自燃煤矸石轻骨料混凝土碳化深度研究

为研究自燃煤矸石轻骨料混凝土结构耐久性重要指标,考虑抗压强度、水灰比、水泥用量、养护龄期、相对湿度以及温度等不同敏感性因素,采用快速碳化实验方法来探究其对碳化深度的影响。结果表明:碳化深度与强度呈负相关;水灰比越大,内部空隙就越多,碳化深度越深,反之亦然;碳化深度与水泥用量呈负相关,但单纯增加水泥用量来降低其碳化程度是不可取的,应综合考虑其他敏感性因素;碳化深度与养护龄期呈正相关,碳化深度在3~14 d龄期内增长率最大,随龄期延长,其增长速率逐渐减小;碳化深度与相对湿度呈负相关,与温度呈正相关。     

煤矸石资源高值化利用研究进展

当前我国煤矸石存量和排放量大、产量高度集中、高附加值利用占比小,环境影响突出,是大宗固体废弃物综合利用的核心领域,资源化利用前景广阔。现有对煤矸石的处置能力和规模明显不能满足国家对生态环境保护及“双碳”目标下煤炭综合利用的相关要求。通过介绍煤矸石的物理、化学性质,指出了煤矸石在高值化利用中存在的涉及政策、供求、产业化和环境的问题。着重阐述了煤矸石在建筑材料、地质聚合物、化工产品、新型材料、土地复垦等方面的高值化利用现状,并对其未来的应用前景进行了讨论,提出了煤矸石高值化利用的重点研究方向。以期能够实现煤矸石的高质、高值、高效、绿色发展,不断增加煤矸石综合利用产品的附加值,增强煤矸石高值化利用产业核心竞争力。进一步推进煤矸石资源高值化利用效率,对环境质量的改善、经济社会发展的全面绿色转型具有重要意义。     

外加剂对疏浚底泥免烧裹壳骨料性能的影响

以太湖疏浚底泥为研究对象,采用含水率为40%的底泥湿法制备免烧骨料,将不同外加剂与胶凝材料混合制成壳粉,对骨料进行裹壳处理得到普通骨料(OSAs)、防水骨料(WSAs)和高强骨料(HSAs)。依据GB/T 17431.1-2010对各裹壳骨料的粒径分布、堆积密度、吸水性、单颗强度、筒压强度和抗冻融性等性能进行测试。在粒径分布、堆积密度方面各骨料基本一致,WSAs在吸水性上具有一定优势,最低可达8.83%。在强度方面,WSAs的单颗强度增幅可达342.6%,最大强度出现在HSAs中,为2.18 MPa。HSAs具有坚硬、密实的壳层结构,表现出较好的机械性能,20次抗冻融循环的质量损失率最低仅为15.22%。研究表明:增强壳层结构是提升免烧裹壳骨料性能的关键,利用外加剂能达到理想的效果。     

用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔-水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0.9、活化温度为800℃、活化时间1.5 h、晶化温度90℃和晶化时间3 h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310 mg/g,在pH为6的100 mL模拟氨氮废水中加入6 g 4A沸石分子筛吸附40 min后,废水中氨氮的去除率达到86%。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。     

高温载硫活性炭的制备及脱汞能力研究

研究了载硫温度、硫炭比(简称S/C),吸附温度等因素对载硫活性炭的硫含量、脱汞能力以及硫损失的影响,探讨载硫活性炭制备的工艺条件优化。结果表明,不同载硫温度下制备的载硫活性炭的气态Hg0吸附能力远强于原料活性炭;载硫温度不同时,负载到活性炭孔隙或表面上的硫的形态不同,导致了脱汞能力的差异,较合适的载硫温度为350℃;S/C为5%(质量分数,下同)时,随着吸附温度的升高,载硫活性炭的气态Hg0吸附量降低;在一定的载硫温度下,原料中S/C越高时,制备的载硫活性炭的硫含量越高、气态Hg0吸附能力越强,但其硫损失率也越高,从实际的使用效果来看,较合适的S/C为10%。     

基于异养-硫自养反硝化耦合技术的陶粒-硫磺混合生物填料对城市污水处理厂尾水的深度脱氮

针对城市污水处理厂脱氮能力的不足,设计了2种不同体积比的陶粒-硫磺混合生物填料反应器(陶粒与硫磺的体积比分别为2∶1和5∶1),并用其对城市污水处理厂尾水进行了深度处理.结果表明,陶粒与硫磺体积比为2∶1的混合生物填料反应器(R2,高硫耦合组)在C/N为4,HRT为4h的条件下处理模拟废水时脱氮效率最高,TN平均去除率...     

