城市黑臭水体的吸收特性分析

黑臭水体是城市水环境的一个严重问题,对城市黑臭水体光学特性进行分析,是利用遥感技术手段进行黑臭识别的前提与基础.2016~2017年采集了长沙、南京和无锡的城市黑臭水体共计85个样点,非黑臭水体共计80个样点,并对水样的悬浮物等水质参数浓度以及水体组分的吸收系数进行了测量.结果表明:(1)黑臭水体的总颗粒物吸收系数、非色素颗粒物吸收系数总体上高于非黑臭水体.(2)黑臭水体与非黑臭水体的CDOM吸收系数有明显的差异.由此可用CDOM吸收特征波段440 nm和不同波段范围内拟合的吸收系数曲线斜率对黑臭水体进行区分.城市黑臭水体吸收特性的分析,将为黑臭水体的遥感识别和监测提供有效的技术支撑.黑臭水体中的高CDOM浓度,可以作为遥感识别黑臭水的一个重要参考.     

新型Fe3O4@α-MnO2活化过一硫酸盐降解水中偶氮染料

采用两步水热法制备了新型磁性纳米Fe₃O₄@α-MnO₂复合材料作为催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解偶氮染料活性黑5（RBK5）.采用透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对制备的催化剂进行表征,证明成功合成了纳米α-MnO₂包覆Fe₃O₄形态的Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂,催化剂的饱和磁化强度为39.89emu/g.Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS与单一的Fe₃O₄和α-MnO₂活化PMS相比,具有更高的催化效率,说明铁锰双金属存在协同作用.同时研究了催化剂的投加量、PMS的浓度和初始pH值等各种因素对RBK5的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,Fe₃O₄@α-MnO₂催化剂活化PMS降解RBK5的过程符合准一级反应动力学,在催化剂投加量为1.2g/L,PMS的浓度为4mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为60min的情况下,浓度为30mg/L的RBK5的降解效率可达到91%,此时RBK5的降解速率常数也达到最高值0.023min^-1.此外,通过加入自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇和硝基苯判断了Fe₃O₄@α-MnO₂/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性物种为SO₄^-·.     

MgO低温催化臭氧降解氨氮的机制研究

研究了低温条件下单独臭氧及MgO催化臭氧化降解水中氨氮的效率和特征,并对其反应机制分别进行了探讨.结果表明,pH是影响臭氧和催化臭氧化除氨的重要因素,不仅影响溶液中NH_3与NH~+_4的比例和臭氧氧化氨氮的速率,还影响氧化产物种类,从而影响脱氮效果.10℃时,单独臭氧对水中氨氮的氧化降解效率随pH的升高而增大,pH≤9时整体降解效率不高,pH=9时仅为16.39%,而pH=10时达到41.77%.臭氧和·OH共同参与降解氨氮的过程.单独臭氧氧化氨氮生成氮气的选择性具有pH依赖性,并与Cl~-密切相关.pH低(≤9)时,氨氮多以NH~+_4形态存在,O_3与Cl~-反应生成ClO~-_x(x=1、3),再氧化NH~+_4,从而生成气态产物N_2或N_2O.MgO在低温条件下具有很强的催化臭氧化降解氨氮的能力且温度升高有利于反应的进行,0、10、20℃时,MgO催化臭氧化氨氮的效率分别为77.53%、80.17%、91.26%.此过程中,·OH参与反应的程度低,一部分氨氮降解依靠ClO~-_x氧化NH~+_4,而氨氮降解的主要途径为O_3对NH_3的直接氧化.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

聚类分析和标识指数法在苏州城区河道的应用

选取2013—2014年苏州市古城区河道8个监测断面的水质监测数据,应用层次聚类分析法和改进的综合水质标识指数法对苏州市古城区河道水质进行综合评价,并对各监测断面综合水质达标率进行计算。结果表明:苏州市古城区主河道水质在2013年5月份后明显好转,但小河道水质改善较小;在空间上呈现出城北河道水质较城南好,纵向河道水质比横向好的特点。根据评价结果与实际工程情况对比发现,层次聚类分析和水质标识指数法可以有效、准确地对城区河道水质进行总体评价。     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

城市河道底泥的固化处理及机理探讨

针对城市河道底泥的资源化利用问题,开展底泥固化处理作为填筑土的研究。研究表明,单独使用水泥作为固化剂,底泥固化强度随着水泥添加量增加而增强;当部分水泥被高炉矿渣替代时,早期固化底泥的强度降低,但随着固化时间延长,强度有明显提高;当添加少量石灰时固化底泥的强度显著增加。在试验范围内,用5%水泥,20%高炉矿渣和5%石灰(与底泥的质量比)作为固化剂,养护90 d后固化底泥强度达到最大,无侧限抗压强度和内聚力分别达3.3 MPa和224 KPa,可满足填筑土要求。对固化底泥的重金属浸出毒性进行了分析,表明掺入固化剂对底泥中重金属浸出起到一定的抑制和固定作用,固化底泥的重金属浸出浓度,远低于我国危废标准限值。利用SEM、XRD及EDS分析手段,观测固化底泥的微观结构,结果显示:固化底泥中水化硅酸钙CSH(Ca O·Si O2·n H2O)和水化铝酸钙CAH(Ca O·Al2O3·n H2O)等,随固化时间延长而显著增加,表明CSH和CAH等水合物形成,有利于固化强度提高。     

PPP模式下黑臭水体治理依效付费机制思路与框架设计

PPP模式是未来黑臭水体治理的重要模式,建立科学合理的依效付费机制是黑臭水体治理项目发挥效益的关键。然而,依效付费机制在国内刚刚起步,黑臭水体治理项目的依效付费机制构建方法尚为空白状态。为此,本文设计了黑臭水体治理PPP项目依效付费机制思路与框架,明确提出了绩效指标的设计原则与水环境质量改善、公众满意度、工程运行效果、长效机制建设四大类指标类型,设置了因地制宜、项目边界条件、阶段性与动态性、技术经济可行与目标可达、符合国家法律要求的绩效目标原则,通过比较法、因素分析法、综合评价法等方法进行绩效考核,遵循"奖优罚劣"的激励原则,分档划定付费标准,强化黑臭水体治理项目依效付费的激励作用。     

发达国家城市河道治理的先进技术与政策经验研究

城市河道治理是保护城市河道可持续发展的重要措施。本文通过对发达国家城市河道治理先进技术与政策经验的研究,提出我国城市河道治理的对策建议,以期提升我国河道治理水平,改善河道环境,建设美丽中国。