电活化硫酸盐处理四环素类废水的研究

本文构建以掺硼金刚石(Boron-doped diamond,BDD)为阳极、不锈钢为阴极、硫酸盐为电解质的电化学体系,考察了电流密度、pH值、硫酸盐浓度以及初始四环素浓度等四个因素对电化学氧化降解废水中四环素的影响,运用响应曲面法对运行参数进行优化;通过电子自旋共振检测技术分析电化学反应中产生的自由基,探究了间歇通电模式下电化学体系持续氧化机理。结果表明,四个因素对TOC去除率的影响大小次序为:电流密度>初始四环素浓度>初始pH值>硫酸盐浓度,其中初始pH值和硫酸盐浓度与电流密度和初始四环素浓度的交互作用对TOC去除率的影响较为显著;最佳运行参数为pH值为5,电流密度为100 mA·cm^-2,硫酸盐浓度为0.25 mol·L^-1,初始四环素浓度为1000 mg·L^-1;间歇通电模式下,BDD电极表面产生的SO₄^·-等高活性物质间相互转化提供了体系的可持续氧化能力。该研究结果为电化学氧化技术的实际应用提供了节省能耗的有效途径。     

电化学氧化法在循环水养殖系统中去除氨氮和亚硝酸盐效果研究

为研究电化学氧化法在循环水养殖系统中用于去除氨氮和亚硝酸盐的可行性,利用有效面积为20和32cm~2两种规格的钌铱电极研究了电流密度、极板间距和氨氮初始浓度对模拟养殖污水中氨氮和亚硝酸盐去除效果的影响。研究表明,当电流密度小于75mA/cm~2时,增加电流密度可以显著提升氨氮和亚硝酸盐的去除率。通过正交实验确定了实验条件下2组电极的最佳反应条件:电流密度62.5mA/cm~2、极板间距1cm、反应时间80s,氨氮初始浓度2.7mg/L。在上述实验条件下,当氨氮去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和60s的反应时间;当亚硝酸盐去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和80s的反应时间。在氨氮去除率达到90%时,小电极的平均反应速度为327.24mg/h,能耗为0.093kW·h/t;大电极的平均反应速度为503.82mg/h,能耗为0.114kW·h/t。     

掺硼金刚石膜电极降解水中全氟辛酸

采用掺硼金刚石膜电极(Boron-doped diamond,BDD)为阳极的电化学氧化法降解全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA);对比不同电解质体系中PFOA的脱氟效果,考察初始pH、流速、电流密度、初始浓度和电解质浓度对PFOA脱氟率的影响,估算体系能耗;以甲醇(MeOH)和叔丁醇(TBA)为淬灭剂进行自由基淬灭实验,分析PFOA的降解机理。结果表明:Na2SO4电解质体系中,PFOA具有良好的降解效果;酸性条件下(pH为3~4.2)PFOA脱氟效果较佳,中性条件下较差,脱氟效果随初始浓度的增加而降低,随电流密度的增大先提升后趋于稳定。初始pH为3、电流密度30 mA·cm^-2、流速32.5 mL·min^-1、初始浓度100 mg·L^-1、Na2SO4浓度0.05 mol·L^-1条件下,电解180 min,PFOA脱氟率达53.45%,能耗约为1.13 kWh·(g F)-1;硫酸盐体系产生的·OH、SO-4·两种自由基均能氧化降解PFOA。     

纳米SnO2光催化剂的制备及其在养殖废水处理中的应用

以五水合四氯化锡为原料,采用化学沉淀法制备了纳米SnO₂光催化剂,采用电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物象和形貌等进行了表征,对比分析了自制纳米SnO₂对于养殖废水中氨氮的光催化降解情况。研究结果表明催化剂投加量、废水中氨氮初始质量浓度、溶液pH值和H₂O₂质量浓度均是影响氨氮催化氧化去除效果的重要因素。通过正交实验确定了SnO₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO₂投加量为1.2 g/L,氨氮初始质量浓度为40 mg/L,pH值为8.0,H₂O₂质量浓度为1.0 g/L,催化时间为2 h时,去除率可达72%。     

