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中国环境科学学会2024年科学技术年会

作者：贺舒敏周小翔党小燕李旭张延平朱彤王有昭东北大学机械工程与自动化学院沈阳铝镁设计研究院有限公司

本次试验研究采用二维电催化氧化法对模拟养猪废水厌氧消化液中的COD去除效果进行分析,同时选用以泡沫镍为基体,在电极表面附着金属镍（Ni）、钴（Co）和锰（Mn）,通过对制备电极中所用到的极板镀层进行单因素工艺参数试验研究,确定了... 详细信息

本次试验研究采用二维电催化氧化法对模拟养猪废水厌氧消化液中的COD去除效果进行分析,同时选用以泡沫镍为基体,在电极表面附着金属镍（Ni）、钴（Co）和锰（Mn）,通过对制备电极中所用到的极板镀层进行单因素工艺参数试验研究,确定了最佳的制备工艺参数,制备出具有高导电性和高析氧性能的镍钴锰电极（Ni-Co-Mn/NF）;其次,在不同工艺参数条件下对模拟养猪废水厌氧消化液中COD的去除率和能耗进行了分析。研究结果表明, Ni-Co-Mn/NF电极的最佳配比为:硫酸镍100g/L,硫酸钴20g/L,硫酸锰3.0g/L,柠檬酸钠80g/L,电流密度为30 m A/cm,电沉积温度和时间分别是25℃和20min,硼酸30g/L,糖精和丁炔二醇分别为1.0g/L和0.1g/L,十二烷基磺酸钠0.1g/L。二维电催化氧化方法对模拟养猪废水厌氧消化液的COD具有明显降解效果,当极板间距保持在1.5cm,电流密度保持在30mA/cm, pH值保持在6-8, Cl浓度为4000mg/L以及温度35℃时,COD去除率可达到88.7%。

关键词：二维电催化养猪废水厌氧消化液 COD 镍钴电极镍钴锰电极

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镍基非贵过渡金属电极的制备及电催化降解养猪废水厌氧消化液试验研究

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给水排水 2023年第S1期49卷 704-714页

作者：贺舒敏王海曼沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

试验选用电沉积法制备具有催化氧化活性强、析氧性能高的镍基非贵过渡金属电极,以镍基为基体,采用非贵过渡金属Co和Mn,用电沉积法制备Ni-Co/NF(泡沫镍)电极和Ni-Co-Mn/NF电极,在经过单因素和正交试验后确定了两种电极的最佳工艺参数,其... 详细信息

试验选用电沉积法制备具有催化氧化活性强、析氧性能高的镍基非贵过渡金属电极,以镍基为基体,采用非贵过渡金属Co和Mn,用电沉积法制备Ni-Co/NF(泡沫镍)电极和Ni-Co-Mn/NF电极,在经过单因素和正交试验后确定了两种电极的最佳工艺参数,其中Ni-Co/NF电极在最佳工艺条件下的过电位为124 mV,比NF降低了223 mV;Ni-Co-Mn/NF电极在最佳工艺条件下的过电位为243 mV,比NF降低了144 mV,催化性能得到了进一步的提高,因此采用Ni-Co-Mn/NF电极对养猪废水厌氧消化液进行进一步降解和研究,其次研究电催化氧化法中电流密度、pH、极板间距、初始氨氮废水含量和氯离子浓度变化对氨氮浓度及去除率的影响。研究结果表明:当pH保持在6~8、阳极选用Ni-Co-Mn/NF电极、阴极选用纯镍片电极、电流密度的为30 mA/cm^(2)、氯离子的浓度为4000 mg/L以及极板间距保持在1.5 cm时,对高氨氮的养猪废水厌氧消化液的降解效果高达87.3%。另外,利用三维荧光光谱分析得出电催化氧化法处理废水时,高氨氮物质会分解成二氧化碳、水和小分子物质。

关键词：镍基非贵过渡金属电极养猪废水厌氧消化液氨氮电催化氧化法

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SNAD耦合短程硫自养反硝化—厌氧氨氧化（SSuDA）处理养猪废水厌氧消化液的研究

SNAD耦合短程硫自养反硝化—厌氧氨氧化（SSuDA）处理养猪废水厌...

