微孔TiO2负载Pt吸附强化矿化甲苯的性能

矿化效率不足是光催化技术应用于挥发性有机化合物（VOCs）净化的关键限制因素之一。为了提高VOCs的矿化效率,制备了高比表面（736 m2·g-1）微孔TiO2材料,以其为载体构建了微孔TiO2与Pt的吸附强化光催化二元结构体系。采用比表面积（BET）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法考察材料结构,并以甲苯为VOCs代表研究材料的吸附-光催化特性。结果表明,Pt修饰微孔TiO2表现出特异的吸附和催化能力,甲苯平衡吸附量和矿化效率分别是P25的3.8~4.1倍和2.6~2.9倍。微孔TiO2载体除了吸附强化作用外,其表面通过Pt修饰可产生大量表面羟基,从而利于Pt-TiO2的常温催化过程。     

TiO2、BiVO4、Cu2O光催化降解低浓度甲醛

比较研究了3种（TiO2,BiVO4,Cu2O）光催化剂对低浓度甲醛的降解过程,拟通过结构分析（晶粒尺寸、比表面积、禁带宽度）和实验评价其性能优劣,优选出光催化性能较好的材料。通过结构分析和降解甲醛实验发现,甲醛初始浓度较低时,BiVO4降解率优于其他,随甲醛浓度增加,催化剂降解率均呈上升趋势,TiO2-1（T-1）、TiO2-2（T-2）降解率增加显著。随环境湿度增大,降解率先上升后下降,BiVO4-1（B-1）、BiVO4-2（B-2）降解率下降的较为缓慢。同一物质当晶粒尺寸越小比表面积越大,其降解率越好。T-2比B-1有更好的稳定性。分析认为在较低甲醛浓度时,决定光催化降解率的主要因素是催化剂的表面反应速率。随着甲醛初始浓度的增加,吸附脱附成为主要限制步骤。随环境湿度增加,甲醛降解率先上升后下降,具有较小比表面积的BiVO4降解甲醛效率下降不显著。连续的工作产生甲醛分解副产物,不易堵塞具有大比表面积的T-2的活性位点,所以T-2有更好的稳定性。     

基于室内PM2.5控制和节能的通风策略探讨

细颗粒物（PM2.5）随空调新风进入室内,和室内产生的PM2.5粒子一起作用,导致人体暴露在室内细颗粒物环境中。为保证室内空气品质,最大限度节约空调系统运行能耗,建立了室内PM2.5浓度与CO2体积分数双组分模型,提出了适用于某会议室不同室内外PM2.5源、不同人数以及不同天气状况下的最佳通风策略,利用Simulink对炎热天气室内有无PM2.5散发源、温和天气室内有无PM2.5散发源4种工况下的不同通风方式进行仿真对比。模拟结果表明：炎热天气存在最小新风量,该值由室内人数决定,过滤送风对控制室内PM2.5浓度效果最好;温和天气存在最大新风量,且该值与过滤器效率成正比;在所研究的情况下,温和天气节能潜力比炎热天气大。     

COD降解菌剂的构建及在污水处理中的评估

采用微生物育种技术,从活性污泥中分离筛选得到活性菌株,结合微生物生态学原理,对高效去除污水中COD的复合菌剂构建原则进行探究。通过考察单菌的COD去除效果与絮凝效果,获得7株菌。分别在SBR和A/O模拟系统中进行验证,按COD-03比例复合时,SBR系统出水COD从300 mg·L-1降到约120 mg·L-1（进水COD 1 200 mg·L-1）,较其他组具有极显著性降低（α=0.01）;A/O系统出水COD从约500 mg·L-1降到将近100 mg·L-1（进水COD 1 200 mg·L-1）。结果表明,复合菌剂构建策略具有良好的应用性和可操作性,在COD微生物增效菌剂制备方面具有良好可行性。     

