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膜生物反应器处理猪场污水研究

膜生物反应器处理猪场污水研究

作者：豆小敏中国农业科学院

学位级别：硕士

随着畜牧业发展，规模化养殖场粪污污染问题越来越多的受到人们的重视。其中，猪场由于污水量大，且含有大量高浓度有机污染物，污染问题不容忽视。在解决养殖业环境污染及减少养殖用水等要求的推动下，开展畜禽养殖污水的深度处理，提... 详细信息

随着畜牧业发展，规模化养殖场粪污污染问题越来越多的受到人们的重视。其中，猪场由于污水量大，且含有大量高浓度有机污染物，污染问题不容忽视。在解决养殖业环境污染及减少养殖用水等要求的推动下，开展畜禽养殖污水的深度处理，提高处理出水水质并考虑回用有着重要意义。本文基于畜禽养殖污水处理技术的发展趋势和存在问题，对膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)处理猪场污水进行了试验。使用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜处理猪场污水，考虑不同的COD及NH-N进水浓度、溶解氧水平、污泥龄，进行了四种运行工况研究。探讨了MBR作为猪场污水处理好氧段的可行性、除碳脱氮效果及MBR运行参数。试验发现第三种运行工况最佳。在试验和文献的基础上，编制了结合膜工序的猪场污水处理计算程序。主要研究结果如下： 1．第一工况时，COD平均进水1259mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为86.4％，77.3％;NH-N进水平均87.6mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为55.8％，53.4％;2．第二工况时，COD平均进水1597mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为83％，81％;NH-N进水平均574mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为52％，62％;3．第三工况为pH维持在7.6-8.4，DO维持在1-3mg／l，HRT24h，SRT45d，污泥浓度11000mg／l。进水COD平均1860mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为84.10％，81.20％;NH-N进水平均511mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为93.81％，93.61％。 4．第四工况COD进水平均1025mg／l，U型、L式膜平均去除率分别为65％，63％;NH-N进水平均为634mg／l，U型、L式平均去除率分别为87％，88％。 5．试验发现在污泥浓度相对低时，1440mg／l～5644mg／l，U型膜COD去除效果优于L式膜，差异显著，其余情况，效果相似。 6．在试验和文献基础上，编制了结合膜工序的猪场污水处理工艺设计程序。在给出饲养规模、污染物浓度和处理目标等基本信息时，该程序能够给出处理工艺所需的构筑物设计参数、机械设备选型参数、处理效果及投资、运行费用。 7．将设计程序用于浙江义乌华统集团养殖污水处理案例研究。

关键词：膜生物反应器猪场污水中空纤维膜设计程序

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锆铁复合氧化物颗粒对As(Ⅴ)的去除研究

环境化学 2011年第8期30卷 1396-1404页

作者：张艳素豆小敏于新赵蓓伦小秀北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

系统研究了锆铁氧化物颗粒吸附剂(GZI)对As(Ⅴ)的去除性能,考察了反应时间、溶液pH、初始As(Ⅴ)浓度、共存离子等反应条件的影响.同时评价了吸附后材料的脱附性能及动态处理后材料的安全性.实验结果显示,初始浓度低于20 ***-1时,5 h后As... 详细信息

系统研究了锆铁氧化物颗粒吸附剂(GZI)对As(Ⅴ)的去除性能,考察了反应时间、溶液pH、初始As(Ⅴ)浓度、共存离子等反应条件的影响.同时评价了吸附后材料的脱附性能及动态处理后材料的安全性.实验结果显示,初始浓度低于20 ***-1时,5 h后As(Ⅴ)在GZI吸附剂上达到平衡,初始浓度为50 ***-1时,24 h内As(Ⅴ)在GZI吸附剂上未达到平衡.吸附过程符合准二级速率方程,吸附开始3.0 h内,吸附主要受颗粒内扩散控制.在pH 3.0—9.0的范围内,As(Ⅴ)在GZI表面吸附不受pH影响,显示出良好的pH适用性,意味着在地下水常见的pH范围内,吸附效率不受pH影响.在pH=7.0时,As(Ⅴ)平衡浓度为13.8 ***-1时,该颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的去除容量为20.75 ***-1,优于多数已报道的颗粒除砷吸附剂.共存离子实验结果显示,HCO-3、F-、腐殖酸对As(Ⅴ)的去除存在不同程度影响,其余共存离子在中性pH条件下对As(Ⅴ)去除影响不大.碱液脱附实验表明,3.0%的NaOH适合于对吸附后的GZI进行脱附.对使用后的吸附剂颗粒进行的TCLP测试证实其是惰性的、可以安全填埋.以上结果显示GZI吸附剂是一种能应用于实际处理的除砷吸附剂.

