基于PHREEQC程序的磷酸铵镁结晶法污水处理工艺模型化研究

为揭示溶液物化参数对磷酸铵镁结晶工艺回收氮、磷的影响,利用地球化学水质模型程序PHREEQC 2.11计算了涵盖实际工况条件下可能存在的溶液体系的磷酸铵镁饱和度指数,对溶液组分的浓度效应进行了模型化热力学评估.模拟溶液体系含磷10～600 mg·L-1、镁24～720 mg·L-1,其氨氮与磷的摩尔比为1～40,温度为25℃,pH值为6.0～12 0.计算结果表明,磷酸铵镁的饱和度指数与氮、磷、镁的质量浓度分别呈对数函数关系,并随任何一个因子的增大而增大;与溶液pH值呈多项式函数关系,结晶反应的最佳pH值为9.0,并随溶液中氨氮与磷摩尔比的增大而略升;此外,磷酸铵镁的饱和度指数与溶液离子强度呈幂函数关系,随离子强度的增大而减小.适当调节溶液的镁盐浓度和控制溶液pH值,是调控磷酸铵镁结晶反应,实现氮、磷回收的2种主要手段.     

诱导沉淀结晶软化浓盐水的实验研究

采用诱导沉淀结晶的理论和方法开展了对浓盐水软化的实验,实验研究了浓盐水结晶介稳区的控制条件,考察了pH、温度、搅拌速度、镁离子浓度对浓盐水诱导沉淀结晶以及水软化效果的影响。通过实验表明了浓盐水在其结晶介稳区内可以自生成0.5~1 mm的大颗粒碳酸钙晶体,晶体易于沉淀分离,回收的晶体纯度达到95%,钙硬度去除率达到95%,具有较好的水软化效果。     

铁矿酸性排水的人工湿地处理

在排放酸性重金属废水的铁矿排土场建设人工湿地处理系统,面积130m~2,废水流量0.5m~3/h,经过两个月的运行测试结果表明:人工湿地系统能有效地处理酸水.酸水pH值由2.6升高到6.1;铜离子由25.79×10~(-6)减少到0.099×10~(-6),去除率为99.7%;铁离子由36.50×10~(-6)降到0.031×10~(-6),去除率为99.8%;锰离子从393.6×10~(-6)降低到107.20×10~(-6),去除率为70.9%.     

二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺与Cu2+的螯合稳定性

以聚丙烯酰胺、甲醛、氢氧化钠、二硫化碳为原料制备了重金属螯合絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺（DTMPAM）,采用紫外分光光度法测定了DTMPAM与Cu²⁺形成的螯合物在不同Cu²⁺浓度、二硫代羧基（—CSS^-）浓度、不同pH值下的紫外吸收光谱,确定了螯合物的配位比,考察了螯合物DTMPAM-Cu在不同pH值、不同—CSS^-浓度下的稳定性,并计算了其稳定常数.结果表明,DTMPAM在207和226nm处出现最大吸收峰,而螯合物DTMPAM-Cu分别在220和260nm处出现最大吸收峰,最大吸收峰发生红移.在不同的—CSS^-（3.0×10^-5~6.0×10^-5mol/L）浓度和pH值（3.0~9.0）下,DTMPAM中的—CSS^-与Cu²⁺的螯合比均为2：1;当—CSS^-浓度为3.0×10^-5~6.0×10^-5mol/L时,DTMPAM-Cu的螯合稳定常数对数值lgβ₂在10.5725~11.4473之间,随着—CSS^-浓度增大,螯合稳定常数略有减小.不同pH值下,DTMPAM-Cu的螯合稳定常数各不相同,当体系pH值为3.0~5.0时,随着pH值的升高,DTMPAM-Cu的稳定常数逐渐升高,当pH值为6.0~9.0时,DTMPAM-Cu的稳定常数整体上略有所降低.     

