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bac工艺中活性炭去除水中重金属Pb（Ⅱ）的机理研究

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BAC工艺中活性炭去除水中重金属Pb（Ⅱ）的机理研究

作者：潘淑杰天津大学

学位级别：硕士

本文对臭氧-活性炭工艺(bac工艺)中活性炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的机理进行了研究。所用活性炭包括小试工艺(0～279 d)四个对比活性炭柱(两种指标活性炭、进水有无臭氧氧化的进水)的样品和水厂bac工艺使用0.75～10年的活性炭样品,构成了 ... 详细信息

本文对臭氧-活性炭工艺(bac工艺)中活性炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的机理进行了研究。所用活性炭包括小试工艺(0～279 d)四个对比活性炭柱(两种指标活性炭、进水有无臭氧氧化的进水)的样品和水厂bac工艺使用0.75～10年的活性炭样品,构成了 bac工艺中活性炭的整个生命周期。本文监测了小试bac工艺运行期间的进出水水质,对bac工艺不同运行时期活性炭进行了表征,并测试了其去除水中Pb(Ⅱ)的性能。bac工艺不同运行时期活性炭去除Pb(Ⅱ)的实验结果显示,bac工艺中活性炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能整体上随运行时间先短期降低后增强的特点。根据bac工艺活性炭对水中Pb(Ⅱ)的去除情况,活性炭表面表征分析,微生物对活性炭吸附Pb(Ⅱ)没有明显影响等,归纳bac工艺活性炭去除水中Pb(Ⅱ)的机理为以下两个阶段:第一阶段,bac工艺初期(0～约60 d),由于新活性炭表面呈碱性,使得Pb(Ⅱ)的去除以形成Pb(OH)2沉淀为主,随着活性炭表面碱性的降低,去除能力逐渐减弱;第二阶段,随着小试bac工艺的运行,活性炭逐渐变为表面酸性,酸性官能团逐渐积累丰富,同时越来越多的Ca等金属元素附着在活性炭上,从而逐渐过渡为离子交换、络合等的去除机理。线性相关性分析结果可知,bac工艺活性炭对水中Pb(Ⅱ)的去除能力可由活性炭的实时酸性官能团含量(R2=0.793)、表面Ca含量(R2=0.761)、运行时间(R2=0.748)、等电点(R2=0.630)预测;对于刚投入使用的新活性炭,可由碱性降低阶段(0～约60d)的pH(R2=0.818)来预测。

关键词： bac工艺 Pb(Ⅱ) 吸附机理沉淀酸性官能团离子交换

O_3/bac工艺中炭滤池pH值调节技术的研究

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中国给水排水 2013年第17期29卷 44-46,50页

作者：李芳陆少鸣林县平华南理工大学环境科学与工程学院广东广州510006

针对采用O3/bac工艺的某自来水厂中炭滤池出水pH值大幅度降低的现象,根据炭滤池pH值变化的关键因素对其调节技术进行了研究,开发出了活性炭滤料原位酸碱改性技术,并从净水效果和经济性两方面对砂滤池前投加烧碱或石灰进行了对比研究。... 详细信息

针对采用O3/bac工艺的某自来水厂中炭滤池出水pH值大幅度降低的现象,根据炭滤池pH值变化的关键因素对其调节技术进行了研究,开发出了活性炭滤料原位酸碱改性技术,并从净水效果和经济性两方面对砂滤池前投加烧碱或石灰进行了对比研究。结果表明:先对活性炭进行烧碱浸泡改性,使其pH值平衡点提高至所需值,再在砂滤池前投加石灰调节待滤水pH值至该平衡点左右,经过炭滤池酸碱缓冲后出水pH值维持在该平衡点处,达到了调节pH值的效果,出水COD Mn、NH3-N、浊度等指标均能达标,且水质硬度从90.7 mg/L增加到了178.4 mg/L,对防止给水管网腐蚀有利。

关键词： O3 bac工艺 pH值活性炭改性

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新疆煤基压块活性炭在bac工艺中的应用

环境工程学报 2023年第8期17卷 2587-2595页

作者：董丽华陈志颖韩英杰杨晓红潘淑杰张光辉侯立安天津大学环境科学与工程学院天津300072 中国人民解放军96911部队北京100011

鉴于新疆丰富的煤炭资源,本研究对由2种不同指标新疆煤基压块活性炭(LBC和HBC)组成的上向流活性炭柱构成的小试生物活性炭(biological activated carbon,bac)工艺进行了为期约300 d的实验研究。考察了2种不同指标的压块活性炭柱(LBC-O_... 详细信息

