城市污水处理过程中不同形态氮类营养物的转化特性

针对不同形态氮类营养物在城市污水处理系统中迁移转化机理尚不明确这一问题,通过现场监测和实验室模拟分析,研究不同形态氮类营养物在整个城市污水处理系统(A/A/O工艺)中的转化特性。研究结果表明,在原污水总氮中溶解态氮和颗粒态氮比例相当,浓度分别为39.28 mg/L和41.24 mg/L,无机氮是溶解态氮的主要成分,比例占93.2%(36.61 mg/L),而有机氮含量极少,仅为2.67 mg/L。在颗粒态氮中有机氮比重很大,约占96.58 %(39.83 mg/L)。在整个一级处理过程中溶解态氮变化量很小,而颗粒态有机氮减少了45%,总氮降低主要是由于颗粒态有机氮通过沉淀作用去除而实现的。现场监测和模拟实验结果表明,溶解性有机氮在厌氧区和缺氧区中由于被厌氧微生物降解而大幅度减少,而在好氧区却有一定程度的增加。二级出水中的氮主要还是以无机氮为主,可通过进一步优化工艺参数来强化系统硝化/反硝化作用,去除污水中残留的无机氮。     

Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸及协同机理

为了研究Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸(TCAA)的反应及其协同机理,在自制的光催化反应装置中分别考察了Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应对TCAA的降解情况。研究结果表明,在TCAA初始浓度为2.0 mg/L,TiO2用量为1.0 g/L,紫外辐射光源为15 W(λmain=254 nm)的实验条件下,Fenton试剂协同TiO2光催化降解TCAA反应在pH 3~7范围内均有较高的降解率;TCAA 在Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应中的一级反应速率常数分别为0.0009、0.0131和0.0456 min-1;Fenton试剂与TiO2光催化反应间存在较明显的协同效应,其协同机理主要体现在两个方面:一是紫外光激发Fe(OH)2+和H2O2分解产生更多的·OH,二是Fenton试剂中部分被氧化成的Fe3+可与TiO2表面的光生电子结合被还原为Fe2+,抑制了光生电子与空穴的复合,从而提高了TiO2光催化降解TCAA的效率。     

自然通风条件下无砾石微孔管地下渗滤系统除污效果

为进一步探讨无砾石微孔管地下渗滤系统的污水处理效果,在3.3 cm/d的水力负荷下,进行了有无通风条件下实验系统处理生活污水的中试研究,对比分析了稳定运行期内2个系统对污染物的处理效果和净化效率;同时采用统计学中的T检验方法考察了2个系统的除污效果差异是否显著;最后探讨了降低进水污染负荷对GPPLF系统除污效果的影响。结果表明,在相同工况下,通风系统对COD、TP、TN和浊度的平均去除率分别为86.1%、58.0%、61.1%和93.6%,较正常系统分别提高了2.0%、5.4%、10.2%和3.2%;2个系统的T检验结果显示,自然通风条件能明显改善系统对TN和浊度的处理效果,但对COD和TP的去除作用不显著;通过降低进水污染负荷,GPPLF系统出水中的COD、氨氮和TN基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中一级B排放标准,TP能达到上述标准中的二级排放标准。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明：氨氮添加量为2 000 mg·L-1（TAN≈3 596.7 mg·L-1）时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L-1（TAN≈5 618.7 mg·L-1）时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体（VS）产甲烷率分别为（369.0 ± 17.3）、（318.5 ± 7.6）、（234.7 ± 2.5）、（165.4 ± 19.4）mL·g-1,产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L-1的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta 逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒（ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA）,用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明：CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al3+、Ca2+、Fe3+等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L-1左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。     

抗生素制药菌渣处理处置技术评价与分析

通过选取涵盖技术性能、经济效益、环境影响和社会影响4个方面的评估指标体系,建立了关于抗生素制药菌渣的处理处置技术评估层次分析-模糊数学综合筛选模型,其中,层次分析法用于确定一级指标、二级指标的权重,专家打分法与定量法相结合构成了模糊数学综合评估模型。采用评估模型对堆肥、厌氧消化、水煤浆、制备酵母膏/粉代用品、吸附材料、焚烧及填埋7种技术进行了综合评估。结果显示,社会影响和环境影响两项指标权重较大,均为0.338 9,经济效益权重为0.153 5,技术性能权重为0.068 7。堆肥技术为Ⅳ级,厌氧消化、制备酵母膏/粉代用品、水煤浆、吸附材料等技术为Ⅲ级,焚烧技术为Ⅱ级,填埋技术为Ⅰ级。最后,结合各种技术的一级指标和二级指标的得分结果,对各种技术存在的具体问题进行了分析。     

微纳米气浮技术用于炼化污水的深度处理

采用作者自行设计制作的混凝-微纳米气浮装置对炼化企业污水处理厂二沉池出水进行深度处理,考察了混凝剂投加量、工作压力、回流比和水力停留时间对气浮效果的影响,结果表明,最佳工艺参数为:混凝剂FeCl3 30 mg/L,工作压力0.2 MPa,回流比为20%,水力停留时间6 min。在此实验条件下,COD去除率为39.13%,SS去除率为51.85%,气浮出水COD<60 mg/L,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级B标准。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、H2O2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为：初始pH值 > H2O2投加量 > 微波辐射功率 > H2O2/Fe2+摩尔比 > 微波辐射时间;其中初始pH和H2O2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为：初始pH值3.43,H2O2投加量19.2 mmol·L-1,H2O2/Fe2+摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级排放标准COD≤100 mg·L-1。     

含油岩屑热解特性与资源化

采用热红联用技术（TG-FTIR）对含油钻井岩屑进行热重实验研究,通过失重率（TG）曲线、失重速率（dTG）曲线获得其相关热解参数,通过FTIR图谱定性分析热解产物;进一步通过热解实验,对含油岩屑热解产物进行定量分析。实验结果表明,根据热解产物的不同可将含油岩屑热解过程分为3个阶段：低温段（25~350℃）、中温段（350~650℃）以及高温段（650~800℃）。其热解气体产物以一氧化碳和甲烷为主,冷凝液体产物主要为烃类与芳香族化合物。并探讨了含油岩屑经热解处理后产物资源化利用的方法。     

纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料协同微生物去除水中1, 1, 1-三氯乙烷

针对地下水1, 1, 1-三氯乙烷污染问题,通过溶液插层和液相还原法制备了纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料;采用扫描电镜观察、热重分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线衍射分析等手段对复合材料进行了表征;研究了复合材料在厌氧条件下协同胞外呼吸菌(Shewanella oneidensis MR-1)去除水中1, 1, 1-三氯乙烷的效果;确定了材料的最佳使用条件;探讨了协同体系中污染物的去除机理。结果表明：复合材料中纳米零价铁和聚乳酸颗粒较为均匀地分散于生物炭表面;材料中生物炭、聚乳酸和纳米零价铁的最佳质量比为7∶1∶2,材料最佳投加量为1.0%,且其对不同浓度污染物均有明显去除效果;在最佳条件下,培养360 h后协同体系中1, 1, 1-三氯乙烷的最大去除率为94.61%;复合材料促进胞外呼吸菌的异化铁还原脱氯是协同体系去除污染物的主要机理。该铁基生物炭复合材料能够有效协同胞外呼吸菌提高水中1, 1, 1-三氯乙烷的去除率,且具有良好的缓释长效性。