甲苯在毛细带中的生物降解作用研究

通过土柱(3根土柱分别记为柱1、柱2、柱3)实验,定量研究了甲苯在土壤毛细带中的生物降解作用规律。实验结果显示,距离饱和水位以上4cm处的毛细带内生物降解效率最大,达到59.45%,且生物降解速率也最大,达到0.793μg/(mL·d),而距离饱和水位以上24cm处生物降解速率仅为0.333μg/(mL·d)。土壤中甲苯的生物降解符合一阶动力学模型,含毛细带的柱1甲苯生物降解常数为0.08d~(-1),不含毛细带的柱3甲苯生物降解常数为0.09d~(-1),两者差异不大。     

活性污泥增强地下渗滤系统去除生活污水中氮污染

将棕黄壤、炉渣和活性污泥按一定比例添加配置生物填料,装填在5个土柱(编号为1#~5#)中,棕黄壤和炉渣按1∶1体积比配置,1#~4#土柱再分别添加0、2.5%(体积分数,下同)、5.0%、10.0%活性污泥,5#土柱只在生物填料层下部40cm处添加5.0%的活性污泥。通过构建的地下渗滤系统研究不同水力负荷下系统的污水处理效果。结果表明:水力负荷适宜为12cm3/(cm2·d),添加活性污泥最佳为5.0%(体积分数),此时土柱的启动周期为22d,氨氮和TN去除率分别稳定为94.4%、77.8%。     

强化生物通风修复过程中柴油衰减规律及其影响因素研究

强化生物通风技术对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有很大的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤,从土柱中总石油烃（total petroleum hydrocarbon,TPH）剖面分布随时间的变化及降解模式角度,分析了其自然衰减和强化生物通风过程。结果表明：初始柴油浓度直接影响着各柱在自然衰减和强化生物通风过程中柱内的残余TPH平衡分布曲线的形状和浓度峰值位置;在前期自然衰减过程中（约1个月）,当土壤中的柴油浓度为5 000～40 000 mg油/kg土时,整个柱内TPH变化的主要原因是重力扩散迁移的结果;当土壤中的柴油浓度≤5 000 mg油/kg土时,其TPH的变化不仅是重力扩散迁移作用的结果,生物降解作用也存在;通风约2个月后,抽提作用对于保持土柱上部柴油浓度稳定变化的意义较为突出。     

生物滴滤器净化低浓度甲苯废气的非稳态工况研究

生物法处理大气污染物时,经常会遇到条件波动或污染物间歇排放等非稳态工况。在不同非稳态条件下,考察了甲苯废气间歇排放对生物滴滤器净化性能的影响。实验方案分3种情况:无甲苯废气排放、无循环液供应或同时没有甲苯废气和循环液的供应。间歇排放时间从2~47 d不等。结果表明,不管何种形式的停运或故障,甲苯净化能力4 d以内基本不下降;停运时间超过5 d,则甲苯去除能力严重下降,仅为原来的1/3~1/2;停运时间在10 d以内,24 h内即可恢复,47 d的长期停运,3 d内也可恢复净化能力。     

石油烃在不同土壤中的气相自然衰减规律

挥发性有机物(VOCs)在包气带中的迁移扩散是土壤和地下水中可挥发污染物自然衰减的重要机制,也与蒸气入侵暴露和风险评估密切相关。采用微宇宙实验对12种挥发性石油烃(正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯)在4种土壤(黑土、黄土、红土、石英砂)中的气相自然衰减机制和气态生物降解动力学规律进行了研究。结果表明,正构烷烃、环烷烃和苯系物蒸气在4种土壤中的气相自然衰减去除率都遵循黑土>黄土>红土>石英砂的规律;黑土中生物降解对污染物去除率的贡献高于黄土,而红土和石英砂中的生物降解速率极低;4种苯系物的自然衰减和生物降解潜力远高于正构烷烃和环烷烃;苯系物气相生物降解速率排序为：甲苯>苯>乙苯>对二甲苯。本研究结果可为蒸气入侵定量风险评估和石油污染场地自然衰减速率定量评估提供参考。     

扩体错流式生物滴滤床净化甲苯废气

采用自行设计制作的扩体错流式生物滴滤床,以甲苯为目标污染物、陶粒为填料、恶臭假单胞菌为菌源进行实验,研究了扩体错流式生物滴滤床的挂膜启动情况、甲苯进口浓度、停留时间对净化效率的影响.结果表明:(1)环境温度为17～23℃,扩体错流式生物滴滤床在10 d内完成挂膜启动,比传统生物滴滤床缩短了4 d.(2)甲苯净化效率随进口浓度的增加而逐渐下降.当甲苯进口质量浓度为1 100 mg/m~3时,净化效率为95%;当甲苯进口质量浓度维持在1 100～1 200 mg/m~3时,随停留时间的缩短,甲苯净化效率下降.(3)当停留时间分别为94、63、48 s时,甲苯净化效率分别为87%～92%、70%～74%、60%～62%.     

