CN113772809B - 一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和应用 - Google Patents

一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和应用，以竹子，椰子壳和木材等富含纤维素、半纤维素和木质素的天然生物材料为原料，通过配料、活化、干燥、煅烧、接种、装柱等步骤，制备一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱，用于去除自然水体中有机微污染物。与现有技术相比，本发明将农业废弃物资源化，反应柱原材料成本低廉，取材容易，来源范围广，解决了农业废弃物对生态环境的隐患，具有良好的环境效益，制备得到的渗透性反应柱还具有污染物去除效率高、适应能力强、运行管理操作方便等优点，具有广泛的工程应用前景。

Description

一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及水污染控制工程技术领域，尤其是涉及一种能有效去除自然水体中有机微污染物的渗透性反应柱，具体涉及一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和应用。
背景技术
水体中天然或人工合成的有机污染物已经对我国生态环境和国民健康造成严重威胁。目前在自然水体中被高频检出的有机污染物包括多环芳烃、农药、多氯联苯、全氟磺基化合物、多溴联苯醚等物质，其中有很大部分属于持久性有机污染物，在水环境中往往存在低浓度、高毒性、难降解等特性，因此它们也时常被称为环境中的有机微污染物。很多有机微污染物能够进行长距离迁移并且在多种环境介质中广泛传播，由此对生物体造成显著毒性危害，因而逐渐成为当前国内外学者的研究热点。
目前国内污水处理厂用于去除水体中有机微污染物的方法主要包括活性污泥法、化学氧化、光催化、吸附、混凝沉淀等传统处理工艺，但是这些工艺对水体中含量极低的有机污染物处理效果不佳，且存在处理成本高、容易造成二次污染、处理工艺复杂等问题。此外，在自然河道中常见的曝气装置、生态浮床等工艺虽然可以有效改善水质，但对于有机微污染物的去除也收效甚微。因此，针对水体中存在的这类物质，专门研发简易便捷、去除效率高的装置迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱及其制备方法和应用，用于去除水体中有机微污染物。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，包括如下步骤：
S1配料：将天然生物材料切成小块，清洗、干燥并粉碎；
S2活化：将粉碎后的生物材料用溶液浸泡，均质化；
S3干燥：将步骤S2得到的生物材料干燥；
S4煅烧：将步骤S3得到的生物材料煅烧；
S5接种：将微生物接种到步骤S4制备得到的生物材料中，制得生物活化填料；
S6装柱：将有机污染物吸附填料和步骤S5得到的生物活化填料装入反应柱中，得到吸附填料协同生物活化渗透性反应柱。
优选地，步骤S5所述接种过程包括：将生物材料与微生物充分混合，在20-35℃下保持在振荡器中运转6-12h，随后，将形成的微生物-生物材料混合聚集体通过玻璃纤维滤膜过滤，并将滤出的固体组分蒸压，建立稳定的聚集体。
进一步优选地，所述的微生物是降解有机污染物的微生物优势菌种菌液，菌液的浓度为1.0*10^9cfu/mL-2.0*10^9cfu/mL。
所述的生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为(7.0-9.5):1。
更进一步优选地，所述的微生物按照如下步骤获得：
将降解特定有机污染物的微生物优势菌种进行富集、纯化培养，获得菌液浓度为1.0*10^9cfu/mL-2.0*10^9cfu/mL的所述优势菌种菌液。
对于优势菌种的富集纯化培养可以参照现有方法进行。例如，具体的，所述特定优势菌种菌液具体可以按照如下培养处理方法获得：
将4℃、密封保存的菌种进行富集、纯化培养，主要过程如下：
(a)将菌种接种于富集培养基中(富集培养基的主要成分为K2HPO4、NH4Cl、MgCl2、NaCl、NaHCO3、酵母膏，添加量依次分别为：0.5g/L、1g/L、0.2g/L、1g/L、5g/L、1g/L，pH＝7，121℃高压蒸汽灭菌30min后冷却至室温)；按菌液与培养液的质量比为1:4-1:3的菌液比的比例进行连续富集培养，于30℃生化培养箱中进行光照富集培养，当菌液浓度为1.0*10^9cfu/mL左右时用无菌接种环蘸取进行纯化培养；
(b)纯化培养所用的固体纯化培养基的主要成分为：K2HPO4、蛋白胨、甘油、FeSO4、MgSO4、琼脂，添加量分别为：0.5g/L、10g/L、5g/L、0.01g/L、0.5g/L、18g/L、pH＝7，121℃高压蒸汽灭菌30min后冷却至室温进行菌种画线，于30℃生化培养箱中培养，直至镜检菌落与纯菌落形态一致为止；
