施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的降解性能及机理

为了考察施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的氧化降解性能,通过化学法合成施氏矿物,分析了溶液初始pH、施氏矿物和H2O2投加量、共存阴离子等因素对甲基橙降解的影响,并对降解机理进行了初步探讨。结果表明：当溶液初始pH为3.0~5.0、甲基橙浓度为10 mg·L-1、施氏矿物和H2O2投加量分别为1.0 g·L-1和800 mg·L-1时,经过12 h反应后,废水中甲基橙降解率可达97.0%;而当初始溶液pH=6.0时,甲基橙的降解被抑制,降解率仅为52.4%。无机阴离子对甲基橙降解率的影响微弱,在Cl-、NO3-、SO42-共存条件下,12 h反应后,甲基橙降解率仍可达90.0%以上。施氏矿物重复利用性能良好,在经6个反应周期后,甲基橙的降解率仍可达93.4%。施氏矿物/H2O2体系可有效拓宽传统Fenton反应的pH范围,该体系对甲基橙具有良好的降解性能,降解过程遵循羟基自由基机理。     

铁电絮凝产羟自由基氧化降解地下水中磺胺

为了揭示铁电絮凝(EC)过程中尚未被认识的羟自由基氧化机制,以磺胺污染的地下水为对象进行电絮凝降解研究。通过淬灭自由基、厌氧电絮凝和加Fe(III)盐等对照实验,探究反应体系是否存在羟自由基氧化机制;并对不同电解质、溶液pH、初始磺胺浓度、电流强度条件下的电絮凝降解磺胺效率进行了测定。研究结果表明：铁电絮凝处理磺胺废水反应体系存在羟自由基氧化降解磺胺机制;地下水中,阴离子对铁电絮凝氧化效果的影响较小。对模拟江汉平原含0.2 mg·L-1 As(III)和0.1 mg·L-1磺胺的地下水进行铁电絮凝处理,在30 mA的电流条件下,As(III)在4 h内的去除率达到100%,而磺胺达到68.6%。     

RuO2-IrO2-SnO2/Ti阳极电催化氧化苯酚的研究

以RuO2-IrO2-SnO2/Ti钛网电极为阳极,RuO2-IrO2/Ti钛网电极为阴极,构建了电催化氧化体系,同时以苯酚为底物、硫酸钠为电解质,考察了不同pH、极板间距、电流密度和苯酚初始浓度对苯酚去除率的影响。结果表明,在pH为6.5、极板间距为1.0cm、电流密度为50mA/cm2、苯酚初始质量浓度为1 000mg/L的最佳实验条件下,取硫酸钠质量浓度为20g/L的苯酚模拟废水250mL,120min时苯酚去除率可以达到98.4%。     

催化氧化吸收法去除燃煤电厂烟气中Hg~0的研究

针对燃煤电厂汞污染问题,利用现有污染物设备实现汞的同步脱除是具有经济效益、环境效益与工程实用前景的一种方法。在广泛使用的湿法烟气脱硫(WFGD)系统中,研究过渡金属离子(Mn2+、Co2+、Ni 2+、Cu2+)与H2O2构成的类芬顿体系(简称M2+/H2O2体系)对烟气中Hg0的氧化脱除效果,以及不同H2O2浓度、反应温度、初始pH、SO2浓度对M2+/H2O2体系Hg0脱除效果的影响。结果表明,类芬顿试剂能有效促进烟气中Hg0的脱除,脱汞率随着H2O2浓度和过渡金属阳离子浓度增加而提高,且各过渡金属离子的催化氧化作用为Co2+Mn2+Ni 2+Cu2+。初始pH能促进M2+/H2O2体系Hg0的脱除,SO2的存在会起到一定抑制作用,反应温度会影响该系统对Hg0的脱除效果,脱汞最佳反应温度为55℃,符合工程运行条件。可见,采用直接向脱硫浆液中加入添加剂的方法能有效控制燃煤电厂汞污染,且该方法操作简单,具有很好的工业应用前景。     

