Tween60和SDS强化白腐真菌修复DDT污染土壤

为了提高DDT污染土壤的修复效果,研究了非离子表面活性剂Tween60及阴离子表面活性剂SDS在单一和组合两种方式对人工污染黑土中白腐真菌Phlebia lindtneri GB1027降解去除DDT的强化作用.结果表明,Tween60和SDS均能不同程度地促进土壤中DDT的生物降解,尤其在两种表面活性剂浓度为1.0mg/g干土时,土壤中DDT的降解率分别达到最高的62.9%和53.9%.相同浓度下,Tween60比SDS更有利于提高DDT污染土壤的生物修复效果,去除率提高接近10%.将Tween60与SDS以不同质量比例组合处理后的DDT去除率大小为:Tween60-SDS(3:1)＞Tween60-SDS(2:1)＞Tween60-SDS(1:1),尤其在质量比为3:1和2:1时的DDT去除率甚至高于Tween60单独处理时的去除率,表明将两种类型的表面活性剂组合后对提高DDT的生物可利用性产生了协同效果.研究还发现,菌株接种量越高,土壤中DDT的降解去除率越高,当接菌量达到1.0mL/g干土时,DDT的30d去除率达到最高的70.9%.在土壤含水率为10%~50%范围内,白腐真菌对DDT的降解去除效果随着土壤含水率的升高而增加,当土壤含水率达到50%时,土壤中有约70%的DDT被降解去除.本研究结果进一步证实了利用表面活性剂强化白腐真菌修复有机污染土壤的可行性.     

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

LNAPLs污染物在层状非均质多孔介质中的运移试验研究

文章通过室内试验研究层状非均质多孔介质中轻非水相液体(Light Non-Aqueous Phase Liquid,LNAPL)的运移机制与分布特性。首先,在二维砂槽上进行LNAPL的入渗试验,试验过程中用数码相机进行拍照,把LANPL的扩散过程以图像的形式记录下来;然后,用AutoCAD对图片进行分析处理,得出不同时刻LNAPL的入渗锋面变化图。结果发现,介质结构突变面改变了LNAPL的迁移模式。在LNAPL由中砂进入细砂层后,由于受到毛细作用的增强,其运移速度加快;而由中砂进入粗砂,受粗砂介质阻滞作用增强的影响,LNAPL运移速度变小。当LNAPL由干砂进入湿润砂体时,由于孔隙水浮托力增大,LNAPL先产生纵向运移,随后以横向迁移的形式在地下水位上部聚积。当达到一定厚度后,LNAPL的压头足以克服浮托力,驱替孔隙水进入砂土孔隙。另外,LNAPL的厚度足够大时,方可克服饱水层受到的浮托力,在地下水位上形成LNAPL池,并因孔隙水向周围砂体排泄,LNAPL池周围的水位上升。     

十二烷基硫酸钠和Triton X-100淋洗菲污染砂土研究

比较研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚Triton X-100(TX100)及其混合表面活性剂(SDS-TX100)对菲污染砂土的柱淋洗作用.表面活性剂质量浓度为1000、1750、2500和3250mg·L-1,混合表面活性剂的质量配比SDS∶TX100(S∶T)分别为1∶1、1∶2和1∶4.结果表明,单一SDS对土柱中菲的淋洗曲线规律不明显,呈锯齿状波动;TX100和SDS-TX100对土柱中菲淋洗规律明显,随淋洗液孔隙体积数增大,淋洗液中菲浓度呈先增大,达到峰值,然后逐渐降低的趋势,且随表面活性剂浓度的增大,淋洗液中菲浓度峰值增大,所需淋洗液的累积孔隙体积数减小.在淋洗液累积孔隙体积数相同时,同种表面活性剂对菲的去除率与表面活性剂浓度呈正相关;TX100和SDS-TX100对土柱中菲的去除效果与表面活性剂浓度和配比有关,且均远远大于SDS.当表面活性剂浓度为1000、1750和2500mg·L-1时,TX100和SDS-TX100对菲的累积去除率均可达95%以上,但SDS-TX100所需的累积孔隙体积数小于TX100;当表面活性剂浓度为3250mg·L-1时,5种表面活性剂(SDS、TX100、S∶T=1∶1、S∶T=1∶2和S∶T=1∶4)对菲的累积去除率均达到最大,分别为70.8%、99.9%、99.9%、98.7%和99.2%,而TX100所需的累积孔隙体积数最小.在表面活性剂淋洗修复有机污染土壤时,表面活性剂种类、浓度和配比等因素对修复效果影响显著.     

