磁场与微生物固定技术处理酸性镀铜废水

实验采用磁场与微生物固定技术结合的方法处理酸性镀铜废水,将磁场存在条件下经酸性镀铜废水驯化后的微生物固定在磁性载体表面处理酸性镀铜废水。设计正交实验研究气水比、磁场强度、水力停留时间、进水初始浓度4因素影响下铜离子的去除效果,各因素对实验结果的影响程度由大到小依次为:气水比> 磁场强度> 水力停留时间> 初始浓度。进出水的pH值测定发现,处理后出水pH值由原来的2.50左右上升至4.00~5.00。机理研究表明,菌体对Cu2+的去除作用包括菌体细胞的表面吸附、跨细胞膜的主动运输和积累等作用。     

膨润土对盐酸四环素的吸附性能

研究了初始投加量、吸附时间、吸附温度、振荡频率以及溶液pH值等不同条件下,膨润土对水溶液中盐酸四环素的吸附特性,并对其吸附机理进行了解释。研究结果表明,膨润土对盐酸四环素的吸附可在2 h达到吸附平衡,最佳吸附温度为35℃、最佳振荡频率为180 r·min-1,pH值的升高有利于膨润土对盐酸四环素的吸附。由膨润土对盐酸四环素的吸附动力学可知,该吸附过程符合准二级动力学模型。     

黑臭底泥处理余水的强化絮凝脱氮

针对黑臭水体疏浚余水氮素难去除问题,在聚合氯化铝（poly aluminum chloride,PAC）为絮凝剂、聚丙烯酰胺（polyacrylamide,PAM）为助凝剂的基础上,采用新型共价键型絮凝剂（hybrid covalent coagulant,HCC）强化疏浚余水絮凝脱氮过程,并通过超磁分离技术进行固液分离,实现氮素的快速与高效脱除。在优化的复合絮凝剂投加量条件下,该强化絮凝过程可达到氨氮的完全脱除和总氮80%的去除率。动力学研究结果表明,在较短的15 min絮凝操作时间内,即可达到较好的氮素去除效果。当初始pH为7.0时,絮凝分散体系具有较低的Zeta电位值,利于有效降低水体浊度。FTIR图谱验证了羟基参与的氨氮絮凝反应,表明NH3+为氨氮被絮凝剂絮凝后的主要存在形式。     

Cd污染土壤的电动修复及其强化

为了提高电动修复镉污染土壤的效率,通过配制镉污染土壤,搭建电动修复实验装置,研究电场强度、电解液种类和添加膨润土对电动修复镉污染土壤中总Cd去除率的影响。结果表明,电动修复时间120 h,电场强度从2.5 V·cm-1增加至3 V·cm-1时,总Cd去除率增加10.62%,电场强度从3 V·cm-1增加到3.5 V·cm-1时,去除率增加1.87%;与柠檬酸为电解液对比,乙酸的总Cd去除率增加12.14%,总耗能增加62.13%,盐酸的总Cd去除率增加18.04%,总耗能增加了187.9%;乙酸为电解液,阴阳两极电解液循环与不循环相比总Cd去除率增加25.48%,能耗增加13.69%;在靠近阴极、中部及靠近阳极土壤中添加膨润土墙,总Cd去除率分别上升20.89%、18.22%、10.67%,能耗分别降低11.00%、13.43%、13.73%。循环电解液能有效减缓电阻极化和浓差极化现象并提高总镉去除率。电动修复联合膨润土吸附,能提高土壤中的总镉去除率,同时降低能耗。     

磁性活性炭的制备及其对水中甲基橙的吸附

活性炭被广泛应用于水处理领域,然而吸附饱和后难以分离和再生的缺点却限制了其应用。本研究采用化学共沉淀法将铁氧化物和活性炭进行复合,制备出同时具有磁分离性能和较强的吸附性能的磁性活性炭复合材料,并对制备的复合材料进行表征,考察其对水中甲基橙的吸附性能。结果表明,制备的磁性活性炭的比表面积为666.72 m2/g,平均孔径为3.16 nm,具有良好的磁性能,在外加磁场下能快速地从溶液中分离出来且磁性能相对稳定,铁氧化物对活性炭吸附性能的影响不大。在温度为25℃、pH为5、吸附剂用量为3 g/L的情况下,吸附3 h后,该磁性活性炭对甲基橙的吸附率可达99.1%,预示着该磁性活性炭在水处理方面具有潜在的应用前景。     

改性膨润土对水体中多环芳烃的吸附

改性膨润土被广泛地应用于吸附水体中重金属离子和有机污染物,但关于改性膨润土吸附水体中多环芳烃混合物的动力学研究鲜见报道。利用十二烷基三甲溴化铵和十二烷基磺酸钠对膨润土进行改性,并将之应用于吸附水体中萘、蒽、菲和芘4种多环芳烃,考察了吸附剂投加量、时间和温度等条件对吸附效果的影响。实验结果表明,在25℃、吸附时间40 min、起始浓度为1.25 mg/mL、改性膨润土的投加量为4 g/L的条件下,该吸附剂对萘、蒽、菲和芘的吸附率分别为99.1%、99.6%、98.7%和98.9%。改性膨润土对水体中4种多环芳烃的吸附机理服从准二级动力学方程,该吸附剂吸附等温线服从Langmuir方程。     

