老化的生物质炭性质变化及对菲吸持的影响

将稻壳分别在350℃和550℃热解温度下制备成生物质炭,避光条件下恒温培养300 d,通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和核磁共振等技术手段及平衡吸附实验,探究生物质炭老化前后的动态结构变化及对菲吸持作用的影响.结果表明,生物质炭老化过程中氧含量增加,含氧基团增多,对菲的非线性吸附行为显著增强.热解温度的不同决定了生物质炭老化过程中性质变化的差异,350℃热解的生物质炭,老化后极性增强,芳香性减弱,而550℃热解的生物质炭,老化后脂肪族碳类物质增加,羧基减少,芳香性增强,Langmiur预测的菲在350℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为3.57 mg·g-1、2.35mg·g-1,主要是老化后性质变化抑制了表面吸附作用,而550℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为0.42mg·g-1、4.17 mg·g-1,老化后吸附量的显著增加主要是生物质炭性质变化促进了对菲的分配作用与表面吸附作用.研究生物质炭在自然环境中的老化行为对环境污染物固定的稳定性有着重要意义.     

曝气调节-水解酸化-生物接触氧化工艺处理城镇生活污水

介绍了采用曝气调节-水解酸化-两级生物接触氧化为主的工艺处理城镇生活污水的工程实例。经过调试运行,污水处理系统运行稳定,工艺运行成本低,污染物处理效果好。其中COD、BOD5、SS与氨氮去除率均在85%以上,出水水质优于GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。     

化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征

为研究化学老化对生物炭理化性质与微观结构的影响,本研究采用H_2O_2、HNO_3老化不同温度(350℃和550℃)下制备的稻壳生物炭,并利用元素分析、扫描电镜、漫反射红外光谱、X射线光电子能谱等测定比较生物炭老化前后表面理化性质及微观结构的变化.结果表明,经两种氧化剂老化后两种生物炭中O元素含量及O/C原子比均增加.与老化前生物炭相比,老化后两种生物炭中羟基、羧基、酮羰基、脂肪醚、酯基等含氧官能团的含量均发生不同程度的变化.通过漫反射红外与X射线光电子能谱分析相结合,发现两种稻壳生物炭经H_2O_2、HNO_3老化后均生成了羟基、羧基等含氧官能团,从而使得生物炭极性增加.此外,经HNO_3老化后稻壳炭表面生成硝基、硝酸盐等含氮基团,N元素含量亦显著增加.但氧化剂对两种温度下制备的生物炭中炭元素含量影响存在差异:经H_2O_2、HNO_3氧化后550℃制备的生物炭(R550)中C元素含量与芳香性降低;而经H_2O_2氧化后,350℃制备的生物炭(R350)中C元素含量与芳香性均上升.     

干旱区危废填埋场与水源的缓冲距离及其调控

针对干旱区气象和水文地质条件下,危废填埋场缓冲距离不明的问题,建立了渗滤液中污染物渗漏及其迁移转化的多过程模型,模拟污染物的稀释衰减过程,结合安全用水限值的确定,构建了缓冲距离计算框架,并选择典型场地开展案例研究.结果表明:不同类型的污染物需要的稀释与衰减倍数(RDAF)不同,有机物2,4-滴(2,4-D)的初始浓度大,毒性强,需稀释衰减667倍,是重金属As与Cd稀释衰减系数的6倍,不同污染物的稀释衰减倍数(DAF)与缓冲距离的敏感程度有关,有机物的DAF对缓冲距离更敏感.尽管2,4-D的DAF最大,但缓冲距离远小于重金属As与Pb的972m和942m.综合考虑所有污染物缓冲需求,干旱区典型危废填埋场的缓冲距离为972m,与常规认知相反,缓冲距离需求大于湿润地区而仅略小于海滨地区.进一步考虑了参数不确定性分析下95%置信区间的安全用水要求,缓冲距离需达到3465m.为满足敏感水源与填埋场缓冲距离的实际需求,对填埋废物采取预处理的方法优化缓冲距离.以As为例,通过预处理将其初始浓度从1.2mg/L降至1.02mg/L,缓冲距离可降至200m,说明干旱区缓冲距离需求对初始浓度更为敏感.     

