基于响应曲面分析的生物炭制备及其对重金属吸附作用研究

选取典型农作物废弃物——水稻秸秆为生物质炭原料,采用响应曲面分析方法,研究生物炭对农田土壤典型重金属污染物Cd~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)的吸附作用。结果表明:Cd~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)的吸附率与生物炭的碳化温度有着明显的二次抛物线关系;Cd~(2+),Zn~(2+)的吸附率与生物炭的碳化时间也有着明显的二次抛物线关系,但Cu~(2+)的吸附率随生物炭的碳化时间增加而提高。根据不同碳化条件对重金属总体吸附效果的响应曲面可以预测,最佳模型的碳化条件为碳化时间3 h、碳化温度447℃。     

Cu离子促进绿色非硫菌处理豆腐废水

本研究通过投加Cu~(2+)提升了绿色非硫菌的处理废水能力。结果表明,最佳投加Cu~(2+)剂量为10mg/L,COD去除率达到90%。     

鸟粪石结晶-絮凝同步处理沼液实验研究

针对鸟粪石结晶法回收沼液中氨氮和磷酸盐时生成的晶体细小、不易与水分离等问题,采用鸟粪石结晶法和絮凝法相结合的工艺处理沼液,同步富集回收沼液中氮、磷及各种有机质。研究了pH值、反应物摩尔比、搅拌速度、反应时间等因素对沼液中氨氮,总磷,COD去除效果的影响,考察了絮凝剂的优化反应条件,并对富集物的成分做了较全面分析。结果表明,pH值9.5,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.2∶1.0∶l.0,改性壳聚糖絮凝剂的投加量为500 mg·L-1,助凝剂粉煤灰的加入量为80 mg·L-1,搅拌速率为150 r·min-1,反应时间为20 min时,氨氮,总磷,COD的总去除率为81.2%,75.8%,62.6%,富集产物含有丰富的营养物质,可作为生物缓释肥。     

鸟粪石结晶-絮凝同步处理沼液实验研究北大核心

针对鸟粪石结晶法回收沼液中氨氮和磷酸盐时生成的晶体细小、不易与水分离等问题,采用鸟粪石结晶法和絮凝法相结合的工艺处理沼液,同步富集回收沼液中氮、磷及各种有机质。研究了pH值、反应物摩尔比、搅拌速度、反应时间等因素对沼液中氨氮,总磷,COD去除效果的影响,考察了絮凝剂的优化反应条件,并对富集物的成分做了较全面分析。结果表明,pH值9.5,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.2∶1.0∶l.0,改性壳聚糖絮凝剂的投加量为500 mg·L-1,助凝剂粉煤灰的加入量为80 mg·L-1,搅拌速率为150 r·min-1,反应时间为20 min时,氨氮,总磷,COD的总去除率为81.2%,75.8%,62.6%,富集产物含有丰富的营养物质,可作为生物缓释肥。     

一株微杆亚铁氧化菌Microbacterium sp.W5对水中铜离子的吸附行为研究

研究了一株硝酸盐还原型厌氧亚铁氧化菌代谢过程中产生的生物铁氧化物对水中重金属Cu~(2+)离子的吸附。通过实验发现,在pH值为5.0的时候,吸附剂对Cu~(2+)离子的吸附量最大。在吸附剂量相同的情况下,初始离子浓度越高,吸附剂的吸附量越高。Cu~(2+)的吸附热力学很好的符合了Langmuir吸附等温模型,相关系数为0.99。其吸附动力学更符合准二级动力学,吸附剂对Cu~(2+)的吸附属于化学吸附。此外还利用傅里叶红外光谱对其吸附机理进行了初步推断。     

低温胁迫下微量重金属元素对厌氧消化工艺的影响

文章为提高低温条件下猪粪厌氧消化产气量,应用响应面法对其厌氧消化工艺的生物强化参数进行试验优化。通过Design-Express 8.0.6.1软件的Box-Behnken中心组合试验设计,以原料产气量为响应值,研究Fe~(2+),Ni~(2+)和Co~(2+)三元素离子浓度对猪粪产气量的影响,建立相关数学模型,并对模型进行降维优化分析,最后进行试验验证。结果表明,低温条件下,Fe~(2+)和Ni~(2+)元素浓度对于猪粪产气量的影响表现为极显著。最优工艺条件是Fe~(2+)浓度为5.0 mg·L~(-1),Ni~(2+)浓度为22.5μg·L~(-1),Co~(2+)浓度为25.0μg·L~(-1)时,厌氧消化沼气的产量为572.64 mL。与预测值584.67 mL的相对误差为2.1%,所建模型能较好地优化厌氧消化工艺的生物强化参数。     