利用截留数定量表征流速变化时DANPL驱替运移行为

SEAR(Surfactant-enhanced aquifer remediation)技术被用于修复DANPL,其修复机制分为增溶作用和驱替作用,其中驱替作用对于DNAPL的修复更为有效.多孔介质中DNAPL的驱替运移过程中,定量评价DNAPL的修复行为极为重要.本文利用多相流数值模型UTCHEM探究了流速对DNAPL驱替运移行为的影响.通过截留数定量评价流速变化时DNAPL的驱替行为,结果表明流速变化时,截留数能较准确描述驱替运移行为及流速变化时DNAPL的驱替效率.以截留数的两个分量毛管数和邦德数的比值定义的角度τ能够较准确预测不同流速条件下驱替作用过程中残留DNAPL的运移路径.     

地下水中Tween80对DNAPL运移和分布的影响

选用地下环境中普遍存在的四氯乙烯（PCE）为典型DNAPLs污染物,建立二维砂箱模型,研究一种人为引入表面活性剂Tween 80对粗砂介质中DNAPLs迁移和分布的影响.测定了含不同浓度Tween 80水溶液/石英砂/PCE三相体系下的液/液界面张力及PCE在石英介质表面的接触角,结果表明PCE在石英砂表面的接触角随着Tween 80浓度的增大而增大,PCE/水的界面张力随着Tween 80浓度的增大而减小,Tween 80浓度在CMC值附近时变化急剧.随后的二维砂箱实验定量描述地下水中表面活性剂Tween 80对PCE的迁移和最终形态的影响.由于Tween 80可以使石英砂介质由水相润湿转变为中间润湿或油相润湿态,相应地在20~30目的粗砂均质介质中Tween 80对DNAPLs迁移存在明显影响.背景溶液中表面活性剂的存在使得DNAPL的垂直运移速度减小,垂向迁移距离减小,最终使得被截留在运移路径上的残留PCE增加.和纯水流情况下相比,地下水中含有表面活性物剂Tween 80时,使得DNPAL污染羽向水流方向偏移减弱,污染羽展布面积与纯水情形下相比,在垂向上均明显减小,并且以较大饱和度残留的DNAPL量增加.     

DNAPL在透镜体及表面活性剂作用下的运移研究

选择四氯乙烯(PCE)作为典型重非水相液体(DNAPLs)污染物,进行PCE在二维砂箱中的运移及修复实验,采用一种改进光透法探讨DNAPL在含不同透镜体非均质含水层中的运移和饱和度分布特性.在此基础上,考察非离子表面活性剂(吐温80)对DNAPL的原位冲洗修复效果.结果表明,在模拟天然地下水流条件下,当PCE运移到达各透镜体时,PCE均未进入透镜体而是在其上方聚集形成污染池,然后逐渐侧向扩散,即使在较粗透镜体(20/30目和40/60目石英砂按 1:1质量比例混合)上也无法进入.吐温80对PCE的修复效果显著,冲洗58h后,94.2%的PCE被去除.表面活性剂的引入能够减小PCE和水的界面张力,界面张力的减小量可达38.8dyn/cm,相应各透镜体上覆界面处的毛细压力水头值会有不同程度的减小,在较粗透镜体上的PCE可以穿透透镜体并继续向下运移.透镜体的毛细截留作用会限制修复后期的修复效率,修复75,3520min的修复效率分别为0.63,0.05g/g,其中较粗透镜体上截留的PCE相对其他较细透镜体容易移出.     

O3纳米气泡强化表面活性剂修复柴油污染土壤

实验将纳米气泡(直径50~270nm)与臭氧相结合,对比臭氧纳米气泡处理后对3种表面活性剂去除土壤中柴油污染物的增效作用,并探讨表面活性剂浓度、土质以及土壤老化时间等不同条件对污染物去除率的影响。对不同方式处理后的土壤样品进行XRD、FTIR表征,采用GC/MS对柴油组分的降解产物进行分析。结果表明,同等条件下3种表面活性剂随着浓度的增加,对柴油的洗脱效率也随之提高,洗脱能力依次为SDS＞SDBS＞TX-100。表面活性剂在搅拌实验30min内对污染物的去除效果增效明显,30~40min增速放缓。臭氧纳米气泡提高表面活性剂对砂土中柴油去除率明显高于壤土,其中砂土和壤土中柴油去除率提高约13%和9%。壤土中污染物的老化时间与去除率成反比,臭氧纳米气泡处理对较长老化时间的壤土中柴油去除率也有显著提高,对老化60天污染壤土提高近8%。FTIR光谱表明含有臭氧纳米气泡的表面活性剂可以减少对土壤中有机质主要官能团的影响。GC/MS图谱分析表明残留污染物组分主要为烷烃,降解难度:烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物。     

