动态污水处理过程的多模型动态矩阵控制

针对活性污泥法污水处理系统的强耦合和动态变化特性,提出一种用于前置反硝化脱氮工艺的多模型动态矩阵(DMC)解耦控制方法;通过K-均值聚类分析法对外界入水中氨氮浓度进行聚类,获得以聚类中心为入水氨氮浓度的静态模型集合,分别设计线性DMC解耦控制器;再以当前时刻外界进水氨氮浓度和聚类中心为基本元素,构造切换函数,实现多模型切换。将该方法应用于活性污泥1号模型(ASM1)中,获得了较好的动态仿真效果。     

改善环保疏浚底泥脱水干化效能的实验研究

采用以硫酸亚铁(FeSO4)为主要成分的复合脱水剂作为疏浚泥浆脱水剂(以下简称脱水剂),黄沙、炉渣、煤灰、石灰和粉煤灰分别作为疏浚底泥干化改良剂进行实验研究。结果表明,在脱水剂投加量为100 mg/L条件下,可以提高沉淀效率约20%;在投加脱水剂及5%石灰、粉煤灰、炉渣改良剂的条件下,底泥比阻值下降50%～70%;初期渗水速率提高6%～68%;与原泥相比,以黄沙、炉渣、煤灰为改良剂的底泥,经过4个月干化期后,承载力提高了30%～150%。本研究为疏浚底泥快速脱水干化提供了一种可行的技术途径。     

萃取净化电镀含镉废水

研究了二壬基萘磺酸(DNNSA)形成的微乳液从模拟含镉废水中萃取镉离子的工艺条件。分别考察了相体积比(O/A)、萃取时间、温度及萃取剂浓度对废水中镉离子萃取的影响。结果表明,萃取平衡时间为10 mim,降低温度及增加萃取剂浓度均有利于萃取。紫外光谱证实当DNNSA萃取镉时,所形成萃合物对萘环的结构无影响,且不会破坏微乳相的结构;分子荧光光谱表明镉离子对配体DNNSA有荧光猝灭作用。     

双室微生物燃料电池处理硝酸盐废水

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),针对阴极分别接种活性污泥(A-MFC)和反硝化细菌(D-MFC),研究其产电情况和硝酸盐废水去除效果。结果表明,在产电的同时都可有效去除废水中的硝酸盐污染物。在外接电阻100Ω的情况下,2种MFC均具有良好的产电性能,A-MFC和D-MFC达到的最大输出电压分别为119.6 mV和117.2mV,最大功率密度分别为23.40 mW/m2和26.63 mW/m2;同时两者在阴极室的平均反硝化速率分别为1.86 mg/(L.d)和2.19 mg/(L.d),阳极室的平均COD去除率分别为81.9%和82.4%。另外,通过扫描电镜观察可知,A-MFC和D-MFC阴极碳布表面形貌存在差异,并且阳极与阴极碳布表面形貌差异显著。     

碳源及反硝化芽孢杆菌强化低C/N比景观水体的生物脱氮

实验探讨了添加碳源及投加反硝化细菌对低碳氮比景观水体生物脱氮的影响。结果表明,有机碳源及B.subtilis FS05均能显著促进实验水体的生物脱氮作用,实验水体在28℃静置72 h后,乙醇添加组的TN、氨氮、硝酸盐及亚硝酸盐的去除率分别达到了62.7%、67.0%、69.8%和29.4%,而同样条件下,B.subtilis FS05投加组的去除率分别达到了66.9%、73.4%、66.0%和82.2%。从水质变化趋势可以看出,投加B.subtilis FS05能在更短时间内完成生物脱氮过程,其中,硝酸盐和亚硝酸盐去除速率最快,分别仅需要18 h和12 h。     

PAFC对水体中持久性有机污染物PFOA的混凝效果

针对含全氟辛酸(PFOA)的工业废水及应对PFOA的污染突发事件,采用PAFC及其复配粘土矿物凹凸棒和沸石进行混凝实验,并对几个影响因素进行了考察。结果表明,在PAFC的最佳投加量10 mg/L时,PFOA和浊度的去除率分别达到70.25%和99.42%,PAFC混凝处理PFOA的效果优于PAC;pH值对PAFC去除PFOA有一定的影响,当pH大于6时有利于PFOA的去除;PFOA和浊度的去除率随原始浊度的增加而增加;活性炭、盐酸改性凹凸棒、盐酸改性沸石、CT-MAB改性的沸石复配PAFC均可提高PFOA的去除率;改性处理后的沸石应用于PFOA的处理中,有望降低处理成本。     

