利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液（玉米浸泡液）作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量（COD）、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d（1个周期）的连续运行（固定外电阻为1 000 Ω）,17 d时输出电压达到最大（525.0 mV）,稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m²,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m²,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低（库仑效率为1.6%）;1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.     

膜生物反应器中进水组成对膜污染的影响

研究了膜生物反应器中进水组成对膜污染的影响. 结果表明, 相对于正常组成来说进水中限氮或限磷引起的膜污染程度更重, 尤以进水中限氮时更为严重. 系统缺氮或缺磷时, 污泥絮体的相对憎水性和膜的憎水性增加, 使得膜和污泥之间的憎水相互作用增强, 加速了污染物在膜表面的沉积和/或吸附. 另外, 进水中限氮或限磷时, 污泥中丝状菌的数量增加, 把颗粒污泥捆扎、束缚在其立体网状结构中, 滤层结构更加致密, 孔隙度减小, 增加了膜污染阻力; 丝状菌的作用还在于它们能够将污染物牢牢地缠绕、固定在膜表面, 加强了膜表面污染物抵御曝气的水力冲刷作用的能力, 从而也加速了膜污染.     

蠕虫在膜生物反应器和活性污泥法中的污泥减量研究

通过长达345d的中试规模试验,研究比较了蠕虫在膜生物反应器(MBR)和活性污泥法(CAS)的生长状况及其导致的污泥减量效果.CAS中的蠕虫生长状况明显优于MBR的蠕虫生长状况.MBR曝气池中平均蠕虫密度(10条·mg-1)远低于CAS曝气池中平均蠕虫密度(71条·mg-1),并且CAS中蠕虫连续保持高密度(>30条·mg-1)生长达172d.CAS中红斑瓢体虫和仙女虫交替成为优势蠕虫.蠕虫生长对MBR的污泥产率(0 40kg·kg-1)和污泥沉降性能(污泥沉降指数133mL·g-1)影响很小,但却能显著减少CAS的污泥产率(0 17kg·kg-1)和改善污泥沉降性能(污泥沉降指数为60mL·g-1).仙女虫比红斑瓢体虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能.蠕虫生长不影响MBR的COD去除率和出水水质,但却显著影响CAS的COD去除率和出水水质.     

臭氧耦合陶瓷膜过滤对膜性能及出水消毒副产物的影响

利用臭氧（O₃）-陶瓷膜过滤（CMF）处理常规工艺出水,研究了不同O₃-CMF耦合方式对膜性能和消毒副产物（DBPs）的影响.结果表明,与单独CMF相比,异位O₃-CMF和原位O₃-CMF均可以有效缓解膜污染,原位O₃-CMF控制效果最佳.异位O₃-CMF对进水（常规工艺出水） DOC去除率（26.25%）略高于原位O₃-CMF（22.31%）,但是其SUVA去除率（83.91%）明显低于原位O₃-CMF（93.10%）.羟基自由基（·OH）生成特征表明原位O₃-CMF可促进O₃产生更多的·OH.在O₃、·OH氧化和陶瓷膜截留协同作用下,异位O₃-CMF和原位O₃-CMF出水中总荧光响应强度和相对分子质量大于0.3×10³,有机物含量降低,进而使得出水中含碳消毒副产物（C-DBPs）生成量分别降低了21.86%和32.35%,含氮消毒副产物（N-DBPs）生成量分别降低了16.16%和19.13%.但O₃和·OH氧化后生成的小分子有机物因难以被CM截留导致其在出水中含量增加,进而增加了卤代酮（HKs）、水合氯醛（CH）和三卤硝基甲烷（THNMs）的产生.本研究对于不同O₃-CMF方式下O₃与CM的协同机制的探讨,改善膜性能和提升DBPs前体物的去除具有一定指导意义.     

