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废铁屑强化剩余污泥厌氧消化产甲烷机理研究

废铁屑强化剩余污泥厌氧消化产甲烷机理研究

作者：魏静北京建筑大学

学位级别：硕士

有关全球气候变化《巴黎协定》落槌预示着污水处理寻求碳中和运行的时代即将来临,使污泥厌氧消化这一老生常谈的技术重获新生。然而,剩余污泥能源转化率较低限制着厌氧消化技术的推广和普及,这就需要采取技术措施予以强化之。实验表明,... 详细信息

有关全球气候变化《巴黎协定》落槌预示着污水处理寻求碳中和运行的时代即将来临,使污泥厌氧消化这一老生常谈的技术重获新生。然而,剩余污泥能源转化率较低限制着厌氧消化技术的推广和普及,这就需要采取技术措施予以强化之。实验表明,废铁屑可有效强化产甲烷(CH)过程,但促进机理还未曾报道。课题就废铁屑强化污泥厌氧消化产甲烷过程开始实验研究与机理探讨。论文首先就废铁屑强化剩余污泥厌氧消化产甲烷国内外研究现状进行综述。从铁腐蚀析氢(H)现象入手,对铁在厌氧系统氧化还原电位(ORP)降低方面的作用、对厌氧微生物生理生化特性的影响、对涉及微生物酶活的影响等进行了全面分析。最后,通过生命周期评估(LCA)方法评价了基于废铁屑的污泥厌氧消化技术对环境的影响及其经济合理性。综述从技术、环境与经济三种不同角度充分论证了废铁屑强化CH产量的可行性。前期实验中,分别将废铁屑和NaS加入到无生物作用的剩余污泥中,以验证废铁屑和NaS同样可起到降低系统内ORP效果;废铁屑与NaS的适宜投加量分别为10 g/L和500 mg/L,可以达到ORP=-350 mV之相同效果。NaS替代废铁屑加入产甲烷相反应器中实验表明,因废铁屑导致的ORP下降并不足以对甲烷产量提高产生太大影响,从而排除了废铁屑ORP降低导致CH增量的强化途径。主体实验采用两相厌氧消化步骤,将10g/L废铁屑分别加入酸化相和产甲烷相,观察废铁屑介入后有机物降解情况、ORP变化、VFAs积累、生物气产量、铁浓度、微生物群落结构和酶活变化,以此分析废铁屑强化甲烷增产的真实作用机理。实验发现,铁加入酸化相和产甲烷后可分别使VSS降解率提高5.0%和13.2%,生物气产量分别提高10.0%和16.5%,CH产量分别提高10.1%和21.4%。废铁屑对厌氧消化系统ORP改变以及CH增量并不明显;析氢腐蚀对甲烷增产有微弱作用,但贡献甚微,贡献率仅为3.7%;铁对微生物生长繁殖和新陈代谢的促进作用、铁促难降解有机物转化、零价铁电子参与生化反应(假说)等其它因素应该为废铁屑强化甲烷增产的主因,贡献率高达96.3%。

关键词：厌氧消化甲烷废铁屑析氢腐蚀氧化还原电位(ORP)

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废铁屑深度处理焦化废水新方法

环境科学与技术 2010年第S2期33卷 327-329页

作者：石兴阳王海人陈庚屈钧娥湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉430062

利用镀铜铁屑作为电极在不同控制条件下深度处理焦化废水,探索研究最佳处理方案。未通电、恒电流、恒电压和脉冲电流四种模式的对比实验表明:脉冲模式下,单位降解COD的耗电量大大小于恒电流和恒电压模式;同时,COD去除率与时间t的线性相... 详细信息

利用镀铜铁屑作为电极在不同控制条件下深度处理焦化废水,探索研究最佳处理方案。未通电、恒电流、恒电压和脉冲电流四种模式的对比实验表明:脉冲模式下,单位降解COD的耗电量大大小于恒电流和恒电压模式;同时,COD去除率与时间t的线性相关性最好,有利于连续去除COD。因而,在实际操作工艺中更具有可操作性。脉冲电流模式下向降解液中添加氧化剂能取得更好的降解效果,反应1h时,COD去除率达到84%,色度去除率达91%,降解后废水COD为43mg/L,已达到国家一级排放标准。

