改性竹炭生物滤池处理微污染原水的实验研究

以微污染原水中污染物质为去除目标,以廉价和资源丰富的竹炭为原料,通过微波辅助铁钴复合改性,制备了改性竹炭水处理材料,并应用于生物滤池中对微污染原水进行了实验研究。结果表明：在稳定运行条件下改性竹炭生物滤池对浊度、NH4＋－N及CODMn的平均去除率分别为84％、81％和74.5％,且随着运行时间的推移,改性竹炭生物滤池后期出水水质稳定：浊度＜1.0 NTU,NH4＋－N ＜0.5 mg／L,CODMn ＜1.0 mg／L。因此改性竹炭作为生物滤池填料应用于微污染原水处理是可行的。     

改性滤料在矿井水净化处理中的试验研究

采用高温加热法制备了涂铁石英砂和无烟煤联用的双层改性滤料,并通过过滤试验对比验证了其对矿井水中不同污染物的去除效果。过滤6 h出水浊度为0.3 NTU,ρ(COD)降为2.5 mg/L,均低于饮用水标准限值,Fe、Mn的去除率分别达88.7%和66.7%,并通过反冲洗试验,确定了该滤料的反冲洗强度q=16 L/(m2.s)和过滤周期T=370 min。滤后水质可满足淡化除盐进水要求,具有广阔的应用前景。     

Performances of biological aerated filter employing hollow fiber membrane segments of surface-improved poly （sulfone） as biofilm carriers

Using the surface of poly （sulfone） hollow fiber membrane segments as grafted layer, the hydrophilic acrylamide chain was grafted on by UV-photoinduced grafting polymerization. The gained improvement of surface wettability for the modified membrane was tested by measuring the contact-angle as well as FTIR spectra. Then correlation between the hydrophilic ability of support material and the biofilm adherence ability was demonstrated by comparing the pollutant removal rates from urban wastewater via two identical lab-scale up-flow biological aerated filters, one employed the surface wettability modified poly （sulfone） hollow fiber membrane segment as biofilm carder and the other employed unmodified membrane segment as biofilm carder. The experimental results showed that under the conditions of influent flux 5 L/h, hydraulic retention time 9 h and gas to liquid ratio （G/L） 10： 1, the removal rates of chemical oxygen demand （COD） and ammonium nitrogen （NH4^＋-N） for the modified packing filter and the unmodified packing filter was averaged at 83.64% and 96.25%, respectively, with the former filter being 5%-20% more than the latter. The effluent concentration of COD, NH4^＋-N and turbidity for the modified packing filter was 25.25 mg/L, 2 mg/L and 8 NTU, respectively. Moreover, the ammonium nitrogen removal performance of the filter packing the modified PSF was compared with the other bioreactor packing of an efficient floating medium. The biomass test indicated that the modified membrane matrixes provided better specific adhesion （3310-5653 mg TSS/L support）, which gave a mean of 1000 mg TSS/L more than the unmodified membrane did. In addition, the phenomenon of simultaneous denitrification on the inner surface of the support and nitrification on the outer surface was found in this work.     

北京市PM2.5水分含量及其变化特征

利用卡尔费休法可直接测定PM_2.5水分含量,方法精密度及准确度均较好.将该方法应用于北京市城区站点2020年全年的PM_2.5分析,结果显示PM_2.5水分浓度年均值为(5.0±4.1)µg/m³,在PM_2.5占比为(12.5±4.8)%,与PM_2.5质量浓度呈显著相关.水分质量浓度与PM_2.5的质量浓度月度及季节变化趋势基本一致.研究发现,随着空气污染加重,水分质量浓度及其在PM_2.5占比均呈上升趋势,二者相关性明显增强.可见污染发生时,水分增加有利于颗粒物吸湿增长从而推高污染水平,对PM_2.5的贡献同步增强.当沙尘污染发生时湿度处于同期较低水平,不利于细颗粒物的吸湿增长,水分质量浓度及其占比均处于较低水平. PM_2.5水分与二次离子及有机物均有很好的相关性,说明水分为气态污染物提供非均相转化载体,促进硝酸盐、硫酸盐、有机物的进一步生成.PM_2.5水分与地壳物质无相关性,证实地壳元素为一次源,不受水分影响.     

