水动力条件下重金属在沉积物上的吸附及其形态分布与转化

以北京近郊通州凉水河底泥沉积物为研究对象,利用环流槽(annular flume)模拟河流水力学条件,研究了重金属(Cr、Cu、Zn和Pb)在上覆水、悬浮颗粒物(SPMs)以及底泥中的交换、分配、形态分布与转化特征。结果表明,在动态水流环境条件下,加入到上覆水体中的重金属离子(5 mg/L)很快被吸附到SPMs上,模拟运行1 h后,上覆水中重金属的浓度(低流速条件下Zn除外),均不到初始值的3%;而SPMs中重金属的浓度在实验初期随着运行时间而降低,并且其浓度在低流速(0.2 m/s)时较高流速(0.35 m/s)条件下高,这是由于"颗粒物浓度效应"所致。在整个模拟运行周期(35 d)内,表层底泥中重金属形态发生了改变。其中,重金属的F4(硫化物+有机物)形态由于其与硫化物结合的形态被氧化而逐渐释放出来,并最终剩下不易氧化的有机物结合形态。与此同时,释放出的重金属通过再分配作用以易解析的F1～F3形态吸附于SPMs及底泥沉积物中,从而导致这3种形态浓度有所升高。     

优化混凝处理低温低浊黄河水及对余铝的控制

考察了4种混凝剂，高效聚合氯化铝（HPAC），聚合氯化铝（PACl），硫酸铝（Al2（SO4）3），混合PACl和氯化铁（FeCl3），对低温低浊黄河原水的混凝效果与沉后水残留铝含量的关系。结果表明，当采用Al2（SO4）3或PACl做混凝剂时，在取得较好浊度去除的投药量下，水中余铝浓度会超过国家标准（0．2131g／L）。而采用HPAC或FeCl3和PACl复配药剂，在取得与Al2（SO4）3或PACl类似的浊度去除效果的同时，也能较好地控制水中的余铝含量。当HPAC投加量为21mg／L时，沉后水浊度降至1．3NTU，残留铝含量为0．147mg／L。复配投加PACl 15mg／L和FeCl3 12mg／L后，沉后水浊度为1．18NTU，残留铝含量为0．074mg／L。PACl和氯化铁的复配比例需要精确的调控，否则容易导致出水余铁余铝含量增加。而HPAC投加量小于21mtg／L时出水余铝浓度均低于国家标准。因此，在这4种混凝剂中，就混凝效果及余铝控制而言，HPAC更适合充当低温低浊水源水的混凝处理药剂。     

A2/O污水处理工艺化学强化除磷研究

北京某污水处理厂采用A^2／0生物除磷工艺，其除磷效果远没有达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准磷酸盐（P计）≤1．0mg／L的要求。通过投加混凝剂的化学沉淀法强化对磷的去除，明显提高了该工艺的除磷效果，可以使其出水总磷满足排放标准的要求，加药点位置选择在初沉池出水口。此外，曝气池中各反应单元的溶解氧基本满足设计要求，并且确定了内回流比为200％，外回流比的调控范围为40％～60％。研究表明，新型聚合铝铁对总磷的去除率远大于三氯化铁，当投药量为55mg／L时，二沉池出水总磷稳定在0．8mg／L左右。     

新型高效聚合铝的生产性试验研究

为进一步提高饮用水水质,通过系统研究筛选混凝剂及优化混凝过程来达到高效去除污染物,以提供经济合理的水处理工艺途径.结果表明:新型药剂具有显著提高出水水质的性能,改善了沉淀后水体颗粒物的粒度分布特征,提高了过滤效率.同时表现出明显优越的去除有机物能力,传统工艺TOC去除大约在9%～11%,而新型药剂则可以达到17%～20%.应用树脂分离分级对不同有机物表征的结果也得到进一步证实.原水的TTHMFP为20.98μg/L,而原有工艺为11.01μg/L,使用新药剂后仅为6.40μg/L.使用新药可以明显节约成本,具有显著的经济效益,同时降低生产工艺的复杂性.     

冬季密云水库水的预臭氧氧化处理研究

针对冬季北京密云水库水低温、低浊的水质特征,分别进行了实验室烧杯实验和现场中试研究,并对原水及处理后的水质进行了物理分级和化学分级研究.实验结果表明,预臭氧氧化能降低原水中消毒副产物的前体物(如三卤甲烷生成势),并能显著减少原水中颗粒物的含量;预臭氧氧化工艺与常规工艺相比,能提高砂滤出水的UV254和颗粒物的去除率,有效降低砂滤水头损失率.     

