Physical characteristics of conditioned anaerobic digested sludge - A fractal,transient and dynamic rheological viewpoint

The changes in the physical characteristics of unconditioned and conditioned anaerobic digested sludge (ADS) biosolids,such as capillary suction time (CST),yield stress,average size and fractal dimensions,were investigated through a CST test,transient and dynamic rheological test and image analysis.The results showed that the optimum polymer dose range was observed when CST or its reciprocal value was employed as an indicator.There were good correlations between the yield stresses determined from both a controlled shear stress test and a strain amplitude sweep test.The yield stress and storage modulus (G') increased as the polymer dose increased in most cases.A frequency sweep test revealed that polymer conditioning could extend the frequency sweep ranges for their elastic behaviors over viscous behaviors as well as the gel-like structure in the linear viscoelastic range.These results implied that more deformation energy was stored in this rigid structure,and that elastic behavior became increasingly dominant with the addition of the polymer in most cases.In addition,both the average sizes and two-dimensional fractal dimensions for conditioned ADS biosolids presented a similar up-climax-down variation trend as the polymer doses increased,whereas the critical polymer doses at the highest average sizes or two-dimensional fractal dimensions,were different.Correlation analysis revealed that the conditioned ADS dewaterability was not correlated with the yield stresses,while the average sizes or the two-dimensional fractal dimensions for conditioned ADS biosolids could be taken as the indication parameters for ADS dewaterability.     

改性蒙脱土颗粒吸附直接染料的分形特征

研究了改性蒙脱土颗粒(050823和MMT35)吸附2种直接染料(直接耐晒黑G和直接大红4BE)的吸附特性,并从类分形动力学规律、颗粒吸附染料前后的表面分形特征变化等方面对上述吸附过程进行了探讨.结果表明,颗粒对染料的吸附可分为快速的边缘覆盖和缓慢的晶层吸附2个过程.整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程,并且染料进入晶层的吸附阶段具有类分形特征.除MMT35-直接大红4BE染料吸附体系外,Freundlich、Langmuir吸附等温模型的非线性方程、不同形式的线性方程及分形Langmuir模型对其余3个吸附体系(050823-直接耐晒黑G、050823-直接大红4BE、MMT35-直接耐晒黑G)等温线数据的模拟均取得了较好的效果,其中,非线性方程是获得统一模型参数较好的方法.此外,染料分子主要通过静电引力/斥力和范德华引力的综合作用吸附在颗粒上,并通过晶层膨胀和开孔作用,使颗粒表面粗糙度增加,相应的表面分形维数Ds升高.     

NaClO2/NaClO复合吸收液同时脱硫脱硝试验反应机制研究

燃煤烟气多污染物一体化控制是当前研究的重点,NaClO2/NaClO复合吸收液同时脱硫脱硝技术脱硫率、脱硝率高,但反应机制比较复杂.通过一系列试验对其反应机制进行了初步探索.结果表明,NaClO2和NaClO自身的分解、NaClO2与NaClO之间反应产生的ClO2和Cl2起主要氧化剂的作用,在吸收过程中能大大提高脱硫率和脱硝率,尤其对脱硝率的提高特别明显.在试验的基础上,推测了NaClO2与NaClO在酸性条件下可能发生的反应过程.     

调理污泥在剪切测试过程中的絮体与聚集体之间的转化研究

通过分析Floccky流变测试过程中不同持续剪切时间下调理污泥絮体的流变、几何和物理特征的变化,探讨了上述过程中絮体与聚集体之间的转化。结果表明,在zetag7557阳离子有机高分子絮凝剂的最佳调理投药量下,调理污泥体系的弹性网络结构的强度和耐剪切力达到最大。当絮凝剂投加到污泥悬浊体系中,大尺寸的聚集体立即出现,而且在一定范围内,随着持续剪切时间的延长,这些聚集体继续生长,此后,随着持续剪切进行,这些聚集体逐渐变成小甚至成为越来越小的絮体。在上述过程中,Floccky流变曲线上的扭矩值也呈现类似的变化趋势;弹性网络结构强度的极值出现在形成大尺寸聚集体的调理污泥体系中,但形成最大的聚集体或平均直径的调理污泥体系并不能保证弹性网络结构强度达到极值,而且调理污泥絮体分形维数的极值与Floccky流变曲线上特征峰的极值并不重合。此外,残余在悬浊体系中的zet-ag7557絮凝剂可以中和部分因调理污泥絮体剪切破碎后新出现的表面负电荷。     

厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥的分形分析

研究了ABR反应器启动成功后成熟颗粒污泥的物理性质和不同拓扑空间下的分形维数.结果表明,在反应器启动成功后,各格室中形成了平均粒径为1.70～2.70 mm、边界较为清晰的黑色颗粒污泥.它们的SVI值为25～35 mL·g-1,有效密度主要集中在1.02g·mL-1以下,自由沉降速率主要集中在14.40～86.40m·h-1之间.在它们的等速自由沉降的过程中,第2格室到第5格室中颗粒污泥水平方向的投影平均直径与垂直投影方向上平均直径的比值接近0.73,而第1格室的这一比值却为0.83.依据沉降速率-当量圆直径的双对数图计算出的各格室中颗粒污泥的质量分形维数Df处于2.097～2.801之间,大小顺序为第5格＞第3格＞第2格≥第1格＞第4格,表明第5格室中形成的颗粒污泥较为密实,而第4格室的密实程度最小,但密实的颗粒污泥并不一定意味着较高的平均沉降速率.此外,依据投影法计算出的ABR各格室中颗粒污泥在低维拓扑空间下的几种分形维数之间的关系与其理论公式之间的关系相符,其中二维拓扑空间的分形维数为1.69～1.84(投影面积-长轴),大小顺序为第3格室＞第1格室＞第5格室＞第4格室＞第2格室,这些D2不等于2,即不符合Meakin的结论.一维拓扑空间下的分形维数在0.99～1.03之间,各格室之间差异不大,表明颗粒污泥的边界不规则程度小.     

Removal of Pb(II) from aqueous solution by hydrous manganese dioxide: Adsorption behavior and mechanism

Hydrous manganese dioxide (HMO) synthesized by redox of potassium permanganate and hydrogen peroxide was used as an adsorbent for Pb(Ⅱ) removal.The specific surface area,pore volume and BJH pore diameter of the HMO were 79.31m2/g,0.07cm3/g and 3.38 nm,respectively.The adsorption equilibrium at 298K could be well described by the Langmuir isotherm equation with q max value of 352.55mg/g.The negative values of G and the positive values of H and S indicated the adsorption process was spontaneous and endothermic.The pseudo second-order equation could best fit the adsorption data.The value of the calculated activation energy for Pb(Ⅱ) adsorption onto the HMO was 38.23 kJ/mol.The uptake of Pb(Ⅱ) by HMO was correlated with increasing surface hydroxyl group content and the main adsorbed speciation was PbOH+.The final chemical state of Pb(Ⅱ) on the surface of HMO was similar to PbO.HMO was a promising candidate for Pb(Ⅱ) removal from aqueous solution.     

白云石石灰结晶流化床污水除磷工艺优化

为了获取优化的污水除磷工艺,基于前期对白云石石灰结晶流化床去除厌氧消化上清液中磷的工艺条件和参数的初步探究,考察了不同酸化程度下白云石石灰释放Mg2+、Ca2+的效果,并根据MAP反应特点,选择出酸化液体积为5、6.5和10 m L,分别对应n(Mg)/n(P)为0.6、1.4、2.2进行后续实验。利用响应面法(RSM)对白云石石灰结晶流化床强化除磷工艺的影响因素进行分析和探讨,考察了p H值、n(Mg)/n(P)与停留时间(HRT)(分别记为X1、X2、X3)及各因素之间交互作用对磷去除率的影响,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对产物进行表征,得出最佳工艺参数为p H=9.5、n(Mg)/n(P)=2.2、HRT=3.0 h。RSM法所建立的回归模型显著,实验精准度、精密度和可信度均在合理范围内,回归方程中X1、X2、X3、X1X2、X1X3、X21、X22、X23对磷去除率影响显著。产物MAP晶形较好,但由于废水的碱度较大(20 mmol/L),产物中含有大量的Ca CO3沉淀。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征

研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D₁、D₂、D′₂)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明,当统计样本数达到200以上时,ABR中成熟颗粒污泥的D₁、D₂、D′₂值趋于稳定;当样本数达到300以上时,某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D₁、D₂、D′₂值也分别趋于稳定。此外,1^#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定,而2^#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥,在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论,研究认为,如果需要得到稳定的平均粒径结果,可能需要大量的统计样本数,该样本数至少要大于600。     

首钢烧结厂PM10治理技术与经济分析

通过对首钢烧结厂的污染结点、污染物特性、污染物控制技术措施和技术规范进行分析,提出了烧结厂PM10控制方案,对烧结厂采用高效除尘设备的PM10削减量及改造费用进行了估算,确定了烧结厂PM10治理技术方案排序,为钢铁企业烧结厂治理颗粒污染物的同时选择最为经济实用的除尘器类型提供理论依据。