湿法脱硫系统中二水硫酸钙结晶特性分析

为解决脱硫塔内部结垢问题,通过探究系统温度、pH值、过饱和度对二水硫酸钙结晶诱导时间的影响,以及不同过饱和度下Cl~-、Na~+和Mg~(2+)对晶体诱导时间、抑制效率、表面能和成核率的影响来表征结晶成垢的趋势。结果表明:温度和过饱和度升高均会显著缩短二水硫酸钙结晶诱导时间,而pH值的影响相对较小;添加Mg~(2+)、Cl~-、Na~+可以延长结晶诱导时间、增大晶体表面能并缩小晶体成核速率,且均对二水硫酸钙的结晶起到抑制作用,抑制强度遵循Mg~(2+)>Cl~->Na~+的规律。     

水质条件对膜-羧基官能团之间微观作用力的影响特征

为了探讨pH值、离子强度及膜材料对膜-污染物间相互作用力的影响特征,利用自制的典型膜污染物羧基官能团胶体探针,结合原子力显微镜定量考察了羧基官能团与PVDF及EVOH超滤膜间的相互作用力随pH值及离子强度的变化特征.结果表明:带有羧基基体的污染物与PVDF及EVOH超滤膜之间的相互作用力皆随着pH值的增大而减小;但是上述作用力随着离子强度的增加呈现特殊的变化趋势:在离子强度为0~10mmol/L时,膜-带有羧基基体的污染物之间相互作用力随着离子强度的增加而增大;在离子强度为10~500mmol/L时,膜-羧基之间相互作用力随着离子强度的增大而减小.在特定的水质条件下,EVOH-羧基间的作用力远小于PVDF-羧基之间的作用力.     

碳酸盐体系中pH对Cu2+诱导结晶过程的影响

在流化床中,以含Cu2+废水为处理对象,考察了碳酸盐体系中pH的改变对Cu2+诱导结晶过程的影响. 结果表明:当进水ρ(Cu2+)为200 mg/L、沉淀剂pH为10.2时,经回流系统拦截,微晶产率可降低0.5%~1.0%,Cu2+的去除率可达99.0%以上. 经XRD(X射线衍射)分析表明,结晶产物以碱式碳酸铜为主,晶型呈短杆状,尺寸较为均一;当沉淀剂pH升至12.2时,Cu2+的去除率降至95.0%,系统出水结晶产物晶型特征不明显,尺寸不均,XRD结果显示为氢氧化铜、碱式碳酸铜、碳酸钙等混合结晶产物,晶体衍射峰多存在宽化现象,表明高pH下结晶产物晶化程度较低.      

石英砂提高城市污泥生物沥浸效率主导因素分析

通过摇瓶实验探究石英砂提高城市污泥生物沥浸效率的主导因素.结果表明,在0~72h内,生物菌液酸化效应在提高污泥脱水性能中占据主导作用;在72h之后,次生矿物的形成对提高污泥脱水性能的贡献率超过生物菌液.随着生物沥浸持续进行,石英砂诱导次生矿物产量逐渐增加,次生矿物在生物菌液酸化效应基础上进一步强化污泥脱水性能.在二者耦合作用下,城市污泥比阻（SRF）从初始的17.13×10¹²m/kg下降至48h时的最低值3.56×10¹²m/kg.然而,生物菌液和次生矿物单独作用时,SRF降到最低值均需72h,且最低SRF分别为3.89×10¹²和4.77×10¹²m/kg.可见,二者耦合作用在进一步改善污泥脱水性能以及缩短生物沥浸时间方面都有明显的优势.     

湿法脱硫石膏特性研究进展

脱硫石膏作为燃煤电厂湿法脱硫工艺的主要副产物,广泛用作建筑和工业材料。对脱硫石膏和天然石膏从多角度进行了对比分析,并对脱硫石膏品质的各种影响因素进行了综述,详细介绍了脱硫浆液品质、p H值、石灰石品质、停留时间和烟气杂质的影响机理最新研究成果。从结晶过程角度总结了温度改变结晶诱导时间和石膏晶形的研究进展,针对浆液过饱和度、搅拌速率、金属离子影响结晶的研究进行概述。各种研究成果表明,较低的浆液温度降低和较高的过饱和度均不利于维持稳定的柱状晶形,从而影响石膏脱水效率。     

