厌氧生物流化床处理啤酒废水动力学研究

通过合理假设推导出了厌氧生物流化床处理啤酒废水过程中的基质降解的动力学模型和微生物生长的动力学模型,并通过实验测出了模型中的相关参数.     

填充床电催化氧化工艺处理甲基橙废水实验研究

以甲基橙模拟废水为降解对象,研究了填充床电化学反应器对偶氮燃料废水的电催化降解特性;结果表明初始浓度450mg/L,电解质含量为2%的甲基橙废水在30A/m2电流密度下经180min降解出水甲基橙浓度为2.93mg/L,去除率达99.3%,UV分析表明降解过程以键裂解为主,无其他大分子组分生成,其浓度变化符合一级动力学降解模型;在此基础上,采用单因素变量实验方法研究了初始甲基橙浓度、电流密度、电解质含量及进水流速对甲基橙电催化过程中动力学常数k的影响,得到各因素控制下动力学常数的数学表达式。依据一级动力学模型给出填充床电化学反应器处理甲基橙废水的浓度预测方程,以其通过电化学反应操作条件的优化实现甲基橙废水的彻底降解或对出水甲基橙浓度的准确预测。     

生物降解氯苯的动力学模型研究

描述微生物降解有机底物和微生物生长速率的动力学模型主要有Monod模型和Heukelekian模型,对模型中参数的求解大多是采用线性回归的方法,但是这种方法往往由于在变量的转换和试验过程中产生的误差,使得到的参数结果不准确. 通过将有机物的挥发作用耦合在模型中,并对方程推导求解动力学方程的参数值,可以减少参数求解和试验过程中产生的误差. 用松花江水中的微生物降解氯苯的动力学试验数据对该方法进行了验证表明;通过推导耦合后的模型求解的参数值能准确地反映试验松花江水中微生物对氯苯的降解和降解过程中微生物生长的动力学情况.      

有机固废热解动力学的研究进展

热解技术是将有机固废转化为能源的一种有效手段。有机固废热解动力学是对固废热解的反应机理、反应速率的数学表达式以及影响因素的研究,对于有机固废热解结果的预测以及其热解装置的设计和模拟有着重要意义。重点提供了有机固废热解动力学的研究概述,总结了计算有机固废热解反应速率的数学表达式的各种模型和方法,及其应用情况和优缺点;总结了近些年对有机固废热解动力学参数的影响因素的研究,发现转化率、添加剂、原料组分等因素都会影响有机固废热解动力学参数,可为有机固废热解的应用提供参考。     

利用双室微生物燃料电池处理模拟废水的产电特性研究

本实验通过研究电池的启动过程、阳极有机物降解率和阴极Cu2+的去除率,评价了微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的产电和处理废水性能.以模拟糖蜜废水作为阳极基质,模拟电镀废水作阴极电子受体,建立简单的双室微生物燃料电池.结果表明在外电阻为800Ω的情况下,电池得到最大电压417.00 mV,从极化曲线上获得最大输出功率密度44.17mW.m-2,内阻为293Ω.电池在第五周期时,COD去除率也达到最高47.31%.在第四周期内,Cu2+最大的去除率为59.76%.综上所述,MFC在处理有机废水和电镀废水方面具有可行性.     

A/O-MBR系统运行测试及相关动力学分析

以生活污水为处理对象,考察A/O-MBR系统稳态运行状况及抗冲击负荷能力,探讨系统运行过程中基质降解动力学方程。研究结果表明,系统对实际生活污水波动(COD:70~200 mg/L;NH4+-N:18~45 mg/L)的适应性较强,能抗击1.53 kgCOD/(m3·d)的容积负荷,连续运行出水的COD均在40 mg/L以下,NH4+-N均在1.5 mg/L以下,达到GB8978-1996的一级A标;采用Mond模型对COD降解动力学过程进行解析,获得动力学参数Vmax=0.38 d-1及KS=100.98;实验验证该动力学方程能较好地预测A/O-MBR出水水质,可以为A/O-MBR系统处理生活污水工艺设计提供参考。     

生物流化床降解水中腐殖酸的动力学研究

依据生物流化床内的质量平衡方程 ,建立了流化床内腐殖酸 (HA)生物降解的动力学模型 ;以Monod方程为基础 ,结合生物反应动力学理论 ,建立了生物流化床降解腐殖酸的稳态动力学模型 ,在动力学模型中 ,引入了腐殖酸总降解系数 (K) ,采用多元逐步线性回归法确定了该系数与水力停留时间和进水UV2 54 值的关系式。以微污染湖水中HA的降解为研究对象 ,在不同水力停留时间和进水腐殖酸浓度条件下对所建立的动力学模型进行了验证 ,结果表明 ,该模型可较好地描述HA生物降解的过程     