关键词： As(Ⅴ) 锆铁复合氧化物吸附颗粒吸附剂

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用于除氟的羟基氧化锆粉末的制备与表征

环境科学 2010年第7期31卷 1520-1525页

作者：杨硕豆小敏梁文艳王毅力林微北京林业大学环境科学与工程学院北京100083

采用共沉淀法制备用于除氟的羟基氧化锆吸附剂,研究碱的滴加速度、沉淀终点pH值、烘干时间和焙烧温度4个制备条件对吸附剂除氟性能的影响.结果表明,制备羟基氧化锆吸附剂的优选工艺参数为:碱的滴加速度2mL/min,沉淀终点pH值7.0,烘干时间... 详细信息

采用共沉淀法制备用于除氟的羟基氧化锆吸附剂,研究碱的滴加速度、沉淀终点pH值、烘干时间和焙烧温度4个制备条件对吸附剂除氟性能的影响.结果表明,制备羟基氧化锆吸附剂的优选工艺参数为:碱的滴加速度2mL/min,沉淀终点pH值7.0,烘干时间72h和焙烧温度低于100℃.对所制备的羟基氧化锆进行表征,SEM结果表明它是由一些小颗粒团聚而成,粒径为20～30μm左右的粉末材料,XRD和TG/DTA说明羟基氧化锆具有无定形结构,并在焙烧温度达到600℃时转化为四方相结构,同时氮气吸附脱附法测定其具有高比表面积约138.4m2/g,孔隙结构以中孔为主,平均孔径2nm左右.本研究还对羟基氧化锆的再生性能进行了分析,结果显示吸附剂吸附饱和后,经过再生技术处理,可基本恢复原有除氟性能.

关键词：羟基氧化锆氟制备吸附表征再生

固液界面吸附机制与模型——“环境水质学前沿专栏”序言

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环境科学学报 2006年第10期26卷 1581-1585页

作者：杨敏豆小敏张昱中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

固液界面吸附是环境水化学及水处理技术研究中的一项重要内容.本文阐述了目前固液界面吸附研究方面取得的主要进展,对吸附剂表面性质、吸附络合物形态、表面反应描述中使用的一些重要实验技术、理论计算方法和模型模拟手段进行了系统的... 详细信息

固液界面吸附是环境水化学及水处理技术研究中的一项重要内容.本文阐述了目前固液界面吸附研究方面取得的主要进展,对吸附剂表面性质、吸附络合物形态、表面反应描述中使用的一些重要实验技术、理论计算方法和模型模拟手段进行了系统的介绍,并展望了固液界面吸附研究的发展趋势.表面表征技术、理论计算及表面络合模型的发展、应用和结合有力地促进了人们对各种固液界面体系吸附机制的深入理解,对于阐明污染物在水环境中迁移转化规律,及开发新型吸附剂有着重要的科学意义.

关键词：固液界面吸附表面分析表面络合模型

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5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

环境工程学报 2010年第9期4卷 1989-1994页

作者：豆小敏于新赵蓓张艳素纪小玲北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物>四方纤铁矿>水铁矿>赤铁矿>针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。... 详细信息

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物>四方纤铁矿>水铁矿>赤铁矿>针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。

关键词：铁氧化物砷吸附施氏矿物

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膜生物反应器处理猪场污水研究

农业工程学报 2005年第5期21卷 136-139页

作者：豆小敏董红敏黄宏坤赵立欣中国农科院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH+4-N)进... 详细信息

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH+4-N)进水浓度、溶解氧水平(DO)、污泥龄(SRT)进行了4种工况试验研究。结果表明,MBR作为猪场污水处理好氧段是可行的,当进水COD平均浓度为1860mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为84.10%,81.20%;NH+4-N进水平均浓度为511mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为93.81%,93.61%。

关键词：中空纤维膜生物反应器猪场污水

染料高效吸附菌Penicillium oxalicum表面特征解析

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环境污染治理技术与设备 2006年第7期7卷 34-37页