微波作用下表面活性剂在膨润土上的吸附行为特征

探讨了微波辐照时间、CPC浓度对微波合成有机膨润土的层间距、有机碳含量的影响,以及CPC在有机膨润土合成过程中的吸附动力学与热力学.结果表明,微波辐照90～120 s时,CPC在膨润土的饱和吸附量与常规合成的相当,达0 .001?63 mol·g^-1,当微波辐照2 min时,CPC浓度为1 .20 mmol·L^-1时,合成的有机膨润土的层间距达到最佳的2 .44 nm,有机碳含量达23 .45%; AFM分析表明微波不会破坏膨润土的层状结构;微波对CPC在膨润土上的吸附有较大的影响,可提高吸附反应速度常数107 .6倍,并降低体系的自由能.     

沸石生物滤池处理低浓度生活污水的工艺性能及影响因素

为将电厂低浓度生活污水处理后回用于循环冷却水,开发了沸石滤料曝气生物滤池(ZBAF)工艺,在直径0.2m、滤料高3m的ZBAF装置中处理低浓度生活污水.结果表明,在温度为12℃～17℃,停留时间1.4h,气水比4:1,进水浊度、BOD₅、COD_Cr和NH₄⁺-N分别为59NTU、30mg/L、81mg/L和16mg/L时,相应的出水指标为3.2NTU、3.2mg/L、14.5mg/L和0.5mg/L,满足再生水用作循环冷却补充水的水质标准.改变水力停留时间和气水比对BOD₅、COD_Cr和浊度去除率影响不大,但对NH₄⁺-N去除率影响较大.生物相观察发现:反应器内脱碳/硝化区(C/N区)生物相很丰富,其中固着型纤毛虫很多;而硝化区(N区)生物相比较单一,主要为硝化菌.固着型纤毛虫数量明显减少处为2个区的分界线.     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.     

共存氯离子对饮用水纳滤除氟的影响研究

采用深井地下水配水试验研究了高氟饮用水纳滤除氟的可行性、膜污染及共存氯离子浓度对纳滤除氟的影响.结果表明,纳滤对原水中的所有共存阴离子均有截留效果,原水F^-浓度低于6 mg/L,纳滤出水的F^-浓度低于1.2 mg/L,能满足农村地区的生活饮用水标准.随着F^-浓度的增加,其截留率下降;进水共存Cl^-浓度的增加,F^-的截留率呈下降的趋势,F^-的截留率降低的百分数在Cl^-每增加1个mol数和氟离子增加0.1个mol数时相当,当Cl^-浓度>220 mg/L时,F^-的截留率有所上升,但变化没有达到显著水平.环境扫描电子显微镜、能谱分析和X-射线衍射(XRD)对膜污染成分分析表明,膜污染主要是晶体颗粒形状规则的无机碳酸钙,柠檬酸+氨水清洗可有效清除污染成分,恢复膜通量.     

接触过滤氧化法处理模拟含铁灰岩水的试验研究

为了解决煤矿灰岩水铁含量高,较难复用的问题,进行了接触过滤氧化法处理模拟含铁原水的试验研究。结果表明:采用石英砂滤料的接触过滤氧化工艺处理铁含量为2.0mg/L的模拟原水除铁效果明显,当气水比为2.0,pH值为7.5~8.0,停留时间小于2~3min,滤速为12.0m/h时,除铁率可达90%以上,滤后水满足铁含量0.3mg/L的井下复用水质要求,且过滤周期长达36h;同时分析得出最大平均催化氧化速率系数为KFe2+=1.50×1011L3mg-3s-1和除铁拟合曲线方程-Ln(Ct/Co)=-0.0011x2+0.0517x+1.748。     

