常见基质对暴雨径流中磷素去除效果的比较研究

选取沙子、土壤、沸石、白矾石、陶粒、钢渣、石灰石、蛭石和碎石9种常见的基质,通过吸附和解吸实验、静态吸附实验和动态模拟实验,较为系统地研究了这些基质的吸附特性以及去除暴雨径流中低浓度磷素污染物的特性,并分析了影响基质去除磷素的影响因子.结果表明,9种供试基质对磷酸盐的动态去除效率要比其他形态磷高,对磷素的平衡吸附量大小顺序为：沸石、土壤、蛭石 ＞陶粒、钢渣、石灰石 ＞碎石、沙子、白矾石,对磷素的动态吸附能力为：沸石、石灰石、白矾石、土壤＞钢渣、碎石、沙子＞陶粒、蛭石.另外,蛭石、陶粒和钢渣在对暴雨径流中磷素的静态和动态吸附过程中出现了磷释放现象,其它基质对磷酸盐的动态吸附能力较强,去除率介于30%～87%.综合分析以上多种因素,为了去除暴雨径流中的低浓度磷素,沸石、石灰石和土壤是比较理想的工程基质材料.     

不同基质组合对氮磷吸附能力的研究

就地利用菜地改建小型湿地系统可能是实现农村生活污水消纳和资源化利用的一种有效途径,其中菜园土与吸附基质的组合直接关系水体污染物中氮磷的净化效果. 选取沸石、谷壳、活性炭、陶粒和菜园土作为试验基质,使用BET比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪(EDX)对其进行表征,通过等温吸附试验分别筛选出对氮磷吸附效果较好的沸石和陶粒,设置菜园土∶陶粒∶沸石质量占比基质组合:F1(10∶0∶0)、F2(6∶2∶2)、F3(8∶1∶1)、F4(8∶2∶0)、F5(8∶0∶2)、F6(6∶1∶3)和F7(6∶3∶1). 在低、中、高3种氮磷浓度下,通过吸附动力学试验筛选出去除效果最好的基质组合. 结果表明:①5种单一基质中,活性炭、陶粒的比表面积(35.72、33.23 m2/g)和微孔体积(2.20×10?1、8.25×10?2 cm2/g)均较大;沸石和陶粒表面呈粗糙多孔结构. ②Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合5种单一基质对氮磷的吸附,各基质对氮的饱和吸附量表现为沸石(2.00 mg/g)>陶粒(1.47 mg/g)>菜园土(1.17 mg/g)>活性炭(0.99 mg/g)>谷壳(0.21 mg/g),对磷的饱和吸附量表现为陶粒(1.28 mg/g)>活性炭(1.25 mg/g)>沸石(1.16 mg/g)>谷壳(0.80 mg/g)>菜园土(0.50 mg/g). ③7种基质组合对氮磷吸附具有相似的动力学特征,Elovich模型、双常数速率模型和一级反应动力学模型均能较好地模拟基质组合对不同污染负荷条件下氮磷的吸附规律. ④7种基质组合对氮磷的吸附速率均呈现先快后慢的趋势,最终于12~48 h趋于稳定. 研究显示,F2、F4和F7基质组合对氮磷的去除效果均较好,但考虑菜地改造的简易性和可操作性,F4为最佳基质组合,其在3种不同氮磷浓度下对氮、磷的吸附量分别为0.36~0.68和0.10~0.39 mg/g.      

几种人工湿地基质净化磷素污染性能的分析

通过基质磷素等温吸附、净化磷素污染效果和基质磷素饱和吸附后磷素释放实验,研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质净化磷素污染效果和影响因素,并评价了基质磷素饱和吸附后磷素释放可能造成的二次污染风险结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能很好地描述上述基质磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子.磷素的净化能力依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子,模拟污水磷素净化实验也证实矿渣、粉煤灰、蛭石净化磷素污染效果较好,表土和下蜀黄土次之,沸石和砂子净化磷素污染效果较差.矿渣和粉煤灰等钙素含量较高的碱性基质,影响磷素吸附净化效果的主要因素是基质的全钙含量,碱性条件下,基质全钙含量越高,其吸附的磷素越多,净化磷素污染的效果越好.砂子、沸石、下蜀黄土、黄褐土和蛭石等活性胶体氧化铁铝含量较多的中性基质,影响其磷素吸附净化效果的主导因素是其胶体氧化铁的含量,胶体氧化铁能促进基质吸附磷素效应,提高磷素净化能力.基质磷素饱和吸附后磷素释放实验也表明:除砂子基质磷素释放比例较高以外,其它基质磷素释放的比例很低,加强人工湿地基质的管理,上述人工湿地基质一般不会对水体环境造成二次污染.     