海滨危废填埋场与水源缓冲距离要求及调控

针对海滨地区特殊水文地质条件下危废填埋场(HWL)缓冲距离需求不明的问题,建立了污染物释放、渗漏及其在地下介质中迁移转化的多过程模拟模型以预测渗漏条件下污染物的稀释衰减,同时结合基于风险的安全用水限值的确定,构建了缓冲距离计算框架模型,并选择某海滨场地开展案例研究. 结果表明:①不同类型污染物所需要的稀释衰减倍数(RDAF)不同,由于渗滤液中2,4-二氯苯酚(2,4-D)初始浓度大、毒性强,需稀释衰减2 250倍,而重金属镍(Ni)和锌(Zn),只需分别稀释衰减34和135倍. ②不同污染物的稀释衰减对距离的依赖程度不同,导致实现相同的RDAF需要的缓冲距离也不同,有机物的稀释衰减倍数对距离更为敏感,因此,尽管2,4-D的RDAF最大,但缓冲距离仅为92 m;反之,Ni的缓冲距离达755 m,而由于Zn的RDAF更大,其缓冲距离高达2 070 m. ③综合考虑所有污染物,案例危废填埋场的缓冲距离需要达到2 070 m,若进一步考虑参数不确定性并保障95%置信水平下的安全用水要求,缓冲距离需在3 000 m以上. 最后,针对敏感水源与危废填埋场实际距离不能满足所需缓冲距离的情景,提出了通过固化稳定化等预处理手段优化调控缓冲距离的方法,以Zn为例,通过预处理将废物中Zn的浸出浓度从120 mg/L分别降至108、72、49、31、19 mg/L时,可将缓冲距离从2 070 m分别调控至2 000、1 600、1 200、800、400 m. 研究显示,海滨地区危废填埋场对缓冲距离的需求远高于内陆平原型场地,但可通过调控废物入场的浸出浓度实现对缓冲距离的调控.      

Fe~0-厌氧微生物降解2,4-二氯酚的效应及机理

以2,4-二氯酚(2,4-DCP)为目标污染物,采用间歇试验,接种厌氧混合微生物,考察葡萄糖共基质条件下不同pH值时零价铁(Fe)0对2,4-DCP生物降解的效应,并对Fe0与厌氧微生物联合体系的作用机理进行探讨。结果表明:Fe0与厌氧微生物联合作用可提高2,4-DCP的降解效果,且中性或偏碱性环境下联合体系对目标污染物的促进效果较酸性环境明显,初始pH值为8时目标污染物的降解效果最好。Fe0在厌氧条件下腐蚀产生的OH-可有效平衡葡萄糖发酵产生的有机酸,使体系挥发性脂肪酸(VFA)的浓度维持在较低水平(300 mg/L),同时促使联合体系pH值上升从而利于目标物2,4-DCP的降解。Fe0在酸性环境的腐蚀较强,腐蚀产物以Fe2+为主,Fe3+含量较少。不同pH值时"Fe0+微生物"体系的COD去除率与目标物降解效果有一定相关性。     

模拟生物质炭老化前后对菲吸持作用的影响

通过实验室培养实验模拟生物质炭的老化过程,探索不同材料制备的生物质炭老化前后对多环芳烃(菲)吸持作用的影响,利用扫描电镜与傅里叶变化红外光谱等技术探究生物质炭老化前后的结构变化.结果表明,生物质炭老化过程中会形成老化层,550℃热解条件下,两种材料制备的生物质炭老化后含氧量增加、CEC增加,对菲的吸附能力均增强,主要与老化后表面羧基减弱和脂肪族官能团增加有关,而老化后稻壳炭的吸附能力更强与醚键的显著增加有关.