单塔双循环烟气脱硫系统结晶过程的模拟研究

单塔双循环湿法烟气脱硫系统中,二水硫酸钙结晶是影响该工艺运行的关键技术之一。在单因素条件下分别研究晶种浓度、晶种粒径、相对过饱和度(RS)和p H值对硫酸钙结晶速率、晶体粒径、形貌以及结垢特性的影响。结果表明:晶种浓度和粒径对二水硫酸钙结晶影响显著,当晶种过100目筛,适当增加晶种浓度(C≤2 g/L),有利于晶体快速生长,且晶体生长得更为粗壮和均匀,结垢量也不断减少;相对过饱和度增大会大大提高结晶速率,但适中的相对过饱和度(RS=6)更利于形成以片状和棒状为主且粒径分布均匀的晶体,结垢量相对较少;反应溶液p H在5~6之间时,结垢量少,对晶体形貌有利且与脱硫塔中实际酸碱度相符。以上结论对单塔双循环脱硫工艺具有一定的参考价值。     

光助-电解锰渣/H2O2非均相体系氧化降解双酚S

以电解锰渣作为光催化剂构建非均相类光Fenton体系,采用双酚S为模型化合物,研究了该反应体系中双酚S氧化降解的降解机制及影响因素,并建立了·OH的生成速率模型以及溶解性有机质（DOM）影响的预测模型.结果表明,电解锰渣中具有催化效果的铁和锰的质量含量分别为1.49%和2.28%;相比UV、UV/电解锰渣、UV/H₂O₂和电解锰渣/H₂O₂体系,电解锰渣/UV/H₂O₂光Fenton体系对双酚S具有更好的氧化降解效果,双酚S的降解效果与电解锰渣投加量、H₂O₂浓度呈正相关,与pH值、双酚S初始浓度呈负相关;溶液中析出的Fe和Mn的浓度与pH值呈负相关,且电解锰渣/UV/H₂O₂氧化体系反应浸出的共存活性金属组分不利于双酚S降解;电子自旋共振和自由基淬灭实验发现电解锰渣/UV/H₂O₂体系中氧化降解双酚的主要活性物种是·OH.采用异丙醇构建了该体系中·OH的生成速率模型,计算可得·OH的生成速率R·^f_OH在3.22×10^-9~1.1×10^-8mol/（L·s）之间,与硝基苯拟合计算出的R·^f_OH（6.5×10^-9mol/（L·s））一致.双酚S降解效率随着DOM浓度的增加而降低.基于自由基稳态动力学理论建立了DOM存在下电解锰渣/UV/H₂O₂体系中双酚S降解的动力学预测模型,发现模型的预测值与实验值较好符合,说明DOM主要通过淬灭体系中的·OH影响双酚S的降解.     

东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布

运用吹扫-捕集气相色谱法于2016年6月对东海海水和大气中5种短寿命挥发性卤代烃的浓度含量、分布来源特征及海-气通量进行了研究.结果表明,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为8.93（0.39~23.49） pmol/L、15.02（4.77~32.75） pmol/L、0.97（0.30~2.16） pmol/L、9.35（6.8~18.46） pmol/L和12.24（2.60~50.04） pmol/L.受陆源输入、水团和生物活动释放的影响,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂和CHBrCl₂的浓度分布呈现近岸高远海低的趋势,CHBr₂Cl和CHBr₃浓度呈现点状分布.相关性分析发现CHBr₃和Chl-a存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响CHBr₃的浓度分布.大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为3.52×10^-12（1.72×10^-12~10.00×10^-12）、3.82×10^-12（0.20×10^-12~34.95×10^-12）、1.40×10^-12（0.46×10^-12~6.18×10^-12）、1.55×10^-12（0.16×10^-12~4.66×10^-12）和6.63×10^-12（2.20×10^-12~11.61×10^-12）.受陆源气团输送、生物生产和气象条件的共同影响,春季大气中5种短寿命挥发性卤代烃浓度分布较为复杂.海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃的源.     