几种基质对水中磷的吸附特性

选取钢渣、活性炭、天然沸石、粗砂4种基质,结合矿物成分分析研究其对磷的等温吸附特征和吸附动力学过程,并考察pH值对其吸附磷的影响.结果表明:活性炭、天然沸石、粗砂的等温吸附特征与Freundlich方程拟合较好(r>0.9);而钢渣更符合Langmuir方程.其吸附能力大小为:钢渣>活性炭>沸石>粗砂.沸石、粗砂对磷酸盐的吸附以物理吸附为主,钢渣以化学吸附为主,而活性炭在前期以物理吸附为主,后期则以化学吸附为主.Elovich方程和双常数速率方程能较好的反映4种基质对磷的吸附动力学特征.pH值的变化对钢渣的吸附性影响不大,沸石在酸性及弱碱性条件下对磷的吸附性相当,活性炭在pH3~13吸附量维持在190mg/kg左右,粗砂在pH3时吸附量达最大,综合而言,在土地处理系统的实际应用中,选取钢渣可获取最佳的除磷效果.     

低浓度含磷水体除磷填料的选择研究

通过对不同填料进行初筛,选择红瓦、环保砖和水泥砖作为研究对象,对低浓度含磷水体进行磷吸附能力试验研究.结果表明,Langmuir 和Freundlich方程均能合理地描述低浓度含磷水体中各填料的等温吸附特性,Langmuir方程中3种填料对磷的理论饱和吸附量由大到小依次为：红瓦（38.13 mg·kg^-1）>环保砖（25.79 mg·kg^-1）>水泥砖（8.85 mg·kg^-1）,Freundlich方程中反应吸附能力的K值由大到小的规律同Langmuir方程的饱和吸附量一致.一级动力学方程、Elovich方程和双常数速率方程均能很好地描述填料对磷素的吸附动力学特征,从可决系数来看,Elovich型方程的拟合效果最好.从磷释放及其安全性分析,3种填料没有向水体释放磷,释放的重金属元素非常低,不会对水体造成二次污染.各填料出水均偏碱性,因此,选择湿地植物时必须具有较强的耐碱性.综合考察得出,红瓦和环保砖可作为处理低浓度含磷水体的除磷填料.     

不同基质的人工湿地去除猪场沼液中磷的性能

以猪场沼液为研究对象,通过静态吸附试验研究沸石、硅藻土、煤渣、铁粉、石英砂5种基质对磷的等温吸附特征,并采用一级和二级动力学模型分析吸附动力学过程。根据试验结果,构建了4种人工湿地单元研究人工湿地对猪场沼液处理效果及对高浓度沼液的抗冲击能力。结果表明,5种基质对总磷的吸附更符合非线性Langmuir方程。准二级动力学方程更能描述各种基质对总磷的动力学吸附过程。沸石对磷的最大饱和吸附量1.868 mg/g,对磷去除率最高,可达到96.01%。沸石-垂直流人工湿地在构建的4种人工湿地单元中具有最强抗冲击能力。     

酸沉降下红壤对K+吸附特征及反应动力学

研究酸沉降下K+在红壤表面的化学吸附行为,结果表明,K+的等温吸附可用Langmuir方程较好地描述;在K+的平衡吸附过程中,土壤表面有H+的释放;加入pH3.5酸溶液后,存在H+的消耗过程,其机理与SO42-的专性吸附释放OH-以中和溶液中H+有关.利用设计的动力学装置能很好地研究K+的吸附动力学,比较K+吸附的动力学模型,以一级动力学方程和Elovich方程为最佳模型;运用数据平滑工具求算吸附速率与吸附量的关系,进一步求得一级动力学方程的表观平衡吸附量和表观吸附速率常数.联合一级动力学方程的微分式和Elovich方程也可求得反应速率与时间的关系.     

29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

净水除磷基质的综合筛选与长效建模预测

为筛选效果好且长效的除磷基质,选取电气石陶粒、赤泥陶粒、凹凸棒石、硅胶、海绵铁、活性炭、火山岩、沸石8种基质进行磷静态吸附试验,优选3种基质进行单基质柱状除磷渗流试验和微观结构表征,获取基质的除磷特征,并依据渗流试验数据建模预测长效除磷效果.结果表明:8种基质对磷的吸附能力差异较大,其中电气石陶粒、赤泥陶粒、沸石吸附能...     