用于海水脱硫恢复系统的电化学-化学复合氧化方法探讨

本文将聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)刷电极用于海水脱硫电化学辅助恢复系统,研究不同初始pH、不同刷电极组合方式、一次海水掺混量、停留时间和二次海水掺混量等参数,在电化学-化学复合氧化和单独化学曝气处理时对SO2-3氧化效率和排水pH值的影响。结果表明,PAN-CF刷电极对SO2-3具有显著的电催化活性,电化学氧化效率与初始pH(3~6)值无关,而化学氧化则在pH增加时氧化效率升高。在一次掺混比2∶1时,相比于单独化学氧化处理4 min的结果(SO2-3氧化效率仅为88%),采用电化学-化学复合氧化处理2min后SO2-3氧化效率已达91.2%,而后再化学曝气处理2min可使SO2-3氧化效率达到95%,海水的pH值提升到6.04。因此,复合氧化比单独化学曝气处理更易形成有利的二次掺混条件,使二次掺混比低至0.5∶1时,pH、溶解氧和SO2-3浓度就可达到排放标准。     

纳米氧化锌光催化降解海产品深加工废水的研究

以紫外灯为光源,考察了自制纳米ZnO在光催化体系中降解海产品深加工废水中高浓度氨氮、COD的降解率。研究催化剂用量、溶液pH值、氨氮、COD初始浓度以及催化时间等因素对光催化降解影响。结果表明,纳米ZnO催化体系能有效降解海产品中的氨氮和COD。优化的光催化降解条件为:对于废水中氨氮降解来说,ZnO投加量0.9 g/L,氨氮初始浓度140 mg/L,COD初始浓度900 mg/L,pH值9,光照时间4 h,降解率达65.804%。对废水中COD来说,ZnO投加量0.9 g/L,氨氮初始浓度110 mg/L,COD初始浓度600 mg/L,pH值9,光照时间3 h,降解率达80.00%。     

Fenton试剂对久效磷的降解实验研究

初步研究了Fenton试剂对久效磷的降解,分析了H2O2浓度、温度、反应时间、pH值和Fe2 浓度这5个因素对COD去除率的影响。实验结果表明,250 mL水样中3.75×10-4mol的久效磷在Fe2 浓度为0.5 mmol/L,pH=3,H2O2浓度为0.19 mol/L,T=70℃的条件下,Fenton试剂在1 h内COD去除率为60%,3 h内COD去除率为90%,8 h内COD去除率为100%。GC-MS测试结果表明,Fenton试剂对250 mL水样中3.75×10-4mol的久效磷5 min可降解81%,30 min降解100%。根据反应速率常数拟合得出该反应符合准一级反应,反应速率常数k=0.655 6 h-1。实验还发现了Cu2 对Fenton试剂有很强的协同催化作用,体系中Cu2 浓度为1.0×10-5mol/L时,Fenton试剂在5 h内对相同水样中COD去除率为101%。     

纳米 Fe2O3-SnO2 光催化降解海水养殖废水中的氨氮

通过共沉淀法制备纳米Fe_2O_3-SnO_2光催化剂,采用XRD、SEM等测试手段对其进行形貌、物象、粒径一系列的表征,研究结果显示制得的催化剂仍保持纯SnO_2四方金红石型结构.研究了Fe_2O_3-SnO_2光催化剂投加量、Fe_2O_3与SnO_2物质的量比、煅烧温度、煅烧时间、氨氮初始浓度、p H值、H2O2浓度以及光照反应时间等因素对海水养殖废水中氨氮降解效率的影响.在紫外光照射下进行正交实验,确定最优化反应条件:催化剂投加量为0.4 g/dm3,煅烧时间为3 h,物质的量比为1∶2,氨氮初始含量为50 mg/dm3,光照反应时间为2 h.这5个因素对Fe_2O_3-SnO_2光催化氧化速率影响的大小程度依次为:Fe_2O_3与SnO_2物质的量比煅烧时间Fe_2O_3-SnO_2光催化剂投加量氨氮初始浓度光照时间.氨氮去除率可以达到85.1%,相同条件可见光下也可达到82.3%.     

