氯化亚铁活化过一硫酸盐同步去除氮磷及磷的回收

采用氯化亚铁(FeCl₂)活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(${{\rm{SO}}^{\cdot -}_4} $)和氯自由基(Cl·),实现了水中${{\rm{NH}}_4^ +} $、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的同步无害化去除及磷的回收。研究了Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中的反应机制,考察了PMS浓度、Fe²⁺/Cl⁻、溶液pH、温度、溶液共存${\rm{CO}}_3^{2 - }$浓度及腐殖酸(HA)浓度等条件对反应体系的影响。结果表明：当溶液pH为4.0、PMS投加量为20 mmol·L⁻¹、Fe²⁺/Cl⁻摩尔分数为1/12时,反应30 min后,溶液中的${{\rm{NH}}_4^ +} $去除率高达100%且以氮气(N₂)形式实现${{\rm{NH}}_4^ +} $无害化去除;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的去除率也高达100%且以磷酸铁(FePO₄)沉淀形式被回收;随着PMS浓度、Fe²⁺/Cl⁻以及温度的升高,Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中,${{\rm{NH}}_4^ +} $去除率逐渐增大,但对${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的回收无明显影响;溶液中${\rm{CO}}_3^{2 - }$和HA的存在对${{\rm{NH}}_4^ +} $去除有抑制作用。通过自由基淬灭实验和ESR分析证明,${{\rm{SO}}^{\cdot -}_4 }$和Cl·在Fe²⁺/PMS/Cl⁻体系中起主要作用。本研究结果可为氮磷废水的处理及磷回收提供参考。     

紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原水中Cr(Ⅵ)机理及影响因素

采用紫外活化过硫酸盐/甲酸体系所产生的还原性二氧化碳阴离子自由基(${\rm{CO}}_2^{\cdot -}$),研究了水溶液中高浓度Cr(Ⅵ)的去除效果;使用电子自旋共振(ESR)技术,鉴定识别了体系中产生的活性自由基;分析了体系的活化机理及其对Cr(Ⅵ)的还原机制;考察了过硫酸盐投加量、初始pH、腐殖酸、无机阴离子(Cl⁻、${\rm{HCO}}_3^{-} $和${\rm{NO}}_3^{-} $)及初始Cr(Ⅵ)浓度等对Cr(Ⅵ)去除的影响。结果表明：紫外活化过硫酸盐/甲酸体系可以有效还原Cr(Ⅵ),当过硫酸钠与甲酸浓度分别为20 mmol·L⁻¹和40 mmol·L⁻¹,未调初始pH为2.4时,初始浓度为200 mg·L⁻¹ Cr(VI)在50 min内基本完全可被还原;此外,Cr(Ⅵ)还原去除率随过硫酸盐浓度升高而增强,在酸性条件下(pH=2.4),体系对Cr(Ⅵ)的还原效率最高,随着pH的增大,还原效率明显降低。进一步研究表明,Cl⁻、${\rm{HCO}}_3^{-} $和${\rm{NO}}_3^{-} $对Cr(Ⅵ)的还原都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度分别为${\rm{HCO}}_3^{-} $>${\rm{NO}}_3^{-} $>Cl⁻,腐殖酸也对Cr(Ⅵ)的去除存在抑制作用。紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原Cr(Ⅵ)过程符合零级反应动力学方程,其动力学常数为78.467 μmol·(L·min)⁻¹。本研究结果为Cr(Ⅵ)废水的处理提供了一种高效的还原新技术。     