大黑汀水库夏秋季节温室气体赋存及排放特征

以北方典型富营养化水库-大黑汀水库水体为研究对象,在2018年夏季和秋季采用顶空平衡法对其表层35个点位水体溶解的二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）浓度进行测定,并对水库水-气界面扩散通量进行了估算.结果表明夏季和秋季大黑汀水库表层水体的CO₂、CH₄和N₂O整体上均表现为过饱和状态,夏季表层水体CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（72.75±67.49）μmol/L和（810.62±790.64）μmol/（m²·h）;秋季CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（394.64±104.13）μmol/L和（4822.81±1250.00）μmol/（m²·h）;夏季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.19±0.12）μmol/L和（3.04±2.10）μmol/（m²·h）,秋季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.41±0.26）μmol/L和（5.16±3.23）μmol/（m²·h）;夏季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.31±0.10）μmol/（m²·h）,秋季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.25±0.15）μmol/（m²·h）.相关性分析结果表明大黑汀水库夏季表层水体CO₂及N₂O浓度主要受水温、水深和电导率影响,CH₄浓度主要受水深及电导率影响;水库秋季表层水体CO₂溶存浓度主要受水温、水深和TDS影响,CH₄浓度主要受水温、水深和TDS影响,N₂O浓度主要受水深影响.     

厌氧生物滴滤法脱除冷煤气中硫化氢的研究

水煤气中硫化氢在燃烧时会转变成二氧化硫,对环境产生污染。文章采用厌氧生物滴滤塔法对冷煤气进行脱硫处理。因煤气对氧的严格限制,通过设计生物滴滤塔,经挂膜驯化后在厌氧条件下对浓度在1~5 g/m3左右的硫化氢进行脱除处理,考察滴滤塔运行条件对脱除效果的影响。结果表明,生物挂膜25 d后,生物滴滤塔达到稳定,喷淋液pH值为2.23,ORP值为283 mV,溶解氧为0.4 mg/L,对溶液中硫离子氧化效率达到94%。滴滤塔在液气比0.15,空塔气速0.088 m/s,pH值5.0~7.0,填料高度为82 cm,塔温为25~30℃左右时,达到较优的运行条件,此时该滴滤塔对以CO、CO2、H2和1 940 mg/m3H2S组成的模拟水煤气的脱硫效率达91.2%。     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.      

新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸对水分条件的响应

为了揭示干旱半干旱区高寒湿地不同水分梯度对土壤呼吸规律的影响,以及土壤温度与含水量对土壤呼吸影响的差异性,以新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究对象,在2014年植物生长季利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对不同水分条件(常年积水区、季节性积水区、常年干燥区)下的土壤呼吸速率进行测定,分析土壤呼吸日变化、季节性变化特征及其与土壤温度、土壤体积含水量的关系. 结果表明:①不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸速率日变化均呈明显的单峰曲线,常年积水区、季节性积水区、常年干燥区土壤呼吸速率最大值分别为1.97、7.39、8.83 μmol/(m2·s),均出现在13:00—15:00;土壤CO₂日累积排放量季节性变化明显,差异性达到极显著水平(P<0.01),三者的最大值分别为0.12、0.45、0.40 mol/m2,地表积水显著抑制了土壤呼吸,提高了土壤碳稳定性. ②不同水分条件下土壤呼吸速率与土壤温度、土壤体积含水量之间均呈极显著正相关(P<0.01),常年积水区、季节性积水区和常年干燥区的Q₁₀(土壤呼吸温度敏感性)差异性极显著(P<0.01),其大小表现为常年干燥区(1.54)<常年积水区(2.22)<季节性积水区(3.36),各水分区域6月典型日的Q₁₀最大,表现为常年干燥区(2.56)<季节性积水区(4.30)<常年积水区(4.75),说明水分条件显著影响Q₁₀. ③巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸受地下5 cm处土壤温度(T)与0~5 cm土壤体积含水量(W)的综合影响,季节性积水区土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型R_s=-1.113+0.041W-0.366T+0.008WT,常年干燥区则满足最佳拟合模型R_s=1.470+0.023W-0.027T+0.002WT.      