全球近地层臭氧时空分布特征及其来源解析

根据东亚酸沉降网（EANET）和全球温室气体数据中心（WDCGG）等观测资料,对比各地区近地面O₃的季节变化特征,在全球大气化学传输模式MOZART-4中引入在线源追踪方法,结合收支分析,确认各项作用对不同地区O₃的贡献量.研究表明,模拟结果能够再现各地区O₃的季节变化特征以及收支量：清洁背景地区（海洋站居多）近地面O₃各项收支量较小,体积分数在-3×10^-9-3×10^-9/d之间,且净的化学作用大多处于损耗O₃的状态;大多数陆地测站净的光化学作用为产生O₃（约33.8×10^-9/d）.近地面O₃的源主要来自对流层内部,平流层的贡献较小（约10×10^-9）.对于极地及清洁背景地区,平流层的贡献是O₃季节变化的重要原因.平流层的贡献呈现明显的季节变化,即冬季最大（约20.7×10^-9）,夏季最低（约2×10^-9）.     

海盐非均相反应对山东沿海大气O3浓度的影响

通过改进WRF-CMAQ模型中非均相反应模块,定量研究了2017年夏季和冬季海盐与含氮气体非均相反应对我国山东沿海地区大气O₃浓度的影响.模拟结果表明,考虑海盐气溶胶非均相反应后,山东沿海地区夏季O₃小时浓度增加了0.2×10^-9~6.6×10^-9（0.5%~15.5%）,冬季增加了0.8×10^-9~15.3×10^-9（1.7%~27.4%）,ClNO₂在夏季和冬季分别增加了100×10^-12~250×10^-12,300×10^-12~650×10^-12;夏季O₃浓度增加主要集中在山东东部,而冬季O₃的增加则覆盖了山东大部分地区,表明海盐非均相反应对冬季O₃的影响强度及范围均明显高于夏季.海盐非均相反应引起的O₃浓度增加主要发生在日间,特别是8：00~16：00.该反应对渤海及南黄海大气O₃浓度也有影响,且在这些海域生成的O₃可通过4条传输路径影响山东沿海地区,甚至可影响到济南、菏泽等山东中西部地区（距离山东东部海岸线~350km）;海洋大气中O₃的传输可造成山东东部沿海O₃浓度升高0.2×10^-9~15.3×10^-9,山东中西部O₃升高0.3×10^-9~6.2×10^-9.     

宝鸡市滨河路不同植被环境污染的磁学响应

为理解城市道路绿化带不同植被叶片附尘对污染的磁学响应,对宝鸡市滨河路不同类型的植被叶片进行系统的环境磁学实验分析.结果表明,植被叶片中磁性矿物含量相对较低,主要的载磁矿物为假单畴和多畴的亚铁磁性矿物,同时含有赤铁矿,灌木植被叶片的磁性矿物浓度与粒径均大于乔木,其中χ_lf值平均值为6.49×10^-8m³/kg,相比较校园清洁区的植被叶片,表现出较高的浓度.滨河路植被叶片的饱和等温剩磁（SIRM）和非磁滞剩磁磁化率（χ_ARM）的变化范围分别为（964~1226）×10^-6Am²/kg和（9.9~44.7）×10^-8m³/kg,同样也都远高于校园植被叶片（453~771）×10^-6Am²/kg和（6.8~15.1）×10^-8m³/kg,表明亚铁磁性矿物的相对含量较高.磁学参数表现出一定的空间变化规律,随着高度的增大,植被叶片含有的磁性矿物浓度和粒径逐渐递减.随着高度逐渐递减.同一高度内不同种类植被记录的环境污染各有差异,灌木植被紫金叶女贞的叶片样品中含有较高的磁性矿物浓度,指示其具有更好的滞尘和防治污染的能力.植被叶片的磁性矿物浓度在滨河路东段十字路口与西段路口呈现两个高值中心,指示两个污染相对较为严重的区域.     

