氢自养反硝化去除饮用水中硝酸盐的试验研究

研究了附着生长型序批式反应器内以氢气为电子供体的自养反硝化技术对饮用水中NO3的去除效果.采用透气膜作为氢气的扩散装置,增强氢气的传质效率,降低其爆炸的危险性.结果表明,氢自养反硝化技术能够有效地去除饮用水中的NO-3,NO-3;-N和TN的最高去除速率分别达6.45 mg/(L·h)和4.89 mg/(L·h),NO-2-N有累积,最大累积量达11.58 mg/L.反应结束时,出水pH值为10.56,DOC增长了0.91 mg/L.建立了NO-3和NO-2还原反应的零级动力学模型,动力学常数分别为0.33～0.60 g/(g·d)和0.37～O.45 g/(g·d).氢气压力大于40 kPa时,My-3-N和TN的去除速率变化不大,分别为(5.97±0.08)mg/(L·h)和(4.25±O.04)mg/(L·h);氢气压力为25 kPa时,NO-3和TN的去除速率均显著降低.进水pH值为6抑制了反硝化反应,NO-3-N的去除速率仅为1.83 mg/(L·h);pH值高于8利于反硝化进行,No-3-N的去除速率为3.13 mg/(L.h).     

尼龙6纳米纤维膜富集/固相表面荧光法快速检测水体痕量多环芳烃研究

以静电纺丝法自制的尼龙6纳米纤维膜为吸附材料,建立了快速测定水体痕量多环芳烃(PAHs)的固相表面荧光光谱法(SSF)。将直径为5 cm的尼龙6纳米纤维膜作为滤膜用于抽滤菲、芘、荧蒽的水溶液,将膜自然晾干后置于可变角粉末样品池上,利用荧光分光光度计测量膜表面PAHs的三维固相表面荧光光谱特征,确定最佳激发发射波长,考察荧光强度随溶液初始质量浓度的线性变化关系。结果表明,菲、芘、荧蒽的最大激发发射荧光中心分别位于Ex/Em=255nm/368 nm、Ex/Em=340 nm/376 nm和Ex/Em=290 nm/437 nm处。当抽滤水样体积为500 m L时,菲、芘、荧蒽荧光强度与初始质量浓度之间的标准曲线分别为y=9432.4x+261.1,线性范围为5~500ng/m L;y=753480x+805.51,线性范围为0.2~10 ng/m L;y=9946.06x+603.48,线性范围为10~400 ng/m L,检出限分别为0.973 ng/m L、0.016 2 ng/m L和0.089 6 ng/m L。当质量浓度分别为100 ng/m L、10ng/m L和50 ng/m L时,7次测量的相对标准偏差(RSD)分别为7.1%、2.6%和5.1%,平均值相对误差分别为1%、2%和-0.2%。自来水低中高3个质量浓度的平均加标回收率分别为87.2%~98.2%、101%~120%、85.8%~92.3%。本方法具有简便、经济、灵敏度高等优点,适合于水体痕量PAHs的快速测定。     

混凝/平板膜光催化联合反应器工艺处理高速公路桥面雨水径流研究

运用混凝/平板膜光催化联合反应器工艺对穿越自然保护区的高速公路桥面雨水径流进行处理。首先,利用混凝沉淀将雨水中的悬浮物(SS)和CODCr进行去除。以SS、CODCr为去除对象,通过试验对聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝(PAS)两种混凝剂进行性能测定和比选,考察混凝剂的处理效果,以确定合适的混凝剂。结果显示,混凝剂PAS对雨水的处理效果好。经药剂混凝之后的水再用平板膜光催化反应器进行处理,其中膜技术可以将小分子及剩余SS去除,光催化技术可以将难降解物质去除,同时光催化技术中紫外灯可将出水中的细菌消灭,达到光催化降解污染物和消毒的双重功效。在最佳工艺运行条件即100 mg/L混凝剂聚合硫酸铝(PAS)投量下,经曝气量250L/(m2·h)、停留时间20 min的光催化平板膜反应器处理后,出水SS、CODCr去除率分别为100%和94.5%,可达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)Ⅱ类水的水质要求。     

基于NaOCl扩散行为的膜清洗条件影响及优化

为了探究基于NaOCl扩散行为进行膜清洗的影响因素,建立完善的添加剂强化NaOCl扩散的新型膜清洗方法,本文以牛血清蛋白（BSA）、海藻酸钠（SA）作为模型污染物,通过批次膜清洗实验对膜面剩余污染物浓度、洗脱污染物粒径和膜面污染物形貌进行了测定分析和动态监控,探究不同活性氯（Cl_T）浓度,不同pH值及不同添加剂（十二烷基硫酸钠,SDS）浓度对强化扩散NaOCl清洗的影响,并对操作参数进行了优化,同时也验证了不同条件下的膜清洗机制.结果表明,在Cl_T浓度为200mg/L,pH值为11,SDS浓度为0.4mmol/L的条件下对膜面的清洗效率 > 95%.     

