process is affected by the characteristics of adsorbent, adsorbate and environmental conditions. In this study, both adsorption and desorption processes are assumed to occur simultaneously and a numerical model was developed with a non-linear driving force in conjunction with the Langmuir model for predicting the overall adsorption process. The numerical model provides both adsorption and desorption rate constants and activation energies. The resultant equilibrium constants are of the same order of magnitude as reported by other studies. Results show that the model could well predict the adsorption isotherms and breakthrough curves under various conditions.     

活性污泥处理系统的计算机模拟

介绍了以活性污泥1号模型(ASMI)和固体通量沉淀模型为基础．结合反应器原理．用VB6．0计算机语言建立城市污水活性污泥模拟器的方法,探讨了生物反应器和二沉池的模拟工艺流程、各组分的物料平衡关系和欧拉法数值积分的步长选取等问题。模拟器的校准结果表明,该模拟器建立的思路和方法是可靠的．可以用于城市污水生物处理系统的模拟和预测。