BCOR-MBR系统处理含盐废水过程中可溶性微生物代谢产物特性

为研究生物接触氧化与膜生物反应器联合系统(BCOR-MBR)处理含盐废水过程中膜污染变化的原因,本文利用三维荧光技术解析不同盐度冲击下BCOR-MBR系统内微生物产物特性。通过研究发现,对照MBR(MBR-1)和组合系统MBR(MBR-2)上清液中SMP的三维荧光光谱中均主要有3个特征峰,当盐度从0 g·L~(-1)升高到3 g·L~(-1)时MBR-1中类腐殖酸物质A峰荧光强度从993.4升高到1 389,B峰荧光强度从879.4升高到1 312,而MBR-2在盐度提高到9~18 g·L~(-1)时,色氨酸特征峰荧光强度最高达到2 376,说明耦合了BCOR的MBR-2在某种程度上延缓了盐度的冲击;同时不同盐度环境下,MBR-2中三峰的荧光强度均弱于MBR-1,即耦合的BCOR可吸附部分复杂有机酸等大分子物质,从而降低了MBR-2的膜污染速度。     

2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

折流式反应器空气净化效果

针对建筑环境中的低浓度挥发性有机化合物,利用光催化氧化技术设计了一种折流式反应器,并在密闭环境和开放环境下,选取甲醛为目标污染物,对其降解效果进行实验分析。实验结果表明,对于3种不同初始浓度,环境舱中的甲醛含量均可被降低到国家标准限定值以下;密闭环境中的一次通过效率为6.42%~13.64%;开放环境中的总降解效率为70%~95%,且与循环比呈正相关。流态模拟表明,反应器内无渠道流现象,后半部分的流速受阻力作用而较小。此外,在类似于实际应用条件的开放环境下,建立了降解效率模型,并通过实验验证了模型结果的正确性,根据此模型,可通过循环比来预测反应器的总降解效率。     

风道式空气净化器降解甲醛的性能

提出了一种用于空调系统的风道式空气净化器,选取甲醛为目标污染物,并在密闭环境舱内对其净化效果进行了研究。实验结果表明:样机内的压降小于60 Pa,对于空调系统来说基本可以忽略不计;环境舱中的甲醛含量经处理后可以降低到规定的标准值以下;在最强光照下,其净化效果为传统平板式反应器的3.5倍;对于3种不同光照强度,甲醛的一次通过效率为4.99%~10.60%,且与光照度呈正相关;甲醛的转化率和反应速率也随光照强度的增大而提高。此外,在3种光照强度下,其对甲醛的净化效能在0.80~0.85之间,属于A级净化器范围。     

嗜盐杆菌HSQAY1对中肋骨条藻的溶藻物质特性

研究嗜盐杆菌菌株(Halobacillus sp.HSQAY1)发酵液在不同p H、温度和反复冻融条件下对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)溶藻活性的环境稳定性;并采用乙醇沉淀、硫酸铵沉淀、超滤和聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)等方法对溶藻物质的理化特性进行了初步探讨和分析。结果表明,该菌株产生的溶藻物质在强酸性条件下(p H=3)丧失活性,p H5~11时的溶藻率在83.4%~98.4%之间;30~110℃时溶藻率在71.7%~94.5%之间,表现出一定的酸碱稳定性和热稳定性,且不受反复冻融(-20℃)影响。溶藻活性物质具有被乙醇和硫酸铵沉淀的特性,其活性组分是多种分子质量10k Da的蛋白类物质,溶藻活性蛋白粗提物的SDS-PAGE电泳显示,在15~50 k Da间有3条明显的特异蛋白条带。     

基于支持向量机的湿法脱硫塔污染治理优化与能效评价

环境污染排放治理与系统综合能耗之间的协同优化与评价是解决我国环境与能源不堪重负的理论前提。针对燃煤电厂脱硫系统协同优化与评价的关键问题,基于湿法脱硫控制系统在线运行数据的支持向量机(SVM)智能深度自学习,构建了脱硫系统实时在线污染排放指标和系统综合能耗指标的协同预测模型,明晰了关键调控参数-污染排放治理-系统综合能耗之间的协同耦合规律,据此提出了工业级锅炉脱硫塔的污染排放治理与系统综合能耗的创新协同评估方法。结果表明:出口二氧化硫排放浓度和系统综合能耗指标与氧含量呈负关联协同耦合关系,与浆液密度呈先减后增的协同耦合关系,而污染排放治理与系统综合能耗指标呈负关联协同耦合关系;提高氧含量并将浆液密度控制在约1 250 kg·m~(-3),可使系统污染排放治理与综合能耗指标均处于最优状态,协同优化可使系统综合能耗指标最大降幅达8.3%。示范工程验证表明:脱硫系统污染排放与综合能耗指标的协同预测模型精准可靠,其最大误差小于10%。综合上述结果,基于支持向量机的回归方法可应用于工业级湿法脱硫锅炉的污染排放治理与能效评价,对实际脱硫工程的优化运行具有指导意义。     