AnMBR处理密闭生保系统中灰水的效能与微生物群落演替研究

灰水的处理与回用是保障受控生态生命保障系统（CELSS）中水循环的关键,研究中采用厌氧膜生物反应器（AnMBR）处理尿液源分离后的CELSS灰水,考察了废水处理效能及微生物群落演替特征.结果发现,废水中溶解性有机物（DOM）主要为类色氨酸、表面活性剂类和类腐殖质,COD去除率可达65%~75%,阴离子表面活性剂去除率高达80%以上,有效解决了表面活性剂积累问题,但高温和低水力停留时间（HRT）条件会降低处理效能.高通量测序研究表明,表面活性剂降解相关菌群是保障污泥降解性能的关键,Synergistes、Citrobacter为关键降解细菌; 但高温和低HRT条件会抑制降解,导致表面活性剂积累和有机物去除率下降.表面活性剂的累积会引起反应器中微生物群落演替,关键菌群由接种污泥中的Methanosarcina、Syntrophomonas、Keratinibaculum等嗜热产甲烷类菌属逐步演替为Proteiniclasticum、Pseudomonas、Aminobacterium、Citrobacter、Desulfovibrio等菌属,产甲烷菌特别是Methanosarcina受到显著抑制;硫酸盐还原菌代谢和产酸过程增强,导致碱度消耗增加.因此,污泥中固着性胞外聚合物（B-EPS）、混合液悬浮固体（MLSS）浓度和粒径在处理过程中降低,而溶解性胞外聚合物（S-EPS）和反应器中的溶解性蛋白显著增加,污泥产率较低,适合于受限空间的应用.整体而言,AnMBR可有效应用于CELSS生活废水的处理,为未来 深空探测研究提供支撑,但需要进一步关注污泥流失与表面活性剂积累问题,强化反应器稳定运行.     

表面活性剂光催化降解动力学研究

为了研究光催化法对不同电荷类型表面活性剂的降解性能,在紫外光照射下,用TiO2光催化剂对阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和两性表面活性剂十八烷基甜菜碱(BS18)进行降解试验.同时,探讨了TiO2光催化剂加入量、表面活性剂初始质量浓度及初始pH对光降解的影响及其动力学过程.结果表明,3种表面活性剂的降解行为符合准一级动力学规律,3种表面活性剂降解速率快慢顺序为:BS18CTABSDS.SDS和BS18的最佳TiO2催化剂用量为1 g.L-1,而CTAB的最优用量为2g.L-1;CTAB和BS18的光降解速率随着活性剂初始质量浓度的增大而线性减小,SDS的降解速率则随活性剂初始质量浓度的增加而缓慢增大;CTAB和BS18在偏碱性条件下降解最快,而SDS在弱酸条件下具有最大的动力学降解速率.     

不同淋洗剂对镍污染砂土的柱淋洗研究

比较了去离子水、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）、盐酸和柠檬酸对模拟污染砂土中镍（Ⅱ）的柱淋洗作用。SDS浓度为500、1000、1750、2500和3250mg／L,盐酸溶液pH值为0．8、1、2和3,柠檬酸溶液浓度为0．01、0．04、0．1和0．4mol／L。结果表明,几种淋洗剂对土柱中镍的淋洗曲线规律相似,即在淋洗液孔隙体积数为0．5时开始有镍淋出,随着累计孔体积数目的增大,淋洗液中镍的浓度逐渐开始增大,迭到峰值时又开始减小。在去离子水淋洗过程中,镍最大淋出浓度为90．8mg/L;五种不同浓度SDS淋洗过程中,镍最大淋出浓度分别为92．4、90．2、94．1、51．0和53．7mg／L;四种不同pH值的盐酸溶液对应的镍最大淋出浓度分别为959．5、753．3、56．3和23．9mg／L;四种不同浓度的柠檬酸对应的镍最大淋出浓度分别为318．6、793．4、930．1和1464．4mg／L。pH=1的盐酸溶液对镍的淋洗去除率最高为87．3％,其次是浓度为0．1mol／L的柠檬酸溶液,去除率为83．2％;SDS的淋洗效率低,与去离子水相当。0．1mol／L的柠檬酸溶液可为污染土壤重金属镍淋洗用试剂。     