不同烟气流速下线板式电除尘器中磁场效应验证

为进一步提高线板式静电除尘器(ESP)的除尘效果、减少细微颗粒物随烟气的逃逸,将磁场引入其中,模拟了特征颗粒粒径2.5 μm、工作电压50 kV条件下的除尘效率,探究了不同烟气流速下磁场对细微颗粒物捕集性能的影响。结果表明：磁场能有效改变带电颗粒的运动轨迹,大幅度提高细微颗粒物的除尘性能;颗粒在低烟气流速条件下,偏向收尘板的趋势更明显,更有利于颗粒物的捕集;外加磁场在高烟气流速时对除尘效率提升作用更显著,且这一提升幅度随着磁感应强度的增大而不断增大并趋于平缓;随着磁感应强度不断减小,烟气流速降低除尘效率的幅度逐步增大,直至无磁场环境时达到最大。以上研究结果可为磁场在静电除尘器的应用提供参考,对改善ESP的除尘性能具有重要意义。     

SA@L-Cys@Fe3O4磁性复合材料对含Cu(Ⅱ)废水的处理效能及其机理

以海藻酸钠(SA)、L-半胱氨酸(L-Cys)、CaCl₂和Fe₃O₄为原材料制备了一种环保型的磁性复合材料MSAL,以模拟废水和实际含铜电镀废水为研究对象,探索了pH、共存离子和吸附时间对Cu(II)吸附性能的影响。采用SEM-EDS、PPMS和XPS等分析手段对MSAL进行了表征,且探索了其可能的吸附机理。单因素条件优化实验结果表明：MSAL的适宜制备条件为30.0 g·L⁻¹ SA、6.0 g·L⁻¹ L-Cys、2.5 g·L⁻¹ CaCl₂、2.0 g·L⁻¹ Fe₃O₄;MSAL对Cu(Ⅱ)的吸附性能随pH增大而明显提高,并在pH为3.0~5.0时,对Cu(Ⅱ)维持较高的去除率;在pH=5时,MSAL对电镀废水中铜去除率可高达94.02%。吸附倾向于遵循拟准二级动力学模型和Langmuir等温模型,这表明吸附以单分子层吸附为主,并受化学过程控制,最大吸附容量可达到175.45 mg·g⁻¹。表征结果发现：MSAL具备出色的磁响应性,容易从溶液中被去除;吸附过程主要受离子交换作用以及氨基,羧基与Cu(Ⅱ)之间的配位作用影响。以上结果可为磁性复合材料在电镀废水中重金属污染治理奠定坚实基础。     

载铁牡蛎壳粉对水中磷的吸附性能及机理

为解决生物絮凝养殖水体含磷物质积累,初步研究了载铁牡蛎壳粉吸附除磷性能及相关机理。结果表明,8 g·L⁻¹载铁牡蛎壳粉在初始TP浓度为20.00~50.00 mg·L⁻¹吸附效果最佳,TP去除率由(84.94±0.94)%增至(87.35±1.06)%,吸附量由(2.37±0.03) mg·g⁻¹增至(5.45±0.22) mg·g⁻¹;当pH为2.00~6.00时,TP去除率大于(80.13±3.27)%,吸附量大于(2.04±0.02) mg·g⁻¹;碳酸氢根的存在对载铁牡蛎壳粉吸附除磷有明显的抑制作用。X射线衍射结果表明,载铁牡蛎壳粉表面覆盖成分为Fe₂(PO)₅和Fe₄(PO₄)₂O。载铁牡蛎壳粉吸附过程符合Freundlich模型和准二级动力学模型,最大吸附量为9.81 mg·g⁻¹,吸附过程存在物理吸附和化学吸附,主要由化学吸附决定,膜扩散和颗粒内扩散为主要限速步骤,配位交换和静电吸附为主要吸附机理。以上研究结果可为实际养殖废水除磷方法提供参考。     

基于纯膜MBBR的紧凑型污水处理BFM中试基质转化特性

为研究纯膜MBBR工艺用于国内北方市政污水的处理效果,采用基于两级AO纯膜MBBR耦合改良磁加载沉淀的BFM中试系统处理北方某污水厂进水,同步对比污水处理厂活性污泥系统处理效果。同时,为了完善工艺设计标准,研究了BFM工艺基质转化关系,并通过微生物高通量测序的方式分析了系统菌群组成及功能菌相对丰度,从微观层面解释了宏观运行效果。结果表明,从处理效果上看,BFM中试在出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准的基础上,系统HRT为7.76 h,仅为相同进水条件下污水处理厂活性污泥系统HRT的30%,节地优势明显;在进水重金属冲击下,BFM中试系统受到的影响更小,恢复时间更短,体现出较强的抗冲击特性;从基质转化关系上看,BFM系统生化段通过同化除磷可去除19.61%的STP,其余TP通过M段化学除磷去除,核算除磷所需Al/P为2.12,较污水处理厂二沉池化学除磷所需Al/P(4.35)明显降低,除磷效率高,药剂投加量省;从微观层面上看,成熟后的BFM系统前好氧区生物膜厚度为(345.78±74.81) μm,高于污水处理厂活性污泥系统好氧区生物膜厚度(228.83±66.27) μm,显示出纯膜MBBR生物膜生物量更大;高通量测序结果表明,纯膜MBBR极大的强化了对于功能菌的富集效率,Nitrospira在好氧生物膜中相对丰度达到15.62%~22.30%,核算硝化菌生物量达到(1.13±0.21) g·L⁻¹,显著高于对比的活性污泥系统。上述研究结果表明,BFM工艺在保证稳定处理效果的基础上,节地效果突出,且化学除磷效率高,运行成本相比传统工艺无明显增加,该工艺可用于紧凑型污水处理厂建设。