鉴于新疆丰富的煤炭资源,本研究对由2种不同指标新疆煤基压块活性炭(LBC和HBC)组成的上向流活性炭柱构成的小试生物活性炭(biological activated carbon,bac)工艺进行了为期约300 d的实验研究。考察了2种不同指标的压块活性炭柱(LBC-O_(3)与HBC-O_(3))的运行情况。结果表明,LBC-O_(3)对于COD_(Mn)的去除效果优于HBC-O_(3)(进水平均值为1.56 mg·L^(-1),出水平均值为0.55 mg·L^(-1));而HBC-O_(3)对于UV_(254)所代表有机物去除效果优于LBC-O_(3)(进水平均值为0.053 cm^(-1),出水平均值为0.005 cm^(-1))。LBC-O_(3)对COD_(Mn)的较佳去除性能,促成了活性炭表面微生物量的生长,进而构成了吸附和生物降解的良性循环;而兼具发达次微孔和中孔结构的HBC-O_(3)对UV_(254)代表的有机物表现出了靶向吸附性;微生物检测结果和炭柱出水中溶解性有机物的光谱特性分析验证了该结论。因此,结合目标水体中污染物的特性靶向选择相应指标(孔隙结构)的压块活性炭可取得更佳的bac工艺处理效果:提高污染物去除率、节约资源,符合双碳目标。

关键词：新疆煤压块活性炭 bac工艺选炭高锰酸盐指数

基于生物功能化调控的bac净水效能及运行控制研究

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基于生物功能化调控的BAC净水效能及运行控制研究

作者：李布林广东工业大学

学位级别：硕士

随着我国工业化和城镇化发展的步伐不断加快,许多地区的地表水、地下水间接或者直接地受到氨氮和有机物的污染,这些污染物在传统给水处理工艺中无法有效去除。生物活性炭(Biologically activated carbon,bac)技术常用于污染物深度处理... 详细信息

随着我国工业化和城镇化发展的步伐不断加快,许多地区的地表水、地下水间接或者直接地受到氨氮和有机物的污染,这些污染物在传统给水处理工艺中无法有效去除。生物活性炭(Biologically activated carbon,bac)技术常用于污染物深度处理。传统的bac工艺生物膜形成慢,启动时间较长,自养硝化作用不稳定,而且活性炭本身对氨氮的吸附作用微弱,使得氨氮在液相(水)和固相(bac)界面间传质效率低,最终导致氨氮去除效能差。本课题构建了4组连续流bac两级工艺滤柱装置,一级工艺滤柱分别为单独碳源界面调控bac(A1滤柱)、单独n Mn O界面调控bac(B1滤柱)、碳源耦合n Mn O界面调控bac(C1滤柱)和空白实验(D1滤柱),二级滤柱(A2、B2、C2、D2)为无界面调控bac。通过优化bac工艺的界面调控方式,研究界面调控bac工艺在启动期和长期运行中工艺参数对净水效能及生物膜功能化特性的影响。采用异位界面调控方式构建bac滤柱开展连续流实验,在启动期,C组滤柱氨氮去除效能最高,氨氮平均去除率为76.05%,比空白实验D组滤柱的氨氮平均去除率高了68.73%。在长期连续运行时,C组滤柱去除氨氮的效能受工艺参数(如进水氨氮浓度、空床接触时间以及TOC:N比)波动最小(氨氮平均去除率为54.65%～92.63%),始终表现出最强的稳定性和适应能力。通过对界面调控bac工艺滤柱的生物膜表观特性、微生物群落特征和生物膜胞外聚合物特征变化分析发现,C组滤柱在启动期(第8天)能快速富集异养型微生物,以杆菌居多,优势菌属为unclassified＿Burkholderiaceae菌属、芽孢杆菌属(bacillus)和新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium),这些菌属在硝化、反硝化和有机物去除过程中发挥重要作用;运行180天后,各组滤柱微生物群落发生明显的演替现象,C组滤柱异养型的硝化和反硝化菌属数量多于A组、B组和空白实验D组滤柱。运行第199天,C组滤柱bac生物膜胞外聚合物大部分是由胞外蛋白构成,生物酶增多,生物降解作用强于其他滤柱,证实了碳源耦合n Mn O界面调控能强化bac工艺去除水源水中污染物效能。过氧乙酸(PAA)作为氧化剂通过活化的方式能够去除微污染有机物,其氧化产物乙酸是一种微生物生长所需要的碳源,因此本研究考察了PAA预氧化耦合界面调控bac工艺中,微污染有机物及氨氮的去除效能。Fe/PAA体系对双酚A(BPA)和莠去津(ATZ)的去除率分别达到了100%和88.3%。同时Fe/PAA体系能够提高水体的可生化性,即生物可同化有机碳(AOC)含量升高,C组滤柱bac生物量增加明显,其中C1滤柱生物量增到7.77×10±2.82×10cells/g干重GAC,是空白实验D1的1.6倍,这是因为Fe活化PAA分解产生大量的乙酸。C组滤柱对BPA和氨氮的平均去除率分别为100%和32%,其中氨氮平均去除率比空白实验D组滤柱高了12%。因此,PAA预氧化耦合界面调控bac工艺可作为一种有潜力的组合工艺处理微污染水源水。

