结晶造粒流化床同步去除水中铁、锰及硬度的中试实验

为了实现水中的铁、锰及硬度的同步去除,利用结晶造粒流化床,在中试规模条件下,考察了药剂投加量、晶种填充高度、水力负荷、连续运行时间等因素对出水效果的影响。结果表明,在进水硬度、铁和锰平均浓度分别为300、0.90和1.90 mg·L?1条件下,当水力负荷为13 m·h?1,晶种填充高度为50 cm,NaOH投加量为100 mg·L?1时,出水水质达标,大部分污染物在流化床底部被去除,出水效果随着运行时间的推移有所增强,硬度、铁及锰的去除率分别为59%、70.6%和96.7%,出水pH为9.6;此外,水中硬度的含量较高时,流化床对锰的去除难度加大。通过对长期运行后晶种的结构变化进行SEM﹑EDS和XPS表征,发现流化床运行过程中,结晶颗粒逐渐长大,表面形成致密的结晶产物,其主要成分为CaCO3、FeOOH、Fe3O4、Mn3O4和MnO2等构成的复合物。研究结果为水中铁﹑锰及硬度的同步去除提供可借鉴的理论参考,具有一定的实践指导意义。     

电絮凝-超滤除氟控铝工艺参数优化

电絮凝-超滤（electrocoagulation-ultrafiltration process,EC-UF）工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景,但是存在着能耗较高和出水余铝不达标的问题。实验通过优化电絮凝参数和pH,解决了EC-UF工艺能耗高和出水余铝不达标问题。主要考察了电絮凝pH、电流密度、水力停留时间、初始氟浓度对氟离子的去除效果以及膜污染的控制情况,并分析了铝络合物对氟的去除机理。结果表明,在电流密度10 A·m-2、水力停留时间30 min、pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,EC-UF工艺的出水氟、余铝含量均可达到生活饮用水水质标准。与传统工艺相比,调控pH的EC-UF工艺能耗为0.467 kWh·g-1,降低了33.9%,并且具有较好的出水水质,表明pH的调控是EC-UF除氟控铝工艺优化的关键因素。     

序批式好氧发酵一体化反应器的研制与验证

好氧堆肥是农村有机废弃物资源化利用、减少农村面源污染的有效途径之一,为解决农村固废堆肥的设备短缺的问题,设计了一种序批式好氧发酵一体化反应器,并开展了反应器堆肥验证实验。设备主要包括5个发酵单元、除臭系统、密闭箱体和自动控制系统,发酵仓采用“U”型结构,有效容积100 L,可提供最大25 L?min-1空气量,曝气精度0.1 L?min-1,翻抛轴转速7.2 r?min-1,采用离子除臭装置在密闭箱体内完成除臭过程。自控系统可实现5组发酵装置的自动控制和数据管理,通过不同含水率的物料进行好氧堆肥实验,进行物理、化学指标的综合评价,结果表明,该反应器一体化程度高,堆肥效果符合有机肥无害化标准,可实现序批式堆肥。该设备解决了传统堆肥连续性差、自动化程度低的问题,可为农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

间歇式厌氧折流板反应器处理分散养猪冲洗水的影响因素

针对分散养猪冲洗水间歇产生的特点,采用间歇式厌氧折流板反应器(ABR,装置B)对其进行处理,考察COD负荷、冲洗次数、进水时间和温度对处理性能的影响,并与连续运行ABR(装置A)进行对比。结果表明:与进水COD相比,装置B对进水量更敏感,且其能承受的COD负荷较装置A低,但在平均COD负荷分别为1.03、2.06、1.39和1.82 kg/(m³·d)时,对应的COD平均去除率分别为76.2%、77.3%、86.0%和85.4%;增加冲洗次数至每天2次,有利于提升装置B的处理能力;延长进水时间至2 h,对装置B的处理性能没有影响;低温严重影响ABR的性能,温度降至15 ℃以下时,装置B对COD的平均去除率由17 ℃时的75.8%降至60.0%。     

新型电芬顿反应器处理酸性矿山废水中的Sb(Ⅲ)

为了高效地去除酸性矿山废水中的Sb(Ⅲ),采用一种基于电芬顿反应的新型反应器进行处理。探讨了新型反应器各项性能(去除率、能耗、·OH产量)的优势;分别考察了电流强度、pH、板间距、曝气速率、电解质浓度对Sb(Ⅲ)去除效果的影响;使用水杨酸和苯醌对电芬顿体系中Sb(Ⅲ)的去除机理进行了分析;并探究新型电芬顿反应器对实际废水中的Sb(Ⅲ)处理效果。结果表明：与吸附、电氧化、传统电芬顿法相比,新型反应器在Sb(Ⅲ)的处理中更加高效,并且能耗更低,通过阴极旋转能够提高·OH的产量,增强电芬顿反应氧化能力;在电流强度为120 mA,pH为3,板间距为2 cm,曝气速率为90 mL·min⁻¹,电解质浓度为100 mg·L⁻¹的最佳反应条件下,Sb(Ⅲ)废水去除率接近100%;在电芬顿反应体系中,·OH和HO₂·能够共同促进Sb(Ⅲ)的去除;通过该反应器处理实际废水,Sb(Ⅲ)去除率能够达到89%。以上结果可为新型电芬顿反应器高效处理含Sb(Ⅲ)的酸性矿山废水提供参考。     