玻璃纤维编织管动态膜生物反应器处理沼渣废液

一种新型的玻璃纤维编织管动态膜生物反应器应用于高黏度、高氨氮和高COD的沼渣废液的处理。该玻璃纤维编织管经过了固化和覆膜的组合改性,膜组件采用平板化的栅式构型。研究表明:组合改性方式分别为1∶4+1∶50和1∶2+1∶50时的膜组件的稳定通量分别为5.45 L/(m2.h)和6.50 L/(m2.h);同时膜组件的清洗效果良好,再次运行仍能够稳定,通量为5.35 L/(m2.h)。而且出水比较澄清,没有臭味,养分也得到了有效保留。此外,改性后的玻纤编织管估算价格约为93.2元/m2,低于传统有机膜。     

动态渗透压力法研究水处理滤料的润湿性

润湿性是水处理滤料的一个十分重要的表面性质.以Washburn方程为原理,用动态渗透压力法研究了无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料的亲油亲水润湿性.实验结果表明,方法的重现性较好,误差在10%以内.当滤料的粒径范围在0.6～0.9mm之间时.以该法测得无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料的亲油亲水比(LHR)值依次为2.511、1.748和1.317,说明无烟煤滤料的亲油性最好,铝矾土陶瓷次之,而磁铁矿的亲油性最差.XPS和FTIR分析结果表明,无烟煤、铝矾土陶瓷及磁铁矿滤料润湿性差别主要归因于其表面化学结构的不同.     

Metals in sediment/pore water in Chaohu Lake: Distribution, trends and flux

Nine metals, Cd, Cu, Ni, Pb, As, Cr, Zn, Fe, and Mn in sediment and pore water from 57 sampling sites in Chaohu Lake (Anhui Province, China) were analyzed for spatial distribution, temporal trends and diffuse flux in 2010. Metals in the surface sediment were generally the highest in the western lake center and Nanfei-Dianbu River estuary, with another higher area of As, Fe, and Mn occurring in the Qiyang River estuary. Metal contamination assessment using the New York sediment screening criteria showed that the sediment was severely contaminated in 44% of the area with Mn, 20% with Zn, 16% with Fe, 14% with As, and 6% with Cr and Ni. An increasing trend of toxic metals (Cd, Cu, Ni, Pb, As, Cr, Zn) and Mn with depth was shown in the western lake. Compared with metal content data from the sediment survey conducted in 1980s, the metal content of surface sediment in 2010 was 2.0 times that in the 1980s for Cr, Cu, Zn, and As in the western lake, and less than 1.5 times higher for most of the metals in the eastern lake. Among the metals, only Mn and As had a widespread positive diffuse flux from the pore water to overlying water across the whole lake. The estimated flux in the whole lake was on average 3.36 mg/(m². day) for Mn and 0.08 mg/(m². day) for As, which indicated a daily increase of 0.93 μg/L for Mn and 0.02 μg/L for As in surface water. The increasing concentration of metals in the sediment and the flux of metals from pore water to overlying water by diffusion and other physical processes should not be ignored for drinking-water sources.     

