电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.     

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯(GO)与纳米二氧化钛(TiO_2)为改性剂,采用界面聚合法与抽滤吸附结合,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到新型纳米改性膜(简称GO-TiO_2改性膜).研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸(HA)的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明:(1)最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯2 m L、GO 1 mg、间苯二胺1%(质量分数)、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯0.2%(质量分数)、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min;(2)亲水性提高显著,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构,改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°;(3)抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%,过滤周期约为原膜的2.5倍;反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.     

臭氧-混凝-聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺研究

研究了臭氧-混凝与聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺对有机物的去除及其膜污染特性。实验以聚铝为混凝剂,膜孔径为0.12μm,膜面积为6 m2。结果表明:O3投加量3.0 mg/L时膜污染下降率达24.4%;同时臭氧可促进工艺对有机物的去除,投加臭氧后消毒副产物前体物和UV254去除率增加了1倍,DOC的去除率由30%升高至44.7%,分子量为800~3 000 Da的大分子有机物转化为300~400 Da的小分子有机物。     

固相膜萃取-气相色谱法测定地表水中有机氯农药研究

研究了固相膜萃取对地表水中有机氯农药(OCPs)物质的提取效果,并与液液提取法(LLE)进行比较.建立了固相膜萃取/气相色谱法检测地表水中20种有机氯农药的方法.结果表明:当萃取膜为HLB膜,洗脱液溶剂为丙酮和正己烷,萃取效果最理想,20种OCPs的回收率稳定在74.1%~94.3%之间,固相膜萃取法与传统液液提取法相比,既提高了萃取效率同时又减少了有机萃取溶剂的用量.该法检测实际样品时,同时加入2种内标指示剂对方法的性能进行了验证,2种内标示踪剂的回收率分别为71.6%~94.8%和69.9%~109.5%,样品中20种OCPs均未检出.     

常温厌氧MBR中微生物群落结构与膜污染研究

为考察微生物群落结构与膜污染的关系,在常温下运行厌氧膜生物反应器,并应用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,对膜丝表面微生物群落结构变化进行了研究,同时考察了微生物群落结构变化与反应器中溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:在常温状态下膜污染周期约为18d,CODCr的去除率约为93%,运行效果稳定;微生物代谢产物的浓度随着微生物种群的演替呈逐渐升高的趋势,加速了膜污染进程;膜压(pTM)处于缓慢上升期时,膜丝表面微生物优势菌群为Raoultella、Owenweeksia hongkongensis,膜压(pTM)处于稳定上升期时,膜丝表面的优势菌群演替为 Delftia acidovorans、Halothiobacillus neapolitanus,最后当膜压(pTM)处于快速上升期时,bp78的微生物成为了膜丝表面的顶级群落.膜压(pTM)处于缓慢上升期和稳定上升期时,膜压(pTM)与微生物群落结构的多样性呈显著正相关;膜污染进入快速上升期时,膜丝表面出现了顶级群落,此时微生物群落多样性明显降低且与膜压升高呈弱相关;膜丝表面微生物群落均匀度随着膜压(pTM)的升高呈现出先增高后降低的趋势,膜丝表面微生物群落经历了不断附着,相互竞争至顶级群落出现的演替过程.     

厨余发酵液作为中试A/O-MBR外增碳源的脱氮特性

利用厨余发酵液作为A/O-MBR的外增碳源,考察在不同发酵液投加量和水力停留时间(HRT)条件下的脱氮性能以及膜污染特点.结果表明,发酵液的反硝化速率和COD利用率与乙酸钠接近,比葡萄糖高.通过A/O-MBR的运行发现,厨余发酵液作为碳源能够增强微生物活性,强化反硝化过程,从而提高脱氮效率.TN的去除效率随着发酵液投加量的增加而增大.发酵液投加前后,反应器内的EPS并没有积累,膜污染速率变化较小.化学清洗可以有效地去除膜污染物质,恢复膜通量.同时,延长HRT有助于提高脱氮效率和缓解膜污染.     

鸟粪石结晶法回收猪粪废水厌氧膜出水中磷的研究

采用厌氧膜生物反应器(AnMBR)处理猪粪废水时,发现消化液膜出水可发生自结晶沉淀反应,生成类似鸟粪石的含氮磷沉淀。试验通过控制初始pH使猪粪废水厌氧膜出水发生自结晶沉淀反应,考察了初始pH(8、9、10)对沉淀物组分及形态的影响。结果表明:初始pH为8、9、10时,磷去除率分别为30.8%、67.6%及87.7%;p H从8提高到9时,沉淀物中鸟粪石晶体的粒径变大且形态更完整;而pH为10时,颗粒较小且含钙沉淀较多;进一步分析各条件下沉淀物的晶体组分可知,初始pH为8、9时,沉淀物中晶体的主要成分为鸟粪石,而初始pH为10时,沉淀物中存在大量的含钙沉淀。因此,在该试验条件下,采用鸟粪石结晶法从该猪粪废水厌氧膜出水中回收磷的最佳初始pH为9。     

MDEA水溶液膜法天然气脱硫的试验研究

以新配和含有一定H_2S的MDEA溶液为吸收液,以聚偏氟乙烯(PVDF)膜组件为接触器,通过对操作参数的调节和改变膜孔大小等方法对脱硫率和总传质系数进行研究。结果表明:气液压力差以及膜孔孔径的增加均有利于脱硫率和总传质系数的提升,即均有利于脱硫。降低进气流量和低气液比均对H_2S传质有积极作用。     

黄姜皂素废酸液在均相离子膜中渗析规律的研究

为了研究皂素水解废液在离子交换膜中的渗析规律,实验考察了废液中电导率、含盐量、氢离子浓度、硫酸盐浓度、Ca离子浓度、Mg离子浓度和有机物浓度随渗析时间的关系。研究结果表明:渗析时间进行100 h后,处理效果达到稳定状态;废液与渗析液的电导率几乎相等;含盐量、H+浓度、SO2-4浓度的分离效率分别为71%、62%、78%;Ca去除效果优于Mg去除效果;大部分有机物无法通过离子交换膜。     

滤料粒径对BAF小尺度下流场形态及挂膜速度的影响

为探讨颗粒粒径对曝气生物滤池(BAF)运行效果的影响,采用数值模拟和实验研究方法分析了滤料粒径对曝气生物滤池流场形态及挂膜速度的作用机理.选用5个颗粒尺寸结构空间作为计算区域,利用Fluent软件对相同颗粒间隙、不同颗粒粒径下BAF小尺度下的流场形态进行模拟分析,并通过对3种粒径下流线图、速度矢量图、压力分布及湍流强度变化的对比分析,发现颗粒粒径为3 mm时流场形态最好,最有利于气水混合及氧传质的进行.同时,为验证模拟结果的正确性,对同种材质、相同运行条件下3种不同颗粒粒径进行挂膜速度对比,通过考察挂膜启动28 d的COD去除率变化及污泥生物量的对比分析,发现颗粒粒径为3 mm时,运行最为稳定,系统运行第16 d时就达到了80%的COD去除效率.