乌梁素海水体富营养化原位生态修复实验及效果分析

为探讨原位生态修复技术对乌梁素海水体富营养化的治理效果,在乌梁素海农田排水入湖口作业区用双层防水围隔建立了实验示范区,测定了水体中氮磷质量浓度和底泥中氮磷质量分数;在室内进行模拟实验,研究了溶解氧(DO)和pH值变化下柱状底泥营养盐的静态释放规律。室外实验结果表明：示范区水体中总氮(TN) 和总磷(TP)质量浓度显著低于对照区(P<0.001),削减率分别为66%和68%,水体平均TN质量浓度为0.99 mg·L⁻¹,TP质量浓度为0.11 mg·L⁻¹;就水质年度变化而言,5月份水体TN和TP质量浓度相对较高,随着水生植物生长,其质量浓度显著降低,11月达到最低值,翌年1月,其值有所回升;实验示范区底泥中的平均TN和TP质量分数分别为1.43 g·kg⁻¹和0.43 g·kg⁻¹,显著低于对照区的数值(P<0.01),削减率分别为16% 和28%。室内模拟实验结果表明：当DO质量浓度低于2.0 mg·L⁻¹时,底泥中磷的释放速度较快;当DO质量浓度高于2.0 mg·L⁻¹时,随着pH值的增加,底泥中磷的释放速率显著增加(P<0.01);在厌氧状态下,pH值对底泥氮释放影响较小;在好氧和缺氧状态下,底泥中氮的释放速率显著增加后又下降;DO和pH值对底泥氮磷释放有很强的协同作用。综上所述,原位生态修复技术可显著降低水体和底泥中氮磷营养盐质量浓度,达到净化水质,减缓内源污染的目的,有望成为治理乌梁素海富营养化的一种有效措施。     

氧化淋洗联合修复氰化物污染土壤技术及工程实践

以天津某氰化物污染场地污染土壤为研究对象,采用氧化淋洗联合使用的工艺方法,研究在不同氧化剂用量和淋洗次数条件下氰化物形态转变与修复效果之间的关系。利用氰化物的还原性和较高的溶解度,通过氧化分解和溶解作用实现对土壤中氰化物的去除。结果表明：在氧化条件下,随着氧化剂用量的增加,土壤中总氰化物呈现下降的趋势,土壤中氰化物的形态从络合态向易释放态转变,土壤浸提液中总氰化物的浓度呈现先升高后降低的趋势;当氧化剂用量为5%时,总氰化物浓度从51.2 mg·kg⁻¹降低至9.23 mg·kg⁻¹,满足总量的修复目标;而土壤浸提液浓度从初始的1.6 mg·L⁻¹降低至0.79 mg·L⁻¹,未能达到修复目标;在振荡淋洗条件下对土壤淋洗5次,随着淋洗次数的增加,土壤中总氰化物呈现下降的趋势,而氰化物易释放态逐渐减少,土壤浸提液中总氰化物浓度呈现快速下降的趋势;在淋洗3次时,土壤浸提液浓度从初始的1.6 mg·L⁻¹降低至0.04 mg·L⁻¹,达到修复目标,而土壤总氰化物含量从51.2 mg·kg⁻¹降低至10.2 mg·kg⁻¹,未能达到修复目标;氧化技术和淋洗技术联合使用时,在氧化剂用量为3%,淋洗1次条件下,工程实践表明土壤氰化物可以满足总量(9.86 mg·kg⁻¹)和浸出(0.1 mg·L⁻¹)的双重修复目标。本研究所提出的氧化淋洗联合修复技术应用于氰化物污染土壤修复是可行的。     