2016年冬季寿县一次边界层低空急流对污染物扩散的影响

利用安徽寿县地区2016年12月16~17日的观测资料与模拟资料,分析了一次夜间边界层低空急流对PM_2.5扩散的影响.此过程中,急流分布范围广,强度大,最大风速可达10~12m/s,而且风向随高度有明显转向,高低层风向差可达90°.急流发展过程中,急流轴基本位于200m以下,急流的最小风速高度出现在400~800m之间.通过分析可知,对于不同高度,急流对污染物扩散的影响存在明显差异.地面至急流轴范围内,PM_2.5总体减少.急流的出现使湍流混合明显增强,在湍流作用下污染物向上混合,使该层PM_2.5显著减少,净质量通量的峰值可达-103×10^-3μg/(m²·s).急流的水平输送可带来上风方较为清洁气团,同样减少了该层的PM_2.5浓度.但与湍流作用相比其影响较小,净质量通量仅为-2.9×10^-3μg/(m²·s).急流存在时,还会加强向下的垂直风速,在垂直输送作用下,上层污染物向下输送,增加了该层PM_2.5浓度,净质量通量约为11×10^-3μg/(m²·s).急流轴至风向转变高度之间,PM_2.5总体增加.这是由于湍流作用将低层高浓度污染物输送至该层,使PM_2.5浓度增加,净质量通量约为23.9×10^-3μg/(m²·s);水平输送作用使该层PM_2.5浓度略有增加,净质量通量约为2.3×10^-3μg/(m²·s);而垂直输送作用带来了高处较为清洁的气团,减少了PM_2.5浓度,净质量通量约为-6.6×10^-3μg/(m²·s).风向转变高度至LLJ最小风速高度之间,PM_2.5总体增加.湍流作用仍占主导,净质量通量约为17.8×10^-3μg/(m²·s);垂直输送作用稍有贡献,净质量通量约为1.4×10^-3μg/(m²·s);而水平输送起减少作用,净质量通量约为-3.7×10^-3μg/(m²·s).     

DGT分析水中四环素类抗生素自由溶解态浓度

为分析四环素类抗生素的生物有效性，本研究自制了o-DGT装置，测定了结合相的回收率以及不同温度下污染物在扩散相的扩散系数，最终将该装置应用于天然水体中四环素类抗生素自由溶解态浓度的分析.结果表明，所制备的结合相对四环素类抗生素具有较强且稳定的结合能力，其单独存在时对溶液中四环素、土霉素、金霉素的回收率分别为（104.37±4.93）%，（80.29±4.41）%和（81.52±3.93）%；25℃时，3种四环素类抗生素在所制备的扩散相中扩散系数分别是（1.08±0.05）×10^-6，（1.07±0.18）×10^-6，（1.03±0.07）×10^-6cm²/s.抗生素浓度在0.2~10mg/L时，四环素、土霉素、金霉素的C_DGT占总量分别11.69%~30.21%、10.02%~29.25%和7.44%~34.10%.所制备的o-DGT装置性能稳定，可以为测定四环素类抗生素污染物生物有效性和自由溶解态浓度提供有效的参数.     

包埋固定化硝化污泥处理氨氮废水的过程特性

采用聚乙烯醇（PVA）包埋硝化效能良好的活性污泥制备固定化颗粒,针对不同初始氨氮浓度的模拟废水,基于序批式间歇反应器小试实验,探讨了包埋颗粒的传质效能与氮去除过程特性.实验结果表明：颗粒体积投加率为10%,实验水温为26~30℃,pH值为7.5~8.5,反应器DO浓度为4~5mg/L的条件下,各初始氨氮浓度（50~400mg/L）稳定期包埋颗粒最大氨氮去除负荷为61.8~242.3mgN/（L-particles·h）.包埋颗粒对氨氮的去除较符合零级反应动力学模型,其最大氨氧化速率（μ_max）为271.40mgN/（L-particles·h）,半饱和常数K_s为66.69mg/L,包埋颗粒内氨和氧的有效扩散系数（D_e）分别为0.467×10^-9m²/s、0.279×10^-9m²/s.SEM观察和比表面积测试结果表明,与新鲜颗粒相比,稳定期颗粒内部的比表面积和平均孔径增加.包埋颗粒,活性污泥,包埋颗粒与活性污泥混合3种体系对比实验表明,各初始氨氮浓度条件下混合体系可显著强化生物硝化与脱氮过程,并发生同时硝化反硝化现象.