矿井水资源评价的研究现状及展望

结合当前水资源评价的研究特点和发展方向,根据矿井水资源本身特点,将矿井水和生态系统作为整体,提出了"矿井水资源评价"的概念,初步建立了面向生态的区域矿井水资源评价理论和方法,阐述了它的内涵、研究内容和技术体系.矿井水资源评价内容包括水质评价、水量评价、污染评价和开发利用条件评价.对矿井水资源评价的各组成部分研究进展及存在问题进行了总结,指出了未来亟须研究的科学问题.研究结果为矿区水环境治理及更科学、更有效地实现矿井水资源化提供了理论依据.     

响应曲面法优化表面活性剂改性低渗透煤体工艺

为了改善我国煤层渗透性低、结构致密的特点,以提高煤层渗透性、减少煤层冲击性、防止瓦斯事故为目的,通过单因素实验初步确定表面活性剂改性低渗透煤体时SDS溶液质量浓度、浸泡时间和浸泡温度等因素对煤样孔隙率的影响,进一步采用Box-Behnken实验设计优化其工艺参数,并分析改性后煤样物相结构和微观结构。研究结果表明:表面活性剂改性低渗透煤体的最佳工艺条件是SDS溶液质量浓度为0.5 wt.%,浸泡时间为44 h,浸泡温度为40℃;该条件下煤的实际孔隙率为33.29%,与模型预测值33.37%非常接近,验证了响应曲面设计优化的有效性。改性后煤样碳酸盐矿物减少,硅酸盐矿物增加,内部有杂质残余;煤样表面凹凸不平,结构松散,孔隙增加,矿物解理面模糊不清,胶结面消失。     

基于机器学习的区域土壤重金属污染风险诊断

准确描述土壤重金属的空间分布并合理划分土壤污染风险区,是土壤重金属污染风险管控的重要前提。以广东省某工业化区域为研究区,基于随机森林(RF)和模糊c均值(FCM),采集577个采样点的土壤重金属数据和12个环境协变量数据,分析了土壤重金属(Cr、Pb、Cu和Zn)浓度,构建了土壤重金属浓度预测模型,开展了数据驱动的区域土壤重金属污染风险分类,并提出了相应的风险分类管控策略。结果表明：Cr、Pb、Cu和Zn的实测浓度分别为4.00～885.60,9.39～2588.11,2.20～475.00,11.05～8162.42 mg/kg。除Pb外,Cr、Cu和Zn的平均值是当地土壤背景值的1.10～1.29倍。4种重金属变异系数均在86%～319%,属中上强度的变异水平,土壤重金属受人为活动影响较大。当RF节点变量数(m_try)值为5,决策数个数(n_tree)值为800时展现了较好的预测性能,预测性能R²的最大值分别达到0.78(Cr)、0.79(Pb)、0.85(Cu)和0.76(Zn),RMSE的最小值分别达到21.57(...     

粉煤灰合成沸石对铬污染土壤中Cr(Ⅲ)的吸附稳定化效果及机制研究

为解决Cr(Ⅲ)对土壤的污染问题,采用碱熔水热法制取粉煤灰合成沸石,研究沸石掺量、反应时间、水分质量分数、初始pH值和Cr(Ⅲ)初始质量比等因素对合成沸石吸附稳定化铬污染土壤中Cr(Ⅲ)效果的影响,建立吸附等温线模型和吸附动力学方程,并进行微观表征和吸附稳定化机制分析.结果表明,粉煤灰合成沸石对污染土中Cr(Ⅲ)有良好的吸附稳定化效果.当沸石掺量为15％、水分质量分数为26％、pH值为5～9时,对Cr(Ⅲ)进行稳定化修复效果好.Cr(Ⅲ)的毒性浸出随Cr(Ⅲ)初始质量比增加而增大,随反应时间延长先逐渐减小而后趋于稳定.动力学及热力学拟合结果表明,准二级动力学模型及Langmuir等温模型可以解释Cr(Ⅲ)在合成沸石上的吸附行为,其中影响吸附速率的主要因素为膜扩散.SEM、XRD等微观分析结果显示粉煤灰合成沸石后,其结构发生明显变化,比表面积增大,有利于对Cr(Ⅲ)吸附稳定化.合成沸石吸附稳定化污染土中Cr(Ⅲ)的机制是离子交换、静电引力、沉淀等物理及化学吸附作用综合的结果.     

纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

铬渣浸溶Cr(Ⅵ)溶解释放规律研究-以锦州堆场铬渣为例

通过锦州地区铬渣样品静态浸溶实验,测定不同固液比、浸出时间、浸取剂pH及组成、振荡速度、铬渣粒度大小、温度等因素对铬渣中Cr(VI)溶解释放的影响,揭示铬渣中Cr(VI)析出、释放机理。结果显示,稀释作用在不同固液比浸出中起主导作用,随固液比的降低,Cr(VI)浸出浓度逐渐降低,但是Cr(VI)浸出总量却在增加;随着浸出时间的增大,浸出Cr(VI)浓度随之增大;铬渣浸出液碱性很高,在铬渣溶解释放过程中,随酸性增强Cr(VI)溶解量相应增大,体现强的酸中和能力;随着振荡速度增加,Cr(VI)溶解释放速度明显加快;粒径越小,铬酸盐的溶解释放速度越快,溶解作用越充分;铬渣的浸出为吸热反应过程,铬渣溶解度随温度升高而增大。铬渣中Cr(Vl)溶解释放速率服从菲克(Fick)扩散定律。研究结果为铬渣危害的评价、监测及铬渣污染有效防治提供参考。     

高等院校中水回用工程研究

在分析辽工大校区中水回用的必要性和可行性的基础上,对校园中水回用方案和中水站位置进行了选择;同时研究了中水回用系统工艺,经过分析比较,提出最佳适合高校校园的水工艺;并对中水回用项目的经济效益、社会效益和环境效益进行了详细的分析研究.     

一株苯酚高效降解菌的生长条件

为了提高高效菌株的降酚活力,运用单因素实验和正交试验,对一株优势降酚菌GPS-1的生长条件进行了较为系统的研究。单因素实验结果表明,GPS-1菌株的活性范围是:温度20~40℃,PH 5.0~9.0,外加碳源(葡萄糖)浓度0~1000 mg/L,盐浓度0~8 g/L;考虑动力消耗,溶解氧(摇床转速)应为180 r/min。由正交试验可知:影响GPS-1菌株生长的最主要因素是温度,其次是pH值和外加碳源浓度;且菌株的最佳生长条件为:温度30℃,pH值7.0,外加碳源浓度1000 mg/L。这一实验结果为生物法处理含酚废水提供了可靠的控制条件。     

铬渣动态淋滤重金属铬溶解释放规律研究

为了全面系统地研究铬渣中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放特征,以锦州和沈阳两地铬渣堆场为研究对象,通过动态淋滤试验,测定滤出液中Cr(Ⅵ)和总铬的质量浓度变化,分析铬渣淋滤液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放规律。试验结果表明,锦州新铬渣和沈阳陈铬渣淋滤过程中,Cr(Ⅵ)和总铬浓度都经历先迅速下降再缓慢下降的过程;相较锦州新铬渣,沈阳陈铬渣Cr(Ⅵ)和总铬浓度下降都较慢,且初始浓度也较低;相比Cr(Ⅵ)的溶出,两地铬渣Cr(Ⅲ)的溶出量均较少,Cr(Ⅲ)溶出占比呈波动性上升趋势;锦州新铬渣和沈阳陈铬渣的Cr(Ⅵ)和总铬溶出浓度随淋出液体积分别呈双指数曲线衰减关系和幂函数曲线衰减关系。试验成果将为防治铬渣对地下水污染提供科学理论依据。     

粉质粘土和粉质砂土对铬渣渗滤液中Cr(Ⅵ)吸附特性

针对铬渣堆场及其渗滤液生态环境污染严重这一热点问题，在对锦州铬渣堆场附近不同土壤取样测定基础上，采用振荡平衡法，测定吸附时间、污染物浓度、pH值、温度等条件改变对粉质粘土和粉质砂土吸附Cr（Ⅵ）的影响，研究2种土壤对Cr（Ⅵ）的吸附特性，获得土壤吸附的等温吸附曲线，建立吸附动力学方程。结果显示，吸附时间、污染物浓度、pH值、温度等都对土壤吸附Cr（Ⅵ）有不同程度的影响。粉质粘土和粉质砂土对Cr（Ⅵ）的吸附可用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程很好地描述，以Freundlich方程为最佳。粉质粘土和粉质砂土的Elovich型公式、双常数速率公式、抛物线扩散公式3种动力学方程的拟合程度顺序均为：Elovich型公式>双常数速率公式>抛物线扩散公式，粉质粘土相较粉质砂土动力学拟合程度更高且吸附性更好。