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作者：罗芮南大连理工大学

学位级别：硕士

养猪废水产水量大、污染物浓度极高;厌氧处理出水具有低C/N比和高氨氮(NH-N)的水质特点,采用传统的硝化-反硝化工艺处理成本极高。同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)脱氮工艺能耗低、污泥产率低和脱氮效率较高,但在处理高氨氮养猪... 详细信息

养猪废水产水量大、污染物浓度极高;厌氧处理出水具有低C/N比和高氨氮(NH-N)的水质特点,采用传统的硝化-反硝化工艺处理成本极高。同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)脱氮工艺能耗低、污泥产率低和脱氮效率较高,但在处理高氨氮养猪废水时出水总氮(TN)浓度依然较高。因此在SNAD后端设置同步短程硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化(SSu DA)工艺,进一步脱除养猪废水中的总氮。本论文对SNAD体系、SSu DA体系内微生物群落进行高通量测序分析,以明确体系内微生物群落结构特征,进而探究工艺中微生物作用机制。针对养猪废水厌氧消化液的水质特点,采用“混凝沉淀-厌氧水解-SNAD-SSu DA”耦合脱氮工艺处理。消化液首先通过混凝沉淀去除悬浮固体(SS);而后在厌氧水解(An HA)单元将部分有机物转化为有机酸,作为后继异养反硝化的有效碳源;同时降低水体中化学需氧量(COD),保证后继SNAD合适的C/N比;随后的SNAD单元,在温度33±1℃、回流比50%、水力停留时间48 h、C/N比0.6、溶解氧(DO)0.10 mg/L条件下,出水NH-N、硝态氮(NO-N)和COD浓度分别为35.3±3.4 mg/L、112.5±12.4mg/L和344.3±1.0 mg/L,总氮去除率约80%;最后的SSu DA单元,在硫磺投加183 mg/L、p H 7.0-7.7、温度33±1℃、回流比50%、水力停留时间48 h条件下运行,仅经过5天便成功启动。最终出水NH-N、NO-N、总氮(TN)和COD浓度分别稳定在2.8±1.9 mg/L、2.7±1.1 mg/L、6.2±2.3 mg/L和223.0±2.2 mg/L,系统整体的总氮去除率高达98%。高通量测序结果表明,SNAD体系中活性污泥主要由Nitrosomonas与Denitratisoma等组成,生物膜中厌氧氨氧化菌Candidatus＿Brocadia和Candidatus＿Kuenenia丰度分别为4.71%和0.79%;SSu DA体系中,活性污泥主要功能菌Thiobacillus与Denitratisoma丰度分别为17.93%和1.61%,生物膜中功能菌属主要为自养脱氮菌Thiobacillus与厌氧氨氧化菌Candidatus＿Brocadia,丰度分别为21.81%和1.95%,表明SNAD体系中厌氧氨氧化菌属主要分布于生物膜上,好氧氨氧化菌Nitrosomonas和异养反硝化菌Denitratisoma等主要存在于活性污泥中;在SSu DA体系中,自养脱氮菌Thiobacillus分布在活性污泥和生物膜中,而厌氧氨氧化菌Candidatus＿Brocadia主要存在于生物膜中。综上,本研究考察了SNAD工艺在不同溶解氧(DO)和C/N比条件下的脱氮效率,明确了SSu DA工艺中氮的转化途径,并基于微生物群落分析阐明体系内功能微生物与氮转化之间的联系。本研究结果可为养猪废水厌氧消化液的深度处理提供技术支撑。

关键词：养猪废水厌氧消化液 SNAD SSuDA 活性污泥生物膜

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基质强化潜流人工湿地处理养猪废水厌氧消化液中磷的去除效果及机理研究

基质强化潜流人工湿地处理养猪废水厌氧消化液中磷的去除效果及机...

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作者：邢洪周山东大学

学位级别：硕士

随着国内养猪业规模的扩大,养猪废水日渐增多,养猪废水具有污染物含量高,水质波动大等特点。近些年来,我国针对环境保护方面的关注日益增加,有关养猪废水的处理日益成为环境关注的重点。针对养猪废水的特点,一般优先选用厌氧技术,经过... 详细信息

