应用硝酸盐控制排水管道中H_2S气体释放的研究进展

排水管道中硫酸盐还原菌(SRB)代谢产生的S~(2-)会导致H_2S气体释放和管道腐蚀等问题,从而增加管道的维修费用,且威胁工人和居民的身体健康。抑制管道内S~(2-)生成的措施以投加化学药物为主。在可投加的化学药物中,硝酸盐因易于应用、抑制效果较好、副作用小而被广泛应用和研究。围绕硝酸盐抑制S~(2-)产生的原理、效能与影响因素、硝酸盐的消耗规律、硝酸盐对微生物群落的影响等4个方面,综述了应用硝酸盐控制S~(2-)的研究进展,并根据研究成果和目前存在的问题提出未来的研究方向。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H_2S、CH_4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。     

FeCl_3及AlCl_3对中温厌氧消化系统产生H_2S的抑制作用

以某污水处理厂初沉污泥和生物污泥为研究对象,研究了Fe Cl_3及Al Cl_3不同投加浓度对污泥中温厌氧消化系统硫化氢产生的抑制作用,利用16S r DNA高通量测序技术及定量PCR技术分析了消化污泥中硫酸盐还原菌的变化。结果表明,Fe Cl_3及Al Cl_3的投加对污泥厌氧消化系统中H_2S的产生都具有抑制作用,Fe Cl_3的抑制效果优于Al Cl_3。随Fe Cl_3及Al Cl_3投加浓度的增加沼气中H_2S浓度下降,Fe Cl_3投加浓度为150 mg/L时,H_2S含量降至零;通过分析硫酸盐还原菌的序列数并采用定量PCR测定样品中的dsr B基因拷贝数,投加Fe Cl_3及Al Cl_3的消化系统的硫酸盐还原菌数量在实验第9天大幅降低,这与该系统硫化氢浓度变化规律一致,可以推断,Fe Cl_3及Al Cl_3对硫酸盐还原菌的抑制是沼气中硫化氢含量降低的重要原因之一。     

铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水

采用铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水,通过正交和单因素实验研究了废水初始pH、不同质量的微电解填料、H_2O_2投加量及反应时间对COD处理效果的影响,同时研究了COD降解动力学。结果表明:最佳控制条件是废水初始pH为3、铁碳填料投加量为300 g/L、H_2O_2投加量为80 m L/L、反应时间为160 min,此时COD的去除率达到87%以上;H_2O_2的加入可使铁碳微电解/H_2O_2系统COD的去除率提高37.34%,铁碳微电解/H_2O_2系统COD反应动力学方程为y=0.5296x-0.6218,相关系数R~2为0.9917。     

本期推荐

正本期"专论与综述"栏目发表了《排水管道中硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争与调控》(王洪臣,汪俊妍,刘秀红,等)一文。该文梳理的相关研究成果,对相关领域研究者开展管网废气控制、城市管网防腐及维护等研究具有参考价值。排水管网是城市基础设施建设中重要的一环。目前,由于我国排水管网的日常养护管理工作较为薄弱,管道内产生的硫化氢、甲烷等废气难以得到控制,继而引发了管道结构破损、     

利用旋转炉热解城市污泥的产物特性

采用旋转管式加热炉实验台在惰性条件下对城市污泥进行了热解实验,系统研究了不同热解温度对气态产物和固态产物成分的影响。结果表明:污泥经热解后的产物在600℃时,比表面积最大值为158.02 m2/g,孔容最高为109.58 mm3/g。随着热解温度的升高,气态产物和液态产物的产率增加,而固态产物则减少。在热解温度450~750℃,热解产物中的固态产物产率由53.65%降至31.69%;气体产率从11.23%升至24.74%,其中H_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6和C_2H_2占总气体的75%以上,H_2含量随着热解温度的升高而升高。热解气中小分子碳氢化合物含量较高,600℃时热解气体中含氢气体主要包括:H_2、CH_4、C_2H_4、C_3H_8、正丁烷(C_4H_(10))及C_2H_6等,其中H_2和CH_4含量分别为27.98%和23.63%。CH4、C3H8、C_4H_(10)等气体的含量随着热解温度的升高呈现先增后减趋势,且在600℃达到最大值,C_2H_2、C_2H_6在450℃时其浓度最高。随着热解温度的升高,N、C和H3种元素在热解固态产物中的质量分数呈明显下降的趋势。     