(c)然后再对其进行连续富集培养，连续当菌液浓度为1.0*10^9cfu/mL-2.0*10^9cfu/mL时即可进行实验使用；步骤(c)中连续富集培养所用培养基和培养操作参照步骤(a)进行。
进一步优选地，所述的振荡器转速为120-180r/min，所述的蒸压过程压力为100-140MPa，时间为15-40min。
优选地，步骤S6所述的反应柱内间隔设置有多个砂滤袋，每个砂滤袋内装入有机污染物吸附填料或生物活化填料。所述的有机污染物吸附填料可根据具体需求选择市售的有机污染物吸附填料，填料的粒径应不小于325目(45μm)，比如，若反应柱用于水体中有机农药的去除，则可选购市售农药吸附填料，如绿之原活性炭有限公司生产的直径为1.5mm的柱状椰壳活性炭填料(型号：MZ-80)。
进一步优选地，所述的反应柱内间隔设置有四个砂滤袋。
进一步优选地，所述的反应柱柱体由聚氯乙烯材料(PVC)构成，砂滤袋由325目-500目的尼龙网构成。所述的反应柱中还设有砂滤布，砂滤布也由325目-500目的尼龙网构成。砂滤袋可以承装填料，使水流通过砂滤袋并与填料充分接触。砂滤布可阻挡水体中石块等较大体积的异物进入渗透性反应柱，以免造成反应柱堵塞。
优选地，步骤S1所述的天然生物材料包括竹子、椰子壳、木材；所述的天然生物材料粉碎后粒径为0.05-0.1mm。竹子、椰子壳和木材等材料成分中分别含有大量纤维素、半纤维素和木质素。优选地，粉碎过程采用粉碎机，在10-60℃环境下进行。
优选地，步骤S2所述的溶液为MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液，溶液浓度为0.1-0.5M，浸泡时间为6-18h，每100mL溶液浸泡4-12g的粉碎生物材料。
进一步优选地，所述的溶液中，MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的摩尔比为(0.5-1.75):1。
优选地，步骤S2所述的均质化采用超声处理或磁力搅拌，得到Mg-Fe-双金属磁性生物材料聚集体；步骤S3所述的干燥过程温度为50-110℃，时间为4-8h。优选地，磁力搅拌过程在10-60℃下以1000-3000r/min进行。
优选地，步骤S4所述的煅烧过程在惰性气体保护下进行，煅烧温度为350-500℃，煅烧时间为2-3h。具体地，将步骤S3得到的生物材料放入管式炉中，在氮气氛围中灼烧，于350-500℃保温2-3小时，自然冷却后取出，干燥后得到待接种的生物材料。
本发明以天然生物材料作为原料，制作一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱。其中，天然生物材料取自富含纤维素、半纤维素和木质素的农业废弃物，利用MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液对其进行活化改性，利用降解特定有机污染物的微生物优势菌种制备生物活化填料，结合市售的特定有机污染物吸附填料，得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱兼具物理化学吸附与生物降解性能，能够安全高效地去除天然水体中有机微污染物。
一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱，采用上述制备方法制得。
一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的应用，将上述反应柱用于去除水体中的有机微污染物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明有机污染物吸附填料与生物活化填料的组合应用提高了水体中有机微污染物的去除效率；
2.本发明基质材料采用农业废弃物，廉价易得，大大降低了生物活化填料的制造成本，实现了“以废治废”的设计理念，满足了绿色可持续修复工具的标准；
3.本发明渗透性反应柱为微生物提供了良好的生活环境，有利于自然水体中微生物完成挂膜，形成健康良好可持续的生态微系统，通过微生物优势菌种筛选可实现特定有机污染物的有效去除；
4.本发明渗透性反应柱弥补了当前水污染控制领域对有机微污染物去除效果不足的弊端，运行管理操作方便，处理效率高，适应能力强，具有广泛的工程应用前景；
5.本发明将农业废弃物资源化，反应柱原材料成本低廉，取材容易，来源范围广，解决了农业废弃物对生态环境的隐患，具有良好的环境效益，制备得到的渗透性反应柱还具有污染物去除效率高、适应能力强、运行管理操作方便等优点，具有广泛的工程应用前景；
6.本发明渗透性反应柱具有功能灵活性和可变性，发明中提供的第I-IV层砂滤袋，可自由灵活选择配置的填料，既可根据不同需求选择不同目标污染物的吸附填料，又能针对不同目标污染物设置特定的微生物优势菌群接种的生物活化填料，此外，四层砂滤袋可实现吸附填料和生物活化填料的灵活组合配置，最终实现渗透性反应柱对不同目标污染物的强效针对性和高去除效率；