活性污泥和生物膜复合模型的建立与模拟

针对近年来出现的城市污水处理厂活性污泥和生物膜复合工艺,首先建立了能同时描述碳氧化、脱氮和除磷的修正ASM1（Activated Sludge Model No.1）,以及与ASM1中微生物生长过程速率方程结构形式相同、物理意义明确的生物膜模型。然后将该生物膜模型与修正的ASM1相结合,形成了活性污泥和生物膜复合模型,利用VB6.0编写了相应的模拟软件。以西安市第五污水处理厂复合工艺为对象,对其碳、氮和磷的去除进行模拟,结果表明该模型可以较好地反映出水各污染指标的变化规律。通过对进水流量、填料区的位置及填料区填料的投加率进行模拟,为填料区的优化和系统运行提出了建议。     

城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率（20~60℃·min-1）和终温（400~600℃）作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

混凝-A3-MBR处理餐厨垃圾发酵废液运行条件优化与特性

采用混凝-两级厌氧/缺氧/好氧-膜生物反应器（A3-MBR）处理实际餐厨垃圾发酵废液,通过对运行参数进行优化确定最优工况,并考察其在该条件下长期运行的处理效果。结果表明,混凝预处理的最适pH为8,最佳混凝剂投加量为1 000 mg·L-1。A3-MBR系统在最优运行条件：总HRT为110 h,回流比为200%,进水COD负荷控制在2.3~3.6 g·（L·d）-1下可稳定运行。当系统进水COD、TN、NH3-N和TP浓度分别为（10 984±383）、（335.9±16.2）、（209.1±6.7）和（37.2±2.3）mg·L-1时,系统进水有机负荷为2.3~3.5 g·（L·d）-1,在最优条件下处理系统出水的COD、TN、NH3-N和TP分别为（202±23）、（62.1±7.1）、（0.33±0.13）和（8.3±0.9）mg·L-1,其去除率分别为98.2%、81.5%、99.8%和77.8%。A3-MBR系统对有机物具有良好的去除效果,厌氧段未积累挥发性脂肪酸。最终出水中溶解性有机物主要为II区芳香族蛋白质类似物,残留的挥发性有机物以酯类物质为主。     

不同阴离子下纳米TiO2催化臭氧化对溴酸盐生成的影响

为研究不同阴离子条件下纳米TiO2催化臭氧化（nano-TiO2/O3）过程对溴酸盐（BrO3-）生成的影响,本研究通过小试实验分别考察了不同浓度溴离子（Br-）、氯离子（Cl-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）和亚硝酸根离子（NO2-）对纳米TiO2催化臭氧化过程BrO3-生成的影响,并对不同阴离子条件下单独臭氧化（O3）过程和nano-TiO2/O3过程BrO3-生成情况进行对比。结果表明,不同Br-初始浓度下,相对于O3过程,纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效果规律不明显;Cl-浓度从0增至150 mg·L-1时,纳米TiO2抑制率呈现先增加后下降的趋势;HCO3-存在的水体,投加纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效能大大减弱;当SO42-初始浓度为0~90 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了22.50%~68.77%;当NO2-初始浓度为0~1 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了2.22%~68.77%。     

亚硝化/反硝化除磷同步发生的控制策略

针对碳源偏低城市污水,采用厌氧/限氧的序批式活性污泥反应器（A/LOSBR）,在连续（CA）和间歇曝气（IA）模式下,研究了亚硝化/反硝化除磷同步发生所需的最适控制策略。实验结果表明,在CA模式下,恒定30 L·h-1的气量,进行同步亚硝化/反硝化除磷的TN和PO43--P去除率分别为88.5%和95.9%;在IA模式下,恒定30 L·h-1的气量,且曝气百分数（AF）和曝气频率（fIA）值为0.5和24时,曝气量比CA模式节省了23%,该工艺的TN和PO43--P去除率分别为91.1%和92.9%。由此可知,同一气量下,IA模式比CA模式的更经济节能,且IA模式在低AF和高fIA工况下进行的同步亚硝化/反硝化除磷过程更稳定持续。     

PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

以Pb²⁺吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30% PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)= 2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb²⁺、Cu²⁺在100 r·min⁻¹、Zn²⁺在150 r·min⁻¹时表现出较好的吸附效果,Pb²⁺在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu²⁺、Zn²⁺在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g⁻¹;PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb²⁺的吸附量仍保留81.14%。