活性污泥和颗粒污泥生物吸附废水中Pb~(2+)的对比研究

采用序批式实验,分别以活性污泥和颗粒污泥为吸附材料,考察接触时间、pH等因素对废水中Pb2+生物吸附效果的影响.结果表明,活性污泥和颗粒污泥对低浓度Pb2+(0～20 mg/L)能在30 min内达到吸附平衡,当Pb2+浓度在20～100 mg/L时,浓度越低,达到平衡时间越快,以被动吸附为主.在Pb2+低浓度条件下(0～20 mg/L),初始pH为4～5时,Pb2+的去除率达99%以上,且初始pH值是影响活性污泥和颗粒污泥生物吸附Pb2+的重要因素.活性污泥和颗粒污泥对Pb2+的生物吸附符合朗缪尔(Langmuir)方程,在pH为4及25 ℃下,活性污泥饱和吸附量为59.88 mg/g,颗粒污泥饱和吸附量为80.65 mg/g.因此,活性污泥和颗粒污泥可作为有效的生物吸附剂处理低浓度(0～20 mg/L)含铅废水,且颗粒污泥比活性污泥的生物吸附效果好.     

基于空气阴极的微生物燃料电池处理含铬(Ⅵ)废水

本文构造碳布阳极、光谱纯(SPG)石墨板阴极的双室微生物燃料电池(MFC),向阴极曝气建立空气阴极体系,在此基础上考察其对含铬(Ⅵ)废水的去除效率及其产电性能。结果表明,铬(Ⅵ)初始浓度一定时,铬(Ⅵ)的去除效率和电池的最大输出功率都随着pH值的降低而升高,在pH=2时获得最佳的处理效果和产电性能,初始浓度为50mg/L的铬(Ⅵ)经过50h的处理后,去除率达到100%,同时获得的最大功率密度达568.43mW/m2;保持最佳的pH条件(pH=2),铬(Ⅵ)的初始浓度由10mg/L增加到100mg/L时,铬(Ⅵ)转化去除所需要的时间由10h上升到90h,最大功率密度也由156.06mW/m2增加到705.33mW/m2;通过氮气阴极与空气阴极的对比,空气阴极不仅能加快铬(Ⅵ)的去除效率(提高约20%)而且能增大系统的最大功率密度,从而提高MFC的产电性能。     

污水污泥对染料废水的吸附脱色性能研究

为探讨污泥的资源化利用和开发新型的染料废水吸附剂 ,在对污水污泥吸附处理染料废水的工艺条件进行优化的基础上 ,得到污水污泥对 3种染料 (中性橙、中性黑BL ,元青 )的最大吸附量及其吸附类型。结果表明 ,污泥焙烧温度、废水pH值和吸附时间对吸附效果有影响 ,而废水温度的变化则不会引起脱色率的较大改变。在最佳工艺条件 (污泥经 40 0℃焙烧 ,废水pH值为 1,吸附时间为 3 0min ,水温为 3 0℃ )下 ,3种染料废水的脱色率均达到 98% ,其最大吸附量都在 2 9mg·g-1左右 ,与活性炭的效果相当 ,而高于其它种类的吸附剂。焙烧后的污泥对中性黑BL的吸附符合Langmuir方程 ,对中性橙和元青的吸附符合Henry方程。焙烧污泥的优良脱色性能使其在染料废水处理方面具有较好的应用前景。     