脉冲通气对污水管道内有害气体的控制

为控制污水管道产生的有害气体对管道设施和周围环境造成的不利影响,通过搭建带有搅拌的反应器系统,来模拟实际污水管道,探究脉冲通气对污水管道内有害气体的控制效果及生物群落变化的影响。研究表明:脉冲通气能有效控制有害气体的产生,在水流速度为0.2 m·s~(-1)时,硫化氢(H_2S)、甲烷(CH_4)、一氧化碳(CO)的抑效果最好,其抑制率分别为98.7%,44.4%,92.5%;在脉冲通气作用下,古菌群落的生物多样性不断减少,细菌群落的生物多样性不断增加;同时,脉冲通气也改变了生物群落结构,其群落结构变化与气相参数的变化是相一致的。     

油田水反硝化技术抑制硫酸还原菌

利用反硝化技术对江苏油田5个联合站的采出水,进行了添加不同抑制剂的浓度、种类、不同配比和接种DNB菌对SRB、DNB的菌落数量、硫化氢的产生量和氧化还原电位的影响的静态实验。研究结果表明:投加一定浓度的硝酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐,对油田采出水SRB的生长都有不同程度的抑制作用,而同等浓度的抑制效果表现为亚硝酸盐>硝酸盐>钼酸盐,同时投加DNB和0.3～0.5 g/L(比例为1∶1)的亚硝酸盐/硝酸盐可较好地抑制油田采出水中的SRB和硫化氢的产生,其中0.5 g/L抑制效果最明显,可抑制硫化氢的产生10 d以上,SRB和硫化氢抑制率分别可达87%和98%。以不同药剂的常压静态腐蚀实验结果表明,抑制剂的腐蚀速率比杀菌剂和缓蚀剂略高,但低于石油天然气行业中标准规定的0.0076 mm/a,也远低于对照样的0.152 mm/a。     

餐厨油脂与低热值污泥联合厌氧消化产气

低热值污泥单独厌氧消化产气率低,通过投加高有机质含量的餐厨油脂,与污泥形成联合厌氧消化体系,进行了低热值污泥与餐厨油脂联合中温厌氧消化实验,结果发现:1)当油脂的投配量为50%(G/S(Greases/Sludge)=1,以VS计)和66.7%(G/S=2)时,相较于污泥单独厌氧消化(160.29 m L CH_4·(g~(-1)VS))),产甲烷能力分别提升至724.52 m L CH_4·(g~(-1)VS))和809.33 m L CH_4·(g~(-1)VS);2)调节初始pH,使(G/S=1和G/S=2)2个工况的初始产甲烷能力得到一定程度的恢复,但对于工况G/S=4,油脂的负荷已经远远超过了共消化系统的承受能力,初始产甲烷能力难以得到恢复;3)污泥与餐厨油脂之间相互促进、协同作用,两者联合厌氧消化可有效提高系统甲烷产率。     

O_3/H_2O_2协同氧化石油化工行业反渗透浓水

采用O_3/H_2O_2协同氧化处理石油化工行业反渗透浓水,考察了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量和H_2O_2投加方式对O_3/H_2O_2协同氧化反渗透浓水的影响。结果表明,在初始pH为6.49、H_2O_2投加量为80mg/L、分4次平均投加(开始时投加1次,之后每隔10min投加1次)、反应时间为35min的最优化条件下,处理后的反渗透浓水COD、BOD5、总有机碳(TOC)质量浓度分别降低至48.9、10.2、25.70mg/L,均达到《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)的直接排放标准。COD、UV254、TOC的去除率分别达到83.4%、68.0%、88.3%。     

饮用水管网生物膜细菌群落特征及其对腐蚀的影响

通过454高通量测序对北方A和B两实际饮用水管网系统中生物膜细菌群落特征进行表征,并研究了其对管网腐蚀产物组成的影响。结果表明,A管网生物膜细菌群落丰度和多样性高于B管网生物膜。在门水平上,两管网生物膜细菌群落主要为变形菌门Proteobacteria,但B管网生物膜中的相对丰度(67.10%)高于A(46.50%)。在纲水平上,A管网生物膜主要为β-变形菌纲Betaproteobacteria,B管网生物膜中主要为β-变形菌纲Betaproteobacteria和δ-变形菌纲Deltaproteobacteria。在属水平上,A管网生物膜中腐蚀相关菌群主要为硝酸盐还原菌和铁还原菌,其腐蚀产物主要为α-Fe OOH和Fe_3O_4,而B管网生物膜中硫酸盐还原菌特别是脱硫弧菌属Desulfovibrio含量较高,其可能与管垢中绿锈含量高有关。     

