响应面法在复合垂直流人工湿地对村镇污水脱氮优化设计中的应用

构建复合垂直流人工湿地系统处理村镇污水,获得了不同流程、水力负荷、C/N条件下湿地系统对污水TN的净化效果数据,并进行分析。利用响应面分析法与遗传优化算法对主要工艺参数进行优化设计,找到正交试验以外的最优点和最差点。结果表明,复合垂直流人工湿地TN去除率随流程的增加呈上升趋势,TN主要在下行池中去除;随水力负荷增加,TN去除率呈现下降趋势;在所研究的范围内,C/N为15.00时TN去除效果最佳。基于正交试验设计的响应面回归方程,可作为垂直流人工湿地的TN去除率计算函数,相对误差基本控制在10%以内;使用遗传算法对响应面回归方程进行全局优化分析,对不同植物床湿地的最优点和最差点进行对比分析,这些点与湿地种植的植物相关关系不大,不同植物床湿地呈现相似的参数条件。     

改良剂对4种木本植物的铅锌耐性、亚细胞分布和化学形态的影响

本研究以4种耐铅锌木本植物夹竹桃(Nerium oleander)、栾树(Koelreuteria paniculata)、泡桐(Paulownia)和苎麻(Boehmeria)为材料,在不同改良剂浓度下(CK组:100%铅锌矿渣±少量磷肥、改良一:85%铅锌矿渣±10%泥炭土±5%菌肥±少量磷肥、改良二:75%铅锌矿渣±20%泥炭土±5%菌肥±少量磷肥),进行了耐性木本植物富集与转移能力以及Pb、Zn在4种木本植物不同部位的亚细胞分布和化学形态分析.结果表明:14种植物种植后基质中重金属的浓度基本低于种植前,夹竹桃与苎麻改良一与改良二之间差异不显著,泡桐改良二效果显著优于改良一,栾树改良一效果显著优于改良二;4种植物地上部对Pb、Zn的富集系数都比较低,但具有较高的转移系数,适当的基质改良有利于提高植物对Pb、Zn的富集与转移能力.2Pb、Zn在4种植物各部位的亚细胞分布以细胞壁组分和可溶性组分为主,在线粒体、叶绿体和细胞核等细胞器组分中分布较少;与CK组相比,两改良组使可溶性组分对Pb的滞留作用和细胞壁对Zn的滞留作用在增强.3Pb在植物各部位的化学形态以盐酸、氯化钠和乙醇提取态为主,其他化学形态含量极少;Zn则以残留态、盐酸、醋酸、氯化钠、水和乙醇提取态这6种形态存在,且都具较高分配比例.与CK组相比,两改良组使植物各部位活性较弱的Pb的化学形态比例减少,活性较强的化学形态比例增加;Zn则是根部活性较强的化学形态比例增加,地上部活性较强的化学形态比例减少.     

新型铁镁复合絮凝剂的制备及其处理印染废水的实验研究

制备了新型铁镁复合絮凝剂(PFMS)并应用于印染废水处理,考察了投药量、溶液pH、沉降时间等因素对絮凝效果的影响;同时,与其他常规市售絮凝剂进行了对比实验.结果表明,PFMS能有效去除污染物,在最佳投药量时,COD和色度去除率可分别达到69%和86%;PFMS处理印染废水的絮凝效果好于常规市售絮凝剂;在低投药量下,PF...     

湿地植物在城镇污水处理系统中的作用特性研究

将不同类型湿地植物如凤眼莲、荇菜、稗草、黑藻、皇竹草、美人蕉等,引入城镇污水处理系统,考察其对污染物的去除效果和在湿地组合系统中的作用特性。盆栽实验发现,虽然植物对污水N、P营养元素的直接去除率分别只有14.0%～59.4%和8.6%～55.2%,但植物通过过滤、截留及加强有机物降解转化的作用,对水体中污染物的去除具有协同效应,使水体N、P的总去除率分别达65.4%～83.8%和43.5%～69.5%。将植物引入组合处理系统,中试实验结果表明,水体TN、TP和COD月平均去除率分别高达80.4%、74.3%和81.3%。与常规生化处理系统相比,处理效果大为增强,生化反应的能耗相对减少,出水水质较稳定,使湿地组合系统成为一种去N除P,防止水体富营养化的有效处理方法。     

改良锰矿渣中木本植物筛选及锰的亚细胞分布和化学形态

针对锰矿矿渣土壤结构不良、养分少、重金属含量高的特点,及修复植物大多为草本植物的问题,在改良锰矿矿渣(对照CK:100%矿渣+0.1 kg磷肥;改良A:80%矿渣+20%泥炭土+0.1 kg磷肥;改良B:70%矿渣+30%泥炭土+0.1 kg磷肥;改良C:60%矿渣+40%泥炭土+0.1 kg磷肥)种植条件下,对湖南本土的14种木本植物进行耐性筛选,并对长势良好的耐性植物的亚细胞分布和化学形态进行了分析。结果表明:1)植物长势、生物量、株高增量、重金属的吸收量及转移量系数均呈现改良组>对照组的规律,但改良组之间不同的植物品种存在差异,总体上泡桐、夹竹桃、栾树、乌桕表现出较好的耐性。2)Mn在泡桐、夹竹桃各部位的亚细胞分布以细胞壁为主,在栾树、乌桕各部位以细胞壁和可溶性组分为主,两者共占总量的85%～99%,在线粒体、叶绿体和细胞核等细胞器中分布均很少。3)Mn在植物各部位的化学形态以氯化钠、水提取态为主,共占47%～81%,其次是醋酸态。相比于对照组,改良组对各部位Mn的化学形态的影响因植物品种不同而存在差异。     