竹环填料生物滤器在两种海水鱼养殖废水处理中的运行效果及微生物群落分析

以点带石斑鱼(Epinephelus malabaricas)、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)养殖排放水为处理对象,在生产现场研究了竹环填料生物滤器处理高盐度、低氨氮负荷海水养殖废水的运行效果以及挂膜阶段和稳定运行阶段微生物群落变化规律。结果表明,点带石斑鱼养殖废水进水氨氮质量浓度为0.93～1.33 mg/L,氨氮去除率达到27%～39%,挂膜时间需45 d;半滑舌鳎养殖废水进水氨氮质量浓度为0.38～0.52 mg/L,氨氮去除率达到20%～30%,挂膜时间需65 d。另外,对生物滤器挂膜阶段和稳定运行阶段的氨氧化细菌数量和亚硝酸氧化细菌数量进行了统计,氨氧化细菌的数量在点带石斑鱼和半滑舌鳎养殖排放水处理系统中分别达到104～105 CFU/mL和103 CFU/mL,亚硝酸氧化细菌数量则分别达到104 CFU/mL和103 CFU/mL,并分析了温度、进水氨氮负荷、反硝化作用对半滑舌鳎养殖废水生物滤器亚硝酸盐积累现象的影响。     

聚合物驱采出污水深度处理的实验研究

以大庆某采出液处理站含聚污水为研究对象,应用UV/H2O2／O3组合对二次除油、过滤后的污水进行了处理实验,实验分析了H2O2、O3投加量、紫外灯强度、初始pH值以及处理时间对HPAM去除率影响,确定了合理的组合参数量;结合初始污水中含油量变化对聚合物和污油去除率的影响进行了实验,确定了初始污水含油量范围。并对处理前后污水对岩心渗透率伤害程度进行实验,结果表明,短用高级氧化处理技术处理最的含聚污水水质可以满足污水回注油层要求,在现场比较经济可行。     

芦苇湿地酶活性动态变化及其与净化功能相关性

以黄河三角洲某湿地处理系统为例,测定了造纸废水灌溉芦苇湿地过程中酶活性动态变化及其与废水污染物去除率、基质微生物的相关性.结果表明:脱氢酶、纤维素酶和蔗糖酶活性与废水COD去除率、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与废水TN,TP去除率呈显著正相关(r>0.8);湿地酶活性在土壤中的垂直分布为上层>中层>下层,其中磷酸酶和脱氢酶层间差异最大.湿地酶活性及微生物数量受季节影响明显,在8,9月最高;废水灌溉后湿地酶活性、MBC/TOC、基质呼吸强度等大幅提高,盐碱生态系统得到改良;经综合评价,确定恒定流运行模式(w1)为推荐造纸废水灌溉工艺.     

絮凝-CO2曝气-催化氧化处理制革废水研究

使用新型高效的絮凝剂MF,对制革废水进行絮凝吸附、CO2曝气、催化氧化回用处理试验,确定了絮凝剂MF的最佳使用条件、催化氧化时间和氧化剂用量.结果表明,制革废水经工艺处理后,对废水中主要污染物CODCr、S2-、Cr3+、SS、色度的去除率分别达到78.9%、97.5%、95.5%、91.4%、96.5%.处理后的废水基本达到鞣铬工艺用水要求和国家<污水综合排放标准>(GB8978-1996)限定的二级标准.     

亚临界流体中酶催化制备富含多不饱和脂肪酸甘油酯

研究亚临界流体中酶催化制备富含多不饱和脂肪酸甘油酯.采用亚临界R134a作为固定化脂肪酶Nonozym435催化富含n-3多不饱和脂肪酸甘油酯合成的反应介质,并利用响应面法对影响甘油酯合成的工艺条件进行了优化.结果表明,反应时间、酶用量、底物摩尔比、初始水分是影响酯化率的显著因素.通过对转化率的拟合模型响应面分析,得到了优化工艺条件:在亚临界R134a体系中,体系压力4 MPa,温度40 ℃,反应时间3.59 h,酶量:底物量的3.44%,底物摩尔比质量分数为4.55∶1(甘油/游离脂肪酸),初始水分含量0.81%;在此优化工艺条件下,酯化率的预测值为78.89%,试验值为84.06%.试验值与预测值的相符性很好,RSM模型的有效性得到验证.     