生物炭对沼液中氨氮的吸附效果研究

以废弃果树枝制备的生物炭(苹果枝炭和梨枝炭)为对象,研究吸附时间、种类、投加量、外观性状对沼液中氨氮吸附效果的影响。结果表明:沼液中氨氮去除率随着生物炭用量的增加而升高,最佳投加量为20 g/L,60 min内基本达到吸附饱和;不同原料制得的生物炭的吸附能力有所差别,苹果枝生物炭的吸附能力要强于梨枝生物炭;生物炭的外观性状对吸附能力的影响不明显。     

小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附特性研究

针对再生水灌溉镉污染问题,研发新型低成本高效重金属吸附材料。以农业废弃小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭为研究对象,研究了麦秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附性能及影响因素。结果表明,麦秆和小麦秸秆生物质炭对Cd~(2+)的吸附特性符合Langmuir方程,且吸附作用主要发生在吸附开始的10 min,试验条件下,生物质炭对Cd~(2+)去除率达90%以上,麦秆对Cd~(2+)去除率为70%左右;pH值对麦秆吸附Cd~(2+)影响显著,对生物质炭吸附Cd~(2+)影响极显著,pH值为3~6时生物质炭对Cd~(2+)的吸附效果较好。温度显著影响麦秆对Cd~(2+)的吸附,温度对生物质炭吸附Cd~(2+)无显著影响,当吸附材料投加量大于0.5 g/L即固液比大于0.45 g/mg时,增大二者投加量对其吸附Cd~(2+)没有显著影响。     

超声-Fenton氧化联用处理印染废水

采用超声-Fenton氧化联用处理印染废水,并将超声-Fenton氧化联用与两种方法单独作用对废水的处理效果进行了对比。考察了初始pH、Fe2+、H2O2投加量和反应时间对印染废水的处理效果。结果表明,对于CODCr浓度为1 000mg/L的印染废水,超声-Fenton氧化联合处理在pH为4,Fe2+投加量为0.02mol/L,H2O2投加量为0.18mol/L,反应时间6min,CODCr的去除率达到最高61.05%。     

改性煤矸石吸附预处理洗浴废水试验研究

利用改性煤矸石吸附预处理洗浴废水,考察了改性煤矸石粒径、投加量及吸附反应时间对废水处理效果的影响。试验结果表明,改性煤矸石吸附预处理洗浴废水的最佳试验条件为:在原废水COD262.4 mg/L、浊度15.8NTU、LAS为7.1 mg/L时,投加100目改性煤矸石2 g与50 mL废水混合振荡吸附120 min。在此试验条件下处理后出水COD、浊度及LAS分别为100.3 mg/L、4.3 NTU和1.6 mg/L,去除率分别可达到61.76%、72.78%、77.89%。该项研究为改性煤矸石作为水处理吸附剂在洗浴废水处理中的应用提供了理论依据,同时也为洗浴废水的预处理提供一种途径。     

H_2O_2用于沼液回用预处理的研究

餐厨垃圾厌氧消化产生沼气的同时会产生大量的沼液,沼液成分复杂,已成为限制厌氧消化工程大规模应用的瓶颈之一,其处理一直受到广泛关注。试验采用H_2O_2作为氧化剂,研究H_2O_2对餐厨垃圾沼液COD的氧化去除效果及预处理后对厌氧消化的影响。通过单因素试验确定过氧化氢投加量、初始pH值、反应时间对COD去除的影响。之后通过正交试验进行分析,结果表明,各因素对沼液COD去除效果的影响程度为:初始pH值过氧化氢投加量氧化时间。当过氧化氢投加量为60.00 g·L-1,初始pH值为3.5,氧化时间为50 min时,COD去除效果最佳,达到48.37%。沼液经H_2O_2预处理后回用于餐厨垃圾厌氧消化系统未产生抑制。     