铵盐标准溶液的研制

前言 铵-氮是海水中营养盐之一。是海洋浮游植物生长繁殖的必要成份。经常了解其含量的分布及变化规律,对于海洋水产资源的开发和利用有重大意义。所以它是海洋化学要素调查的常规项目之一。在富营养化的水体中,含有大量的CH_4、H_2S、NH_3等,     

Fenton氧化技术修复六氯环己烷污染土壤特性研究

为研究六氯环己烷(HCHs)在污染土壤中的Fenton氧化特性及其影响因素,以中国西南地区已停产的某HCHs生产企业厂区的污染土壤为研究对象,分析Fenton氧化作用下Fenton氧化时间、催化剂种类、催化剂投加量和H_2O_2投加量等因素对HCHs去除率的影响。结果表明:(1)延长Fenton氧化时间可以促进HCHs的去除,其去除率在100min后达到稳定;Fe~(2+)的催化效率优于Fe~(3+)和Fe~0,最佳催化剂为FeSO_4·7H_2O晶体;催化剂投加量最佳为5%(质量分数);较高投加量的H_2O_2有利于产生更多的HO·,H_2O_2投加量最佳为20g/mL。(2)Fenton氧化对HCHs的去除机制具有一致性,但不同HCHs异构体的去除率存在差异。在以FeSO_4·7H_2O晶体为催化剂、Fenton氧化时间为100min、催化剂投加量为5%、H_2O_2投加量为20g/mL的最优条件下,β-HCH去除率最高(96.7%),α-HCH去除率次之(79.2%),γ-HCH和δ-HCH去除率分别为54.8%和51.3%。(3)Fenton氧化技术是一种优秀的HCHs污染土壤修复技术,具有较高的可行性、经济性和环境友好性,具有较大的HCHs污染场地原位修复应用前景。     

餐厨垃圾厌氧产沼气及沼气异位生物提纯通气比分析

为提高沼气中CH_4的含量,对餐厨垃圾采用高固态厌氧发酵,并利用嗜氢产甲烷菌的代谢作用,在外源通入H_2的情况下对沼气进行异位生物提纯,并分析了耦联反应中的气体组分。结果表明:厌氧发酵产生的沼气中CH_4浓度为52.4%,CO_2浓度为22.8%;经过生物提纯,CH_4提高了36.3%,而CO_2下降了42.1%;在生物提纯相,H_2全部消耗,但仍有13.2%的CO_2剩余。进一步研究了提纯阶段的最适通气比例(H_2∶CO_2),分析了反应过程中的CH_4产率,气体组分,H_2转化率和挥发性脂肪酸(VFA)。结果表明:H_2和CO_2比例为5∶1是沼气提纯的最佳通气比例,该条件下CH_4产率、CH_4体积分数和H_2转化率最高,分别为693.7 mL·(L·d)~(-1)、69.4%和98.7%;将最佳通气比例应用到耦联实验中,CH_4体积分数达到96.1%,H_2和CO_2分别为0.3%和1.8%。通过分析可知,当H_2和CO_2通气比为5∶1时,厌氧发酵产生的沼气经生物提纯后,可达到生物甲烷的品质。     

城市垃圾焚烧飞灰重金属药剂配伍稳定化实验研究

以飞灰中富含的Pb和Zn为目标重金属,对飞灰中重金属药剂配伍稳定化效果了实验研究.选用EDTA、Na2S、NaH2PO4等稳定化药剂和pH值控制,首先将试剂单独投加飞灰中测定重金属浸出浓度,分析各试剂的稳定化效果;然后通过系列试验观察现象,确定试剂最优投加顺序;最后,按照试剂性质制定4个配伍方案,按照最优投加顺序投加试剂,测定分析各个配伍方案的稳定化效果.结果表明:pH值保持在弱碱性(10左右),重金属稳定化效果较好.EDTA二钠、NaH2PO4和Na2S重金属稳定化效果明显,而有机试剂EDTA二钠稳定化效果明显优于NaH2PO4和Na2S;稳定化药剂投加顺序以Na2S、EDTA二钠、NaH2PO4顺序投加处理效果为最佳;配伍方案4处理效果明显优于其他方案,可以实现稳定化药剂配伍相合,提高飞灰中重金属稳定化效果,同时减少有机螯合剂的使用量,从而降低处理成本.     