纳米银和银离子对活性污泥系统污染物去除效率的影响

纳米银(silver nanoparticle,AgNPs)及所释放Ag+的毒性会对污水生物处理系统中的微生物造成影响,降低系统对污染物的去除效率。基于此,对表面包被聚乙烯吡咯烷酮的AgNPs在纯水和人工污水中的形貌、粒径分布、表面电位等进行了表征,以序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)模拟活性污泥污水处理系统,在进水中分别添加1 mg·L−1、10 mg·L−1 AgNPs和0.3 mg·L−1、3.0 mg·L−1 Ag+后,SBR连续运行50 d,考察了活性污泥系统污染物去除率的动态变化。结果表明：AgNPs在人工污水中易团聚,AgNPs浓度越高,团聚现象越明显;进水中添加10 mg·L−1 AgNPs可显著降低SBR对COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N及${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的去除率,其抑制效应主要来自于AgNPs本身而不是其释放的Ag+;添加1 mg·L−1 AgNPs和0.3 mg·L−1、3.0 mg·L−1 Ag+对活性污泥系统去除COD有抑制效应,但COD去除率仍高于60%,可以满足城镇污水处理厂污染物排放一级A标准(GB 18918-2002);添加1 mg·L−1 AgNPs可显著抑制活性污泥系统对${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的去除;进水中分别添加1 mg·L−1、10 mg·L−1 AgNPs和0.3 mg·L−1、3.0 mg·L−1 Ag+对SBR出水中${{\rm{NO}}_2^ -} $-N和${{\rm{NO}}_3^ -} $-N去除率没有影响。鉴于目前进入城镇污水处理系统中AgNPs的浓度远低于1 mg·L−1,故AgNPs对活性污泥污水处理系统中污染物的去除没有显著抑制效应。     

核能发电的特点及前景预测

核能发电具有经济、环保、安全的特点,发展和推广核电既能确保能源的可持续发展,也能满足环境保护的需要。近年来,核电发展取得了一定成绩,但其热污染和放射污染问题仍需引起重视并采取相关的措施。     

焙烧钒矿脱硫剂的脱硫性能

石灰石/石膏法脱硫存在结垢、堵塞、副产品销路困难等问题,而传统钒矿提钒生产过程中硫酸等资源消耗大污染严重.针对以上2个问题,进行了以焙烧钒矿作为脱硫剂,在中试规模的环栅式喷射鼓泡塔中脱除烟气中的二氧化硫,同时二氧化硫又用于焙烧钒矿中V2O5提取的耦合工艺的研究.结果表明,当进气压降为3.0kPa,气体流量为2350m3.h-1左右,钒矿浆液pH值在4.5以上时,脱硫效率持续稳定在90%左右,整个过程长达20min;脱硫率随吸收剂循环次数的增加而增加,2次循环比1次循环的脱硫率高3.5%;吸收塔运行约40min后,塔中钒的平均浸出率为20%左右,脱硫渣再用5%的稀硫酸浸取10h后浸取率可达到60%.焙烧钒矿是一种较好的新型脱硫剂,脱硫渣可副产具有工业应用价值的五氧化二钒产品,并且解决了传统提钒工艺中钠离子废水对环境造成的污染问题.因此,该法是一种较好的资源化烟气脱硫方法,可应用于脱硫或湿法冶金等行业.     

序批式反应器内多尺度三相流动的数值模拟

提出1个混合模型来数值模拟序批式反应器内气-液-固三相的多尺度流动.该混合模型采用Level Set方法模拟曝气气泡的运动,应用离散颗粒方法处理活性污泥固体的运动,运用体积平均的Navier-Stokes方程描述液相的流动.模型考虑了颗粒-气泡、颗粒-流体以及气泡-流体之间的相互作用.通过模拟反应器内曝气气泡生成、上升以及污泥沉淀的动态过程,检验了模型的可行性.流动结构的模拟结果显示,在反应器中污泥与污水均有明显的环流特征.气泡与颗粒相互作用引起的气泡破碎行为会导致反应器内大量小气泡的生成以及污泥颗粒的弥散.反应器内这些流体动力学特征使得污泥与污水达到充分混合,有利于生物降解处理.     

混凝土生态膜挂膜实验研究

将水泥、碎石、粉煤灰及活性材料CRLT-1等制作的透水混凝土生态膜在渠式反应器中进行挂膜实验,通过实验对2种挂膜方法进行了比较,对2种挂膜方法下填料上的生物量和生物活性及反应器对COD和NH3-N等指标的去除情况进行了测定和分析。结果表明,逐渐增加进水流量的循环挂膜法可以加快反应器启动,10d后COD的去除率稳定在69%左右,启动时间少于直接采用设计流量进水的循环挂膜法,2种情况下生物活性在4.19～4.85mgO2/g·h之间。