纳米TiO_2对沉积物吸附氨氮的影响及其机制探讨

纳米TiO2在生产使用过程中不可避免地大量进入水环境,并影响到其他传统污染物质(如氨氮)的迁移转化.氨氮在沉积物上的吸附和解吸附是水环境中氮素循环的关键过程之一.本研究测定了受纳米TiO2污染沉积物、常规TiO2污染沉积物和未受TiO2污染沉积物的零电荷点,并通过氨氮吸附热力学和吸附动力学实验,研究了纳米TiO2对沉积物吸附氨氮的影响.得出如下结论:(1)研究中的三组沉积物与NH4+-N之间没有静电吸引力;(2)修改后的Freundlich和修改后的Langmuir模型对氨氮吸附的拟合效果都比较好,且后者拟合度更高;(3)纳米TiO2的添加降低了氨氮的吸附—解吸平衡浓度,减小了沉积物向上覆水中释放氨氮的趋势;(4)抛物线扩散模型能较好地拟合三组沉积物吸附氨氮的动力学过程,结果显示纳米TiO2对沉积物吸附氨氮的动力学特征(快慢)没有影响,但增强了沉积物吸附氨氮的强度.     

厌氧污泥接种好氧反应器处理生活污水的启动研究

以模拟乡镇生活污水为处理对象,利用厌氧污泥接种启动好氧小试反应器,采取连续进水连续曝气的方式,进行构建好氧生物处理系统,考察驯化过程反应器中污染物的去除效率.实验结果表明:常温条件下,模拟生活污水进水量为4 L/d,HRT(水力停留时间)为12 h,进水均值COD(化学需氧量)为400 mg/L,NH~+_4-N(氨氮)为20 mg/L,TN(总氮)为25 mg/L,TP(总磷)为4 mg/L,运行12 d,实验出水COD为39.80 mg/L,NH~+_4-N为0.98 mg/L,TN为8.32 mg/L,TP为0.96 mg/L;运行29 d,COD、NH~+_4-N平均去除效率均可稳定达到90.0%,活性污泥生长良好,初步构建好氧生物处理系统.     

香溪河库湾沉积物及库岸土壤对磷的吸附特征

采集香溪河沉积物及库岸土壤,进行磷的吸附动力学实验和等温吸附实验,研究吸附特性.结果表明准二级动力学模型为描述香溪河土壤磷吸附的最优方程(R2:0.997 9~0.999 8);垂直方向上,沉积物对磷的吸附能力较库岸土壤更强;时间上,夏季沉积物对磷的最大吸附量为273.16mg/kg,秋季最大吸附量为415.31mg/kg,夏季沉积物对磷的吸附能力较秋季弱.根据Langmuir模型对等温吸附线性拟合得到的最大吸附量(Q_(max))、平衡吸附系数(KL)和最大缓冲容量(MBC)空间差异较大,Q_(max)所得规律与等温吸附线实际规律一致;Q_(max)、KL和MBC均表现为秋季吸附量大于夏季吸附量.沉积物的本底吸附态磷NAP和沉积物对磷的吸附解吸平衡浓度EPC0高于消落带及上缘土壤,其磷释放风险更大;沉积物EPC0浓度高于上覆水P浓度,香溪河沉积物表现为"源".     

不同人工湿地填料对氨氮的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学实验分别研究了泥灰页岩、黑色页岩、蜂窝煤渣和河砂等不同填料对城市生活污水中氨氮的吸附特征.结果表明:4种不同填料对氨氮的吸附量均随着氨氮起始浓度的增加而增大,且各填料对氨氮的最大吸附量大小次序依次为蜂窝煤渣(1.02 mg/g)泥灰页岩(0.86 mg/g)黑色页岩(0.77 mg/g)河砂(0.74 mg/g).当进水中氨氮浓度低于50 mg/L时,氨氮去除率随着进水氨氮浓度的增加而增大,当进水中氨氮浓度大于50 mg/L时,氨氮去除率随进水氨氮浓度的增加逐渐降低.4种填料对氨氮的吸附是快速吸附、缓慢平衡的过程.研究表明,蜂窝煤渣更适合作为人工湿地污水去除氨氮的填料.     