纳米零价铁协同Fe(Ⅱ)活化过碳酸钠降解含吐温-80水体中的三氯乙烯

在表面活性剂吐温-80(Tween-80)存在下,采用纳米零价铁(nZVI)协同Fe(Ⅱ)共同活化过碳酸钠(SPC)体系去除污染物场地水相中的三氯乙烯(TCE),验证了SPC/Fe(Ⅱ)/nZVI体系降解TCE的有效性,探究了Tween-80浓度、无机阴离子以及溶液初始pH对TCE降解效果的影响,并确定了该体系中活性氧自由基的类型。结果表明：nZVI协同Fe(Ⅱ)共同活化SPC能够高效持续降解TCE,在TCE和Tween-80初始浓度分别为0.15 mmol·L⁻¹和13 mg·L⁻¹的溶液中,SPC、Fe(Ⅱ)和nZVI的投加量分别为0.6 mmol·L⁻¹、0.6 mmol·L⁻¹和25 mg·L⁻¹时,在60 min内,TCE的降解率可达97.3%;Tween-80的存在会抑制TCE的降解,Tween-80浓度越高,抑制效果越明显;溶液中Cl⁻的存在对TCE的影响不明显,而$ {\rm{HCO}}_3^ {-} $的抑制效果较明显;当溶液初始pH为2.0~5.2时,SPC/Fe(Ⅱ)/nZVI体系可有效去除TCE;化学探针实验证明体系中产生了·OH和$ {\rm{O}}_2^ {-} $·,自由基淬灭实验证实了降解TCE起主导作用的是·OH。综上所述,SPC/Fe(Ⅱ)/nZVI体系可以有效地去除含吐温-80的水相中的TCE,本研究成果可为污染土壤场地修复工程提供参考。     

铝酸盐材料对镉污染土壤的稳定化修复及其机理

为研究铝酸盐材料对于修复Cd污染土壤的可行性,以常见的硅酸盐材料为参照,比较了两者对土壤中Cd的稳定化效果,并对相关反应机制进行了讨论。结果表明：当土壤中Cd的质量分数为54.6 mg·kg⁻¹时,铝酸盐和硅酸盐材料使Cd的7 d浸出质量浓度分别降低58.07%~77.75%和63.46%~93.02%,180 d浸出质量浓度分别降低28.72%~79.23%和41.08%~86.63%;当土壤中Cd的质量分数为2 940.03 mg·kg⁻¹时,铝酸盐和硅酸盐材料使Cd的7 d浸出质量浓度分别降低76.97%~93.15%和19.05%~94.38%,180 d浸出质量浓度分别降低56.56%~88.87%和-32.68%~49.79%。这说明铝酸盐材料对土壤中Cd的稳定化效果优于硅酸盐材料。在CdCl₂溶液中(94.02 mg·L⁻¹),铝酸盐和硅酸盐材料分别使Cd质量浓度降低了99.92%~99.93%和99.68%~99.92%,并使pH分别增大了6.56~6.81和7.01~7.69。通过SEM-EDS、FTIR、XRD和XPS等分析手段发现,铝酸盐材料可通过水化反应生成Ca—Si—H和Ca—Al—Si—H凝胶,以实现对Cd的物理包裹和吸附,并可通过使pH增大而生成Cd(OH)₂、CdO或CdCO₃沉淀,进而实现了对Cd的稳定化。本研究表明铝酸盐材料较硅酸盐材料对Cd的稳定化更为高效且长效,可为Cd污染土壤修复提供参考。     

三季油料作物轮作模式安全利用镉污染农田及其经济效益评估

我国农田镉 (Cd) 污染严重且普遍,安全利用和修复Cd污染农田意义重大。在中度Cd污染农田中建立了2种3季轮作模式,探究不同轮作模式对土壤Cd的长期修复效应和安全生产的可行性。结果表明：油菜-花生-亚麻和油菜-芝麻-东南景天轮作模式的农作物均在中度Cd污染农田生长正常。东南景天的地上部的Cd质量分数可达42.17 mg·kg⁻¹,富集系数 (BCF) 为59.77。油料作物非可食部位Cd的BCF均大于1,壳和籽粒Cd的BCF小于1。4种油料作物籽粒提取的粗油Cd质量分数为17.00~49.00 μg·kg⁻¹。2种轮作模式的Cd累积量与理论修复效率均有显著差异 (p<0.05) ,Cd累积量分别为82.56、145.20 g·ha⁻¹,理论修复Cd效率分别为3.83%、6.74%。2种轮作模式修复后土壤总Cd与CaCl₂-Cd质量分数显著降低 (p<0.05) ,其中油菜-芝麻-东南景天轮作模式中总Cd质量分数由0.83 mg·kg⁻¹降至0.76 mg·kg⁻¹,CaCl₂-Cd质量分数由0.24 mg·kg⁻¹降至0.22 mg·kg⁻¹。油菜-花生-亚麻模式产生的经济效益为2.90×10⁴ 元·ha⁻¹,而油菜-芝麻-东南景天模式则需投入为1.90×10⁵元·ha⁻¹。2种轮作模式都能起到安全利用的效果,其中油菜-芝麻-东南景天这种轮作模式有更好的Cd污染修复效果,而油菜-花生-亚麻轮作模式能产生更好的经济效益。本实验研究结果可为安全利用Cd污染农田提供参考。     

