生物法-人工湿地组合工艺处理小城镇混合污水研究

为适应小城镇污水处理高效、低耗、管理简单的要求,开展了生物法(水解酸化/生物接触氧化)-人工湿地组合工艺(A/BCO-CW)处理小城镇片区混合污水的研究。结果表明,A/BCO系统在停留时间为3～6 h条件下,对悬浮物和有机物有高的去除效率,COD、BOD5和TSS去除率分别达到63.1%、67.7%和66.2%,避免了人工湿地堵塞和提高处理效率,减少了所需湿地面积44%。全年运行结果表明,在0.30～0.59 m/d水力负荷率下,垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对COD、BOD5和TSS平均去除负荷达9.4、5.1和7.2 g/(m2.d)(42%、71.2%和85.2%);COD、BOD5去除速率常数为74.6±12.1 m/y、166±30.5 m/y,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内。A/BCO-人工湿地系统对COD、BOD5和TSS具有好的处理效果,出水水质能够稳定达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的IV类水标准,2种处理方法有效组合起来,所开发的低成本、高效率、可持续运行的城镇废水处理组合系统,将会在实际应用尤其是高有机负荷污水处理中发挥良好效用。     

聚合物驱采出水中聚丙烯酰胺的微生物联合降解作用研究

通过对2株细菌的培养降解实验研究聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)降解菌对水环境下聚丙烯酰胺的降解作用,讨论协同降解机理。2株降解聚丙烯酰胺的菌株假单胞菌CJ419、枯草芽孢杆菌FA16在初始30℃废水样品上培养,定期测量细菌生物量和HPAM降解率。培养30 d后CJ419和FA16对聚合物的降解率最大值分别达到30.4%和25%,而以1∶1比例的混合菌降解率最大值达到80.3%。对2株菌胞外各组分研究表明:混合菌降解HPAM的机理主要由胞外降解酶系水解聚合物侧链基团导致HPAM降解为小分子物质,同时生长过程中降解菌还会释放非蛋白还原性物质引发氧化反应共同参与HPAM降解。     

多孔镁铝复合氧化物对水溶液中Cr（VI）的吸附性能

摘要以镁盐、铝盐、纯碱和烧碱为原料制备了一种多孔镁铝复合氧化物（P—Mg3.1AlO4.6）,其比表面积、平均孔径和总孔容分别为206．3m2／g、8．961nm和0．4208cm3／g。研究了这种多孑L材料对水溶液中cr（VI）的吸附性能,在25～45qC时,静态吸附量为82．32～141．7mg／g;当初始浓度100mg／L、流速5mL／min、床层高度10cm和pH=6时,半穿透时间、半穿透吸附量和饱和吸附量分别为406rain、49．28ing／g和51．30Ing／g;拟合参数及误差分析表明,cr（Ⅵ）在P—M敬。AIO4.6上的静态吸附过程符合Freundlich等温方程式和伪二级动力学方程,Yoon·Nelson模型能很好地预测cr（Ⅵ）在P—Mg3.1A104.6上的动态穿透曲线。     

双室微生物燃料电池处理硝酸盐废水

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),针对阴极分别接种活性污泥(A-MFC)和反硝化细菌(D-MFC),研究其产电情况和硝酸盐废水去除效果。结果表明,在产电的同时都可有效去除废水中的硝酸盐污染物。在外接电阻100Ω的情况下,2种MFC均具有良好的产电性能,A-MFC和D-MFC达到的最大输出电压分别为119.6 mV和117.2mV,最大功率密度分别为23.40 mW/m2和26.63 mW/m2;同时两者在阴极室的平均反硝化速率分别为1.86 mg/(L.d)和2.19 mg/(L.d),阳极室的平均COD去除率分别为81.9%和82.4%。另外,通过扫描电镜观察可知,A-MFC和D-MFC阴极碳布表面形貌存在差异,并且阳极与阴极碳布表面形貌差异显著。     

利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse de-rived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

MFC-MBR耦合系统运行效果

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能有效降解污泥中的胞外生物有机质(EBOM)并回收电能.将MFC与MBR联用,建立了一套能够有效抑制膜污染同时回收电能的新系统——MFC-MBR耦合系统,MBR的剩余污泥经MFC处理后回流.以传统MBR为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况和污泥混合液的性质进行研究.研究表明,耦合系统的污水处理效果没有明显恶化,COD去除率为94％,NH4+-N的去除率为92％.耦合系统能够有效减缓膜污染的发生,清洗周期延长了28％.污泥混合液的MLVSS/MLSS稳定在80％ ～ 88％,系统内几乎没有无机颗粒积累.松散结合态胞外聚合物(LB-EPS)降低了48％,使污泥混合液性质得到改善.较低的污泥比阻(2.69×1012m/kg)和标准化毛细吸水时间(1.67 s·L/g MLSS),证明耦合系统污泥混合液脱水性能提高了.     