随着国内养猪业规模的扩大,养猪废水日渐增多,养猪废水具有污染物含量高,水质波动大等特点。近些年来,我国针对环境保护方面的关注日益增加,有关养猪废水的处理日益成为环境关注的重点。针对养猪废水的特点,一般优先选用厌氧技术,经过厌氧处理后产生的养猪废水厌氧消化液,其中依然含有高浓度的有机物和氮磷。需要进一步的深度处理后再排放进入环境水体当中,人工湿地作为一种绿色工艺,能够同步实现脱氮除磷和去除有机物的效果,因此,选择人工湿地作为养猪废水厌氧消化液的深度处理工艺。目前有关人工湿地处理养猪废水厌氧消化液的研究当中,多集中在有机物去除和脱氮两个方面,已有研究表明经过人工湿地处理后养猪废水厌氧消化液中的COD、氨氮和总氮已经能够达到现阶段国家对禽畜养殖业污水的排放要求,但有关养猪废水厌氧消化液中磷的问题则研究较少,现有的一些基质不能解决人工湿地处理养猪废水厌氧消化液中磷素消减问题,因此,本论文针对这一现象,通过文献调研,筛选出活性氧化铝、锰矿石和废铁屑等新型吸附除磷基质,并以沸石作为参照,构建垂直潜流人工湿地,检测沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑人工湿地进出水中磷浓度和沿程磷浓度、pH、DO等指标的变化,研究四组人工湿地的除磷效果,并通过等温实验、动力学实验、磷形态分析、XRD、SEM-EDS等实验和表征方法,研究各基质对磷的吸附过程和去除机理,得出主要结论如下:（1）吸附实验结果表明,四种基质对磷的最大饱和吸附量依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。Langmuir和Freundlich等温模型的拟合结果较好,Langmuir等温吸附拟合结果表明,沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑的理论饱和吸附量依次为 23.251mg/Kg、2564.102mg/Kg、558.659mg/Kg 和 1754.358mg/Kg,活性氧化铝的理论饱和吸附值最大,沸石的最小。准一级动力学和准二级动力学方程均能够很好描述四种基质的吸附过程。共存离子实验结果表明养猪废水厌氧消化液中存在的有机物、NH4+、Mg2+、Cu2+和Zn2+对四种基质的吸附除磷过程几乎没有影响。（2）作为参照的沸石人工湿地出水磷浓度在15-18mg/L之间,严重超出《禽畜养殖废水排放标准》中对总磷排放的要求（总磷＜5mg/L）,活性氧化铝人工湿地和废铁屑人工湿地处理后的出水磷浓度小于0.5mg/L,能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,锰矿石人工湿地出水磷浓度在0.2-5mg/L之间,能够达到《禽畜养殖废水排放标准》,部分时间超出《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A中TP的限值。四种人工湿地基质对磷去除效果由高到底依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。（3）基质的磷性态分析实验结果说明,四种基质中磷的主要存在形态为Fe、Al-P。BET分析结果表明,四种基质中比表面积大小依次为活性氧化铝＞锰矿石＞沸石＞废铁屑。SEM-EDS结果表明实验前后因吸附反应和微生物的作用,各基质表面形貌变的更为粗糙。XRD分析结果表明,沸石的主要组分是SiO2,吸附的磷主要以AlPO4的形式存在;活性氧化铝的主要组分是Al2O3,吸附的磷主要以Al4（PO4）3（OH）3和AlPO4两种形式存在;锰矿石主要组分包括SiO2、Fe2O3和Mn3O4,吸附的磷的可能存在形式为Fe3（PO4）O3;废铁屑的主要组分是Fe,吸附的磷主要存在形式为 Fe3（PO4）2（OH）2 和 Fe3（PO4）2。

关键词：人工湿地基质除磷吸附机理养猪废水厌氧消化液

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SPRR工艺回收养猪废水营养元素研究

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农业环境科学学报 2007年第6期26卷 2173-2178页

作者：彭剑峰宋永会袁鹏袁芳中国环境科学研究院水污染控制技术科技创新基地北京100012

采用磷酸铵镁(MAP)结晶法,研究序批式磷回收反应器(SPRR)从养猪废水厌氧消化液中回收营养元素的能力,初步确定了SPRR反应器的运行参数,考察了废水组成对反应器运行效果的影响。结果表明,在废水pH=8.5时,SPRR工艺能够有效富集MAP晶体,单... 详细信息

采用磷酸铵镁(MAP)结晶法,研究序批式磷回收反应器(SPRR)从养猪废水厌氧消化液中回收营养元素的能力,初步确定了SPRR反应器的运行参数,考察了废水组成对反应器运行效果的影响。结果表明,在废水pH=8.5时,SPRR工艺能够有效富集MAP晶体,单个运行周期仅3.6h;养猪废水中适量投加Mg盐能使MAP产量提高约10.5%～11.6%;考虑经济成本,当养猪废水仅用于营养元素回收时,可不投加Mg盐。SPRR工艺可直接从养猪废水厌氧消化液中高效回收营养元素,具有广阔的应用前景。

关键词：序批式磷回收反应器养猪废水厌氧消化液磷酸铵镁营养元素

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