邻苯二甲酸酯的摇瓶生物降解规律研究

用好氧活性污泥对 9种邻苯二甲酸酯进行了摇瓶生物降解研究 ,结果表明 ,邻苯二甲酸酯的摇瓶降解速率符合一级动力学 ,速率常数 (kb)与化合物的分子结构之间存在相关关系 ,其表达式为lnkb=0 0 2 6 2x2 - 0 6 6 7x +2 15 2 (r =0 976 ) ;降解半衰期与烷基链之间也存在相关性 ,表达式为t1 2 =0 0 391x2 +0 0 95 3x - 0 0 2 5 9(r=0 972 ) .邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)浓度超过 6 0mg·L-1时 ,其自身降解速率下降 ,邻苯二甲酸盐浓度超过 5 0 0mg·L-1时 ,对邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)的降解有抑制作用     

臭氧降解高浓度腐殖酸动力学

采用臭氧氧化法降解高浓度腐殖酸废水,并研究了臭氧对腐殖酸的降解动力学,考察了臭氧投量、初始腐殖酸浓度、初始pH和反应温度对臭氧降解高浓度腐殖酸废水的影响.结果表明,在臭氧投量为3.46 g.h-1,初始腐殖酸浓度为1 000mg.L-1,初始pH=8.0,反应温度为303 K,反应30 min的条件下,腐殖酸的去除率达到89.04%.在臭氧投量为1.52～6.01g.h-1,初始腐殖酸浓度为250～1 000 mg.L-1,初始pH为2.0～10.0,反应温度在283～323 K的范围内,臭氧降解腐殖酸符合拟一级动力学模型,通过对实验数据拟合,得到反应动力学方程,反应活化能较低(Ea=1.30×104J.mol-1),并且模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为7.62%).     

改性氧化铝微波诱导氧化处理雅格素蓝BF-BR染料废水的研究

采用微波诱导氧化工艺(MIOP)技术,以改性氧化铝为催化剂,对雅格素蓝BF-BR染料模拟废水进行氧化处理．优化了处理工艺条件,实验在固液质量比为1：10(50mL雅格素蓝BF-BR水溶液中投加5．0g改性氧化铝)、微波功率为400W的条件下微波辐照处理5min．在此工艺条件下,对水中雅格素蓝BF-BR的脱色率可达到98％,COD去除率为87．4％．改性氧化铝在重复使用9次后仍能保持很高的脱色率．进一步研究表明在微波辐射场中废水中的有机污染物在改性氧化铝表面通过吸附．氧化协同作用而被迅速降解．反应动力学研究表明,该氧化过程符合一级反应动力学规律,反应速率常数k=0995min^-1,反应半衰期t1/2=0．697min．实验结果显示,在本实验中改性氧化铝比颗粒活性炭具有更高的催化活性．     

构建湿地系统水力学参数的设计模型研究

构建湿地污水处理系统的水力学参数对于其功能的发挥起着非常重要的作用。在探讨构建湿地主要水力学设计参数的基础上,根据描述构建湿地污染物去除的几类机理模型:一级动力学模型、连续完全混合反应器模型、Monod动力学模型、Ergun公式以及对流-弥散模型,分别导出了相应的构建湿地污水处理系统水力学设计参数的计算模型并分析了不同设计模型的特点。     

Mathematical and experimental modelling of phenol degradation in air-lift bioreactors

The aim of this paper is to show the possibility of eliminating phenol from wastewater via biodegradation. In the first part, the kinetics of bacterial degradation (Alcaligenes xylosoxidans ssp denitrificans and Xanthomonas maltophilia) of phenol is discussed. Haldane kinetic equations better fit the experimental kinetic data than does using the Monod equation. The second part of the paper is devoted to mathematical modelling of air lift bioreactors to calculate the degradation of phenol. The calculations show the fractional conversion of phenol is over than 99% using an air lift 2 m reactor.     