关键词：废铁屑电流模式焦化废水深处理

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废铁屑处理难生物降解染料废水

环境污染与防治 2002年第4期24卷 219-221页

作者：周红艺汪大翚黄新文浙江大学环境与资源学院杭州310027 浙江工业大学生物与环境工程学院杭州310032

研究了用废铁屑处理难生物降解的染料废水 ,考察了进水 p H值、曝气时间、固液比、铁碳比、铁屑粒度对废水处理效果的影响 ,并确定了适宜实验条件。实验证明 ,该法可以有效去除染料废水的色度和 CODCr,在实验考察范围内 ,脱色率和 CODC... 详细信息

研究了用废铁屑处理难生物降解的染料废水 ,考察了进水 p H值、曝气时间、固液比、铁碳比、铁屑粒度对废水处理效果的影响 ,并确定了适宜实验条件。实验证明 ,该法可以有效去除染料废水的色度和 CODCr,在实验考察范围内 ,脱色率和 CODCr去除率分别可达 90 %、6 1.7%。同时废水可生化性也得到了改善 ,BOD5/CODC r从 19.6 %上升到 2 9.5% ,提高了 50 % ,有利于后续生化处理。该法以废治废。

关键词：废铁屑铁屑法染料废水废水处理难降解废水

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废铁屑-H_2O_2法处理炼油厂含酚废水

化工环保 1997年第6期17卷 342-345页

作者：张伟孙金蓉赵立新吴芳云石油大学环境中心

用废铁屑作催化剂，Ｈ２Ｏ２作氧化剂，对炼厂汽提后含硫废水进行了除酚试验研究。考察了初始ｐＨ、Ｈ２Ｏ２投加量、废铁屑投加量对酚去除率的影响。对含酚量为３３１．５ｍｇ／Ｌ的废水，将其初始ｐＨ调至７．２，３０％Ｈ２Ｏ２的投... 详细信息

用废铁屑作催化剂，Ｈ２Ｏ２作氧化剂，对炼厂汽提后含硫废水进行了除酚试验研究。考察了初始ｐＨ、Ｈ２Ｏ２投加量、废铁屑投加量对酚去除率的影响。对含酚量为３３１．５ｍｇ／Ｌ的废水，将其初始ｐＨ调至７．２，３０％Ｈ２Ｏ２的投加量为７．５ｍＬ／Ｌ，废铁屑的投加量为３～８ｇ／Ｌ，经２ｈ反应后，酚的脱除率可达９９．９％。

关键词：废水催化氧化废铁屑过氧化氢石油工业

废铁屑投加抑制化粪池硫化氢产生的作用机制及影响特性研究

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废铁屑投加抑制化粪池硫化氢产生的作用机制及影响特性研究

作者：何宛泽西安建筑科技大学

学位级别：硕士

长期处于厌氧状态下的化粪池沉积相是硫化氢(HS)等危害性气体释放的重点源头之一,严重影响着城市空气环境质量并危及居民身体健康。投加铁盐能够有效抑制HS产生,但铁盐的大范围工程应用经济消耗大,难以契合低碳降耗的时代发展要求。本... 详细信息