7.本发明渗透性反应柱利用MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液对生物材料进行活化改性，MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O通过水解和惰性氛围中的氧化还原反应生成MgO和Fe3O4纳米颗粒，制备得到的生物活化填料具有磁性，MgO在水体中形成Mg-OH，与有机污染物中的部分元素易形成分子间氢键，可以显著提高农药吸附填料的吸附性能，将填料接种降解特定污染物的优势菌种，微生物将利用特定有机污染物作为碳源，进一步彻底去除吸附在填料上的污染物，释放材料中的吸附位点，强化反应柱的吸附能力，使渗透性反应柱对污染物的去除性能更持久有效；
8.本发明渗透性反应柱相较于传统的吸附法去除水体中污染物形式，将吸附填料和生物活化填料固定在反应柱中，易于在天然水体中固定，且能够充分发挥填料的吸附和生物降解性能，在吸附饱和后也易于从水体中直接分离后处理，且反应柱可二次活化利用，更加经济环保，有效避免填料对自然环境的二次污染。
附图说明
图1为本发明反应柱结构示意图；
图中：1-第I层砂滤袋，2-第II层砂滤袋，3-第III层砂滤袋，4-反应柱柱体，5-第IV层砂滤袋，6-砂滤布。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱制备方法，包括如下步骤：
S1配料：将8g的竹子切成小块，清洗干净，在40℃烘箱中烘干，再用粉碎机进行粉碎，制成粒径在0.05-0.1mm的竹颗粒；
S2活化：将粉碎后的竹颗粒用100mL的浓度为0.5M的MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液浸泡12小时，温度保持在60℃，并持续以2000转/分钟进行磁力搅拌；
S3干燥：将步骤S2得到的MgCl2-FeCl3-生物材料聚集体过滤，滤出的固体颗粒在105℃下温和加热至干燥；
S4煅烧：将步骤S3得到的固体颗粒放入管式炉中，以150cm3/min的流速连续通入N2，使固体颗粒一直处于N2气氛中，于450℃保温3小时，自然冷却后取出，得到待接种的生物材料；
S5接种：将微生物接种到步骤S4制备得到的生物材料中，生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为8:1，将生物材料与微生物充分混合，在30℃下保持在振荡器中以150转/分钟的转速运转8小时。随后，将形成的微生物-生物材料混合聚集体通过0.22μm玻璃纤维滤膜过滤，并将滤出的固体组分在121MPa的压力下蒸压20分钟，建立稳定的聚集体；
步骤S5中，所述微生物是降解特定农药(阿特拉津)的微生物优势菌种菌液，菌种名称是CX-T，属于剑菌属(Ensifer sp.)，为革兰氏阴性、接触酶阳性、氧化酶阳性菌。按照以下方式获得：菌种取自实验室4℃、密封保存的菌种。低温保存的菌种活性较低，需实验前对菌种进行、纯化培养，主要过程如下：将菌种接种于富集培养基中，富集培养基的主要成分为K2HPO4、NH4Cl、MgCl2、NaCl、NaHCO3、酵母膏，添加量为：0.5g/L、1g/L、0.2g/L、1g/L、5g/L、1g/L，pH＝7，121℃高压蒸汽灭菌30min后冷却至室温。按菌液与培养液的质量比为1:4的菌液比的比例进行连续富集培养，于30℃生化培养箱中进行光照富集培养，当菌液浓度为1.0*10^9cfu/mL时用无菌接种环蘸取进行纯化培养；所用固体纯化培养基的主要成分为：K2HPO4、蛋白胨、甘油、FeSO4、MgSO4、琼脂，添加量分别为：0.5g/L、10g/L、5g/L、0.01g/L、0.5g/L、18g/L，pH＝7，121℃高压蒸汽灭菌30min后冷却至室温进行菌种画线，于30℃生化培养箱中培养，培养直至镜检菌落与纯菌落形态一致为止，然后再对其进行连续富集培养，连续富集培养所用培养基和培养操作参照前一次连续富集培养进行，当菌液浓度为1.6*10^9cfu/mL时，即得到用于步骤(4)中的优势菌种菌液。
S6装柱：将市售农药吸附填料(型号：MZ-80；厂家：绿之原活性炭有限公司；物质特性：直径1.5mm的柱状椰壳活性炭)和上述步骤制得的生物活化填料装入反应柱中，反应柱组件如图1所示，反应柱柱体4由聚氯乙烯材料(PVC)构成，砂滤布6和砂滤袋由500目的尼龙网构成。第I层砂滤袋1装入2g市售农药吸附填料，第II层砂滤袋2装入2g制备得到的生物活化填料，第III层砂滤袋3装入2g市售农药吸附填料，第IV层砂滤袋5装入2g制备得到的生物活化填料，砂滤布6设置在反应柱底端并将其固定在PVC柱体上，以此制得所述吸附填料协同生物活化渗透性反应柱。
效果测试方法：
室温下，建立吸附填料协同生物活化渗透性反应柱，将反应柱置于100mL含400mg/L模式有机污染物(阿特拉津)溶液的锥形瓶中，振荡48小时，用高效液相色谱分别测试反应前后的阿特拉津浓度，计算去除率。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是96.82％。
实施例2
制备方法如实施例1，将步骤S1中的生物材料改为木材。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是91.21％。