微藻处理城市污水反渗透浓水的条件优化

城市污水回用是缓解水资源危机的有效措施。反渗透工艺是生产优质再生水的重要方法,但在实际应用过程中,25%~50%的城市污水会转化成反渗透浓水 (ROC) 。ROC的总氮 (TN) 、总磷 (TP) 和硬度离子 (Ca²⁺、Mg²⁺) 质量浓度等指标较高。利用微藻去除氮、磷和Ca²⁺、Mg²⁺是城市污水ROC处理的有效途径之一,且可实现资源回收,但目前对其应用条件的优化研究仍较少。利用微藻Scenedesmus sp. FACHB-1574处理城市污水ROC,在不同总溶解性固体 (TDS) 质量浓度 (1.35 g·L⁻¹和2.70 g·L⁻¹) 、光暗时间比 (12 h/12 h、16 h/8 h、20 h/4 h、24 h/0 h) 、光强 (25 μmol·m⁻²·s⁻¹、50 μmol·m⁻²·s⁻¹、100 μmol·m⁻²·s⁻¹) 和氮磷质量比 (107:1、14:1、7:1) 的条件下,研究了微藻对污水的处理效果及其生长状况。结果表明,Scenedesmus sp. FACHB-1574可适应城市污水ROC中TDS质量浓度为2.70 g·L⁻¹的条件;对TN的去除速率随光照时间和光强的增加而增大;氮磷质量比为14:1时微藻对TN的去除速率及微藻生物量等性能均得以强化。在最优处理条件下 (光暗时间比20 h/4 h,光强100 μmol·m⁻²·s⁻¹,氮磷质量比14:1) 处理10 d后,微藻对城市污水ROC中TN和TP去除率分别为92.83%和99.68%,藻密度、质量浓度 (干重) 、脂质含量分别为23.62×10⁶ cells·mL⁻¹ 、1.10 g·L⁻¹、34.55%。随着微藻的生长,在无CO₂的条件下,废水的pH值从7.5升高到10.7,并可去除52.7%的Ca²⁺和33.9%的Mg²⁺。本研究可为微藻在城市污水处理及资源化工艺中的应用提供参考。     

热改性坡缕石对土壤镉污染的钝化效果及对土壤镉生态毒性的影响

Cd在土壤中易被农作物吸收和富集,使农作物产量、品质降低,进而造成食品安全威胁。通过钝化实验与盆栽实验,研究了热改性坡缕石对土壤中重金属Cd的钝化效果与植物富集的影响;并结合重金属生物有效态、修复效率和植物内重金属生物吸收因子对Cd钝化效果和Cd生态毒性进行了评价。结果表明,添加4%热改性坡缕石可显著改善土壤理化性质,使土壤中生物有效态Cd质量分数(DTPA与TCLP提取态)分别由1.34 mg·kg⁻¹(DTPA)和1.29 mg·kg^-1(TCLP)降至0.58 mg·kg⁻¹和0.57 mg·kg⁻¹,同时可促使Cd由酸溶态转化为稳定性较强的可氧化态与残渣态。4%热改性坡缕石处理组,可显著改善玉米幼苗生长状况,使幼苗根长和株高分别增加了37.84%和35.60%,根、茎鲜重分别增加了11.41%和86.12%;同时,亦使生物吸收因子降低了44.00%,提升了土壤修复效率。热改性坡缕石具有规模化应用于土壤重金属污染原位修复的潜力。     

铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L⁻¹,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38 μg·L⁻¹,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L⁻¹,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06 μg·L⁻¹,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物颗粒成功负载于活性炭上,且铁氧化物晶体的结构完好。吸附反应符合准二级动力学和Langmuir等温模型,吸附反应以单层化学吸附为主,吸附类型为液膜扩散,颗粒内扩散,质量扩散的叠加形式。吸附方式为共沉淀,及溶解态锑与固相铁氧化物形成络合物,参与反应的官能团为—OH、—COOH、—Fe—OH、—Fe—O—Fe。     

重金属污染农田修复植物龙葵与伴矿景天的生物质处置技术

植物修复是重金属污染农田的一种环保型治理技术,但植物修复技术产生了一个新的难题——大量含重金属的生物质。为快速处置含镉超富集植物生物质,采用不同提取剂对产后龙葵和伴矿景天生物质中的镉(cadmium,Cd)进行液相萃取,并对其萃取废液通过物理(4Å分子筛)和化学(KOH和K₂CO₃)方法进行了处理。分别考察了不同提取剂种类、浓度对修复植物生物质中重金属镉萃取效果的影响,探讨了重金属废水不同处理措施对萃取废液中镉的去除效果。结果表明,0.25 mol∙L⁻¹盐酸(HCl)、0.25 mol∙L⁻¹硝酸(HNO₃)、0.25 mol∙L⁻¹硫酸(H₂SO₄)和0.10 mol∙L⁻¹乙二胺四乙酸二钠(disodium ethylenediaminetetraacetate,EDTA) 4种提取剂对龙葵茎和叶中Cd的萃取效果最佳,且茎和叶中Cd的萃取率最高分别达88.2%和89.8%;4种提取剂的Cd萃取率之间无显著性差异(P>0.05)。不同提取剂对伴矿景天生物质中Cd的萃取率均在50%以下,表现为0.25 mol∙L⁻¹盐酸≈0.25 mol∙L⁻¹硝酸≈0.25 mol∙L⁻¹硫酸>0.10 mol∙L⁻¹乙二胺四乙酸二钠。4Å分子筛对萃取废液中Cd的后续净化效果最佳,在处理高浓度Cd后,萃取液中最终Cd质量浓度达到0.10 mg∙L⁻¹的污水排放标准(GB 8978-1996)。综合考虑提取剂萃取修复植物中Cd的效率、提取剂的成本与后续萃取废液中Cd的去除效果,0.25 mol∙L⁻¹盐酸作为液相萃取的提取剂最合适,4Å分子筛作为萃取废液的净化剂最为高效。     

固相萃取-液相色谱-三重四极杆串联质谱测定养殖废水中17种氟喹诺酮类抗生素

采用固相萃取-液相色谱-三重四极杆串联质谱(SPE-LC-MS/MS)技术,建立了养殖废水中17种氟喹诺酮类抗生素(FQs)的测定方法。水样在采用固相萃取法富集前,先用 0.45 μm 的聚四氟乙烯滤膜过滤,而后加入5%甲醇(体积比),用盐酸溶液将水样pH调节至2.0±0.5,经固相萃取柱富集,最后用9 mL 0.1%甲酸甲醇洗脱。以C18柱为分离柱,0.1%甲酸−5 mmol·L⁻¹ 甲酸铵水溶液和甲醇为流动相,采用液相色谱－三重四极杆串联质谱多反应监测离子模式(MRM)对目标化合物进行了检测和分析。在优化实验条件下,17种FQs的线性范围为0.50 -100 μg·L⁻¹时,目标化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(R²>0.99),方法检出限为0.08-0.3 ng·L⁻¹。在加标量为0.01 μg·L⁻¹和0.09 μg·L⁻¹时,空白加标的平均回收率为58.6%-104.2% 和65.3%-91.0%,相对标准偏差(RSD)在2.1%-19.3%(n=6)。以养殖废水为基质,17种FQs的加标回收率在47.8%-118.7%,RSD小于20%(n=6)。应用该方法测定了广州某水产养殖场的养殖废水。结果表明,氧氟沙星检出浓度最高(9.36 ng·L⁻¹),达氟沙星次之(5.96 ng·L⁻¹)。该方法快速、准确,可适用于养殖废水中17种FQs的测定。     

