污水处理过程中氮、磷去除技术研究与应用

随着城市化和工业化的快速发展,水环境污染日益严重,氮、磷污染已成为全球关注的焦点。本文介绍了氮、磷污染的来源和环境效应,强调了富营养化现象对水生态系统的危害;探讨了不同水体类型中氮、磷含量的差异,突显了不同环境背景下污染物去除的复杂性;阐述了氮、磷去除技术的研究进展,包括生物法、物理化学法以及联合工艺等。通过市区污水处理厂、农村地区污水治理以及工业废水治理等实际应用案例,展示了氮、磷去除技术在不同场景下的实际应用效果,进而有助于促进氮、磷去除水平的不断提高。     

改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系的吸附特性

为研究吸附剂对正态磷酸盐、非正态磷酸盐的吸附特征,以及正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系下的竞争吸附行为,制备出3种改性蒙脱石SWy-焙烧、SWy-Al、SWy-Fe,将其分别用于对不同形态的磷酸盐吸附实验中。结果表明,制备的3种改性蒙脱石对磷的吸附效果均有所提升。SWy-Fe的吸附效果最佳,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐4 h吸附去除率分别提高了56.1%和55.3%,实验结果符合Ho拟二级吸附动力学方程。根据Langmuir吸附热力学方程,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的饱和吸附量分别为21.9 mg·g~(-1)和18.8 mg·g~(-1)。此外,在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系中的非正态磷酸盐吸附量显著高于正态磷酸盐,二者单位平衡吸附量之比为2.9∶1.0。改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的吸附结果均表现为吸附外部液膜扩散、表面吸附、颗粒内扩散等多种过程的综合作用,可交换阳离子Ca~(2+)/Fe~(3+)/Al~(3+)的引入通过吸附络合作用提高了蒙脱石对磷酸盐的吸附能力。在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系存在吸附竞争现象,这为实际处理含磷废水吸附技术的发展和应用提供了理论依据。     

生物基质对煤渣改良地下渗滤系统脱氮效果的影响

地下渗滤系统(SWIS)对硝化、反硝化过程调控不灵活,导致其对氮的去除效果不够理想。组建了两套SWIS装置(1#装置:65～80cm段没有生物基质;2~#装置:65～80cm段添加生物基质),对沿程氮素、硝化和反硝化作用强度及氮还原酶活性进行分析。结果表明,两套装置均表现为硝化反应主要发生在20～60cm段,反硝化反应主要发生在60～80cm段。2~#装置的反硝化作用明显强于1#装置,因此其TN去除率高于1~#装置。硝化作用强度随深度增加而递减,反硝化作用强度随深度增加而递增。硝酸盐还原酶(NAR)活性随深度的增加而逐渐减弱,亚硝酸盐还原酶(NIR)活性随深度的增加先减弱后又增强。主要原因是2~#装置中添加了干化污泥作为生物基质,为反硝化作用补充了碳源,增强了脱氮能力。     

CAST工艺处理低C/N生活污水的强化脱氮性能

研究了不同运行条件对CAST工艺处理低C/N实际生活污水脱氮性能的影响,并对pH值和ORP的变化规律进行了分析。结果表明,传统4 h运行模式下,提高原水C/N比,TN去除效果并无显著提高;对于低C/N生活污水,降低充水比有利于提高出水TN去除率,然而,充水比降至16%时,系统因低负荷运行发生污泥膨胀。在不投加外碳源的情况下,采用分段进水交替A/O运行模式可大幅改善系统脱氮性能,且TN去除率随着交替次数的增多而提高,交替4次平均去除率达87.23%。系统采用实时控制方式运行时,可根据有机物降解、氨氧化及反硝化时pH值和ORP曲线上是否出现拐点,来判断反应系统的曝气以及搅拌时间是否过长、适当或不足。     