实施例3
制备方法如实施例1，将步骤S1中的生物材料改为椰子壳。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是93.58％。
实施例4
制备方法如实施例1，将步骤S2中的均质化改为超声处理。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是97.26％。
实施例5
制备方法如实施例1，将步骤S3中的干燥温度改为80℃。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是94.32％。
实施例6
制备方法如实施例1，将步骤S5中的生物材料与微生物充分混合条件改为：35℃下保持在振荡器中以180转/分钟的转速运转6小时。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是91.22％。
实施例7
制备方法如实施例1，将步骤S5中生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为8:1，改为生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为7:1，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是89.37％。
实施例8
制备方法如实施例1，将步骤S5中生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为8:1，改为生物材料与微生物优势菌种菌液的质量比为9:1，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是90.31％。
实施例9
制备方法如实施例1，将步骤S6中第I层砂滤袋1装入4g制备得到的生物活化填料，第II层砂滤袋2装入4g市售农药吸附填料，第III层砂滤袋3装入4g制备得到的生物活化填料，第IV层砂滤袋5装入4g市售农药吸附填料，砂滤布6位置不变，以此制得所述吸附填料协同生物活化渗透性反应柱。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是92.55％。
实施例10
制备方法如实施例1，将步骤S6中第I层砂滤袋1装入2g制备得到的生物活化填料，第II层砂滤袋2装入2g制备得到的生物活化填料，第III层砂滤袋3装入2g市售农药吸附填料，第IV层砂滤袋5装入2g市售农药吸附填料，砂滤布6位置不变，以此制得所述吸附填料协同生物活化渗透性反应柱。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是94.91％。
实施例11
制备方法如实施例1，将效果测试方法改为：
室温下，将反应柱置于100mL含400μg/L模式有机污染物(阿特拉津)溶液的锥形瓶中，振荡48小时，用高效液相色谱分别测试反应前后的阿特拉津浓度，计算去除率。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是91.68％。
实施例12
制备方法如实施例1，将效果测试方法改为：
室温下，将反应柱置于100mL含400ng/L模式有机污染物(阿特拉津)溶液的锥形瓶中，振荡48小时，用高效液相色谱分别测试反应前后的阿特拉津浓度，计算去除率。
结果显示，制备得到的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是86.59％。
对比例1
制备方法如实施例1，删除步骤S5，将步骤S6中第I层砂滤袋1装入2g市售农药吸附填料，第II层砂滤袋2空置，第III层砂滤袋3装入2g市售农药吸附填料，第IV层砂滤袋5空置，砂滤布6位置不变，以此制得反应柱。
结果显示，制备得到的反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是41.32％。
对比例2
制备方法如实施例1，将步骤S6中第I层砂滤袋1空置，第II层砂滤袋2装入2g制备得到的生物活化填料，第III层砂滤袋3空置，第IV层砂滤袋5装入2g制备得到的生物活化填料，砂滤布6位置不变，以此制得反应柱。
结果显示，制备得到的反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是47.91％。
对比例3
制备方法如实施例1，删除步骤S5，将步骤S6中第I层砂滤袋1装入2g市售农药吸附填料，第II层砂滤袋2装入2g制备得到的待接种的生物材料，第III层砂滤袋3装入2g市售农药吸附填料，第IV层砂滤袋5装入2g制备得到的待接种的生物材料，砂滤布6位置不变，以此制得反应柱。
结果显示，制备得到的反应柱对模式有机污染物阿特拉津的去除率是67.83％。
比较实施例1-8可以看出，在本发明给出的优选条件范围内，吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对模式有机污染物阿特拉津具有良好的去除效果。