基于SBBR的单级自养脱氮快速启动

以普通活性污泥为接种污泥,采用人工配制无机氨氮废水进行单级自养脱氮工艺快速启动研究。启动过程经历了污泥适应期、部分短程硝化选择期以及单级自养脱氮实现期3个阶段。经过29 d的培养驯化,通过控制游离氨的方法实现了部分短程硝化。当出水中亚硝酸盐积累率达到60%左右时,立即将序批式生物膜反应器(SBBR)由连续曝气改为间歇曝气,间歇曝气使得厌氧氨氧化菌(AAOB)的富集与亚硝酸氧化菌(NOB)的淘汰同时进行,并且避免了高浓度亚硝酸盐对AAOB的抑制作用,从而实现了单级自养脱氮的快速启动。实验仅用50 d成功启动了SBBR单级自养脱氮工艺,总氮容积去除负荷达到0.173 kg N/(m3·d),氨氮的平均去除率达到98.68%,总氮的平均去除率达到80.87%。成功启动之后,反应器内只有少量的悬浮污泥,大部分的污泥都附着在填料上,污泥颜色呈褐色,而反应器内壁及出水管上附着的污泥呈浅砖红色,表明反应器内富集了大量的AAOB。     

臭氧氧化处理养猪场厌氧沼液

实验在MAP沉淀处理的基础上,采用臭氧氧化技术对养猪场厌氧沼液进行处理。研究了氧化过程中臭氧的投加量、反应时间对沼液pH、COD和UV254的去除效果、沼液可生化性、氮形态转化的影响。结果表明,在臭氧氧化过程中,随着反应时间的延长,沼液pH呈逐渐下降的趋势。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为40 min时,COD和UV254去除率达到最大,分别为21.7%和60%。此外,臭氧氧化能把BOD5/COD的比值从0.24提高为0.41,有效提高了沼液的可生化性。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为2 h时,TN的浓度基本维持在370~410 mg/L之间,氨氮浓度随时间呈现先升高后降低的变化趋势,且最终维持在132.7 mg/L,然而,硝态氮浓度反而升高了近一倍,由此可见,臭氧氧化不能完全脱氮,只能使氮从一种形态转化为另一种形态。     

微气泡臭氧化强化吸收-氧化处理高浓度乙酸乙酯气体

采用微气泡臭氧化处理模拟高浓度乙酸乙酯气体,考察了强化吸收与氧化去除体系的性能、反应动力学及氧化反应的过程。结果表明,微气泡臭氧化能明显提高易溶性乙酸乙酯气体吸收-氧化处理的效率,乙酸乙酯气体整体平均去除率高于96%,氧化矿化率可达到90.22%,高于普通气泡臭氧化过程的63.25%和47.15%。微气泡臭氧化可提高臭氧利用效率,累积臭氧利用率可达到85.5%,高于普通气泡中的58.6%;同时,还可强化·OH氧化反应,提高臭氧化反应效率,反应中臭氧消耗量与乙酸乙酯TOC去除量比值(R)仅为1.04 mg∙mg⁻¹,明显低于普通气泡臭氧化过程的1.53 mg∙mg⁻¹。微气泡臭氧化处理中,乙酸乙酯传质吸收和氧化矿化反应均符合表观零级动力学方程,氧化矿化速率与传质速率基本平衡。以上结果表明,微气泡臭氧化处理可实现长期稳定高效处理乙酸乙酯气体。     