以可生物降解聚合物为碳源去除海水闭合循环养殖系统中的硝酸盐

针对海水闭合循环养殖系统废水脱氮过程中低C/N的问题,采用室内试验装置,研究了以可生物降解聚合物材料(BDPs)PBS为碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素。结果表明,反应器能有效去除含盐水体中的硝酸盐,出水DOC浓度小,出水pH值随反硝化反应的进行有上升的趋势。温度和水力停留时间对反应器的脱氮效率影响较大,在温度为14~30℃范围内,温度为30℃时的反硝化速率比14℃时的2倍还要大,反硝化温度常数为0.039;水力停留时间对NO3?-N去除率起重要作用,NO3?-N去除率随水力停留时间的延长而提高。进水NO3?-N浓度对反应器的处理效率有一定影响,浓度过高会导致NO3?-N去除率下降。反应器对进水pH值和DO冲击负荷的适应能力很强,当进水pH值在5.0~9.0与进水DO在2.1~6.8 mg/L范围内变化时,反应器的NO3?-N去除率基本没有变化。     

基于响应曲面法的垂直流人工湿地脱氮工艺优化

以新型间歇增氧垂直流人工湿地系统为研究对象,采用中心复合设计响应曲面法优化垂直流人工湿地脱氮处理过程中曝气工艺参数并预测其脱氮效能。以曝气量、曝停比、曝停周期为间歇曝气影响因素,分别以人工湿地氨氮去除率和总氮去除率为响应值建立垂直流人工湿地氨氮去除率和总氮去除率的二次回归模型,通过假设检验(F-test),模型均非常显著且具有较好的相关性。间歇增氧垂直流人工湿地脱氮处理中曝气量、曝停比为对氨氮去除影响极显著的曝气参数,通过影响因子主次分析,曝气量、曝停比、曝停周期对氨氮去除率的影响顺序是:曝停比>曝气量>曝停周期;曝停周期为对总氮去除具有极显著影响的曝气参数,通过影响因子主次分析,曝气量、曝停比、曝停周期对TN去除率的影响顺序是:曝停周期>曝气量>曝停比。模型预测氨氮与总氮去除率的最佳曝气参数分别为:曝气量2 m3/h、曝停比0.25、曝停周期12 h、曝气量2 m3/h、曝停比0.25、曝停周期6 h;氨氮、总氮去除率预测值分别为98.4%、83.2%,预测值与实测值吻合。响应曲面法用于优化曝气参数对人工湿地脱氮效能影响具有可行性,可实现间歇增氧人工湿地脱氮效能的准确预测。     

利用混凝沉淀法处理喷粉工艺中的磷化废水

进行了用混凝沉淀法处理喷粉工艺中磷化废水的试验研究。结果表明,在原水中SS为90-400mg/L,COD为150-400mg/L。在水温15℃、pH为9.0-10.0、搅拌时间为3-5min、PAM投加量为5mg/L/CaCl2投加量为200mg/L的条件下,SS和COD的最大去除率可分别达到90%和75%。     

电流强度对硫/碳混合复三维电极-生物膜反应器还原高氯酸盐的影响

本研究考察了电流强度变化对硫/碳混合复三维电极-生物膜反应器自养还原高氯酸盐的影响。在水力停留时间为10h和进水高氯酸盐浓度为9.3~14.8mg/L时,电流强度在0~50mA范围内高氯酸盐去除率随着电流强度增加而增大。电流强度在50mA时高氯酸盐的去除率可高达99.9%,出水的pH范围为7.98~8.93,出水中SO2-4浓度低于常规的硫自养高氯酸盐处理系统出水浓度。研究结果表明,复三维电极-生物膜反应器具有较强的高氯酸盐还原能力,能同步实现硫自养和电化学氢自养还原水源水中的高氯酸盐。