再生水中NO_3~--N、NO_2~--N、NH_4~+-N在粉土介质中迁移转化的研究

通过土柱实验模拟再生水在粉土层下渗过程中NO3--N、NO2--N、NH4+-N的迁移转化规律。结果表明,实验温度为23.2～25.9℃时,土柱内发生反硝化反应,NO3--N的去除率为9.74%～39.16%,反应符合一级反应动力学方程,衰减系数为0.0968～0.5531m-1;实验温度低于19℃时,土柱内反硝化反应消失,说明低温是制约再生水在土柱内发生反硝化作用的主要因素。     

非正规垃圾填埋场包气带介质的污染物阻滞能力研究

非正规垃圾填埋场已成为地下水的潜在污染源,给城市供水安全带来了极大风险。以北京某非正规垃圾填埋场的3种典型包气带介质为研究对象,以Br-为示踪剂,采取土柱实验和数值模拟相结合的方法,通过对场区3种典型包气带介质饱和与非饱和状态下的Br-迁移速率的比较,探讨包气带介质对污染物的阻滞能力。结果表明,Br-在不同包气带介质饱和状态下的迁移速率为中砂>细砂>砂质粉土,这可能与不同介质中粉粒和粘粒的含量有关,同时介质的有机质含量也会影响Br-的迁移速率,但前者因素占了主导作用;在Br-迁移过程中,不同包气带介质的含水量是影响其迁移速率的主要因素,若能合理控制场区的地下水位,使得包气带介质长期处于非饱和状态,将会大大延缓垃圾渗滤液中污染物向地下水迁移;针对特定的非正规垃圾填埋场,可采取抽水等措施,控制场区的细砂和砂质粉土层处于非饱和状态,充分利用包气带介质在非饱和状态时较强的污染物阻滞能力,阻隔或延缓垃圾渗滤液中的污染物进入地下水中。     

普通醋纤香烟滤嘴中烟碱分布模拟

为减少香烟对人体的危害,采用标准k-ε湍流模型,SIMPLE算法和多孔介质模型对ISO抽吸模式下,普通醋纤香烟滤嘴截留烟碱的规律进行模拟研究。烟碱(d500.254μm)初始体积份数0.0103%;模拟抽吸时间2 s。结果表明,抽吸开始时,滤嘴近吸食端无烟碱通过,近烟丝端烟碱含量较大;0.4 s~0.8 s时烟碱向吸食端快速扩散;0.8~1.2 s时烟碱进一步向吸食端扩散,烟碱分数增加,但近烟丝端的烟碱增加缓慢;随后烟碱向吸食端扩散不明显;中心轴面处烟碱截留量较多;沿径向上截留量减少,但因壁面效应,壁面附近烟碱累积较多;烟碱ηsim.=30.99%;而同样条件下ηexp=39.06%。误差主要由于模拟时忽视了焦油,而实测中焦油可粘附烟碱粒子沉积并形成过滤层,有利于截留烟碱。实验和模拟值的对照验证了模拟方法的可行性,为滤嘴快速优化设计提供指导。     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质(intracellular dissolved organic matter, I-DOM)。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解(光-生物降解)与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商(respiratory quotient, RQ)低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。...     

单介质和双介质阻挡放电低温等离子体降解甲苯的比较

为研究介质阻挡放电(DBD)反应器结构对低温等离子体降解甲苯的影响,设计了具有单层介质和双层介质的DBD反应器。对2种反应器的放电特征、甲苯去除率、矿化率、CO_2选择性和能量效率进行了比较,并对施加电压和初始浓度对甲苯降解效果的影响进行了分析。结果表明:在相同电压下,双介质反应器(DDBD)具有更高的电场强度,而单介质反应器(SDBD)的输入功率更高;当甲苯浓度和电压分别为616、1 027、1 848 mg·m~(-3)和14～24 kV时,双介质中的甲苯去除率为9.4%～100%、7.4%～99%、5.1%～64%,单介质为67%～98%、46%～90%、26%～59%。这说明低电压下单介质反应器的甲苯去除率更高,而高电压下则相反,并且,浓度降低、电压升高有利于甲苯的降解。单介质反应器的能量效率随电压升高而降低,双介质反应器则先升高后下降,且双介质反应器的能量效率高于单介质反应器(16～24 kV)。以上研究可为介质阻挡放电在VOCs去除方面的应用提供参考。     