混合酶强化剩余污泥微生物燃料电池性能

为了提高剩余污泥为燃料的微生物燃料电池(SMFC)产电性能以及污泥减量化效果,在不同的温度(40、45和50℃)研究单室无膜微生物燃料电池中酶对SMFC产电特性的强化效果.加入单一酶(蛋白酶或α-淀粉酶)的结果表明,随着温度的上升,SMFC功率密度均上升,但40℃时强化效果最明显,与加入失活酶的对照组相比分别增加198％和130％.在40℃下,混合酶比(蛋白酶浓度:淀粉酶浓度)为2∶3时,SMFC最大功率密度为776 mW/m2.随着混合酶中淀粉酶的比例提高,SMFC库伦效率逐渐增加,当混合酶比为4∶1时,CE(库伦效率)可达18.3％,同时TCOD、TSS和VSS去除率分别为70.3％、66.7％和80.4％.因此,温度相对较低时,外加酶强化效果更明显;与单种酶相比,混合酶对SMFC产电性能和污泥减量化的强化效果更显著.     

堇青石负载Pd和过渡金属氧化物催化剂的表征及其对CO的催化氧化活性

以堇青石蜂窝陶瓷(CC)为载体,采用浸渍法制备了堇青石负载Pd和过渡金属混合氧化物催化剂,记作Pd-M-Mn(M=Cu,Co,Fe,Ni)/CC。实验结果表明:Pd-Co-Mn/CC催化剂的催化活性最高;随着Pd负载量的增加,CO转化率提高;当Pd负载量为1.00%时,反应温度为150℃时CO转化率达到98%,200℃时CO转化率达到100%;在反应温度150℃条件下,Pd-Co-Mn/CC催化剂(Pd负载量1.00%)的CO转化率在前30h内小幅度下降,随后稳定在90%以上,反应100h后,催化剂表面颜色由黑色变为棕褐色。     

Development of a hybrid microbial fuel cell (MFC) and fuel cell (FC) system for improved cathodic efficiency and sustainability: the M2FC reactor

In an effort to improve the efficiency and sustainability of microbial fuel cell (MFC) technology, a novel MFC reactor, the M2FC, was constructed by combining a ferric-based MFC with a ferrous-based fuel cell (FC). In this M2FC reactor, ferric ion, the catholyte in the MFC component, is regenerated by the FC system with the generation of additional electricity. When the MFC component was operated separately, the electricity generation was maintained for only 98 h due to the depletion of ferric ion in the catholyte. In combination with the fuel cell, however, the production of power was sustained because ferric ion was continually replenished from ferrous ion in the FC component. Moreover, the regeneration process of ferric ion by the FC produced additional energy. The M2FC reactor yielded a power density of up to 2 W m⁻² (or time-averaged value of approximately 650 mW m⁻²), density up to 20 times (or approximately six times based on time-averaged value) higher than the corresponding MFC system.     

Effects of compression ratio,swirl augmentation techniques and ethanol addition on the combustion of CNG–biodiesel in a dual-fuel engine

The diminishing resources and continuously increasing cost of petroleum in association with their alarming pollution levels from diesel engines has led to an interest in finding alternative fuels to diesel. Emission control and engine efficiency are two of the most important parameters in current engine design. The impending introduction of emission standards such as Euro IV and Euro V has forced research towards developing new technologies for combating engine emissions. This paper examines the effects of compression ratio, swirl augmentation techniques and ethanol addition on the combustion of compressed natural gas (CNG) blended with Honge oil methyl esters (HOME) in a dual fuel engine. The present results show that the combustion of HOME and 15% ethanol blend with CNG induction in a dual-fuel engine operated in optimized parameters at an injection timing of 27° Before Top Dead Centre and a compression ratio of 17.5 resulted in acceptable combustion emissions and improved brake thermal efficiencies. The implementation of swirl augmentation techniques increased brake thermal efficiencies (BTEs) and considerably reduced combustion emissions such as smoke, HC, CO and NO_x. The addition of ethanol also increased BTEs. However, at more than 15% of ethanol in HOME, NO_x emissions increased dramatically.