天然沸石吸附低浓度氨氮废水的研究

采用浙江某地天然沸石吸附废水中低浓度氨氮,研究了pH、天然沸石投加量对吸附的影响,分析了吸附等温线和吸附动力学,并进行了动态吸附和脱附研究。结果表明,pH对天然沸石吸附有较大影响,吸附的最佳pH为8.0;随着天然沸石投加量的增加,氨氮的去除率逐渐增大,但吸附量随之减小。Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述氨氮在天然沸石上的吸附行为,且此吸附是优惠吸附。假二级方程很好地拟合吸附动力学实验数据,吸附速率常数k2随着天然沸石投加量的增大而增大。装填105g天然沸石吸附柱处理含氨氮20mg/L废水的水量为15L,出水氨氮浓度小于5mg/L。用含氯化钠和氢氧化钠的溶液作为脱附剂,脱附率为95.5%。     

垂直流人工湿地不同填料长期运行效果研究

在高水力负荷(2400~3400mm/d)条件下,以沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣和生物陶粒为填料,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验(历时25个月).结果表明,随着系统的运行,各填料对COD的去除能力均有不同程度提高.沸石对污水中氮素的处理能力保持在较高的水平,对TN和NH4+-N的平均去除率分别高达82.03%和91.32%.钢渣对TP和可溶性反应磷(SRP)的平均去除率分别高达89.61%和96.77%,且净化效果稳定;无烟煤第2阶段对磷素的净化能力低于钢渣,之后与钢渣无显著性差异.在垂直流人工湿地中,针对水质特性选择长期高效的填料,如沸石、无烟煤和生物陶粒,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

潜流湿地中填料的理化作用及对植物生长的影响

填料是潜流湿地的重要组成部分,它不但直接参与污染物的去除,而且对植物的生长和生理活动产生重要影响.本研究采用河北围场产沸石和秦皇岛产页岩,通过X射线荧光光谱和X射线衍射分析,确定了2种填料的元素组成和矿物组成,揭示了填料去除氮磷及缓冲H⁺的作用机理.研究表明:沸石和页岩都具有较发达的中孔结构,页岩对NH₄⁺-N的吸附能力小于沸石;页岩主要组成为CaCO₃,对PO₄^3--P的去除能力大于沸石,且对水中的H⁺有较好的缓冲作用.在处理酸性淀粉废水的小试系统中,页岩中的菖蒲和芦苇,其叶片相对绿度、茎根比、平均株高等指标均好于沸石中植物.种植在页岩中的菖蒲和芦苇,其根系活力分别为沸石中植物的3.7倍和1.6倍.页岩中菖蒲,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的7.8倍和3.4倍;页岩中芦苇,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的3.3倍和2.2倍.由于为植物提供了pH稳定的根系微环境,页岩比沸石更适合植物生长.     

高炉共处置固体废物低温段Pb Cd的吸附/冷凝动力学特征

利用管式回转炉和控温立式炉联用装置模拟炼铁高炉,对Pb、Cd在共处置过程中低温段的吸附/冷凝特性进行了研究,通过建立吸附/冷凝动力学模型,分析共处置过程中Pb、Cd在非热力学平衡状态下的迁移转化规律.结果表明:高炉共处置固体废物低温段对Pb、Cd的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属去向分三部分:①冷凝在管壁上,这部分的Pb、Cd分别占Pb、Cd入炉总量的42%～49%、45%～50%;②吸附在炉料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的23%～26%、23%～25%;③随烟气释放到空气中,这部分Pb、Cd分别占各自入炉总量的25%～35%、25%～32%.Pb、Cd在炼铁炉料上的吸附/冷凝量均随时间的增加而升高,随温度的升高而降低.炼铁炉料对Pb、Cd的吸附/冷凝动力学可采用双常数速率方程拟合,研究得到Pb、Cd的吸附/冷凝表观活化能分别为6.813、5.839 kJ/mol.      