以液体硅胶与聚苯乙烯塑料泡沫小球为主体的掩蔽剂对污水暂存空间中恶臭气体的控制

为控制污水暂存空间产生的恶臭气体对周围环境造成的不利影响,在污水表面覆盖以液体硅胶(LSR)与聚苯乙烯塑料泡沫小球(EPS)为主体的掩蔽剂,通过增加污水中H_2S向气相扩散的传质阻力来控制恶臭气体从污水中的释放。分别探究了掩蔽剂的成分组成、配比和平铺厚度对掩蔽效果的影响,以及掩蔽剂对下部水体水质的影响。结果表明:以LSR+EPS为载体的掩蔽剂可以阻断H_2S的释放,其中以半透明LSR+EPS为载体的掩蔽剂效果最好;当半透明LSR与EPS载体的质量比为15～40,平铺厚度为0.1～0.5 cm时,其使用效果最好;掩蔽剂下部水体硫化物的浓度随污水停留时间的增加而增大;若利用SRB产物(高浓度H_2S)抑制微生物,尚需较长时间达到毒性阈值。该掩蔽剂增加了H_2S的传质阻力,有助于控制恶臭气体释放对所处环境的危害。     

滩涂石油污染高级氧化修复技术

在模拟原沉积物弱碱性及含水率的条件下,分别研究了2种高级氧化反应体系:H_2O_2辅助加入催化剂Fe SO4或Fe2(SO4)3及Na2S2O8辅助加入催化剂Fe SO4或Ca O及热催化对污染滩涂沉积物中石油烃的去除效果及其影响因素。同时,还模拟研究了长江口潮汐作用对滩涂石油污染修复效果的影响。研究表明:H_2O_2与样品的质量投加比为0.05,FeSO4和Fe2(SO4)3与H_2O_2摩尔投加比均为0.1时,石油烃去除率分别达到48.9%和57.4%;Na2S2O8本身氧化能力较强,单一Na2S2O8与样品的质量比大于0.01时,石油烃去除率达到46%以上;而在Na2S2O8最佳投加比条件下,Fe SO4、Ca O与Na2S2O8摩尔比为0.05和0.9时,去除率分别达到60.4%和51.3%以上,同时最佳催化温度为50℃。潮汐作用对芬顿试剂氧化修复滩涂石油污染具有促进作用,而高浓度污染滩涂区域建议采用阻隔修复。     

纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

新型碳源驯化的SRB去除酸性矿山废水中SO_4~(2-)最佳反应条件

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比80∶7∶3混合物的发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌SRB,并研究SRB以该新型有机碳源作为营养物质在不同COD/SO2-4(C/S)值、pH值、初始硫酸根(SO2-4)浓度、重金属离子(Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+)浓度条件下对SO2-4的去除效果,以确定SRB去除SO2-4的最佳反应条件。实验结果表明,在厌氧环境SRB接种量8%、生长温度35℃、转速50 r/min、C/S为1.5~2.0、pH值6~7、初始SO2-4浓度≤3 000 mg/L、Fe2+在100~300 mg/L、Mn2+为35 mg/L时反应条件最佳,SO2-4去除率均可达90%以上;其中Fe2+浓度≤500 mg/L、Mn2+浓度≤140 mg/L时均会促进SRB对SO2-4的还原,当Fe2+浓度≥600mg/L时会严重抑制SRB,Mn2+浓度140 mg/L时会抑制SRB;Cu2+、Zn2+的存在对SRB均有影响,当Cu2+浓度15 mg/L时、Zn2+浓度45 mg/L时对SRB均有抑制作用。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。该成果为实际应用提供了参考。     

Mn/CdS光催化降解苯酚研究

以Cd(CH_3COO)_2·2H_2O、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O、Na_2S·9H_2O为原料,采用共沉淀法制备Mn/CdS催化剂,并用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对其进行表征。以苯酚为光催化降解对象,考察Mn/CdS的光催化活性。结果表明,Mn的质量分数对Mn/CdS的光催化活性有重要影响,当Mn的质量分数为0.50%时,Mn/CdS的光催化活性最高,其对苯酚的光催化降解率达44.9%。