关键词：氨氮微污染水源水界面调控 bac工艺过氧乙酸

基于饮用水ICR数据库的有机物去除分析及模型建立研究

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基于饮用水ICR数据库的有机物去除分析及模型建立研究

作者：刘晓旭清华大学

学位级别：硕士

新的饮用水卫生标准中增加的有机物指标给我国的饮用水处理工艺带了极大挑战。地表水中常含有过量的天然有机物,其不仅会导致水体生物稳定性变差,还会同消毒剂反应生成有害的消毒副产物。因而研究饮用水中有机物的去除对保障饮用水的水... 详细信息

新的饮用水卫生标准中增加的有机物指标给我国的饮用水处理工艺带了极大挑战。地表水中常含有过量的天然有机物,其不仅会导致水体生物稳定性变差,还会同消毒剂反应生成有害的消毒副产物。因而研究饮用水中有机物的去除对保障饮用水的水质安全具有重要的实用价值和理论意义。本文利用美国ICR数据库,对常规工艺和生物活性炭(bac)深度处理工艺的水厂不同工艺条件和原水水质参数下有机物的去除情况进行统计分析、模型建立、模型分析,期望对实际水厂工艺运行给出指导性建议。通过对ICR数据库中有机物的去除分析:以中位数计,原水TOC>2mg/L的TOC去除率为32.9%,常规工艺的TOC去除率为31.8%,bac工艺的TOC去除率为39.6%。常规工艺对高TOC、低碱度的原水的有机物去除效果更佳。常规工艺会选择性去除水中的憎水性有机物。Al混凝剂对有机物去除更容易受碱度影响,对于高碱度的原水建议采用Fe混凝剂。O3-bac和一般bac工艺的TOC去除率中位数分别42.6%和38.8%,O3-bac相比于bac工艺在原水TOC浓度较大时有机物去除优势更高。处理低TOC、高碱度的原水时,bac工艺对TOC的去除效果优于常规工艺。通过多元回归分析和遗传算法优化的BP网络对常规Fe工艺、常规Al工艺、bac工艺三种工艺下的TOC去除率进行预测建模,模型的性能分析表明两种模型都能进行较好地预测,其中遗传优化的BP模型更优。在模型建立的基础上,首先通过BP网络得到预测TOC去除率的最优输入参数组合:对常规工艺为TOC、碱度和混凝剂投加量,对bac工艺为TOC、碱度、温度和混凝剂投加量。其次通过逆向运用最优参数组合和USEPA有机物去除标准,计算出常规工艺下不同TOC和碱度下的采用Fe、Al两种混凝剂的最优单位TOC混凝剂投加量。对比常规工艺下Fe、Al混凝剂,温度和碱度对Al混凝剂影响大于Fe混凝剂。对比常规工艺和bac工艺,温度对bac工艺的影响更显著,而碱度和UV254对常规工艺的影响更显著。最后运用多元回归模型定量对比了采用Al混凝剂的不同TOC和碱度下的常规工艺和bac工艺下的TOC去除率。当原水为低碱度、高TOC或原水SUVA较高的水质,用常规工艺去除水中的有机物较适宜;当原水为高碱度低TOC或SUVA较低的水质,采用bac工艺可以更好地去除水中的有机物。

关键词： NOM 常规工艺 bac工艺 TOC去除率 ICR数据库