接种湿地底泥的Anammox反应器启动特性

在3台UASB反应器中分别以厌氧颗粒污泥、湿地底泥以及二者的混合物(污泥浓度比为1∶1)为接种污泥启动厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)反应器,考察了以湿地底泥为接种物启动Anammox反应器的可行性。结果表明,接种厌氧颗粒污泥的反应器经过183 d启动运行,仍未出现明显厌氧氨氧化反应特性,接种混合污泥的反应器于第125天开始出现明显厌氧氨氧化反应特性,短于接种湿地底泥的155 d。Anammox反应器启动并稳定运行后,在进水总氮质量浓度为275 mg·L⁻¹、负荷为0.275 kg·(m³·d)⁻¹条件下,出水总氮质量浓度可降至90 mg·L⁻¹以下,其中接种湿地底泥和混合污泥的Anammox反应器的TN去除率分别达到74.49%和67.12%。高通量结果表明,在接种湿地底泥和混合污泥的反应器中的厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia,其丰度分别达到9.82%和10.70%。     

基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明：当DO为5.5~6.0 mg·L⁻¹、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将${\rm{NH}}_4^{+} $-N从48.5 mg·L⁻¹降至4.58 mg·L⁻¹、TN从51.2 mg·L⁻¹降至6.5 mg·L⁻¹、TP从6.6 mg·L⁻¹降至0.48 mg·L⁻¹、COD从78.5 mg·L⁻¹降至33 mg·L⁻¹,去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得${n_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.314 76,n_TN=0.282 21,${K_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.128 02,K_TN=0.218 59,与水力负荷为0.000 8~0.007 m³·(m²·min)⁻¹的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

纳米银在活性污泥污水处理系统中的分布及形态转化

纳米银(nanosilver,nAg)因其优越的抑菌性能成为全球应用最多的纳米材料之一。随着纳米技术的广泛应用,纳米银不可避免进入污水收集和处理系统。在污水生物处理过程中,纳米银可能发生化学形态转变,从而对污水处理微生物产生不同的抑制效应。本研究采用序批式反应器(sequencing batch reactors,SBRs)模拟活性污泥污水处理系统,连续运行50 d,在进水中分别添加1 mg·L⁻¹、10 mg·L⁻¹ nAg和0.3 mg·L⁻¹、3 mg·L⁻¹ Ag⁺,探究了Ag在活性污泥、出水中的分布以及污泥中Ag的化学形态变化。结果表明,进水中添加的Ag(nAg或Ag⁺)导致活性污泥颜色、絮体结构和Zeta电位等均发生了变化,进水中Ag含量越高,这些变化越明显;进水中分别添加1 mg·L⁻¹、10 mg·L⁻¹ nAg和3 mg·L⁻¹ Ag⁺时,运行至第20 天后,活性污泥中Ag质量浓度稳定在3.28~3.67 mg·L⁻¹,而进水中添加0.3 mg·L⁻¹ Ag⁺时,活性污泥中Ag质量浓度持续升高,运行至第50天,达(2.38±0.19) mg·L⁻¹;进水中分别添加1 mg·L⁻¹ nAg和0.3 mg·L⁻¹、3 mg·L⁻¹ Ag⁺的反应器在50 d运行期内,出水中Ag质量浓度分别低于60.0、5.0、9.0 μg·L⁻¹,而添加10 mg·L⁻¹ nAg的反应器运行20 d后,出水中Ag含量快速升高,在第50 天时达(3.96±0.16) mg·L⁻¹,这表明进水中添加的Ag主要累积在活性污泥中,活性污泥对进水中的Ag存在吸附饱和现象,超出污泥吸附阈值后,反应器出水中总Ag含量持续升高;对运行至第50 天的各反应器中活性污泥进行了X-射线衍射分析及X射线光电子能谱分析,发现进入活性污泥系统的nAg可以银的氧化物、Ag₂S和Ag⁰等形态存在于污泥中。评价nAg对污水处理微生物的毒性影响应结合nAg的化学形态转化,含有较高浓度Ag的活性污泥在处理处置过程也应评估不同形态Ag的环境影响。     