氨吹脱与酸吸收一体酒糟沼液处理试验装置研究

针对酒糟沼液氨氮浓度高,采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性,对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化,探索了不同温度、Ca(OH)2投加量和填料种类对氨吹脱与酸吸收一体试验装置运行效果的影响,并进行了酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价。结果表明,经正交试验得到影响因素重要性由强到弱依次为：Ca(OH)2投加量、气流量、温度,较优工艺参数组合为Ca(OH)2投加量6.6g/L、气流量6L/min和温度52℃,相应的氨氮去除率为99.0%;Ca(OH)2对SCOD和TP有较好的去除效果,Ca(OH)2投加量6.6g/L条件下对应的SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。氨氮吹脱与酸吸收一体试验中,相对于不投碱情景,投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中氨氮、TN、EC、SCOD和TP去除率,分别达97.4%~97.7%、79.8%~84.2%、68.3%~77.4%、36.8%~45.3%和77.1%~91.0%。对比不同温度、填料种类和Ca(OH)2投加量条件下,获得较适宜氨吹脱参数为多面空心球填料、温度37℃、两次（吹脱8h投9.9g/L和30h投7.4g/L）投加Ca(OH)2,其氨氮去除率达到了97.4%,出水氨氮质量浓度低（100mg/L左右）,氨回收量达1.22kg/m3。对氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液工艺运行进行比较,相比于不投碱和一次投碱情景,两次投碱方案达到97%氨氮去除率需要的工艺运行时间短,处理成本为9.75元/m3,具有较好的经济性。因此,氨吹脱对于高氨氮浓度的酒糟沼液处理体现出较好的适宜性,通过氨吹脱高效回收氮养分可缓解沼液农田利用压力,对沼液资源化利用具有重要意义。     

聚合硫酸铁去除水中氟的试验研究

地方性氟中毒是我国分布最广的地方病,尤其在依赖地下水为饮用水的农村地区较为常见,全国约有7700万人仍在饮用高氟水,健康受到严重威胁。本文通过絮凝沉淀除氟、絮体吸附除氟等试验考察了聚合硫酸铁除氟的作用特征,研究了pH值、聚合硫酸铁投加量、氟离子初始浓度等因素对于除氟效果的影响。结果表明,聚合硫酸铁除氟效果与pH值密切相关,在pH为5.5～6.5条件下除氟效果最佳;氟离子去除率随聚合硫酸铁投加量的增加而升高,单位除氟量随聚铁的投加量增加而减小;聚合硫酸铁投加量一定时,除氟量与氟离子初始浓度呈正比;絮体吸附除氟效果为絮凝沉淀的88.6%～98.5%,絮体的吸附为聚合硫酸铁除氟的主要作用机理。     

磷酸铵镁(MAP)结晶法回收粪污/秸秆混合发酵沼液中氮磷的特性研究

针对常州分散式养猪场沼液污染物浓度低、处理量大等特点,文章采用磷酸铵镁(MAP)结晶法对分散式养猪场沼液中氮磷的回收进行试验研究,通过投加一定量MgCl_2·6H_2O和Na_2HPO_4·12H_2O,探讨反应体系的pH值,反应时间,PO_4~(3-)/NH_4~+,Mg~(2+)/NH_4~+投配比等因素对MAP法结晶特性影响。结果表明,当温度为15℃~30℃时,其最佳结晶参数为:反应体系pH值9.5,反应时间30 min,PO_4~(3-)/Mg~(2+)/NH_4~+=1.2∶1.2∶1,该条件下COD,NH_4~+,PO_4~(3-)去除率分别可达33.33%,92.19%,97.89%。60 min之内,NH_4~+沉降动力学模型为lgd C dt=5.0175lg C-8.6954,NH_4~+等指标达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)浓度限值,且所投加的磷酸盐基本能结晶回收,无二次污染;XRD和SEM检测表明沉淀产物即为磷酸铵镁结晶体(Mg NH4PO4·6H_2O)。对于MAP法日处理500 t·d-1沼液年收益可达634.6万元。该研究可为分散式养猪场粪污/秸秆混合发酵沼液资源化利用提供理论参数及为沼液处理工程设计提供技术参数和工程调试参考,对我国广大农村地区分散式养猪场粪污处置有一定的参考价值。     

微生物絮凝剂的制备及对生活污水中COD的去除研究

采用传统筛选法、DEHP筛选法和吡啶筛选法优选微生物絮凝剂产生菌,结果表明传统筛选法较其他两种方法的筛出率更高。利用传统筛选法从底泥中筛选出一株微生物絮凝剂产生菌,经过16S r DNA鉴定其属于路德维希肠杆菌。通过改变该菌株处理生活污水中生化需氧量COD不同影响因素如pH、温度、絮凝剂投加量、氯化钙等的参数寻找最适处理条件。结果表明在最佳环境条件pH值为7.0、温度30℃、微生物絮凝剂投加量为1 m L、氯化钙投加量为0.8 m L时,COD去除率可达到最高的72.2%。进一步证明微生物絮凝剂是一种非常有前景的絮凝剂。     

