Enhanced degradation of azo dye alizarin yellow R in a combined process of iron–carbon microelectrolysis and aerobic bio-contact oxidation

Purpose

With the aim of enhanced degradation of azo dye alizarin yellow R (AY) and further removal of the low-strength recalcitrant matter (LsRM) of the secondary effluent as much as possible, our research focused on the combination of aerobic bio-contact oxidation (ABO) with iron/carbon microelectrolysis (ICME) process.

Materials and methods

The combined ABO (with effective volume of 2.4?l) and ICME (with effectively volume of 0.4?l) process were studied with relatively short hydraulic retention time (HRT) of 4 or 6?h.

Results

At the HRT of 6?h with the reflux ratio of 1 and 2, the AY degradation efficiency in the final effluent was >96.5%, and the total organic carbon (TOC) removal efficiency were 69.86% and 79.44%, respectively. At the HRT of 4?h and the reflux ratio of 2, TOC removal efficiency and AY degradation efficiency were 73.94% and 94.89%, respectively. The ICME process obviously enhanced the total AY removal and the generated micromolecule acids and aldehydes then that wastewater backflow to the ABO where they were further biodegraded.

Conclusion

The present research might provide the potential options for the advanced treatment azo dyes wastewater with short HRT and acceptable running costs.     

三氯乙烯在苯酚菌中的共代谢降解性能研究

通过生物降解实验考察三氯乙烯(TCE)在苯酚驯化微生物中的共代谢降解性能,并进行动力学分析。结果表明,苯酚是TCE-苯酚共代谢过程必不可少的共代谢基质;TCE的共代谢降解与苯酚和TCE初始浓度有关。TCE在降解初期会出现一个短暂的迟滞期,TCE的大量降解要在苯酚被利用后才发生;高质量浓度TCE(>9mg/L)对共代谢降解有抑制作用。苯酚/TCE(质量比)在10～15以上时,苯酚菌对TCE的去除率较大。Haldane模型能够很好地拟合苯酚和TCE的比降解速率。动力学分析表明,微生物对苯酚的亲和力要大于TCE,苯酚对TCE共降解具有竞争性抑制作用,TCE对微生物存在毒性抑制作用;结果证实了生物降解实验的结论。     

不同粒径零价铁（ZVI）对污水污泥H_2S和CH_4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁（ZVI）,包括200目普通铁粉（200m-ZVI）、800目超细铁粉（800m-ZVI）和纳米铁粉（nZVI,粒径=20 nm）,对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现：（1）在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;（2）不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI〉800m-ZVI〉200m-ZVI;（3）在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。     

铁炭微电解工艺处理采油废水的研究

随着采油废水产生量的逐渐增大以及排放标准的日益严格,寻找一种经济、高效的处理方法显得十分必要。采用铁炭微电解技术对冀东油田采油废水进行了处理。考察了铁屑粒径、pH值、Fe/C质量比和反应时间对COD去除率的影响并设计了正交实验,结果表明,影响微电解工艺的因素主次关系为:pH>Fe/C质量比>反应时间,在最佳条件pH=5,Fe/C质量比为7∶1,反应时间50 min下,原水COD由170 mg/L降至95.6 mg/L,去除率达43.85%,出水满足国家二级排放标准。     

阴极液及底物浓度对AFB-MFC同步废水处理及产电性能影响

为了提高厌氧流化床微生物燃料电池（AFB-MFC）的性能,并为双室MFC寻找价廉、易得、无污染的阴极液,在曝气量16～24 L/h、温度（35±2）℃、回流量10.2 L/h、阴极底边距阴极室内底部17.3 cm、外电阻250 Ω、水力停留时间（HRT）14.0～14.9 h以及进水pH 7.81～8.37下,研究了阴极液及底物浓度对系统产电及废水处理性能的影响。结果表明,使用缓冲溶液、阳极室出水和自来水作阴极液时,自来水的产电性能最佳,阴极液种类不影响系统有机基质的去除。以自来水为阴极液时,阴极液pH及电导率随运行时间增加而增加,COD去除率为80.11%～89.29%,输出电压及功率密度开始随运行时间增加而增加,之后稳定在440～452 mV和48.40～51.08 mW/m²之间。增加底物浓度对COD去除率影响不大,而输出电压及功率密度随底物浓度增加而下降;底物COD浓度由3 307.09 mg/L增至9 520 mg/L时,COD去除率在85.77%～94.44%之间,输出电压及功率密度则分别由449 mV和50.40 mW/m²下降至406 mV和41.21 mW/m²。自来水作阴极液可避免二次污染及阴极液对阳极室微生物的影响,并得到高的产电能力。     