六氯苯在中国典型持久性有机污染物污染场地中空间分布研究

在多年六氯苯生产车间及周围布设采样点,采取不同深度的土壤进行分析,研究持久性有机污染物(POPs)污染场地中六氯苯的空间分布规律.结果表明,生产车间附近污染严重,六氯苯的最高质量浓度为25 911.95 mg/kg,平均为4 944.07 mg/kg,在风力作用下六氯苯浓度向东南方向扩散;-3 m土层(以表土层为基准,表土层以下的土层深度为负值)中六氯苯最高质量浓度为369.63 mg/kg.平均为54.77 mg/kg,六氯苯浓度较表土层迅速下降,六氯苯污染中心位置与表土层对应;-5 m土层由于土壤类型为黏土或淤泥质黏土,六氯苯浓度相对于- m土层反而升高.平均质量浓度为92.13 mg/kg.纵观整个污染场地六氯苯的污染分布情况,污染中心位置向南移动,且六氯苯在垂直方向的迁移和浓度与土壤有机质含量相关.     

大气多环芳烃在流通式采样器中的穿透行为研究

采用主动采样器连接流通式采样器(FTS)采样管,分别于2015年1月和9月采集了4组样品,利用气相色谱—质谱联用仪测定了美国环境保护署优先控制的15种多环芳烃(PAHs),并对其在FTS采样吸附柱中的穿透行为进行了研究。结果表明,PAHs在采样吸附柱中的穿透行为因挥发性不同而差异明显,并受到风速和温度的影响。logP_L(P_L为过冷液体蒸汽压,Pa)为-5~-2的PAHs的流失率约为5%,并与风速呈正相关关系,对该类PAHs流失率的校正并非必要。logP_L-2的PAHs基本存在于气相,其流失率与logP_L和风速均呈正相关关系,这类PAHs使用流失率进行定量校正后,浓度增加最高可达77.2%。logP_L-5的PAHs基本存在于颗粒相,被FTS采样吸附柱捕获采集可能有一定随机性,不适合使用流失率进行校正。此外,FTS在相似环境条件和采样量下采集高挥发性PAHS得出的流失率可供主动采样器进行校正参考,这对于高挥发性PAHs的准确定量采样具有重要意义。     

原电池耦合A/O-MBR工艺去除畜禽养殖废水中的盐酸四环素

以畜禽养殖废水中的盐酸四环素(TC-HCl)为目标污染物,研究其在水环境中的降解特性,利用原电池与传统A/O-MBR工艺相耦合,去除水中的TC-HCl,并考察其效果。结果表明:废水中的物质组成、环境温度、 TC-HCl初始质量浓度以及光照强度均会影响水体中TC-HCl的降解情况;TC-HCl的初始质量浓度为30 mg·L~(-1),在28℃、 40%光照下恒温培养60 h后的降解率为98.70%,降解过程符合一级反应动力学(R~2=0.991),半衰期为10.7 h。原电池耦合A/O-MBR工艺的进水COD、NH_3-N和TP分别为500、25、5 mg·L~(-1)时,系统出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准;对10.00 mg·L~(-1)的TC-HCl,系统15 min去除率可达92.02%。A/O-MBR工艺可明显强化传统A/O工艺的脱氮除磷效能;耦合原电池可将膜污染周期提升至24 d左右,有效延缓膜污染。     

活性炭-超滤深度处理工艺对三氯乙醛生成潜能的影响及其对饮用水中有机物的去除

以我国南方某活性炭-超滤深度处理工艺水厂为研究对象,对工艺过程中三氯乙醛生成潜能(CHFP)及相关有机物指标进行为期1年每月1次的监测,以明晰活性炭-超滤深度处理工艺对CHFP及有机物的去除能力。结果表明:原水CHFP均呈现一定的季节性变化趋势,高温季节(5—9月)相对较高,范围为15.50~64.00μg·L~(-1),活性炭-超滤深度处理工艺对CHFP、TOC、CODMn和UV254去除率范围分别为37.42%~69.12%、25.25%~66.71%、27.33%~61.25%和21.80%~72.46%,平均去除率分别为54.51%、39.21%、45.04%和42.91%;混凝沉淀单元在CHFP和有机物指标去除中均起主要作用,炭滤单元对TOC有较好的去除作用,超滤单元对CHFP和CODMn有较好的去除作用。建议水厂设计与运行中将臭氧与活性炭滤池联合使用,以协同去除CHFP和有机物,进一步提高供水水质。     