城市污水再生处理过程中臭氧氧化脱色及稳定性研究

针对城市污水再生处理臭氧氧化脱色效果及稳定性开展了相关研究.结果表明,臭氧氧化处理可以有效降低二级出水的表色与真色.在自然条件模拟过程中,不同臭氧投加量的水样22 d后真色并没有明显变化,表色、叶绿素a和浊度变化呈现出良好的一致性.当臭氧投加量小于6 mg·L-1时,水样表色在12 d内缓慢增加,之后快速上升直至22 d后达到最大.低剂量的臭氧处理(小于6 mg·L-1)反而会促进藻类的繁殖,加剧水体色度的不稳定性.然而,当臭氧投加量大于8 mg·L-1时,可以明显延长水样的复色时间,表色在18 d后才略微上升.水体的色度和浊度变化主要由藻类的生长和繁殖引起的,高的臭氧剂量能够维持水体色度稳定性.因此,推荐城市污水再生处理过程臭氧投加量为8 mg·L-1.     

产铁载体菌对龙葵修复土壤Cd污染的促进效应

通过CAS筛选培养基从龙葵根系土中筛选出2株产铁载体菌T1、Y2,经生理生化鉴定和16S r DNA序列分析,初步确定T1、Y2分别为铜绿假单胞菌和阴沟肠杆菌。将2株细菌接种至溶镉溶磷培养基中进行实验室培养,并对溶镉、溶磷结果和2株菌的胞外分泌物进行分析。结果表明,接种T1、Y2菌培养基中的有效镉、有效磷与不接菌对照相比显著增加(P0.05),2株菌分泌的草酸、丁二酸、甘油酸等有机酸使培养基pH显著降低(P0.05),促进了碳酸镉和磷酸钙的活化。在受Cd污染的灌溉土中进行龙葵盆栽实验,以灌根的方式分别接种T1、Y2菌,并对龙葵的生物量、龙葵根系土水溶态Cd浓度、龙葵吸收Cd总量及其根系土壤Cd形态的转化进行分析。结果表明:接种T1、Y2菌处理的龙葵根系土溶液Cd浓度比不接菌对照增加4.5、3.6倍,接种T1菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.55、2.45倍,接种Y2菌处理的地上部分与地下部分的干重比不接菌对照增加1.47、2.28倍,接种T1、Y2菌处理的龙葵地上部分Cd总吸收量比不接菌对照增加1.56、1.69倍;接种T1、Y2菌处理的龙葵富集系数与未接菌对照相比增加,并没有达到显著性差异(P0.05),接种T1、Y2菌处理的转运系数与未接菌对照相比未显著性变化(P0.05)。接种菌处理有效促进了龙葵根系土壤难溶性形态Cd向可交换态Cd的转化。同时,研究发现接种T1、Y2菌可显著促进(P0.05)龙葵对土壤Cd的吸收,强化了龙葵修复土壤镉污染的能力。     

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝(polyaluminumchloride,PAC)混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时(0.02 mmol·L~(-1)),最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳(total(dissolved organirc carbon,TDOC)分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物(dissolved extracellular organic matter,dEOM)没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物(bound extracellular organic matter,bEOM)发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

化学改性活性炭对水中阿特拉津的吸附去除

以5 mol/L HNO3,40%NaOH及5%H2O2对活性炭进行化学改性,采用序批式实验研究了活性炭改性前后对阿特拉津(AT)的吸附平衡特性,并以Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行了拟合。结合活性炭改性前后孔结构和表面化学的变化特征,探讨了不同改性方法对AT吸附去除的影响效应。结果表明:活性炭经5 mol/L HNO3改性后对AT的吸附性能显著降低;而5%H2O2和40%NaOH改性炭对AT的吸附能力较原炭明显增强,且40%NaOH改性炭的吸附能力大于5%H2O2改性炭。原炭及改性炭对AT的吸附等温线均符合Langmuir模型。HNO3改性炭对AT吸附的降低主要是由于表面酸性基团的增加引起的;H2O2改性炭对AT吸附能力的提高主要是由于比表面积的增大引起的;而NaOH改性炭对AT吸附能力的提高是由比表面积增大和表面碱性基团增加共同作用的结果。几种改性炭和原炭对AT去除率的大小顺序依次为:NaOH改性炭>H2O2改性炭>原炭>HNO3改性炭。     

炭材料调理改善活性污泥脱水性能的影响机制

活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,调控污泥中溶解性EPS和溶解性蛋白类物质是改善污泥脱水的有效途径。通过使用不同炭材料调理污泥的方法来观察污泥脱水性能的变化,深入解析污泥絮体及EPS含量和组分的变化特征。结果表明:炭材料调理污泥可以改善其脱水性,且炭材料吸附容量越大对污泥脱水性改善效果越好;不同炭材料对污泥絮体影响效果不同,经过未改性活性炭(AC-0)、HNO3改性活性炭(AC-1)和石墨调理的污泥絮体粒径变大,经酸碱交替改性活性炭(AC-5)调理的污泥絮体粒径变小;炭材料调理后EPS中蛋白类的荧光峰A、B和腐殖酸、富里酸的荧光峰C、D都得到有效降低,且其对腐殖酸和富里酸的吸附效果比蛋白类物质要好,对低分子质量物质和中分子质量物质的吸附效果要好于对大分子质量物质的吸附效果。