纳米Fe_3O_4强化混凝-Fenton氧化预处理垃圾渗滤液

采用纳米Fe_3O_4与Fe Cl3制备复合混凝剂,利用混凝沉淀-Fenton氧化工艺预处理垃圾渗滤液原水,研究其处理效果。结果表明:在纳米Fe_3O_4投加量为2 g/L,Fe Cl3投加量为1.4 g/L时制备的复合混凝剂,在p H值为6.5,转速为300 r/min下快速搅拌1 min,转速为100 r/min下慢速搅拌30 min,沉淀时间为30 min的条件下,COD去除率为56.8%,ρ(COD)可由5 240 mg/L降低到2 264 mg/L;利用Fenton氧化处理混凝处理出水,在H_2O_2的投加量为5.5 g/L,n(H_2O_2)∶n(Fe2+)=4,p H值为6,反应时间为80 min,反应温度为25℃的最佳条件下,COD和氨氮的去除率分别为55.7%和40.1%,最终出水ρ(COD)和ρ(氨氮)分别为1 003 mg/L和670 mg/L;该组合工艺对垃圾渗滤液有较好的处理效果,COD、色度和氨氮的去除率分别为80.8%、59.5%和76.2%。     

系统评价天然蛭石吸附氨氮的效果

采用在人工配置含氨氮的污水中投加蛭石的方法,系统研究了天然蛭石吸附污水中氨氮的饱和吸附容量以及蛭石吸附氨氮的等温吸附曲线,探讨了污水的pH值、温度、浓度对氨氮去除率的影响及各影响因子的大小,结果表明,蛭石的饱和吸附量为20 8mg/g;蛭石吸附量在pH2 0～6 0范围内随着pH的增大而增大,最佳pH为4 0～6 0;温度在15～35℃范围内,吸附量随温度的升高减小,氨氮的去除率随着蛭石用量的增加而增加,影响因素的大小顺序为:pH>蛭石的用量>吸附时间>温度。这为蛭石作为一种新型氨氮吸附材料提供了基础参数。     

人工湿地污水处理系统的蛭石缓冲单元及缓冲能力生物再生研究

针对当前人工湿地污水处理中普遍存在的冬季处理效果差等问题,研究了在处理系统中构建天然蛭石缓冲单元及其吸附饱和后进行生物再生的可行性.结果表明,在水力负荷为1.4 m3·m-2·d-1(COD:150～350mg·L-1、NH 4-N:10～30 mg·L-1、TP:1.0～4.5 mg·L-1)和蛭石层填充高度≥60cm的条件下,无植物天然蛭石缓冲单元可至少在45d内保持出水各项水质指标达到一级排放标准(GB 18918-2002),从而可基本满足人工湿地在植物换季时期的处理需要,而且,增加系统含氧量和蛭石用量可提高体系缓冲性能.在夏秋季温度较高的条件下(25～30℃),利用微生物的硝化与反硝化作用和植物根系的吸收与复氧功能,可有效提高蛭石再吸附的能力,其中有植物的湿地单元90d后蛭石吸附容量的再生率可达88.2%～91.3%,生物再生过程的动力学方程符合指数关系,植物种类、干湿交替时间和碳源对蛭石生物再生过程有较为显著的影响.     

铅锌冶炼厂土壤污染及重金属富集植物的研究

对株洲市铅锌冶炼厂生产区进行了植被和土壤调查。结果表明，该厂土壤污染以镉铅锌(Cd、Pb、Zn)最为严重，尤其是重金属镉在土壤中含量超过背景值高达208倍，分析原因主要是由于大气尘降和雨水淋洗等使得污染加重。实验采集并分析测定了9种植物中重金属富集量，首次报道了土荆芥是一种铅超富集植物，其体内Pb质量分数高达3888mg／kg。另一种植物商陆能大量富集镉，具有地下部向地上部转运能力强、生物量大、富集总量高的特点，有很大研究价值和应用潜力。另外，荨麻对Zn有较强富集能力，这3种植物可分别用于铅、镉和锌等3种重金属污染土壤的植物修复。     

液/固相单一离子吸附体系的动力学预测模型

对四种液/固相单一离子吸附体系的动力学研究结果表明:吸附速率不仅随时间变化,也与起始离子浓度(C0)和吸附剂浓度(W0)有关;Lagergren准二级方程在给定的起始离子浓度及吸附剂浓度下具有很高的模拟精确度,但其参数随起始离子浓度和吸附剂浓度的变化而变化,且无法确定其间的函数关系;结合四组分离子吸附模型,提出了新的动力学方程,实验结果表明,新方程具有较高的模拟精确度,其参数与C0和W0具有相对稳定的函数关系,可作为液/同相单一离子吸附体系中给定C0,W0条件下吸附动力学过程的预测模型.