Enhanced flushing of polychlorinated biphenyls contaminated sands using surfactant foam: Effect of partition coefficient and sweep efficiency

Foam flushing is an in situ soil remediation technology based on the traditional surfactant flushing method. The contribution of mobility control to contaminant removal by foam is helpful for improving this technology. Foam flushing of polychlorinated biphenyl (PCB)-contaminated unconsolidated media was performed to evaluate the effect of the partition coefficient (PC) and sweep efficiency (SE) on PCB removal. Column flushing with surfactant solution and foam with different types and concentrations of surfactant was carried out for PCB removal. Two types of quartz sand were investigated to evaluate the Jamin effect on the SE value of the washing agent. The results demonstrate that a small PC value and large SE value are necessary to achieve high PCB removal for foam flushing. Compared with solution flushing, the introduction of foam can effectively control the mobility of the washing agent. Similar to solution flushing, solubilization is a key factor which dominates the removal of PCBs in foam flushing. In addition, the SE value and PCB removal by foam flushing is less affected by particle size. Therefore, foam flushing was proved to be more effective in porous media with low hydraulic conductivity and high porosity. An integrated flushing with water, surfactant solution and foam was performed and the results prove that this technology successfully combines the advantages of solution solubilization and mobility control by foam, and thus further increases the remediation efficiency of PCBs to 94.7% for coarse sand.     

低温季节生物栅对富营养化河水净化试验研究

文章介绍和分析了低温季节不同工况条件下生物栅净化池对富营养化河水的处理效果。结果表明,11月中旬到12月底期间,江南地区的气温和河道水温都较低,生物栅池中水生植物(水花生)处于休眠和枯死阶段,生物膜上微生物活性也较低,因此河水在池中的净化主要由过滤、沉淀和吸附等物化作用完成的,停留时间为10h时生物栅池对河水中COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率为16.7%～38.8%、30.0%～41.7%、14.1%～35.0%和15.4%～44.4%。随着气温和水温的进一步降低(A阶段到B阶段),河水中污染物的去除率也逐渐下降(下降幅度为2%～10%),低温导致污染物沉淀和吸附速度及生物膜活性降低可能是其中的主要原因。低温季节富营养化河水的DO含量较高,温度越低,填料类型、曝气与否、植物有无对污染物去除率的影响也越小。     

低渗透介质中轻非水相流体迁移转化规律

本文利用COMSOL软件建立轻非水相流体（LNAPL）纵向迁移转化模型,采用有限单元法进行求解,预测污染物分布规律,并利用局部分析法进行参数敏感性分析.结果表明,大部分LNAPL会在水面以上聚集形成高的质量分布峰值区域,少部分克服毛细压力向下迁移,在自由相迁移范围内,其溶解相浓度达到或接近饱和溶解度;当顶部污染源消失后,降水会使最大饱和度和浓度出现的深度逐渐下移;多孔介质中的低渗透镜体会使污染物垂向入渗受阻,在其表面聚积形成污染池;渗透系数是控制LNAPL纵向迁移速度及饱和度分布的关键参数.     

饱和多孔介质中DNAPL污染源区结构及质量溶出

为探究重非水相液体（DNAPL）在地下水中的运移和溶出行为,选取四氯乙烯（PCE）为代表,采用透射光法动态监测PCE在二维砂箱中的运移和分布,并以顶空气相色谱法监测其质量溶出,在此基础上通过乙醇冲洗来改变PCE分布,对比分析相应源区结构和溶出浓度的变化.结果表明：PCE的运移以垂向入渗为主,并伴随由毛细管力引起的横向迁移;污染源区面积和溶出浓度的变化具有明显一致性,均先迅速增大而后趋于平稳,由于泄露量小,70.7%的PCE以ganglia态残留在运移路径上.乙醇主要通过增溶作用改变污染源区结构,对PCE的空间展布影响弱,乙醇冲洗后ganglia态PCE占比增至99.6%,GTP值从2.4增至257.随着乙醇冲洗体积的增加,PCE源区面积从100cm²减至50cm²,对应溶出浓度从114mg/L减至12mg/L,二者呈较好的线性关系（R²=0.76）.此外,连续监测结果显示,在本研究的实验条件下,无论是否经过乙醇冲洗,PCE污染源区结构和其相应的质量溶出可以在一定时间内（至少16PVs）保持稳定.     