镧铁负载给水厂污泥复合材料在完全混合式反应器中的动态吸附除磷特征

采用共沉淀法制备出一种镧铁负载给水厂污泥复合材料(LaFe-DWTR),研究其在完全混合式反应器(CSTR)中对模拟废水和城市污水处理厂二沉池出水的除磷效果以及水力停留时间(HRT)、LaFe-DWTR投加量和水力学条件的影响。结果表明,当CSTR进水PO₄³⁻-P质量浓度为50 mg·L⁻¹,HRT为3 h,LaFe-DWTR投加量为2 g·L⁻¹,反应区采用搅拌时,LaFe-DWTR对PO₄^3--P的去除率稳定在99%以上,吸附量可达24.82 mg·g⁻¹。对于CSTR进水初始PO₄³⁻-P质量浓度为2 mg·L⁻¹的城市污水处理厂二沉池出水,在3 h HRT,0.14 g·L⁻¹投加量时,CSTR出水的PO₄³⁻-P质量浓度稳定在0.2 mg·L⁻¹左右,已达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918–2002)一级A标准的要求。     

纳米零价铁对衰减停滞期氯代烃污染地下水的实地修复

在处于衰减停滞期的氯代烃污染场地,进行了液相纳米零价铁(nZVI)的现场制备,并针对目标含水层完成了nZVI 的2次原位注入。监测结果表明,nZVI的原位注入可有效削减高浓度的氯乙烯(VC)且减缓其向下游的迁移。在第2次注入nZVI后期,在距注入井1 m的上游和下游监测井中,氯代乙烯整体呈现降低的趋势;而上游监测井中的氯代乙烷则发生显著反弹;在距注入井2 m的下游监测井中,各氯代烃均发生持续降解。总铁浓度变化结果表明,原位注入过程促使部分nZVI短期内向上游发生了定向迁移,导致注入初期上游监测井中氯代烃的削减程度高于下游监测井。乙烯浓度的大幅升高(由1 490 μg·L⁻¹增加至4 110 μg·L⁻¹)印证了距注入井2 m的下游监测井中脱氯反应最为显著且彻底,可推测下游适量nZVI的引入有效刺激了含水层优势微生物的协同降解。nZVI原位注入可作为以VC污染为主的衰减停滞期地下水修复的有效手段。以上研究结果可为实际场地大规模治理修复提供参考。     

批量反应器中碱法生物脱硫运行参数的优化

针对碱法生物脱硫过程中硫化物氧化产物难以控制的问题,在1个批量反应器中,依次研究了碱法生物脱硫效果受硫化物浓度、盐度、ORP、DO、温度等参数的影响。结果表明：反应器内脱硫过程从硫化物浓度为500 mg·L⁻¹开始,脱硫反应可分为迅速下降、停滞和低速下降3个过程;在迅速下降过程中,53 min内,硫化物浓度迅速降至约320 mg·L⁻¹,pH从7.0上升至8.6;停滞过程中,硫化物浓度在320~280 mg·L⁻¹停留了约80 min,pH缓慢降低;在低速下降过程中,硫化物浓度以较低速度均匀地下降至10 mg·L⁻¹以下,硫化物去除率低,pH降至7.0以下。在迅速下降过程中,脱硫效率最大,主要氧化产物为单质S,ORP值在−400 mV保持不变。在盐度不高于3.5%、温度为30 ℃、DO浓度为2 mg·L⁻¹时,ORP值为−400 mV,可控制脱硫反应一直保持在迅速下降过程中,可以实现高效脱硫。     

餐厨垃圾与剩余污泥协同发酵提升低C/N污水脱氮效能的中试研究

我国城镇污水处理厂进水碳源普遍偏低,严重影响生物脱氮效能。外加碳源会造成大量化学品消耗及碳排放,与双碳战略背道而驰。考察了餐厨垃圾和剩余污泥联合发酵中试装备 (规模10 t·d⁻¹) 制备挥发性脂肪酸 (VFA) 效能,并将生产的VFA发酵液投加至昆山市某城镇污水处理厂,以减少外源乙酸钠碳源投加量,以期探索城市污水与有机固废的协同、高效、低碳处理技术。结果表明：餐厨垃圾与剩余污泥体积比为7∶3时,VFA质量浓度最高,达到54.3 g·L⁻¹ (以COD计) ,乙酸和丙酸质量分数分别为36.5%和22.8%;在批次发酵中试实验中,VFA最高质量浓度达67.5 g·L⁻¹ (以COD计) ,最低质量浓度为42.4 g·L⁻¹ (以COD计) ,平均质量浓度为55.0 g·L⁻¹ (以COD计) ;对比3类碳源的反硝化实验结果,投加乙酸钠组1.5 h脱氮率为86.5%,投加发酵液组4.5 h脱氮率为81.0%,投加餐厨垃圾组仅为69.8%;根据出水总氮预警阈值 (>8 mg·L⁻¹) 补加发酵液,替代部分乙酸钠,通过实际污水厂运行数据,拟合得到发酵液投量X (m³) 与乙酸钠吨水节约量Y (g·m⁻³) 的线性关系式Y=4.9X+3.5,其中R²=0.91。该研究结果可为联合发酵制备优质碳源提升污水厂脱氮工程应用提供参考。     