臭氧-紫外预处理对高有机物原水混凝效果的影响

以腐殖酸为模型污染物,分别考察了臭氧氧化、紫外照射及臭氧-紫外联合预处理过程对高有机物原水混凝性能的影响.结果表明,3种预处理方式均对原水中的溶解性腐殖酸具有明显的矿化作用.紫外及臭氧-紫外联合预处理还对后续的混凝过程具有强化作用.随着臭氧投量的增加和紫外照射时间的延长,混凝过滤出水的TOC和浊度呈明显下降趋势.当臭氧浓度(O3/C)达到9.0 mg/mg时,预处理对腐殖酸的去除率可以达到47%,过滤出水TOC含量为3.5 mg/L,浊度为2.6 NTU;紫外光照射3 h可去除原水中52%的溶解性有机物,其出水TOC为2.0 mg/L,浊度低于1.0 NTU.臭氧-紫外联合预处理后的混凝效果要明显优于二者单独作用的系统.在联合预处理系统中,当预臭氧浓度(O3/C)为1.0 mg/mg紫外照射时间为1 h时,过滤出水TOC为2.6 mg/L,且浊度低于1.0 NTU.不同预处理条件下的矿化作用主要是通过.OH实现的,同时.OH还对溶解性腐殖酸的团聚结构产生破坏作用,使其稳定性降低,从而促进了混凝过程对有机物的去除.     

废偕胺肟型螯合树脂再生工艺及吸附性能研究

为了解决废弃螯合吸附树脂堆积对环境造成污染,在参考了原树脂合成路线的基础上,设计出了资源化处理该树脂的方法。在二乙胺溶剂中,以废偕胺肟型螯合树脂为原料,加入羟胺试剂,使废树脂发生偕胺肟化反应改性为偕胺肟基聚丙烯腈-二乙烯基苯,实现了废树脂的再生。探讨了废螯合树脂改性工艺及吸附性能,在实验中单因素考察了反应温度、反应时间、二乙胺浓度、盐酸羟胺浓度以及NaOH浓度等因素对偕胺肟化反应效率的影响,同时对树脂及二乙胺溶液进行循环使用。结果表明,二乙胺浓度为70%,盐酸羟胺浓度为1.2mol/L,NaOH浓度为2mol/L,反应温度为50℃,反应时间为2h时达到最佳再生综合效能。以Cu(Ⅱ)离子进行吸附效率测试,有效地恢复该种树脂的吸附能力的90%。树脂循环使用四次之后,吸附效率仍能达到60%。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对螯合树脂表征表明,腈基转化成了偕胺肟基团。在废树脂再生的反应过程中,二乙胺溶剂表现为激活剂的作用。     

Effect of media heights on the performance of biological aerated filter

The optimum media height of carbon oxidation and nitrification in a down-flow biological aerated filter was determined, and the distribution of the heterotrophic and nitrifying populations through studying the changes of organic carbon contents and ammonia concentration at different media height was got. The results showed that as a down flow BAF with granular media, the active layer of nitrifiere was deeper than heterotrophs in BAF. And the optimum media height for the removal of SS, CODcr and NH4^＋ -N was 40 cm,60cm and 80 cm respectively. The removal efficiency of SS, CODcr and NH4^＋ -N was 79.1%, 63.9% and 96.4% respectively under theinfluent CODcr and NH4^＋ -N of 122.1 mgCODcr/L and 14.84 mgNH4^＋ -N/L, the influent flux of 15.8 L/h, air to liauid ratio of 3 : 1.     

凹凸棒复合滤料生物过滤去除Fe2＋性能研究

利用凹凸棒复合滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化,研究生物过滤对原水中Fe2＋的去除效果及影响因素。实验结果表明：原水溶解氧在3 mg/L左右,Fe2＋的去除率达到90%以上;温度在13.9℃-22.3℃时,Fe2＋去除率达到93%以上;滤速越低,生物过滤对Fe2＋的去除率越高,4 m/h为本实验研究的最佳水力负荷;原水中Fe2＋浓度在2 mg/L以下时,出水的Fe2＋浓度可以达到0.15 mg/L以下。反冲洗对生物过滤去除Fe2＋的影响较小,去除率在冲洗2 h后能够恢复到冲洗前的水平。