厦门港间隙水碱度和沉积物反应活性

测定了厦门港沉积物间隙水NH~+_4、SO~(2-)_4、pH、AlK、Ept、Ca~(2+)和Mg~(2+)等参量的深度分布,探讨由SO~(2-)_4、NH~+_4、Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度计算间隙水AlK的计算式,得出了沉积物成岩分解有机质N/C无素比值在柱样表层为0.16,深层为0.083,间隙水△SO~(2-)_4/△∑CO_2=0.51,通过表层沉积物的缺氧培养,测出了海区沉积物化学成岩反应活性的分布。     

宏孔烧结沸石球对氨氮吸附性能的研究

以一种低成本、作为潜在过滤介质的宏孔烧结沸石球为研究对象,考察了不同条件下所制备的沸石球对氨氮去除的影响,并对其吸附机理进行了研究.结果表明,Langmuir方程较Freundlich方程能更好地拟合沸石球对氨氮的等温吸附过程,说明沸石球对氨氮的吸附过程以化学吸附为主.通过Langmuir吸附等温方程拟合沸石球的最大吸附量为2.847mg/g,实际实验中测得最大吸附量可达3.527mg/g.沸石球对100mL 10mg/L氨氮的最大去除率可达93.86%.准二级反应动力学方程能较好地描述沸石球吸附氨氮的过程.根据颗粒内扩散模型拟合可知,沸石球吸附氨氮的控制步骤主要是颗粒间扩散.     

三种氟喹诺酮类抗生素在黄河沉积物中的吸附行为

采用批平衡法研究了3种氟喹诺酮类抗生素环丙沙星、诺氟沙星、恩诺沙星在黄河沉积物上的吸附特性.结果表明:环丙沙星、诺氟沙星、恩诺沙星在沉积物中的吸附均呈现先快速增长后缓慢平衡的趋势,吸附平衡时间皆为12 h,平衡吸附量分别为88.97、76.25、54.53 mg/kg.吸附数据与准二级动力学方程有较好的拟合,反应速率常数为11.59~225.70g/(mg·h).吸附等温线能较好地符合Henry方程和Freundlich方程,沉积物对环丙沙星和诺氟沙星的吸附能力较强,对恩诺沙星的吸附效果较差.     

不同路域植被类型土壤对Cu2+和Pb2+吸附特性的比较

采用振荡平衡法研究Cu²⁺和Pb²⁺两种重金属在长春地区一些典型路域植被土壤中的热力学和动力学吸附特性. 结果表明: 这两种重金属在不同土壤中的吸附等温线均符合Langmuir方程和Freundlich方程, 但Langmuir方程的拟合效果更好, 即两种重金属在不同土壤中的吸附过程更接近单分子层吸附模型; 灌木丛植被类型的土壤对Cu²⁺和Pb²⁺的饱和吸附量最大, 分别为3 429,5 311 mg/kg; 灌木丛植被类型的土壤对重金属的吸附速率最大, 由Elovich方程可知, 这与该土壤的pH值、 阳离子交换量(CEC)、 有机质含量和黏粒含量较高等理化性质有关, 且Pb²⁺比Cu²⁺更易被土壤吸附.     