响应面法优化超临界水氧化处理农药废水

在间歇式超临界水氧化系统中对草甘膦农药废水进行降解实验。选取温度、反应时间、过氧量3个量为因素量,总有机碳(TOC)去除率为响应量进行中心组合设计（CCD）。在实验的基础上,利用响应面分析法（RSM）对实验结果进行分析及参数优化：建立了TOC去除率与各个因素关系的二次多项式数学模型;分析了各个因素单独的及相互作用对TOC去除率的影响;优化结果表明,在温度483℃、反应时间29.2 min、过氧量148.4%的条件下,达到了最佳效果,此时TOC的去除率为100%。     

以羟胺为底物的自养脱氮微量热研究

羟胺（NH₂OH）是单级自养脱氮系统物质转化的重要中间产物。从稳定运行（氨氮去除率维持90%以上,总氮去除率维持在80%以上）的单级自养脱氮工艺（SBBR）取活性污泥放入量热池,加入不同浓度N-NH₂OH（40～200 mg/L）进行量热实验研究。结果表明,用Boltzmann模型可以很好地表达量热值与NH₂OH浓度的关系,超过一定浓度的羟胺会抑制微生物活性,自营养脱氮过程的产热增量降低。     

改性酚醛基炭泡沫的表面结构及脱硫脱硝

采用前驱体改性的方法,以CuCl2、FeCl2和MgCl2为改性剂,制备出改性酚醛泡沫,经炭化/活化得到改性酚醛基炭泡沫。研究了不同金属对酚醛基炭泡沫表面物理与化学特性的影响,并进行同时脱硫脱硝实验研究。通过研究发现,添加CuCl2的样品比添加FeCl2、MgCl2的样品的中孔孔容大接近10倍;比表面积和孔容是CFCu>CF0>CFFe>CFMg;金属改性剂主要以金属和金属氧化物的形式存在于酚醛基炭泡沫中,而表面其他官能团大体结构不变。经CuCl2、FeCl2和MgCl2改性后,脱硫效率分别提高了39%、11%和13%,脱硝效率分别提高了19%、10%和4%,其中以CuCl2改性的酚醛基炭泡沫的效率最高。     

生物柴油促进原油污染砂粒释放油

对4种生物柴油促进原油污染砂粒释放油的效果进行了研究,并探讨了菜籽生物柴油投加量和砂粒粒径对促进效果的影响。结果表明,菜籽生物柴油的促进效果最好,8 h释放量达到73%,废油脂生物柴油的效果最差,仅为52%;生物柴油的促进效果随着投加量的增大而升高,当投加量超过海水体积的5%时促进效果不再明显增加;在生物柴油作用下,小粒径砂粒上原油的释放效果优于大粒径砂粒。     

热解吸对土壤中POPs农药的去除及土壤理化性质的影响

为探索土壤热解吸修复技术对POPs污染土壤的修复效果及修复后土壤可耕作性,选择北京某农药厂旧址的POPs农药污染土壤,研究了不同温度下热解吸处理后土壤中滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)各组分的去除率以及土壤理化性质的变化。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中POPs农药,其中,p,p’-DDE与α-HCH组分去除率受热解吸温度的影响比其他组分更为明显。∑HCH与∑DDT在310℃、340℃时分别达到97%、99%的去除率,且此时土壤中的污染物含量低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,此后去除率受温度的影响不明显。热解吸温度对修复后土壤的理化性质有一定的影响,不同温度影响的程度各不相同,其中,有机质含量与全氮含量分别由0.78%、0.0352%降至0.14%、0.0107%;pH波动幅度较小,由7.80变至8.25;阳离子交换量变化存在波动,但呈整体下降趋势,由7.87 mg/kg降至5.00mg/kg;土壤中速效磷显著增加,由7.59 mg/kg升至21.8 mg/kg。而在最优温度条件下,土壤理化性质受热解吸温度的影响较小。由此可以说明,热解吸技术可以用于POPs污染土壤的修复,选择适当的热解吸温度对土壤的可耕作性影响有限,因而是一种潜在的绿色修复技术。