比较实施例1与实施例9-10可以看出，在本发明给出的优选条件范围内，吸附填料协同生物活化渗透性反应柱第I-IV层砂滤袋可以灵活配置填料，对模式有机污染物阿特拉津都能够具有良好的去除效果。
比较实施例1与实施例11-12可以看出，在本发明给出的优选条件范围内，吸附填料协同生物活化渗透性反应柱对水体中低浓度有机污染物也具有良好稳定的去除效果。
比较实施例1与对比例1-3可以看出，仅使用2层填料且填料类型单一将显著降低渗透性反应柱对有机污染物的去除能力，生物活化填料能够有效提高渗透性反应柱对有机污染物的去除能力。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1配料：将天然生物材料粉碎；
S2活化：将粉碎后的生物材料用溶液浸泡，均质化；
S3干燥：将步骤S2得到的生物材料干燥；
S4煅烧：将步骤S3得到的生物材料煅烧；
S5接种：将微生物接种到步骤S4制备得到的生物材料中，制得生物活化填料；
S6装柱：将有机污染物吸附填料和步骤S5得到的生物活化填料装入反应柱中，得到吸附填料协同生物活化渗透性反应柱；
步骤S1所述的天然生物材料包括竹子、椰子壳、木材；所述的天然生物材料粉碎后粒径为0.05-0.1 mm；
步骤S5所述的接种过程包括：将生物材料与微生物充分混合，在20-35℃下保持在振荡器中运转6-12h，随后，将形成的微生物-生物材料混合聚集体通过玻璃纤维滤膜过滤，并将滤出的固体组分蒸压，建立稳定的聚集体，所述的振荡器转速为120-180r/min，所述的蒸压过程压力为100-140MPa，时间为15-40min。
2.根据权利要求1所述的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，其特征在于，所述的微生物是降解有机污染物的微生物优势菌种菌液，菌液的浓度为1.0*10^9cfu/mL-2.0*10^9cfu/mL。
3.根据权利要求1所述的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，其特征在于，步骤S6所述的反应柱内间隔设置有多个砂滤袋，每个砂滤袋内装入有机污染物吸附填料或生物活化填料。
4.根据权利要求1所述的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的溶液为MgCl2·6H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液，溶液浓度为0.1-0.5M，浸泡时间为6-18h，每100mL溶液浸泡4-12g的粉碎生物材料。
5.根据权利要求1所述的吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的均质化采用超声处理或磁力搅拌；步骤S3所述的干燥过程温度为50-110℃，时间为4-8h；步骤S4所述的煅烧过程在惰性气体保护下进行，煅烧温度为350-500℃，煅烧时间为2-3h。
6.一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱，其特征在于，采用如权利要求1~5任一项所述的制备方法制得。
7.一种吸附填料协同生物活化渗透性反应柱的应用，其特征在于，将权利要求6所述的反应柱用于去除水体中的有机微污染物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103787522B (zh) * 2014-01-09 2016-04-06 河南科技大学 对山区露天集水塘中自然原水进行组合过滤的装置及方法
CN104150613B (zh) * 2014-09-01 2015-12-02 南京大学 一种用于地下水硝酸盐生物脱除的可渗透反应墙填充材料、系统及其填充方法
CN106082524B (zh) * 2016-05-24 2018-09-11 安徽美自然环境科技有限公司 一种深度脱除水中氨氮的材料及其制备和应用方法
CN107032481B (zh) * 2017-05-02 2021-03-30 广东工业大学 一种生物膜填料及其制备方法和生物膜反应器
CN108264152A (zh) * 2018-04-04 2018-07-10 郦璋 一种含多种菌剂生物填料的制备方法
CN108676789A (zh) * 2018-05-10 2018-10-19 海天水务集团股份公司 一种生物炭固定微生物填料的制备方法及其快速渗滤系统
CN109704521B (zh) * 2019-02-14 2020-10-23 杭州师范大学 一种高氨氮水体强化脱氮一体化处理设备及废水处理方法
CN110801811B (zh) * 2019-11-27 2021-12-03 湖南大学 Mg/Fe氧化物修饰的生物炭纳米复合材料及其制备方法

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