高炉生产过程中氯的来源、迁移转化及影响

入炉原料中氯元素在高炉内经过一系列迁移转化,主要以氯化氢（HCl）形式汇入高炉煤气,会导致系统腐蚀、后续高炉煤气脱硫催化剂中毒等,对高炉生产和环境造成影响。概述了高炉中氯的来源及在各炉料中的赋存状态;基于高炉氯平衡的研究,分析了氯的主要收入项和支出项的贡献比重;介绍了有机态和无机态氯在高炉中的迁移转化行为。虽然氯在高炉生产过程中具有改善烧结矿的低温还原粉化性能、提高熔化区透气性等正面作用,但同时对高炉运行和环境等产生诸多不利影响。而高炉除氯措施中,从源头控制入炉原料中氯元素的含量是最直接、最有效、最经济的措施。     

Mercury mass flow in iron and steel production process and its implications for mercury emission control

The iron and steel production process is one of the predominant anthropogenic sources of atmospheric mercury emissions worldwide. In this study, field tests were conducted to study mercury emission characteristics and mass flows at two iron and steel plants in China. It was found that low-sulfur flue gas from sintering machines could contribute up to41% of the total atmospheric mercury emissions, and desulfurization devices could remarkably help reduce the emissions. Coal gas burning accounted for 17%–49% of the total mercury emissions, and therefore the mercury control of coal gas burning, specifically for the power plant burning coal gas to generate electricity, was significantly important. The emissions from limestone and dolomite production and electric furnaces can contribute29.3% and 4.2% of the total mercury emissions from iron and steel production. More attention should be paid to mercury emissions from these two processes. Blast furnace dust accounted for 27%–36% of the total mercury output for the whole iron and steel production process. The recycling of blast furnace dust could greatly increase the atmospheric mercury emissions and should not be conducted. The mercury emission factors for the coke oven,sintering machine and blast furnace were 0.039–0.047 g Hg/ton steel, and for the electric furnace it was 0.021 g Hg/ton steel. The predominant emission species was oxidized mercury, accounting for 59%–73% of total mercury emissions to air.     

用鼓风炉渣消除铬渣毒性的研究

针对含铬废渣对环境污染大及治理难的特点,提出了以废渣治理废渣的技术,利用鼓风炉渣的还原性以及刚排出时的高温,将铬渣按一定比例与之混合,进行铬渣的解毒处理,并对铬渣的解毒机理进行了理论分析。从实验结果可以看出,当铬渣加入量低于10%时,该技术能够较彻底的将铬渣中的Cr6+进行解毒。     

高炉瓦斯泥掺制水煤浆成浆性及燃烧特性的研究

将高炉瓦斯泥配入肥煤中制备瓦斯泥水煤浆,通过成浆实验和热重实验,分析了瓦斯泥、水煤浆的单一燃烧及掺混不同比例瓦斯泥后混合浆的成浆性和燃烧特性.结果表明,掺入高炉瓦斯泥后水煤浆的表观粘度明显降低,流变性较好,但稳定性稍有降低,且在发热量满足实际应用的基础上和最大化利用瓦斯泥的前提下,发现瓦斯泥加入量为24%时,浓度为60%的混合浆体的表观粘度为526 mPa·s,流变性及稳定性较好,浆体发热量为14.11 MJ·kg^-1.此外研究还发现,瓦斯泥中大量金属元素、碱性金属氧化物、铁氧化物、过渡金属氧化物和盐类均对混合浆体燃烧起到了催化剂作用,提高了混合浆体燃烧特性.研究结果可为实现高炉瓦斯泥的多组分高附加值利用及煤炭能源高效利用提供技术及理论参考.     

高炉炉体冷却水水质稳定处理

用复合水稳药剂对高炉炉体冷却水进行水质稳定处理,系统处理后结垢附着速度0.14.m·c·m,腐蚀速度0.033mm/a.本法应用于石家庄钢铁厂高炉净环水.     

高炉风口漏损分析与控制措施探讨

本文通过分析高炉风口损坏的形式和原因,探讨了目前常用的风口检漏技术和方法;根据高炉运行管理实践,介绍了风口漏损的主要表现形式,并针对风口的漏损程度提出了应采取的处理和维护措施,以及延长高炉风口寿命的建议性措施.     

废塑料在炼铁工艺中的应用

介绍了废塑料的处理和利用方法 ,叙述了高炉喷吹废塑料的工艺、优点和国外的实际应用。通过比较 ,认为在高炉中应用废塑料作还原剂能带来较好的社会效益和经济效益 ,指出随着喷吹技术的不断完善 ,高炉喷吹废塑料在我国具有广阔的应用前景