氢气压力和进水流速对氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响

为了考察氢基质生物膜反应器(MBfR)中氢气压力和进水流速对溴酸盐(${\rm{BrO}}_3^ - $)和高氯酸盐(${\rm{ClO}}_4^ - $)同步去除的影响,基于短期系列实验,研究了不同氢气压力和进水流速下${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除效率、去除通量、当量电子转移通量及还原反应动力学。结果表明：氢气压力从0.02 MPa提高至0.08 MPa时,${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率分别升高了12.5%和17.2%,去除通量分别升高了0.001 2 g·(m²·d)⁻¹和0.002 g·(m²·d)⁻¹,但${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $去除率并未随氢气压力持续升高而呈线性升高趋势;当进水流速从1.0 mL·min⁻¹提高至4.0 mL·min⁻¹时,${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除通量由0.005 g·(m²·d)⁻¹和0.006 g·(m²·d)⁻¹分别升高至0.014 g·(m²·d)⁻¹和0.017 g·(m²·d)⁻¹,但${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率分别从98.4%和98.1%降低至69.7%和71.1%,这说明加快进水流速可导致${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $的去除率明显降低;结合还原反应动力学研究,MBfR运行效能最佳的氢气压力和进水流速分别为0.04~0.06 MPa和2.0 mL·min⁻¹。生物膜当量电子转移通量分析表明,反硝化对电子供体(氢气)的竞争性抢夺比${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $还原更加激烈;还原反应动力学级数揭示了${\rm{BrO}}_3^ - $和${\rm{ClO}}_4^ - $还原对进水流速加快的敏感性比氢气压力变化更加强烈。为了获得更高的污染物去除效能,可以适当控制进水流速和水中共存${\rm{NO}}_3^{-} $-N的竞争性抑制。     

氯离子对过硫酸盐氧化苯胺的影响

在高级氧化工艺(AOPs)降解有机污染物过程中,卤代消毒副产物(DBPs)的形成已引起了广泛的关注。然而,氯离子(Cl⁻)在过硫酸盐(PS)降解污染物的过程中的作用机制仍存在争议。基于此,探究了在不同pH下Cl⁻对PS的作用机理,并对可能的反应途径进行了推断。结果表明：在酸性条件(pH=2.5)下,Cl⁻可以与PS反应生成HClO,从而可促进对苯胺(AN)的去除,但并不能对AN进行有效矿化,在PS溶液中加入10 mmol·L⁻¹的Cl⁻后,AN的去除率升高了47.82%,但TOC去除率仅提高了9.78%,且会生成2, 4, 6-三氯苯胺等有害的氯代副产物;相反,在中性(pH=7.5)或碱性条件(pH=11.5)下PS自身能够有效矿化AN,AN的去除率分别提高了57.90%和74.96%,此时TOC去除率分别升高了44.98%和67.15%,而Cl⁻的作用并不显著。通过加入不同淬灭剂对反应过程中的氧化物质进行了识别,发现PS在碱性条件下会生成羟基自由基(HO·)、硫酸根自由基(${\rm{SO}}_4^{ - \cdot}$)和超氧自由基(${\rm{O}}_2^{ - \cdot }$),且在反应过程中起主要作用的为HO·。在碱性条件下,当苯胺的去除率为74.96%时,HO·、${\rm{SO}}_4^{ - \cdot}$和${\rm{O}}_2^{ - \cdot }$对苯胺去除的贡献率分别为51.36%、11.25%和9.79%。对NaCl/PS体系中的产物进行鉴定,检测到7种中间产物,并在此基础上探讨了PS氧化降解AN的可能途径。以上研究结果有助于更好地理解和优化与PS相关的高级氧化技术在实际应用中的污染控制。     

煅烧高岭土活化过一硫酸盐去除废水中的四环素

煅烧高岭土(calcined kaolin, CK)是一种含量丰富且绿色环保的材料,因其具有催化活性高且活性位点较多的优点,故将其用以活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)以去除四环素(tetracycline, TC)。结果表明,CK活化PMS去除TC的过程包括吸附和催化降解。溶液初始pH=6、0.5 mmol·L⁻¹投加量的PMS和0.2 g·L⁻¹投加量的CK为CK活化PMS去除TC的最佳条件。Cl⁻、${\rm{NO}}_3^ - $、${\rm{HCO}}_3^ - $的浓度在0~10 mmol·L⁻¹时对CK活化PMS去除TC体系基本没有影响,而${{\rm{H}}_2}{\rm{PO}}_4^ - $对其体系有较大的抑制作用。自由基淬灭实验结果表明,HO·是CK活化PMS去除TC体系中的主要活性基团。通过液相-质谱联用仪检测出12种产物,阐述了4条可能的降解途径。以上结果表明,CK是一种极具潜力且含量丰富的绿色催化剂,其活化PMS后可应用于净化含有机污染物废水。     