全硅β分子筛催化氧化NO性能研究

针对NO氧化催化剂抗水汽性差、活性温度高等问题,本研究采用疏水型全硅β分子筛为催化剂,在NO进口浓度为0.05%(体积分数)、O2浓度为20.7%(体积分数)条件下,考察了反应温度(20~60℃)、相对湿度(0%~100%)、空速(360 h-1~20 000 h-1)等因素对NO催化氧化的影响。研究结果表明,随着反应温度升高,干气和湿气下NO氧化率都下降,低温有利于NO氧化;在20℃,空速为20 000 h-1条件下,相对湿度从0%增大到100%时,NO氧化率从49%下降到34%。反应温度升高会抑制水汽对NO氧化的影响。240 h催化剂稳定性实验结果表明,在30℃,NO进口浓度为0.05%,空速为7 200 h-1时,干气和饱和水汽下的NO氧化率分别能稳定地维持在67%和56%水平,说明全硅β分子筛即使在饱和水汽下也具有良好的稳定性及抗水汽性。     

利用废旧锌锰电池制备光催化剂净化甲苯

针对废旧锌锰电池回收利用难,以及光催化剂 TiO2活性低的问题,以废旧锌锰电池和商业二氧化钛为原料,通过球磨法制备了新型复合光催化剂.在紫外光灯照射下,进行了废旧锌锰电池复合改性TiO2对甲苯的光催化氧化实验,并重点探究空速、光照强度、相对湿度和氧气体积分数等关键实验条件对甲苯净化效率的影响.结果表明,改性后的催化剂对甲苯的净化能力大幅提高;当TiO2与废电池芯粉的质量比为2:1时,催化剂的催化效果最好,甲苯的净化效率提高了近45％;空速越大,催化剂对甲苯的净化效率越低;净化效率随光照强度的增加呈现先增加后保持不变的规律;催化剂在相对湿度为30％的条件下具有最佳的催化活性,氧气体积分数为15％时为净化效率达到最大.本研究结果可为废旧锌锰电池的回收利用提供新的思路.     

水位波动带氮素迁移转化规律

为考察水位波动对非饱和-饱和土层中氮素迁移转化的影响,设计土柱实验装置Ⅰ和Ⅱ分别模拟水位稳定与波动两种情景,测定一个水位波动周期内地下水中NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N浓度变化情况。结果表明,柱Ⅱ水位第1次下降柱内1^#,2^#,3^#,4^#采样点NO₃^--N浓度均增大,增幅分别为6.5%、14.9%、15.33%和19.8%。水位上升时结果相反,分别降低17.3%、26.15%、50.29%和44.61%。第2次水位下降至初始位置4个采样点NO₃^--N浓度再次增大,幅度分别为7.1%、10.6%、13.89%和7.76%。铵态氮呈相反趋势不同程度的变化。水位波动柱Ⅱ连通水槽内总氮量增加显著高于柱I水槽,即水位波动有利于波动带地下水中氮素垂向迁移,加重波动带以下地下水硝酸盐污染。因此,水位波动对氮素迁移转化的影响不容忽视。     

双极性高压脉冲介质阻挡放电脱硝实验参数优化研究

为提高机动车尾气中NO_x的去除率,采用了介质阻挡放电对NO_x进行处理,研究了介质阻挡放电反应器在不同介质参数、放电参数和气体参数条件下对NO_x去除的影响,优化了双极性高压脉冲放电的反应参数。结果表明:当放电极为直径10mm的螺纹铜棒,介质管为内径16mm、介质厚度1.5mm的石英玻璃管,放电间隙为3mm,放电长度为28cm,放电频率为60Hz,O_2体积分数为6%,NO_x初始质量浓度为536mg/m~3,气体流量为1.1L/min,单向脉冲电压为12kV,C_2H_2与NOx质量浓度比为1.5时,NO转化率和NO_x去除率分别为64.56%和22.57%。     