流化床光催化反应器处理偶氮染料4BS废水中试研究

采用 3 0～ 40目负载型光催化剂 ,以高压汞灯为紫外光源 ,研究了偶氮染料 4BS废水在流化床光催化中试反应器中的降解 ,针对有关工艺参数和反应动力学进行了考察。结果表明 :所用中试反应器对 4BS具有较好的降解效果 ;催化剂浓度存在最佳值 ;适当增加光强及溶解氧浓度均有利于光催化降解效率的提高 ;染料 4BS溶液的光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律 ,并且表观反应速率常数与 4BS初始浓度之间具有近似负一级的动力学关系     

玉米淀粉废水强化混凝与反硝化脱氮除磷技术研究

针对现行玉米淀粉废水处理工艺出水氮、磷易超标的问题,提出2种提高脱氮除磷潜能的解决方案:在预处理阶段设置混凝工艺强化去除部分污染物;在反硝化阶段引入部分竖流沉淀池(初沉池)出水作为补充碳源。通过设计单因素混凝试验,对比氯化铁、硫酸铝、壳聚糖、海藻酸钠4种絮凝剂对污染物的去除效果。结果表明:氯化铁较适合作玉米淀粉废水处理絮凝剂,当氯化铁投加量为0.40 g/L,pH为4,温度为35 ℃时,TP、SS、TN和COD_Cr的去除率分别为93.5%、94.8%、10.8%和10.7%。采用序批式反应器,研究了以淀粉废水处理过程中的初沉池出水作为反硝化碳源的污染物降解特性与动力学特性;分别采用基于Monod方程的微分方程模型和分段零级反应动力学模型拟合试验数据。结果表明:反硝化过程中存在$NO_{2}^{-}$-N积累现象,$NO_{2}^{-}$-N最大积累率为61%;采用基于Monod方程的微分方程模型,能够很好地拟合水解酸化段废水作为碳源的反硝化过程中$NO_{3}^{-}$-N、$NO_{2}^{-}$-N以及$NO_{x}^{-}$-N(N$NO_{3}^{-}$-N与$NO_{2}^{-}$-N当量总和)浓度的变化趋势,$NO_{3}^{-}$-N、$NO_{2}^{-}$-N以及$NO_{x}^{-}$-N的最大降解速率分别为24.21、12.78和15.97 mg/(g·h)(以MLVSS计);分段零级动力学模型能较好拟合$NO_{x}^{-}$-N浓度随时间的变化趋势,阶段1和阶段2的反硝化速率分别为16.09和8.71 mg/(g·h)(以MLVSS计)。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用

微生物燃料电池(MFC)利用微生物催化剂将其代谢能直接转化为电能,具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。目前该领域仍处于实验阶段,研究用于污水处理的MFC的性能及其影响因素,对其实际应用有重要的指导意义。本研究以厌氧活性污泥为菌源,醋酸钠为底物,考察影响微生物燃料电池(MFC)处理模拟有机废水的主要因素及处理效果。结果表明:该MFC在产电的同时净化废水,其输出功率密度、产电量与初始COD呈函数关系,混合菌群可降低反应初期溶解氧对COD去除率和pH的影响。     

厌氧流化床微生物燃料电池处理废水的产电特性

在内径40mm、高600mm的液固厌氧流化床空气阴极单室微生物燃料电池(MFC)中,分别以污水和椰壳活性炭为液相和固相,采用间歇运行方式,考察了接种厌氧污泥条件下流化状态对电池产电性能的影响.实验结果表明,固定床条件下,电池启动迅速.初始电压为200mV,80h后电压急剧上升,100h后电池开路电压稳定在700～900mV之间.对比电压和功率密度随电流强度变化的曲线知,电池启动成功后,固定床状态下,电池最大输出功率密度随污水循环流速的增加而增大.床层颗粒由固定状态转变为流化状态后,电池最大输出功率密度由初始值120mW·m-3增加至220mW·m-3,说明流化床可以改善MFC阳极室内传质效果,加快反应速率,提高MFC产电性能.     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展及展望

人工湿地（CW）与微生物燃料电池（MFC）的耦合系统是一种新型的生物电化学系统。该系统可以在生物产电的同时进行废水处理。结合近年来对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）的系统产电和污染物降解性能的研究,综述了CW-MFC系统的最新研究进展,主要从系统结构（湿地植物、微生物、电极材料、基质材料）和影响系统运行因素（水力停留时间、溶解氧、有机负荷及废水成分、氧化还原电位）2个方面概述。最后总结了CW-MFC面临的挑战及今后的发展方向,并展望了该系统的研究潜力。     

有机污染物土地生物处理过程动态规律模拟研究

应用土壤颗粒内部有机污染物屏蔽理论,说明土地生物处理过程中残余有机污染物在土壤中的滞留现象,提出描述有机污染物在土壤及相连的水环境中生物降解过程的数学模型.其中,污染物的扩散过程用Fick第二扩散定律表示,可逆的吸附和解吸过程用线性吸附等温线表示,不可逆的土壤颗粒内部屏蔽过程用假一级反应动力学方程表示,生物降解过程用Monod动力学方程表示.模型计算结果与实验结果基本拟合,表示模型基本可靠.利用该数学模型,可以定量预测有机污染物进行土地生物处理所需的时间、处理的程度及动态规律.