作者：黄榕德豆小敏张书军张昱杨敏中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国农业大学资源与环境学院北京100094

本研究利用Zeta电位和酸碱滴定技术对Penicillium oxalicum菌体的表面性质进行了表征,应用线性规划法求解出菌体表面在表面反应中起主要作用的4种基团酸度常数分别为4.0、7.0、8.8和10.0。与文献中数据的比较推断这些基团为羧基、磷酸... 详细信息

本研究利用Zeta电位和酸碱滴定技术对Penicillium oxalicum菌体的表面性质进行了表征,应用线性规划法求解出菌体表面在表面反应中起主要作用的4种基团酸度常数分别为4.0、7.0、8.8和10.0。与文献中数据的比较推断这些基团为羧基、磷酸基团、胺基及羟基,菌体的FTIR红外光谱解析初步验证了这一结果,上述结论为进一步研究生物吸附中菌体与吸附质之间的作用提供了必要的依据。

关键词：青霉菌红外 Zeta电位酸度常数

As(Ⅴ)在锆铁复合氧化物颗粒上的吸附动力学

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化工进展 2011年第S1期30卷 874-877页

作者：张艳素豆小敏赵蓓伦小秀赵雪芹北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

研究了锆铁复合氧化物颗粒对不同初始As(Ⅴ)浓度的吸附动力学特性。结果表明,As(Ⅴ)在吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学过程,初始As(Ⅴ)浓度越低,更易于被吸附在锆铁复合氧化物颗粒上;颗粒内扩散拟合结果显示初始As(Ⅴ)浓度越低,吸... 详细信息

研究了锆铁复合氧化物颗粒对不同初始As(Ⅴ)浓度的吸附动力学特性。结果表明,As(Ⅴ)在吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学过程,初始As(Ⅴ)浓度越低,更易于被吸附在锆铁复合氧化物颗粒上;颗粒内扩散拟合结果显示初始As(Ⅴ)浓度越低,吸附速率受颗粒内扩散过程影响越明显;膜扩散系数D_f值在(2.334～3.864)×10^(-9)cm^2·s^(-1),略小于10^(-8)cm^2·s^(-1),孔扩散系数D_p在(4.03～7.224)×10^(-8)cm^2·S^(-1),明显大于10^(-11)cm^2·S^(-1),认为吸附速率也受膜扩散过程影响;Boyd动力学研究进一步表明As(Ⅴ)在锆铁复合氧化物颗粒上的吸附过程主要由颗粒内扩散和膜扩散控制。

关键词：吸附剂锆铁复合氧化物颗粒 As(Ⅴ)去除吸附动力学

砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅱ.电荷分布多位络合模型模拟

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环境科学学报 2006年第10期26卷 1592-1599页

作者：豆小敏张昱杨敏邬晓梅何士龙中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085

利用电位滴定表征了铁铈氧化物（Fe-Ce）的表面电荷特性，并使用电荷分布多位络合模型（CDMUSIC）进行了模拟，得到Fe-Ce材料的表面位质子结合常数为5．8，位密度为23．2个·nm^-2。，高于大多数铁氧化物的表面位密度．在Fe-Ce表面特性... 详细信息

利用电位滴定表征了铁铈氧化物（Fe-Ce）的表面电荷特性，并使用电荷分布多位络合模型（CDMUSIC）进行了模拟，得到Fe-Ce材料的表面位质子结合常数为5．8，位密度为23．2个·nm^-2。，高于大多数铁氧化物的表面位密度．在Fe-Ce表面特性参数的基础上。进一步使用CD MUSIC模型对系列PH（5—9）下As（V）在Fe-Ce表面的等温吸附实验进行了模拟．结果表明，单齿单核单质子化形态zFeOAsO3H^1.5-和双齿双核非质子化形态=Fe2O2AsO2^2-共存于吸附后的Fe-Ce表面。它们的结合常数分别为31．5和34．2，电荷分布值（力分别为0．25和0．50．使用以上模型参数，对pH3．5-10．5范围内2种表面络合形态分布趋势进行了预测．结果表明，在偏酸性条件下。=FeOAsO3H^1.5-形态占主导；而=Fe2O2AsO2^2-形态主要存在于偏碱性的范围．

关键词：铁铈氧化物砷电位滴定表面络合模型