平板陶瓷膜深度处理石化废水试验研究

采用平板陶瓷膜中试装置处理石化废水,分析了处理效果与膜污染情况,获得了平板陶瓷膜稳定运行条件下的工艺参数。结果表明:在COD为50~100 mg/L、浊度为2~11 NTU的进水条件下,平板陶瓷膜出水COD与浊度分别为20~42 mg/L和0.05~0.2 NTU,与双层过滤器+中空纤维超滤工艺出水水质较为接近;在运行通量40 L/(m 2·h)、反洗周期45 min、反洗时间60 s的条件下,采用浓度为100~150 mg/L的次氯酸钠每7小时进行1次化学清洗,平板陶瓷膜系统运行较为稳定。     

嗜热膜生物反应器烟气同时脱硝脱汞研究

采用嗜热膜生物反应器(TMBR)同时处理含NO和Hg0的烟气,结果发现,该反应器可实现100 d的长期稳定运行,NO和Hg0去除效率分别可达87.9%、82.4%.适宜运行条件为:喷淋量为60 m L·min~(-1),p H为6.5~8.0,气体停留时间GRT为9.3 s,COD/TN为2~4.同时,采用16S r DNA分析了TMBR微生物群落.结果表明,在属类别上优势菌种是Ureibacillus和Pseudoxanthomonas.Pseudoxanthomonas、Hydrogenophaga、Thauera、Bacillus、Paracoccus、Comamonas、Pseudomonas、Nitrosovibrio、Ochrobactrum属于脱硝类菌属;Pseudomonas和Halomonas与Hg2+转化有关.Pseudomonas同时具有反硝化和还原汞化合物能力.     

铜纳米线导电微滤膜的制备、性质表征及应用

将适量铜纳米线（Cu-NWs）添加到常规聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备Cu-NWs导电微滤膜,表征其过滤及导电性能,并将其置于膜生物反应器（MBR）中长期运行,研究其污染物去除效果及膜污染行为,可为污水处理MBR系统的低成本稳定运行提供新途径.结果表明,添加适量基于铸膜液质量的Cu-NWs,所得微滤膜的膜通量为721.9L/（m²·h）,膜面接触角为57.9°,同时,其起始电势、欧姆内阻及活化内阻分别为315.0mV、2.4Ω和6.9 Ω,均优于商用PVDF微滤膜.扫描电子显微镜（SEM）观察发现,Cu-NWs在膜面活性层交织形成了良好的导电网络.将其制作成膜组件安装于MBR系统中,兼用作阴极,COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为91.5%、99.3%、76.3%和76.2%,高于对照MBR系统.连续运行146d,TMP始终低于25kPa,无需清洗膜组件.傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析表明,膜面污染物质主要是蛋白质和多糖,膜面EPS含量远低于商用PVDF膜.所制备新型Cu-NWs导电微滤膜具有较好的稳定性、耐用性和抗污染性,应用前景广阔.     

悬浮载体复合MBR工艺处理电镀废水效能研究

为探究高效经济的电镀废水处理工艺,本研究采用悬浮载体复合MBR工艺（HMBR）与普通MBR工艺平行运行,以重金属离子Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）为代表,重点研究了不同浓度重金属冲击下对两种工艺处理电镀综合废水效能及微生物活性的影响,以及载体的介入对膜污染的控制作用和对微生物种群多样性的影响.实验结果表明：在Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）浓度5~30mg/L冲击下,HMBR工艺对COD和NH₄⁺-N去除效率分别在60%和40%以上,而普通MBR工艺对COD、NH₄⁺-N的去除率分别为30%和15%以上.随着重金属Cu²⁺、Ni²⁺、Cr（VI）浓度的升高,MBR反应器内活性污泥的污泥浓度及SOUR逐步下降,HMBR工艺SOUR受抑制率48.9%远小于普通MBR工艺的73.9%.HMBR系统中EPS分泌显著低于普通MBR工艺,有效减缓膜污染的速率.此外,投加载体增加了反应系统中微生物种群多样性.     

Comparison of the effects of aluminum and iron(III) salts on ultrafiltration membrane biofouling in drinking water treatment

Coagulation plays an important role in alleviating membrane fouling, and a noticeable problem is the development of microorganisms after long-time operation, which gradually secrete extracellular polymeric substances (EPS). To date, few studies have paid attention to the behavior of microorganisms in drinking water treatment with ultrafiltration (UF) membranes. Herein, the membrane biofouling was investigated with different aluminum and iron salts. We found that Al₂(SO₄)₃·18H₂O performed better in reducing membrane fouling due to the slower growth rate of microorganisms. In comparison to Al₂(SO₄)₃·18H₂O, more EPS were induced with Fe₂(SO₄)₃·xH₂O, both in the membrane tank and the sludge on the cake layer. We also found that bacteria were the major microorganisms, of which the concentration was much higher than those of fungi and archaea. Further analyses showed that Proteobacteria was dominant in bacterial communities, which caused severe membrane fouling by forming a biofilm, especially for Fe₂(SO₄)₃·xH₂O. Additionally, the abundances of Bacteroidetes and Verrucomicrobia were relatively higher in the presence of Al₂(SO₄)₃·18H₂O, resulting in less severe biofouling by effectively degrading the protein and polysaccharide in EPS. As a result, in terms of microorganism behaviors, Al-based salts should be given preference as coagulants during actual operations.     

聚酰胺复合纳滤膜去除水中PFOS的研究

利用聚酰胺复合纳滤膜去除水中的PFOS,在0.6MPa操作压力条件下过滤12h,研究PFOS浓度、离子种类、总离子强度以及海藻酸对PFOS截留效果的影响.结果表明,随着PFOS浓度增大其截留率也随之升高;溶液总离子强度越大,PFOS截留率越高,当过滤进行到12h时,溶液总离子强度为150mmol/L时,PFOS的截留率比溶液总离子强度为10mmol/L时仍高2.1%;溶液中加入1mmol/L Ca²⁺时PFOS的截留效果优于加入1mmol/L Na⁺时的效果;并且随着二价离子浓度的增加,截留率上升,过滤结束时,Ca²⁺浓度为3mmol/L的条件下PFOS的截留率约为97.5%,高于1mmol/L Ca²⁺存在时PFOS的截留率（95%）;海藻酸存在时PFOS的截留率显著增高,尤其在1mmol/L钙离子存在条件下,过滤12h后PFOS的截留率仍可达到95%以上,但海藻酸会导致膜污染的发生从而引起膜通量下降.