三维花状层状双金属氢氧化物的制备及其对甲基橙的去除

以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,制备三维花状LDH(3D-LDH).借助X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等表征手段确定最佳合成SDS浓度,并将最佳条件下产物进行热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析.此外,将3D-LDH作为吸附剂,研究其对50 mg·L~(-1)甲基橙(MO)的去除性能及机制.结果表明,当SDS浓度高于0.05 mol·L~(-1)时,可形成直径约为1.5—2μm的花状微球.3D-LDH对MO的吸附容量为44.4 mg·g~(-1),吸附动力学符合准二级动力学方程.结合XPS分析,3D-LDH对MO的去除机制主要为离子交换作用.     

亲水性多孔载体在流化床中的生物膜形成过程分析

采用实验制备的一种新型亲水性多孔聚合物作为流化床反应器中生物膜附着生长的载体,实现流态化水力条件下的生物挂膜过程.在3个结构尺寸相同的流化床反应器中考察了接种污泥浓度、进水有机负荷及载体粒径对亲水性多孔载体生物挂膜量的影响,试验结果表明,接种污泥浓度为30 g VSS/L、进水TOC值为350 mg/L、载体粒径为5～8 mm时载体表面的附着生物量最大,反应器运行12 d的载体附着生物量达到4.45 g VSS/L,膜结构稳定,表现出较活性污泥法更高的活性.在进水TOC、氨氮浓度分别为350 ms/L、50 mg/L,HRT为6 h的情况下,两者的去除率分别达到了97.1%和64.3%,表明载体上的生物膜对污水中TOC及氨氮的去除表现出高效率.挂膜后载体表面上的微生物以丝状菌为主,孔壁上的微生物以球菌和杆菌为主要生物相,证明载体内外表面皆适宜微生物的生长,并且形成合理的生物相分布.     

C/N比和曝气量影响MBR同步硝化反硝化的研究

通过连续运行MBR研究了C/N比和曝气量对同步硝化反硝化的影响,结果表明,在环境温度13～23℃,MLSS为6.0～6.8 g/L,进水NH⁺₄-N浓度50 mg/L,曝气量0.5 m³/h,HRT为6 h实验条件下,总氮去除率随着进水C/N比的增加而增加,在C/N比为6∶1～8∶1时,TN去除率达到79%～89%,低的C/N比抑制反硝化,过高的C/N比增加了碳源补加的成本。改变反应曝气量,当C/N比为6∶1,曝气量为0.4 m³/h时,TN的去除率达到了最大值85%。曝气量过高或过低,TN去除率均下降。并对在不同曝气量下MBR 内的DO 值分布进行了初步研究。     

膜生物反应器处理微污染水源水的研究与应用现状

膜生物反应器及其组合工艺能实现水源水中微污染物的有效去除,是一种新型高效水处理工艺.总结了膜生物反应器处理微污染水源水的研究与应用现状、污染物去除效果和机制;在分析膜污染机制基础上归纳了膜污染控制和污染膜清洗方式,展望了膜生物反应器在给水领域应用需克服解决的技术难点.     

电催化氧化预处理技术减轻超滤膜污染实验研究

实验探究电催化氧化预处理技术对膜污染的影响。实验通过电催化氧化工艺过程中产生的强氧化剂羟基自由基(·OH)无选择地与纤维素、腐殖质等难降解的大分子有机物反应,将其降解为小分子有机物,以此减缓膜污染。实验发现,通过使用电催化氧化工艺作为预处理方式处理二沉池出水,当电极为二氧化铅电极,电流密度为20 mA/cm~2,反应停留时间为3 h时的处理效率为最佳条件,此条件下可以有效地减轻膜污染。     

厨余发酵液作为中试A/O-MBR外增碳源的脱氮特性

利用厨余发酵液作为A/O-MBR的外增碳源,考察在不同发酵液投加量和水力停留时间(HRT)条件下的脱氮性能以及膜污染特点.结果表明,发酵液的反硝化速率和COD利用率与乙酸钠接近,比葡萄糖高.通过A/O-MBR的运行发现,厨余发酵液作为碳源能够增强微生物活性,强化反硝化过程,从而提高脱氮效率.TN的去除效率随着发酵液投加量的增加而增大.发酵液投加前后,反应器内的EPS并没有积累,膜污染速率变化较小.化学清洗可以有效地去除膜污染物质,恢复膜通量.同时,延长HRT有助于提高脱氮效率和缓解膜污染.