漆酶对活性黑KN-B和直接大红染料的脱色性能

利用白腐真菌漆酶对活性黑KN-B和直接大红2种偶氮染料进行脱色实验。考察反应时间、加酶量、pH值、染料浓度、温度对脱色率的影响,研究了ABTS介体以及金属离子存在下的脱色效果,并分析了漆酶脱色的动力学性能以及其对偶氮染料的降解规律。结果表明,活性黑KN-B和直接大红脱色适宜条件为：反应时间为30 min,加酶量8 U/mL,pH=7,染料浓度分别为50 mg/L和80 mg/L,温度40~45℃。ABTS介体对酶促偶氮染料脱色没有明显促进作用。Fe²⁺对漆酶脱色有较强的抑制作用;Cu²⁺对漆酶催化活性黑KN-B促进作用较大,对直接大红影响较小。漆酶对2种染料的脱色反应符合米氏方程,其催化活性黑KN-B和直接大红染料的K_m值分别为114.81 mg/L,317.5 mg/L,v_max值分别为6.57 mg/（L·min）和26.0 mg/（L·min）。     

氧化物催化剂对非热等离子体催化降解甲苯的影响

考察了在干燥气氛下不同氧化物催化剂对非热等离子体催化降解甲苯的影响。从甲苯降解率、碳平衡、CO2选择性和O3去除4个方面,对比了氧化物催化剂的介电性能、表面供氧能力和比表面积与多孔结构对反应产生影响的强弱。结果表明,催化剂的介电性能有利于甲苯降解率、碳平衡和O3产量的提高,但对CO2选择性和O3去除的影响极小;一定能量密度下,催化剂比表面积与多孔结构对CO2选择性和O3去除所产生的影响要强于介电性能;催化剂表面供氧能力可明显促进反应的进行,其对反应所产生的影响要强于比表面积与多孔结构。     

水位波动带氮素迁移转化规律

为考察水位波动对非饱和-饱和土层中氮素迁移转化的影响,设计土柱实验装置Ⅰ和Ⅱ分别模拟水位稳定与波动两种情景,测定一个水位波动周期内地下水中NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N浓度变化情况。结果表明,柱Ⅱ水位第1次下降柱内1^#,2^#,3^#,4^#采样点NO₃^--N浓度均增大,增幅分别为6.5%、14.9%、15.33%和19.8%。水位上升时结果相反,分别降低17.3%、26.15%、50.29%和44.61%。第2次水位下降至初始位置4个采样点NO₃^--N浓度再次增大,幅度分别为7.1%、10.6%、13.89%和7.76%。铵态氮呈相反趋势不同程度的变化。水位波动柱Ⅱ连通水槽内总氮量增加显著高于柱I水槽,即水位波动有利于波动带地下水中氮素垂向迁移,加重波动带以下地下水硝酸盐污染。因此,水位波动对氮素迁移转化的影响不容忽视。     

水环境中腐殖酸与镉离子结合作用的影响因素

通过测定不同化学条件下腐殖酸与镉离子作用后的游离态镉离子浓度及其结合率,研究各因素对腐殖酸与镉离子作用的影响。研究结果表明,pH值、离子强度、投加镉离子总浓度、腐殖酸浓度和反应温度均影响腐殖酸与镉离子的结合。pH值在4.5~6.5范围内,随pH值升高,腐殖酸与Cd²⁺的结合率增大,游离态Cd²⁺浓度减少。溶液的离子强度增大对结合反应有抑制作用。投加Cd²⁺总浓度的增大会导致结合态Cd²⁺浓度和游离态Cd²⁺浓度逐渐增加,而其结合率逐渐减小。腐殖酸浓度逐渐增大,使Cd²⁺和腐殖酸的结合率逐渐增大。在20℃~50℃范围内时,随反应温度升高,游离态Cd²⁺浓度逐渐减小,其结合率逐渐增加。