长期处于厌氧状态下的化粪池沉积相是硫化氢(HS)等危害性气体释放的重点源头之一,严重影响着城市空气环境质量并危及居民身体健康。投加铁盐能够有效抑制HS产生,但铁盐的大范围工程应用经济消耗大,难以契合低碳降耗的时代发展要求。本文基于“废弃物资源化利用”的理念,以废铁屑作为Fe和Fe释放源,通过化学沉积硫化物(HS、HS、S)及抑制硫酸盐还原菌(SRB)活性为基本原理,提出了基于废铁屑投加的抑制化粪池沉积相硫化氢的技术方法。本研究搭建了双格化粪池模拟实验反应装置,设计废铁屑以“铁屑棒”的方式投加,首先通过实验探究其影响范围后,进一步设计实验方案进行长期实验。通过对比投加前、投加中和恢复阶段三个阶段的长期实验,研究了废铁屑投加作用下HS的抑制效能与机理,探究了投加废铁屑下化粪池运行的响应特性。研究结果表明:(1)废铁屑投加能够有效抑制化粪池硫化物产生及其在气液界面散逸过程。在废铁屑投加条件下,化粪池前格和后格气态HS(g)和溶解态硫化物平均浓度均有效降低,其中HS(g)平均浓度分别降低了92.6%和82.5%,溶解态硫化物的平均浓度分别降低了45.6%和42.4%;在废铁屑实施投加后的36天内,化粪池气相空间几乎检测不到HS(g),基本实现对HS(g)释放的完全抑制。加入废铁屑的40天内,化粪池前格和后格污水SO平均浓度分别提高了29.4%和28.9%,说明废铁屑可抑制硫酸盐还原过程。废铁屑投加显著提高了化粪池污水和沉积相中的总铁含量,加入废铁屑15天,化粪池前格和后格污水二价铁平均浓度分别提升至1.9 mg/L和1.5 mg/L,三价铁平均浓度分别提升至0.9mg/L和0.8 mg/L,化粪池沉积物中的总铁浓度由3.4 mg/L升高至5.4 mg/L。(2)基于物化表征、微生物群落及生化特性分析研究了废铁屑抑制化粪池HS产生的作用机制。表征结果表明废铁屑腐蚀释放的Fe和Fe会与硫化物发生化学反应生成不溶物Fe S,降低了硫化物浓度进而抑制其气液界面传质与释放过程。废铁屑投加对化粪池内硫酸盐还原菌(SRB)及硫氧化-硝酸盐还原菌(so NRB)物种丰度具有显著影响。结果表明,废铁屑作用下,以Desulfovibrio(脱硫弧菌属)为主的传统化粪池SRB优势菌属相对丰度显著降低,以Mycobacterium(分支杆菌属)为主的so NRB的相对丰度则明显增加,说明废铁屑能够同步抑制硫化物产生和强化硫化物的生物氧化过程。与此同时,研究发现废铁屑会导致微生物细胞活性和微生物胞外聚合物含量降低,破坏生物膜结构进而抑制了HS的产生。(3)研究分析了废铁屑投加下化粪池运行的响应特性。结果表明废铁屑在一定程度上改变了微生物多样性及群落结构,进而影响化粪池污染物的转化过程。在水质方面,废铁屑投加初期导致化粪池前格和后格的溶解性化学需氧量(SCOD)分别提高11.4%和14.7%,氨氮类污染物质浓度无显著变化,总磷平均浓度分别从9.2 mg/L和8.5 mg/L降低至7.6 mg/L和7.7 mg/L,出水碳氮比及碳磷比小幅度提高,对后续污水脱氮除磷处理有一定积极作用。在沉积相方面,废铁屑投加能够提高沉积污泥的密实程度,降低污泥的含水率,说明投加废铁屑可适当延长化粪池清掏周期,且有助于后续污泥的稳定化处理。

关键词：化粪池硫化氢废铁屑抑制机理响应特性

废铁屑强化厌氧氨氧化运行条件及脱氮效能研究

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废铁屑强化厌氧氨氧化运行条件及脱氮效能研究

作者：李天皓苏州科技大学

学位级别：硕士

厌氧氨氧化工艺作为一种经济高效、绿色节能的新型生物脱氮工艺,近年来受到越来越多国内外研究人员的关注。厌氧氨氧化反应是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体,亚硝酸盐为电子受体,直接将氨氮转化为氮气的过程。与传统生物... 详细信息