有机污染物在包气带中迁移转化试验研究

采集一定浓度的有机物废水 ,在试验室内进行了静态吸附、静态降解和动态土柱试验 ,对COD在包气带中迁移转化规律进行研究 ,提出了描述COD在包气带中迁移转化规律的数学模型。结果表明 :包气带对COD的吸附过程是线性的 ,可用亨利吸附模式s =Kdc +s0 表示 ,吸附系数Kd=0 .0 6 93;包气带对COD的降解曲线基本符合一级动力学方程c =c0 e-k1 t,降解系数k1=0 .0 4 99d-1;弥散试验测得弥散系数D =0 .0 0 2 4 2m2 /d。COD在包气带中的迁移转化过程是弥散、吸附、降解等多种作用共同作用的结果。     

采用化学发泡法制备发泡钢渣水泥

以自制的钢渣水泥(钢渣用量达到60%)为主要的胶凝材料,利用双氧水分解反应的化学发泡法制备发泡水泥,分别研究发泡剂掺量、催化剂二氧化锰、发泡时的搅拌水温、水胶比及玻璃纤维对发泡过程及制备的发泡水泥性能的影响。实验结果表明:催化剂二氧化锰对双氧水分解反应的速率影响较大,加入催化剂后的发泡速率成阶段性变化,但发泡后的最终体积趋于一致;当双氧水用量为4%时,发泡水泥7 d的抗压强度为0.61 MPa,干密度达到556 kg·m-3;发泡时搅拌水温控制在30℃时,发泡过程基本在24 min内结束,发泡效果较好;发泡水泥的抗压强度、干密度随着水胶比的增加而降低;玻璃纤维对发泡水泥孔结构的形成有影响,当玻璃纤维量为0.4%时,其在0~1 mm、1~2 mm内分布的孔较多,整体上孔分布较为均匀,7 d的抗压强度达到0.72 MPa。     

污水处理过程中BTEX迁移降解与去除途径研究

以某涂料废水为研究对象,采用实验检测废水中BTEX浓度和模式计算挥发量相结合的研究方法,对BTEX污染物在污水处理过程中的迁移降解与去除途径进行研究,分析隔油、气浮、氧化沟工艺对苯系物去除效果,同时研究了吸附、挥发和生物降解3大去除途径对苯系物去除的影响。研究表明,该工艺对BTEX的去除效率高,苯的总去除效率为88.11%,甲苯、乙苯、邻二甲苯和间、对二甲苯总去除率分别高达98.14%、98.09%、97.45%和97.68%。其中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯主要都是在氧化沟中去除,间、对二甲苯在气浮池和氧化沟都有较高的去除率,隔油池工艺对BTEX的去除率较低。去除途径方面,苯以挥发为主,甲苯、乙苯和邻二甲苯都以生物降解为主要去除途径,而挥发和生物降解对间、对二甲苯的去除作用相当。     

餐厨垃圾干发酵水解酸化机制及产气动力学

分析了餐厨垃圾干发酵的启动、运行、失衡、恢复及稳定运行全过程中各参数的变化趋势,重点研究了产气特性与挥发性脂肪酸(VFAs)各成分、总固体(TS)浓度等的关系,并讨论水解酸化机制及产气动力学。结果表明:餐厨垃圾干发酵过程可划分为适应性阶段(0~13d)、启动阶段(14~34d)、抑制阶段(35~72d)和恢复及稳定阶段(73~120d),在恢复及稳定阶段以NaOH稀碱液调节当日回流渗滤液的pH,在72d时pH上升至7.4,产气量明显提高;在98d后TS维持在23%(质量分数)以上,系统日产气量和生物降解率均相对稳定。根据累积产气量数量关系把餐厨垃圾干发酵反应期分为二次函数产气阶段(1~30d)、幂函数产气阶段(31~65d)和线性产气阶段(66~120d)。建立整个实验周期产气率模型,3阶段R2分别为0.987 2、0.952 1、0.999 1,其与实验数据有较好的吻合度。     

生物滴滤器净化低浓度甲苯废气的非稳态工况研究

生物法处理大气污染物时，经常会遇到条件波动或污染物间歇排放等非稳态工况。在不同非稳态条件下，考察了甲苯废气间歇排放对生物滴滤器净化性能的影响。实验方案分3种情况：无甲苯废气排放、无循环液供应或同时没有甲苯废气和循环液的供应。间歇排放时间从2-47d不等。结果表明，不管何种形式的停运或故障，甲苯净化能力4d以内基本不下降；停运时间超过5d，则甲苯去除能力严重下降，仅为原来的1／3-1／2；停运时间在10d以内，24h内即可恢复，47d的长期停运，3d内也可恢复净化能力。