旋流诱导介质振荡再生增强含油污水微通道分离

受微通道分离介质再生后截滤残留污染物影响,常规微通道分离效率持续衰减,成为抑制微通道分离广泛高效应用的关键瓶颈。通过开发旋流振荡再生单元,研究了旋流振荡再生强度和振荡再生结构对微通道分离装置过滤介质再生效率的影响,由此集成研发沸腾床分离器,考察了装置对实际含油污水的分离效率,并分析了微通道振荡再生对沸腾床分离的强化原理以及装置的分离经济性。结果表明,当再生强度为5.0 L·(s·m²)⁻¹时、再生15 min后采用轴向振荡再生结构,沸腾床分离器达到最佳再生工况。在最佳再生工况下开展10 m³·h⁻¹实际含油污水连续处理实验,针对油质量浓度为30~200 mg·L⁻¹、悬浮物质量浓度为25~200 mg·L⁻¹的来水,装置出水平均油分和悬浮物质量浓度分别降至11.4 mg·L⁻¹和23.5 mg·L⁻¹,并可在来水最高油质量浓度和悬浮物质量浓度接近50 000 mg·L⁻¹的冲击工况下,确保出水平均油分和悬浮物质量浓度降至15.9 mg·L⁻¹和29.8 mg·L⁻¹。利用沸腾床分离器再生结构中旋流诱导的过滤介质表界面污染物振荡运动,分离过程中截滤残留的油分和悬浮物等污染物被及时脱附,实现颗粒介质表界面彻底更新,确保装置长周期稳定运行。以200 m³·h⁻¹规模实际含油污水处理为例,沸腾床分离工艺相对涡凹气浮和溶气气浮的组合工艺,可完全取消化学絮凝药剂消耗且不产生化学浮渣,且具有显著的经济环保效益。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L⁻¹、臭氧进气量为600 mL·min⁻¹、催化剂用量为1 g·L⁻¹、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L⁻¹降至125 mg·L⁻¹,BOD₅/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L⁻¹、平均NH₄⁺-N为12 mg·L⁻¹、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH₄⁺-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH₄⁺-N分别为46 mg·L⁻¹和4.1 mg·L⁻¹,出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH₄⁺-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

吸水凝胶包覆型纳米零价铁对水中土霉素的去除

为解决纳米零价铁(nZVI)在应用中易团聚、易氧化的局限,以聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺的共聚物(PPAA)为载体,以茶多酚为还原剂,采用绿色合成法制备吸水凝胶包覆型纳米零价铁(PPAA-nZVI),并将其用于水中土霉素(OTC)的去除。通过SEM、BET、FTIR和XPS等表征了PPAA-nZVI的微观形貌和物化性质,探讨了OTC初始质量浓度、溶液初始pH和共存物质对OTC去除效果的影响。结果表明,茶多酚能够还原制备nZVI,且成功将nZVI负载到PPAA内。随着初始OTC质量浓度的增加,OTC的去除率逐渐增加,当PPAA-nZVI投加量为0.5 g·L⁻¹、OTC初始质量浓度为300 mg·L⁻¹时,材料对OTC的去除量达到最大481 mg·g⁻¹。pH对材料去除OTC的影响较小。PO₄³⁻和HA的存在对PPAA-nZVI去除OTC均有抑制作用。材料去除OTC主要通过Fenton氧化、OTC与Fe³⁺的络合以及材料表面活性位点的吸附3种途径。以上研究结果可为nZVI在净化污染水体中的OTC提供一种有前景的方法。