氮掺杂氧化钛的简易制备及可见光催化活性的研究

为开发对可见光响应的催化剂,以尿素为氮掺杂剂,采用简易溶胶-凝胶法制备氮掺杂氧化钛,并以2,4-DCP的降解检验其光催化活性。XRD、BET、XPS和UV-Vis漫反射光谱分析表明,随着氮/钛原子比（N/Ti)的增大,各催化剂晶粒尺寸减小,比表面积增大,锐钛矿相向金红石相的转变得到抑制,除0#样品出现金红石相外,其他催化剂均只出现锐钛矿相;掺入催化剂的N位于晶格O位点和晶格间隙,替代N和间隙N掺杂使催化剂的光吸收发生明显的红移。荧光光谱分析表明,当N/Ti在0～6范围内增加时,反应体系中·OH自由基的产生速率增加,当N/Ti增大至8时,速率则下降。相似的规律也表现在氮掺杂量对光催化活性的影响。适量氮掺杂能增强氧化钛的可见光催化活性,该改性催化剂可用于有机污染物的太阳光激催化降解。     

花叶芦竹水平潜流人工湿地脱氮性能研究

采用花叶芦竹水平潜流人工湿地处理生活污水,对其脱氮性能进行研究。结果表明：在HRT＝5 d,对TOC,NH⁺₄-N,NO^-₂-N,NO^-₃-N和TN的去除效果分别达到92％、93％、84％、51％和88％,相应空白湿地的去除率分别为91％、85％、-232％、-203％和66％。大部分TOC在湿地的前端被去除。花叶芦竹可以直接吸收氮素,向湿地输送氧气,通过根系分泌物提供碳源。因此,花叶芦竹人工湿地具有很好的硝化反硝化能力,实现了良好的脱氮性能。     

N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其H_2O_2改性的研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N掺杂TiO_2光催化剂和H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂.实验表明,H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂的最佳制备条件为:氨水(质量分数28%)加入量20 mL,焙烧温度500 ℃,H_2O_2(质量分数30%)加入量2.0 mL.日光下,N掺杂TiO_2光催化剂及H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂在反应90 min时的活性红紫去除率达99%,它们对活性红紫的去除率远高于P_(25)TiO_2光催化剂.H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂中N质量分数比改性前明显提高,制备的两种催化剂中不仅含有N元素,同时还含有C和H元素.     

皖南丘陵地区小流域氮素径流输出的动态变化

以亚热带北部皖南丘陵地区小流域定位实地观测为基础 ,研究了农林共存小流域氮素径流输出规律。发现小流域氮素径流输出季节性变化明显。降雨和施肥是影响这一变化的重要因子 ,模拟分析表明 ,它们与氮素输出之间具有很好的线性相关关系     

有机物料对废碱锰电池的溶解作用研究

采用润湿好气-腐解培养法,研究有机物料对废碱锰电池的溶解作用,分析了培养时间对pH值,N,K,Zn和Mn溶出的影响。结果表明,稻草、鸡粪和鸽子粪处理培养过程中产生腐殖酸对废电池干粉均有溶解作用,其pH值明显降低;所有处理TN,Zn,Mn都呈现先增加后减小的趋势,15 d时溶量最大,以鸽子粪处理溶出较多;TK的溶出较慢,培养到10 d后才有溶出,均呈现逐渐增大的趋势;而TP溶出则规律性不强。     

固定化斜生栅藻净化畜禽废水中氨氮和磷的影响因素

为探讨Cu2+、p H和流速对固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP效果的影响,在实验室条件下模拟实际污水处理过程,并采用正交实验方案对结果进行分析。结果表明低质量浓度Cu2+(0~0.05 mg/L)改善藻的净化效果,高质量浓度Cu2+(0.50~5.00 mg/L)抑制藻的净化效果;在p H较高的条件下(p H=9),固定化斜生栅藻的净化效果明显提高;流速对结果没有明显影响。通过正交实验,得出固定化斜生栅藻去除畜禽废水中NH+4-N、TP的优化条件如下:Cu2+质量浓度为0.05 mg/L,p H为9,流速为0.3 m/s。此时NH+4-N去除率为96.11%,TP去除率为97.53%。