混凝Ⅰ-Fenton氧化-混凝Ⅱ-活性炭吸附处理马铃薯淀粉废水

采用混凝Ⅰ-Fenton氧化-混凝Ⅱ-活性炭吸附处理高浓度马铃薯淀粉废水,试验结果表明:混凝Ⅰ中,PAC和PAM的最佳投加量分别为1 000、10 mg/L; Fenton试剂中H2O2∶Fe2+最佳配比为5∶2(体积比),COD的去除量达到51.6 g/mol H2O2;混凝Ⅱ中PAC和PAM的最佳投加量分别为3 500,35 mg/L.经混凝Ⅰ-Fenton氧化-混凝Ⅱ-活性炭吸附工艺处理后的马铃薯废水,COD去除率达到99.1％,废水脱色率为100％,SS去除率为96.4％,出水达到《淀粉工业水污染物排放标准》中的浓度限值.可见该方法对高浓度马铃薯淀粉废水具有较好地处理效果.     

前处理与核桃壳吸附耦合处理餐饮废水的实验研究

针对餐饮废水含油量高,成分复杂等特点,采用格栅-沉淀-吸附工艺处理,经特质无纺布和改性纤维球过滤后(简称前处理)的餐饮废水,再利用核桃壳颗粒吸附,实验结果表明:不需要改变pH值前提下,投加核桃壳颗粒30g/L,吸附20min,振荡强度为120r/min,30℃时,对COD和含油量的去除率均达到69%以上。     

沼液添加量对干湿耦合厌氧发酵的影响研究

在TS浓度为20%、发酵温度为35℃的条件下,研究沼液添加量(TS比)为20%,30%和40%时,对干湿耦合厌氧发酵的影响。实验结果表明:沼液添加量对稻秆干式厌氧发酵的影响较大。在本实验条件下,当沼液添加量为40%时,沼气产量、沼气成分、TS和VS降解率等厌氧发酵的主要指标均优于20%和30%组。这说明,在本实验条件下,沼液添加量40%为较优的工艺控制参数。该研究可为干湿耦合厌氧发酵的实际工业应用提供理论依据。     

藻类生物絮凝剂对沼液的絮凝效果研究

选择4种代表性藻种(小球藻、莱茵衣藻、紫球藻、斜生栅藻)在培养基中培养15 d,每天提取其培养液作为絮凝剂絮凝沼液,研究了不同藻种产出的絮凝活性物质对沼液的絮凝效果,选出能够高效絮凝沼液的藻种。经筛选试验,发现紫球藻所产出的絮凝活性物质能够最高效地絮凝沼液,沼液絮凝率可达到39.01%;利用最适培养条件下提取的紫球藻培养液,以絮凝率为评价指标,采用中心组合试验设计,探究了pH值、絮凝温度、絮凝剂投放量、絮凝时间4个条件及其交互作用对沼液絮凝效果的影响,建立了响应面模型,获得了最佳工艺参数。试验结果表明:pH值、絮凝温度、絮凝剂投放量、絮凝时间都会对技术指标产生较大影响,而助凝剂添加量所产生的影响较小;最优工艺参数为:pH值7.69、絮凝温度26.78℃、絮凝剂投放量47.70 mL、絮凝时间20.39 min,验证后测得絮凝率为76.09%;总氮去除率达51.30%、总磷去除率达57.00%、氨氮去除率达54.67%、化学需氧量去除率达43.16%、总固体去除率达54.11%、挥发性固体去除率达57.80%、固体悬浮物去除率达53.71%。     

响应面法优化类水滑石吸附F-条件

研究了Mg/Al/Fe类水滑石(MLT)去除F-的最佳吸附条件,由Plackett-Burman实验选出影响F-去除率的主要因素,利用响应面法Box-Behnken实验进行优化设计并得到回归模型。通过模型得出最佳吸附条件:焙烧温度542.22℃,MLT投加量17.11 g/L,反应时间235. 11 min,在此条件下进行实验,F-去除率为99.39%,与预测值仅相差0.14%,表明该模型的实用性。利用MLT处理实际地下水,可使处理后F-浓度达到地下水质量标准III类要求,说明类水滑石具有较好的应用价值,且MLT吸附过程符合拟二级动力学。