基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥对二氧化碳的固化封存

以拜耳法赤泥为二氧化碳(CO_2)固化剂,提出了基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥吸收二氧化碳的新思路,以期实现"以废治废"、行业气固两类废弃物得到高效综合利用的目标。以拜耳赤泥吸收低浓度二氧化硫的前期研究为基础,自行设计了超声波与机械搅拌耦合作用的鼓泡反应器,利用其"空化作用"与机械搅拌的耦合作用促进赤泥对低浓度二氧化碳的高效吸收。考察了在焙烧条件、温度、搅拌桨转速、液固比、气体流量、超声波功率对赤泥吸收二氧化碳的影响规律,得到最优条件,焙烧后可以大大提高赤泥对CO_2的固定能力,单独机械搅拌作用下,赤泥吸收CO_2适宜的条件为:反应温度25℃、气体流量0.025 m3·h~(-1)、液固比为6:1和搅拌转速150 r·min~(-1),此时最大固碳量为71.72 g·kg~(-1),加入超声波后固碳效果进一步提高,最佳超声波功率为600 W。     

Fe~0/GAC-Fenton耦合技术深度处理垃圾渗滤液的效能

采用Fe~0/GAC与H_2O_2构建微电解与Fenton异相协同降解体系,通过自行开发设计的新型反应器研究各因素对Fe~0/GAC-Fenton耦合技术深度处理垃圾渗滤液效能的影响,应用紫外光谱探讨垃圾渗滤液中污染物的降解规律。结果表明,Fe~0/GAC-Fenton耦合技术处理废水具有较好的协同降解作用,相对于传统技术可以明显提高废水的处理效能。各因素对COD去除效果的影响从大到小为:Fe~0用量HRTmFe~0/mGACc(H2O2)p H。通过单因素优化实验确定其最优反应条件:p H=3.5、mFe~0=143 g/L、mFe~0/mGAC为3∶1、HRT为80 min、30%H2O2为1.5 m L/L;该条件下COD由209 mg/L降低到53 mg/L,去除率达74.6%,出水水质达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889-2008)一级排放标准。紫外光谱显示,经该耦合技术深度处理后,废水中包含共轭双键、—NH—和苯环等结构的大分子有机物被降解。     

脱硫石膏耦合微波对生产燃料乙醇厌氧消化污泥脱水性能的影响

为使污泥脱水后资源化农用,利用微波在不同功率(800、640和560 W)和时间(60、120和180 s)条件下,耦合脱硫石膏(2、4、6和8 g·L~(-1))对燃料乙醇厌氧消化污泥(ADSFE)脱水性能改善进行研究,探讨其脱水效果及相关机理。结果表明,最佳条件是脱硫石膏(6 g·L~(-1))耦合微波(640 W,120 s)处理。在最佳处理条件下,污泥比阻(SRF)下降至1.05×10~(12)m·kg~(-1),与原污泥相比降低了87.5%,与单独加入脱硫石膏相比降低了77.80%,与单独微波调理相比降低了75.60%。此外,扫描电镜(SEM)表明耦合调理后的ADSFE形成致密且具有较大孔径的絮体,易实现固液分离;热重(TGDTG)曲线显示,脱水起始温度和热重峰明显前移。因此,脱硫石膏与微波协同作用调理ADSFE时,脱水性能明显改善并优于单独调理的效果。同时,处理后污泥有机质含量满足有机肥制备原料要求。     

粉煤灰的改性及其在垃圾渗滤液深度处理中的应用研究

实验采用物理方法和化学方法对粉煤灰进行改性,并用改性粉煤灰深度处理垃圾渗滤液。通过扫描电镜和X-射线衍射对改性前后粉煤灰的表面结构和主要晶相组成进行分析,同时考察其在垃圾渗滤液深度处理中的吸附效果。结果表明,改性后粉煤灰的比表面积和孔隙度增大,吸附能力增强。通过比较,吸附能力最强的改性粉煤灰是将引发剂A与粉煤灰以质量比为1∶9的比例混合,在800℃下恒温焙烧2 h所制得的改性粉煤灰,该改性粉煤灰对垃圾渗滤液中COD和色度的去除率可达到67.3%和87.3%,相对于改性前去除率提高了96.0%和57.8%。