厌氧序批式反应器产氢

以啤酒厂废水处理厂UASB中的厌氧污泥为种泥,葡萄糖为基质,研究了厌氧序批式反应器产氢。控制反应器内pH为4.0～4.5,温度为(36±1)℃,水力停留时间为8 h,当进水葡萄糖浓度为4 000 mg/L,容积负荷为12 kg/(m3.d)条件下,该厌氧序批式反应器实现了连续高效厌氧产氢。生物气中的氢气含量约为48%～53%,基质产氢率为1.1 mol/mol葡萄糖,COD去除率为15%～25%,最大比产氢速率为84.5 mol/(kg VSS.d)。液相末端发酵产物中乙醇和乙酸的含量占液相末端发酵产物总量的80%以上,表明该反应器内进行的是乙醇型发酵厌氧产氢。厌氧序批式反应器完全可以实现连续高效厌氧产氢,比较适用于日处理量较小的高浓度含糖废水。     

铜氰溶液的电子束辐照降解

研究了铜氰溶液中总氰初始浓度、pH、铜浓度等对总氰降解效率的影响,比较了KCN溶液和铜氰溶液的总氰降解率,初步推断了铜氰溶液在辐照过程中的降解机制.实验结果表明,在同样的辐照剂量下,随着总氰初始浓度的增加,总氰降解率降低,相应的总氰降解G值增大;铜浓度越低,总氰降解率越高;pH越小的铜氰溶液总氰降解率越高.电子束辐照KCN溶液和铜氰溶液的总氰降解反应属于表观一级反应.在相同的辐照剂量下,KCN溶液的总氰降解率比铜氰溶液要高得多.铜氰溶液的电子束辐照降解过程非常复杂,主要是铜氰络合离子逐步离解出的CN-与·OH的反应.     

不同诱导条件对结晶产物形貌特征的影响

在流化床反应器中,以含铜废水为处理对象,重点考察了诱导条件改变对结晶系统运行效率及结晶产物形貌特征的影响。结果表明,进水200 mg/L,进药比([Cu2+]/[CO2-3])1∶1.2,p H为10.2的条件下,铜离子去除率可接近100%,诱导晶种表面平滑,诱导颗粒生长成致密杆状晶体结构,以碳酸盐为沉淀剂的诱导结晶系统依赖于体系的p H,高p H体系下发生的共结晶现象是影响系统运行的主要原因;随着进药摩尔比的增加,结晶产物由短杆状向球状转化,晶体机械强度显著降低大量破碎,影响出水水质;进药比1∶1.2,p H为11的条件下,含铜废水浓度为500 mg/L时,系统去除率可达95%以上,微晶产率低于5%。     

Kinetics and pathways for the debromination of polybrominated diphenyl ethers by bimetallic and nanoscale zerovalent iron: effects of particle properties and catalyst

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are recognized as a new class of widely-distributed and persistent contaminants for which effective treatment and remediation technologies are needed. In this study, two kinds of commercially available nanoscale Fe⁰ slurries (Nanofer N25 and N25S), a freeze-dried laboratory-synthesized Fe⁰ nanoparticle (nZVI), and their palladized forms were used to investigate the effect of particle properties and catalyst on PBDE debromination kinetics and pathways. Nanofers and their palladized forms were found to debrominate PBDEs effectively. The laboratory-synthesized Fe⁰ nanoparticles also debrominated PBDEs, but were slower due to deactivation by the freeze-drying and stabilization processes in the laboratory synthesis. An organic modifier, polyacrylic acid (PAA), bound on N25S slowed PBDE debromination by a factor of three to four compared to N25. The activity of palladized nZVI (nZVI/Pd) was optimized at 0.3 Pd/Fe wt% in our system. N25 could debrominate selected environmentally-abundant PBDEs, including BDE 209, 183, 153, 99, and 47, to end products di-BDEs, mono-BDEs and diphenyl ether (DE) in one week, while nZVI/Pd (0.3 Pd/Fe wt%) mainly resulted in DE as a final product. Step-wise major PBDE debromination pathways by unamended and palladized Fe⁰ are described and compared. Surface precursor complex formation is an important limiting factor for palladized Fe⁰ reduction as demonstrated by PBDE pathways where steric hindrance and rapid sequential debromination of adjacent bromines play an important role.     

厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养研究

为了防止微生物流失,向厌氧序批式反应器(ASBR)中投加纤维膜(无纺布)作为厌氧氨氧化菌的载体,而使ASBR改为厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR),研究了厌氧氨氧化菌活性恢复及富集培养过程中氮负荷提高对ASBBR的影响。经过23d的培养,厌氧氨氧化菌的活性恢复到原有的水平,然后提高TN容积负荷培养厌氧氨氧化菌。至132d时,反应器TN容积去除负荷达到了2.060kg/(m3·d)。整个过程中NH4+-N和NO2--N去除率一直保持在98%以上。当厌氧氨氧化菌活性恢复后,NH4+-N、NO2--N消耗量与NO3--N生成量之比最终趋于一定值(1.00∶1.30∶0.25)。在培养过程中,污泥颜色逐渐由灰色变为红棕色,最终变为浅红色。结果表明,反应器运行很稳定,NH4+-N、NO2--N出水浓度非常低,在短时间内能提高到较高的容积去除负荷。可见,ASBBR很适合厌氧氨氧化菌的富集培养。     

酸性条件下剩余污泥中Ca2＋和Mg2＋溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收,对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时,所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1,能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求;但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1,会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响;有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品,通过XRD检测其纯度为95％以上。     

滦河水体溶解性有机物的综合分级表征及其混凝去除过程

天然水体溶解性有机物(DOM)是微污染物的潜在载体,是消毒副产物的主要前驱物,自身又可能成为微污染物,因此研究其内在特性和去除机理有着重要的基础性科学意义.本研究综合利用化学、物理分级方法(即树脂和超滤分级法),对中国北方典型饮用水源--滦河水体的DOM进行全面分级表征.此水体DOM基本化学分级特征是憎水酸(HoA)、亲水性物质(HiM)含量较高,且具有季节稳定性;其物理分级特征是分子量＜1 kDa及3 kDa～10 kDa的组分含量较高,也表现出一定的时间稳定性.选用工业聚合铝(PAC)研究此DOM的基本混凝特征和内在混凝机理,结果表明,强憎水部分HoA及3 kDa～10 kDa间的有机物较易被去除,而较大分子量范围10 kDa～30 kDa间的有机物去除率较低,说明混凝过程中此DOM的物理性质不起主要作用,而化学性质更为重要.特别对DOM各组分作进一步(结合)分级研究,发现HoA主要在＞10 kDa范围.＜1 kDa的有机物中主要为HiM,但其中还含有HoA和弱憎水酸(WHoA),这使特定条件下部分＜1 kDa有机物被混凝去除成为可能.另外,HoA中按分子量大小仍可分为易去除和难去除部分,但分布不连续,易去除部分在3 kDa～10 kDa和＞30 kDa区间,而其10 kDa～30 kDa部分较难去除,说明可能存在其他结构性影响因素,值得深入研究.     

用于污水再生利用的生物活性炭床的有机物降解特性

以微生物增殖动力学的基本方程-莫诺方程为出发点,通过氮同位素分析比较了具有同源性微生物的生物陶粒滤床和生物活性炭床的有机物生物降解规律,建立了生物活性炭床的有机物生物降解动力学方程,提出在污水再生利用过程中生物活性炭床符合高基质有机物降解动力学模型,即有机物降解呈一级反应动力学方程。以此方程为基础,分析计算了生物活性炭床沿炭床深度的吸附性能,结果表明,在生物活性炭床中,随生物功能的减弱,生物活性炭床对有机物的吸附能力逐渐加强。     

炭纤维载体固定床厌氧发酵启动运行效果实验

以开发高效率、抗冲击性能强的高浓度有机废水沼气发酵技术为目的,用传统的 UASB反应器作为对照,研究了以炭纤维为生物膜载体的固定床厌氧反应器的启动运行效果。反应器进口废水 COD 为 5 000 mg/L, 水力停留时间 (HRT) 由213 h 逐步缩短为35 h,进水有机容积负荷(OLR)由0.56 kg COD/ (m³·d)提到3.45 kg COD/(m³·d)。结果表明,固定床反应器厌氧发酵的效率比对照高,出水 pH 值也比对照稳定;运行到第 50 d 时,固定床厌氧反应器和对照的 COD去除率分别由第 7 d 的36.56%和33.58%上升到87.9%和62.6%;固定床厌氧反应器的容积比产气率最高为1.16 m³/(m³·d),累计产气量为415.59 L,而对照的容积比产气率最高值仅为0.31 m³ /(m³·d),累计产气量为 71.66 L,前者最高容积比产气率和累计产气量分别是后者的3.74倍和5.78倍。固定床厌氧反应器的启动速度、COD 去除率和产甲烷效率显著地高于对照反应器。     

游泳池中隐孢子虫卵囊替代物的去除

隐孢子虫是常见的球状寄生虫。接触含有隐孢子虫卵囊的水体可致隐孢子虫病,主要的临床表现为腹泻,严重者可致死。游泳池是主要的传播场所。采用容积为5 500 L的游泳池,进行隐孢子虫卵囊替代物的修复模拟实验,研究在游泳池条件下絮凝沙滤技术对直径为4.5μm隐孢子虫卵囊替代物的去除效果。实验结果表明,氯化铝剂量为0.1 mg/L,沙滤料高度为30 cm,内循环流速为11.5 L/min,对隐孢子虫卵囊替代物去除率在90%以上。该技术对浊度具有较好的处理效果,当进水浊度降低且接近于出水浊度时,系统进入稳定运行阶段,对虫卵囊替代物去除率可以达到96%。