厌氧氨氧化工艺作为一种经济高效、绿色节能的新型生物脱氮工艺,近年来受到越来越多国内外研究人员的关注。厌氧氨氧化反应是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体,亚硝酸盐为电子受体,直接将氨氮转化为氮气的过程。与传统生物脱氮工艺相比,厌氧氨氧化工艺在运行过程中无需额外供氧,节省了一半以上的能源,厌氧氨氧化菌作为无机化能自养菌,也节省了有机碳源的投加。然而厌氧氨氧化菌对生存环境敏感,生长代谢慢等特性,导致了厌氧氨氧化工艺存在启动时间长,运行稳定性性差等问题,制约了厌氧氨氧化工艺的实际应用。适合厌氧氨氧化菌生长的温度为30～40°C,过高或过低的温度都会影响厌氧氨氧化工艺的氮素去除效果。适合厌氧氨氧化菌生长的p H值为6.7～8.3,在极端p H值条件下,厌氧氨氧化活性表现出明显受到抑制。此外,厌氧氨氧化菌还对污水中的有机物浓度较为敏感。铁基材料通过强化生理活动和刺激活性来强化厌氧氨氧化菌的生长代谢,铁基材料的投加有利于促进厌氧氨氧化菌的富集。此外,厌氧氨氧化菌需要产生大量含血红素c的酶来进行新陈代谢,这些酶参与电子传递,提高厌氧氨氧化菌细胞的代谢。为此我们开展了利用废铁屑作为铁基材料如何快速启动厌氧氨氧化反应器,强化厌氧氨氧化菌富集的研究,探究低温下废铁屑的两种投加方式对厌氧氨氧化反应的脱氮效果的影响及差异机制。本研究以废铁屑作为铁基材料,利用CSTR反应器长期培养厌氧氨氧化污泥,探究投加废铁屑后厌氧氨氧化反应器的启动过程及氮素去除效果影响以及对微生物群落结构变化的影响。在30°C及低温下(废铁屑,考察了反应器的厌氧氨氧化性能及氮素去除效果,并通过厌氧氨氧化污泥特性分析、污泥中铁形态分析、微生物群落多样性结构分析等,研究了低温下两种投加方式作用机制的差异,旨在优化废铁屑等铁基材料的投加方法。本研究首次将工业副产物废铁屑作为铁基材料,研究了不同浓度的废铁屑对厌氧氨氧化工艺启动过程的影响,以及运行过程中氮素变化,同时利用分子生物学技术分析启动过程前后微生物群落结构变化及相关功能菌含量变化;首次将工业副产物废铁屑作为铁基材料,研究了不同的投加方式在低温及最适温度下对厌氧氨氧化工艺稳定运行过程的影响,采用XPS、SEM等表征手段探究两种投加方式的差异,采用分子生物学技术分析启动过程前后微生物群落结构变化。通过实验研究得到主要结论如下:(1)投加废铁屑有利于厌氧氨氧化反应器的启动,启动过程中耗时更短,负荷提升更快,总氮去除率达到70%所用时间比未投加废铁屑缩短了15d。投加3g/L废铁屑的反应器具有较好的稳定性,抗冲击负荷能力较强;投加9g/L废铁屑的反应器在实验后期脱氮效果变差。3g/L废铁屑在厌氧氨氧化启动过程中促进厌氧氨氧化菌的生长繁殖,提高厌氧氨氧化菌16S r RNA基因的表达量,为1.19×10。投加废铁屑降低了微生物群落的多样性,改变了浮霉菌门的相对丰度,未投加、投加3g/L和9g/L废铁屑的反应器浮霉菌门丰度分别增长了-0.1%、3.9%和-6.6%。厌氧氨氧化菌优势菌属Candidatus Kuenenia的适应性更强,更容易富集,在投加3g/L废铁屑的反应器中丰度达到20.0%。(2)30°C下,直接和间接投加5g/L废铁屑短期内均对厌氧氨氧化过程产生抑制作用,反应3h内总氮去除率分别为21.7%、19.4%,低于未投加废铁屑的24.5%。而在长期培养过程中,两种投加方式投加废铁屑均可以提高反应器的氮素去除效果。当进水总氮负荷提高至1.65kg/(m·d)时,未投加、直接投加和间接投加废铁屑的反应器总氮平均去除率分别为64.2.0%、75.6%和69.1%。(3)低温下,废铁屑的两种投加方式在短期内均产生抑制作用。连续运行30天后,间接投加废铁屑的反应器脱氮性能开始恢复,废铁屑表现出促进作用;而直接投加废铁屑的反应器脱氮性能未能恢复。(4)废铁屑能够在水中氧化,调节反应器的p H值和DO,改善厌氧氨氧化菌的生境,同时释放铁离子,为厌氧氨氧化菌提供生长需要的铁离子。低温投加废铁屑不仅能够促进MLSS和MLVSS的提高,还能促进EPS的产生,还有利于颗粒污泥的形成。(5)Candidatus Kuenenia为3组反应器中优势厌氧氨氧化菌属,低温下投加废铁屑促进了厌氧氨氧化菌的生长,而以间接投加促进效果更为显著。未投加、直接和间接投加废铁屑的反应器中Candidatus Kuenenia的相对丰度分别增加-1.05%、0.14%和0.96%。