生活垃圾焚烧飞灰加速碳酸化深度除氯与水洗除氯对比研究

选取了国内两个典型垃圾焚烧厂飞灰,在对飞灰基本理化特性进行分析的基础上,对比了水洗、加气水洗（通CO₂）、加气水洗+加碳酸盐水洗3种预处理方法的脱氯效果.结果表明,2种飞灰中氯含量均较高,分别达16.95%和20.52%.水洗预处理后氯的最高去除率分别达87.54%和90.12%.升高水洗温度对氯的去除贡献不明显.加气水洗可显著提高氯的去除率,2种飞灰氯的去除率分别达93.69%和99.19%,脱氯效果明显高于水洗脱氯.加气水洗虽提高了氯盐的去除率,但液相中依然残留有高浓度钙离子.在加气水洗的基础上,向反应体系中加入碳酸盐,可有效降低溶解性钙离子含量.通过对预处理飞灰进行XRD矿物相分析,发现加气碳酸化水洗较纯水洗过程去除了更多的难溶性氯盐,且处理后飞灰组分以碳酸钙和硫酸钙为主.采用《水泥化学分析方法（GB/T176-2017）》对加气水洗后飞灰进行测定,其氯含量低于1%,满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（HJ1134-2020）》中资源化利用标准.     

冷冻分离法处理难降解有机废水的研究

以无机水样、溴氨酸溶液、U llm ann缩合反应生产废水及垃圾渗滤液为研究对象,考察了在人工条件下冷冻法处理无机离子和有机污染物的效果和差别。结果表明:在人工冷冻条件下,无机离子、溴氨酸的去除率均可达到80%~90%以上,并受冷冻时间、初始浓度、污染物自身结构特性等因素影响;而对于无机离子和有机污染物混合的实际有机废水,其去除率相对较低,为70%~80%左右,需要与其他工艺组合,以提高废水的处理效率。     

‘Emulsion locks’ for the containment of hydrocarbons during surfactant flushing

Reversible double water in oil in water (W/O/W) emulsions were developed to contain subsurface hydrocarbon spills during their remediation using surfactant flushing. Double emulsions were prepared by emulsifying CaCl₂ solutions in canola oil, and subsequently by emulsifying the W/O emulsions in aqueous sodium alginate solutions. The formation of double emulsions was confirmed with confocal and optical microscopy. The double emulsions reversed and gelled when mixed with the surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS) and cocamidopropyl betaine (CPB). Gels can act as ‘emulsion locks’ to prevent spreading of the hydrocarbon plume from the areas treated with surfactant flushing, as shown in sand column tests. Shear rheology was used to quantify the viscoelastic moduli increase (gelation) upon mixing the double emulsion with SDS and CPB. SDS was more effective than CPB in gelling the double emulsions. CPB and SDS could adsorb at the interface between water and model hydrocarbons (toluene and motor oil), lowering the interfacial tension and rigidifying the interface (as shown with a Langmuir trough). Bottle tests and optical microscopy showed that SDS and CPB produced W/O and O/W emulsions, with either toluene or motor oil and water. The emulsification of motor oil and toluene in water with SDS and CPB facilitated their flow through sand columns and their recovery. Toluene recovery from sand columns was quantitated using Gas-Chromatography Mass-Spectroscopy (GC-MS). The data show that SDS and CPB can be used both for surfactant flushing and to trigger the gelation of ‘emulsion locks’. Ethanol also gelled the emulsions at 100 mL/L.     

地下水源膜法给水厂长期运行过程中膜性能演变

大庆油田水务公司西水源水厂以地下水作为主要水源,采用臭氧/活性炭+超滤膜（UF）处理工艺;自2014年投产至2019年底已经运行5年,水厂出水浊度、有机物（COD_Mn）和菌落总数等水质指标均稳定达标,但超滤膜污染导致膜性能变化。为了探究5年运行过程中超滤膜处理性能演变情况,对膜出水水质、膜通量、跨膜压差和膜污染层等进行分析。结果表明:超滤膜对浊度和微生物的去除率保持在90%以上,对COD_Mn平均去除率维持在9%。运行5年过程中,超滤膜的比通量每年下降2.1%~4.6%,恢复性化学清洗（CIP）对超滤膜的通量与比通量恢复率分别维持在73%~91%和85%~92%。污染层分析结果表明,超滤膜的有机污染物主要是腐植酸和蛋白质等;无机污染物包括锰、铁、硅、钙和铝等。高价金属元素与有机物形成络合污染物,在污染层中起到支配作用;另外,钙和硅的无机盐垢也不可忽视。