江西省不同营养类型湖泊底泥沉积物对磷的等温吸附特征

利用TLI方法将江西省18个湖泊分为中营养型和轻度富营养型两类。在低范围初始磷浓度和高范围初始磷浓度条件下,研究了两类湖泊底泥沉积物对磷的吸附等温热力学特征,并得出其相应的热力学参数特征值,研究结果表明:在低初始磷浓度条件下,两类湖泊对的磷等温吸附线符合Linear模型;在高初始磷浓度条件下,两类湖泊对磷的吸附等温线均能较好的符合Langmuir模型和Freundlich模型,显著水平(P0.05);中营养型湖泊底泥沉积物对磷的最大吸附量Q_(max)、吸附效率m、沉积物本底吸附态磷NAP和磷吸附/解吸平衡浓度EPC_0分别为669.828～833.224 mg/kg、112.006～216.07 L/kg、15.274～25.177 mg/kg和0.071～0.225 mg/L,而轻度富营养湖泊底泥沉积物对磷的Q_(max)、m、NAP和EPC_0分别为718.027～856.822 mg/kg、124.310～148.910 L/kg、22.248～30.838 mg/kg和0.156～0.259 mg/L,从热力学参数的大小方面分析,中营养型湖泊Q_(max)、NAP、EPC_0、K的值均小于轻度富营养型湖泊;中营养型湖泊底泥沉积物的Q_(max)、NAP、EPC_0与TP、IP、Fe/Al-P与OP含量相关性较好;而轻度富营养型底泥沉积物Q_(max)、NAP、EPC_0与IP、Fe/Al-P含量相关性较好,Q_(max)、NAP和EPC_0与沉积物污染程度有关。该研究结果为进一步揭示湖泊富营养化机制提供数据上的支撑。     

杭嘉湖流域某源头沟渠沉积物氮及磷的吸附

为揭示氮、磷在农业沟渠中的迁移转化机制,研究沟渠沉积物的吸附特性。通过吸附实验,研究氨氮和磷酸盐的吸附动力学及吸附等温线特征。结果表明,沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附是一个复合动力学过程,主要吸附过程发生在0~5 h之内,氨氮、磷酸盐最大吸附速率分别为160 mg/(kg·h)和300 mg/(kg·h);在实验浓度范围内,氨氮和磷酸盐的吸附等温线均呈良好线性变化;与同流域内湖泊河流相比,氮、磷在农田沟渠中并未大量累积;当pH在5~9之间变化时,pH值升高有利于沟渠沉积物对氨氮的吸附,而磷酸盐的吸附能力随pH值的降低而增强。     

内蒙古部分河段沉积物磷的赋存形态及吸附行为

为了研究内蒙古部分河段沉积物对磷的赋存形态及吸附性,对4个采样点的理化性质、磷形态、动力学及热力学吸附行为进行模拟,运用动力学、热力学模型对数据进行拟合.结果表明:各河段沉积物对磷的吸附动力学符合Lagergren准二级吸附速率方程; Langmuir等温吸附方程能更好地描述出沉积物对磷的静态吸附为单分子层吸附.得出最大吸附量在0.15～0.52 mg/g之间,最大值出现在老哈河.各采样点沉积物中总磷含量在183～239 mg/kg,总磷中以无机态磷为主,而主要的赋存形态为原生碎屑磷.研究发现,各采样点沉积物的磷含量均高于其相应上覆水的磷含量,说明沉积物对上覆水中磷的吸附量小于沉积物自身的磷含量,所以沉积物表现为"源",有向上覆水释放磷的潜力.     

Fe(NO3)3改性活性炭吸附氨氮的性能研究

通过超声浸渍法对活性炭进行负载Fe(NO_3)_3改性,采用扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、质量滴定、红外光谱分析(FT-IR)和Boehm滴定等多种分析方法对未改性活性炭(AC)和改性活性炭(AC-Fe)进行表征,探讨了在不同条件下改性前后活性炭对污水中氨氮的吸附能力和动力学特性.结果表明,经超声浸渍铁元素改性后,活性炭大孔和中孔的孔容积以及比表面积减小,平均孔径略有增大,表面含氧官能团种类基本没有变化. AC-Fe的内酯基、酚羟基及碱基分别增加了12.8%、13. 3%、4. 4%,羧基减少了28. 6%,其等电点由5. 8增大到8. 2.当氨氮质量浓度为10 mg/L,活性炭投加量20g/L,温度5℃时,AC-Fe对氨氮的吸附量为0. 138 mg/g,较AC对氨氮的吸附量提高了29. 0%. Langmuir方程和Freundlich方程均能较好地描述改性前后活性炭对氨氮的等温吸附过程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程.     