碱活化过硫酸盐在某氯代烃污染场地地下水修复中的应用

碱活化过硫酸盐适用于降解污染土壤及地下水中的氯代烃。以典型氯代烃类污染场地为研究对象,开展了碱活化过硫酸盐降解地下水中氯代烃的小试实验研究及中试规模工程应用。结果表明：污染物去除率与污染物初始浓度、氧化剂投加比相关;污染物初始浓度越高,去除率越低;氧化剂投加量越大,去除率越高,用于该场地地下水修复的最佳氧化剂投加比为1%~3%。中试药剂原位注入采用高压旋喷注射工艺,按最佳氧化剂投加比将药剂注入至污染含水层,跟踪监测结果表明：经注药修复8个月后,地下水中氯代烃污染物浓度明显下降,大部分区域的污染物浓度已达到修复目标,局部初始浓度偏高区域的污染物浓度接近修复目标。同时,对氧化剂产物残留$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度进行监测发现：$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度随修复后时间延长逐渐降低,通过趋势分析预测的残留$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度将逐步下降直至恢复正常水平或满足相关标准。     

快速启动厌氧氨氧化用于老龄垃圾渗滤液脱氮及其机理分析

基于短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液,含有大量难降解有机污染物,且氨氮和化学需氧量浓度高,C/N比低等特点。本研究以厌氧硝化污泥作为接种污泥,采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),快速启动厌氧氨氧化反应,对其进行深度脱氮。探究启动厌氧氨氧化反应的最佳条件和脱氮性能,根据污泥形貌特征和微生物群落结构的变化,阐明厌氧氨氧化的作用机理。结果表明,厌氧氨氧化快速启动最佳条件：温度为(30±1) ℃、初始pH为7.5、NO₂⁻/NH₄⁺为1.25~1.50、无外加碳源和MLSS为4 200 mg·L⁻¹。历经60 d后,厌氧氨氧化成功启动,进水TN容积负荷最高为0.45 kg·(m³·d)⁻¹,TN容积负荷去除速率最高为0.36 kg·(m³·d)^-1,NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN去除率超过80%。同时,UASB运行至第60天时,接种污泥形貌呈现花椰菜结构,微生物群落多样性减少,Planctomycetes门为优势菌群,其丰度为44.4%。Candidatus Brocdia属为第一优势菌属,其丰度为42.8%,证实厌氧氨氧化快速启动成功,AnAOB利用NO₂⁻-N为电子受体,以NH₄⁺-N为电子供体实现深度脱氮。综上所述,厌氧氨氧化的快速启动可为短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液深度脱氮提供参考。     

rGO、TiO2修饰铁基磁性吸附材料除铊的性能

近年来,铊 (Tl) 污染事件时有发生,对饮用水源造成了严重威胁,含铊废水的高效处理刻不容缓。通过化学共沉淀法制备Fe₃O₄颗粒,结合水热反应、溶胶凝胶等改性方法,制备了磁性钛铁纳米颗粒 (TFNPs) 、四氧化三铁/二氧化钛核壳颗粒 (Fe₃O₄@TiO₂) 和还原氧化石墨烯负载四氧化三铁/二氧化钛 (rGO-Fe₃O₄@TiO₂) 复合磁性材料,考察磁性复合材料吸附、氧化去除Tl(I)的性能,并阐明其作用机制。结果表明,TFNPs、Fe₃O₄@TiO₂和rGO-Fe₃O₄@TiO₂单位Ti含量条件下Tl(I)最大吸附容量分别为200、271.8和440 mg-Tl·g-Ti^-1。TFNPs/过硫酸盐 (PS) 、Fe₃O₄@TiO₂/PS和rGO-Fe₃O₄@TiO₂/PS耦合体系对Tl的去除率分别为51.7%、47.2%和88.4%,这表明rGO-Fe₃O₄@TiO₂/PS耦合体系能够高效的去除Tl。在Tl(I)和PS混合溶液中,Fe₃O₄、rGO和rGO-Fe₃O₄@TiO₂的电子供给容量 (EDC) 分别为168.2、225.4和195.4 μmol-e⁻·g⁻¹,而电子接受容量 (EAC) 分别为131.4、746.8和571.3 μmol-e⁻·g⁻¹,表明rGO具有优异的电子转移能力。本研究结果可为含铊废水高效处理材料的开发提供参考。