关键词：厌氧氨氧化废铁屑投加方式低温高通量测序

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废铁屑-膜分离法处理含铬废水的研究

武汉理工大学学报 2008年第9期30卷 72-75页

作者：李爱阳李大森胡波年蔡玲朱志杰湖南工学院化工系衡阳421002 长沙远大住宅工业有限公司长沙410001 中南大学化学化工学院长沙410083

采用中和沉降-膜分离法处理含铬废水,此法处理含铬废水效果明显。试验结果表明:处理后的含铬废水出水水质与中和沉降条件、过滤条件等操作参数有关。当中和pH值为3—4,还原时间为2 h,纳滤膜过滤温度为70℃,操作压力为0.7 MPa,进料流量为... 详细信息

采用中和沉降-膜分离法处理含铬废水,此法处理含铬废水效果明显。试验结果表明:处理后的含铬废水出水水质与中和沉降条件、过滤条件等操作参数有关。当中和pH值为3—4,还原时间为2 h,纳滤膜过滤温度为70℃,操作压力为0.7 MPa,进料流量为50 L/h时,含铬废水中的Cr(Ⅵ)、总Cr、CODCr和悬浮物的去除率分别达到99.5%,99.5%,97%和93.1%,出水水质达到国家《污水综合排放》一级标准。

关键词：含铬废水处理废铁屑纳滤还原沉降

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废铁屑-粉煤灰改性集成处理印染废水试验

安徽农业科学 2007年第27期35卷 8642-8643页

作者：陈院华冯俊生江苏工业学院环境与安全工程系江苏常州213164

利用废铁屑与粉煤灰两种废物集合处理印染废水。通过对某印染废水的混凝、微电解、吸附处理,废水的COD和色度去除率分别达到84.85%和95.53%。该过程是集成了浮选技术、电化学法、混凝法、吸附法于一体的处理印染废水的新方法。

关键词：废铁屑粉煤灰印染废水混凝微电解吸附

废铁屑、还原铁粉对剩余污泥厌氧消化效果的研究

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工业水处理 2019年第8期39卷 69-73页

作者：艾乐仙邓风胡潇鹏张效华南京工业大学环境学院江苏南京210000 南京工业大学城建学院江苏南京210000

通过实验探究了废铁屑和还原铁粉对污泥厌氧消化上清液中挥发性脂肪酸(VFAs)、溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH4^+-N)以及总磷(TP)的影响。研究表明:与还原铁粉相比,废铁屑更能促进污泥厌氧消化水解产酸的效果,并增加污泥的SCOD,第5天S... 详细信息

通过实验探究了废铁屑和还原铁粉对污泥厌氧消化上清液中挥发性脂肪酸(VFAs)、溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH4^+-N)以及总磷(TP)的影响。研究表明:与还原铁粉相比,废铁屑更能促进污泥厌氧消化水解产酸的效果,并增加污泥的SCOD,第5天SCOD达到最大,较投加还原铁粉提高了33.51%;投加废铁屑和还原铁粉均能促进污泥厌氧消化水解过程中NH4^+-N含量的升高,但废铁屑的效果优于还原铁粉;废铁屑和还原铁粉均可抑制污泥厌氧消化过程中TP的释放,还原铁粉的效果优于废铁屑,对磷的去除率达到93.6%。

关键词：污泥厌氧消化废铁屑还原铁粉