无植物生物滞留池去除生活污水中典型抗生素及其效能强化

传统生物滞留池氮磷去除效果差,对抗生素等新兴污染物的去除效能尚不清晰,通过添加活性炭层、铁粒构建微生物燃料电池改进生物滞留池,考察了其对化学需氧量(COD)、氨氮(NH~+_4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、磺胺甲恶唑(SMX)、四环素(TC)的去除效能.结果表明,较常规生物滞留池,强化型生物滞留池对TP的去除率提高了20%,稳定运行105 d且无释磷现象;在进水投加0.8 mg/L抗生素(SMX/TC)的条件下,强化型生物滞留池对SMX和TC的去除率分别为99.62%和99.67%,较常规生物滞留池分别提高了67.66%和35.24%;投加SMX/TC并未对强化型生物滞留池COD、TP的去除产生抗生素胁迫,且对TN和NH~+_4-N的去除产生显著性促进作用,去除率分别提高了29.47%和26.09%.     

污水处理的固定化微生物与游离微生物性能的比较

固定化微生物技术在污水处理中的应用已经引起越来越多的重视.本文重点研究固定化微生物处理焦化污水时的主要性能.通过对进水与出水氨氮(NH4+-N)、挥发酚及化学耗氧量(COD)的检测分析,考察了温度、pH值、氨氮和有机负荷等对固定化微生物性能产生的影响,采用电镜和光镜观察了固定化微生物的形态,并通过克氏定氮法测定了高效微生物菌群在FPUFS载体上的生物负载量,得出了固定化微生物系统去除COD、挥发酚和氨氮的工艺设计参数.结果表明:固定化微生物在温度为10-55℃、pH值4-11范围内具有较好的活性,200mg/L以上的NH4+-N以及150mg/L以上的NH3对硝化菌及亚硝化菌没有抑制.在有机负荷较高的情况下,仍具有较好的硝化作用.在满足出水中COD≤100mg/L,及NH1+-N≤15mg/L时,相应的容积负荷分别为:COD容积负荷最大为8.91kg/m3·d,NH4+-N容积负荷最大为1.16kg/m3·d.在固定化微生物系统中,生物负载量为32g/L,好氧、兼性和厌氧菌同时存,硝化和反硝化同时进行,丝状微生物较为发达,这为高浓度、难降解有机物及高氨氮污水降解奠定了基础.本文还在相同条件下与游离微生物性能进行了比较,说明固定化微生物技术在各个方面所表现出的性能都较后者具有明显的优势.     

氨氮对UASB-ALR工艺处理晚期垃圾渗滤液的抑制性研究

采用升流式厌氧污泥层反应器(UASB)-气升式环流反应器(ALR)的组合工艺处理高氨氮垃圾渗滤液。稳定运行阶段,通过添加氯化铵,考察NH4+-N浓度对UASB-ALR工艺稳定运行的影响。结果表明,当UASB进水氨氮浓度超过2 660mg/L时,UASB的有机物去除率下降到60%。当ALR进水中NH4+-N浓度达到3140 mg/L时,ALR对COD和NH4+-N去除率分别下降到12.8%和57%。经过7 d的恢复期,UASB对COD的去除率回升到78.5%,ALR反应器的COD及NH4+-N去除率均无法恢复到抑制前的水平。     

氨氮浓度对黄鳝最大摄食率的影响

在室内条件下,采用食物平衡法研究了不同氨氮浓度对黄鳝最大摄食率的影响.方差分析表明,在水温相同(28℃±1.5℃)条件下,NH3-N浓度对黄鳝最大摄食率有极显著的影响(p0.01),并且在NH3-N为9.55mg/L时黄鳝的最大摄食率相对最高.另外,黄鳝对养殖水体中的氨氮浓度也有一定的调控作用.     

人造沸石吸附解吸NH4+特征

为寻求具有直接吸附缓释效应的环境材料,首先通过对比三种沸石对氨氮的吸附动力学行为,研究沸石吸附解吸机理,然后应用等温吸附研究沸石等温吸附特征,再结合电镜扫描、比表面积和孔径分析,采用动力吸附和等温吸附实验,研究人造沸石吸附氨氮机理以及沸石结构对其吸附性能的影响.结果表明,沸石对NH_4~+的吸附动力学行为符合伪二级动力学方程,NH_4~+浓度为400 mg·L~(-1)时,三种沸石吸附量相差倍数最大,AZ吸附量分别是MO和CL的2.83倍和4.07倍;Freundlich方程能很好地模拟人造沸石对氨氮的吸附过程,吸附强度值大于天然沸石.     

集成式反应器SND对低碳氮比生活污水的深度脱氮效能及其动力学

以由实际生活污水配制的低C/N比生活污水为研究对象,在集成式反应器主反应区实现了同步硝化反硝化(SND)脱氮.考察了集成式反应器对低C/N比污水的脱氮效能.结果表明:DO=1.4~1.7mg/L,总HRT=18h(主反应区HRT=7.2h),C/N=5时,NH+4-N可从15±2mg/L平均降至2.5mg/L,总氮可以从20±2mg/L平均降至3.4mg/L,TN处理负荷可达0.13kg TN/(m3·d),较同类低C/N比污水脱氮系统高;相同条件下连续运行时,出水NH+4-N和TN浓度稳定在0.8~3.0mg/L和1.4~4.7mg/L,去除率在80.2%~94.9%和76.5%~93.2%.以Monod方程为基础通过物料衡算求解出SND动力学方程并求得硝化过程氨氮饱和常数KNH4-N+=1.34mg/L,氨氮降解反应级数n=0.622 4,反硝化过程硝酸盐氮饱和常数KNO3-N-=0.71mg/L.分析表明:该SND系统内生物量充足、活性高,生物降解效率受底物浓度限制小,集成式反应器结构合理,可实现小水量低C/N比生活污水深度脱氮,为我国中小城镇生活污水深度处理提供技术支持和理论依据.     

改性沸石作为BAF填料处理生活污水的研究

沸石分子筛因其特殊的结构特性对氨氮具有较高的吸附性能.将天然斜发沸石在250℃下高温改性,并用于含氨氮溶液的等温吸附处理,获得了在不同氨氮初始质量浓度下的改性沸石等温吸附曲线.根据朗格缪尔吸附理论拟合得到改性沸石的等温吸附方程1/qe=7.589 86/Ce+0.137 39,并求得其对氨氮的理论最大吸附量qm为7.278 6 mg/g.通过对沸石曝气生物滤池系统在不同水力负荷和气水比条件下的运行研究,总结出改性斜发沸石作为曝气生物滤池工艺的最佳水力负荷为0.15～0.25m3/(m2.h),气水比为20∶1.     

竹炭表面改性对两种抗生素吸附性能的影响

采用磷酸(H3PO4)和氢氧化钠(Na OH)对竹炭表面进行改性,并考察其对环丙沙星(CIP)和诺氟沙星(NOR)的吸附性能.结果表明,2种改性竹炭对环丙沙星和诺氟沙星均有良好的吸附效果.经H3PO4改性后的竹炭对环丙沙星和诺氟沙星两类抗生素最大平衡吸附容量分别可达到88.14和65.17 mg/g,经Na OH改性后的竹炭对环丙沙星和诺氟沙星两类抗生素最大平衡吸附容量分别可达到82.23和69.02 mg/g.与Langmuir方程相比,2种抗生素的吸附过程更适合用Freundlich方程来进行描述,也表明了竹炭对这2种抗生素的吸附属于非均匀性吸附.两者的吸附过程更符合二级反应动力学方程.经H3PO4改性后竹炭提高了表面酸性基团的数量,可以在一定程度上增加竹炭对亲水性药物的吸附量.而Na OH改性会增加竹炭表面的碱性基团的数量,同时在一定程度上增强了竹炭对憎水性药物的吸附量.