紫外/氯降解普里米酮的效能和机理

选用普里米酮(primidone, PRM)为目标污染物,研究了紫外/氯高级氧化工艺对PRM的降解效能及反应机理,分别考察了pH、水体常见阴离子(Cl⁻、${{\rm{HCO}}_3^{-} }$和${{\rm{NO}}_3^{-} }$)和出水有机物(effluent organic matter, EfOM)对PRM降解效果的影响,并研究了PRM在类Fenton体系中的削减情况;同时,根据溶液总有机碳(TOC)的矿化、芳香性中间产物和小分子有机酸的生成,阐明了在紫外/氯体系中PRM的降解机理。结果表明,当PRM初始浓度为5 μmol·L⁻¹、自由氯浓度为70 μmol·L⁻¹、溶液pH为7时,反应10 min后,PRM的去除率为84%,ClO·对PRM的削减起主导作用,其次为·OH,而Cl₂⁻·对PRM无氧化作用。当pH为6.2时污染物降解效果最佳。在一定范围内,Cl⁻几乎不影响PRM的降解,${{\rm{HCO}}_3^{-} }$因捕获自由基表现为抑制作用,${{\rm{NO}}_3^{-} }$因光解产生更多·OH进而加快PRM的分解。当Fe³⁺浓度为50 μmol·L⁻¹时,PRM降解速率达到最大值0.84 min⁻¹。2种EfOM的引入对PRM降解产生抑制作用,且憎水性EfOM的抑制作用更加显著。TOC矿化实验和降解路径分析结果表明,紫外/氯体系对PRM有一定的矿化作用且PRM首先通过连续的羟基化作用转化为苯甲酸等物质,同时母体化合物和中间体还可继续被氧化为小分子有机酸。PRM中的氮元素最终以${{\rm{NO}}_2^{-} }$和${{\rm{NH}}_4^{+} }$的形式存在,且在各种活性自由基的作用下${{\rm{NH}}_4^{+} }$可转化为${{\rm{NO}}_2^{-} }$。     

铬污染土壤电动修复过程中典型阴离子的迁移特征

为揭示典型阴离子在电动修复六价铬污染土壤过程中的迁移行为,以人工配置的Cr (Ⅵ)污染蒙脱石模拟供试土壤,蒸馏水作为阴阳极电解液,在电压梯度为2 V·cm⁻¹的条件下进行电动修复实验;并分别对比分析各组实验的电流、pH、电导率、能量损耗参数的变化。结果表明,5种阴离子在土壤电动修复过程中的迁移顺序为：${{\rm{NO}}_3^ - \gt {\rm{Cr}}\left( {{\text{Ⅵ}}} \right) \approx {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \gt {\rm{SO}}_4^{2 - } \gg {\rm{PO}}_4^{3-}}$。相比于酸性土壤,偏中性的土壤环境更利于Cr(Ⅵ)向阳极的迁移,而酸性土壤会导致电动修复过程能耗的增加,更容易产生聚焦现象。土壤中${{\rm{CO}}_3^{2 - }}$、OH⁻和${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的存在,能有效地缓解电动修复过程中产生的聚焦现象,而且能加速土壤中Cr(Ⅵ)的去除;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的存在能将Cr(Ⅵ)的去除率提高到99.9%以上。本研究结果可为电动修复六价铬污染土壤电解液的选择提供参考。     

磷化钴-泡沫钴自支撑电极电化学还原溴酸盐

开发活性高和价格低廉的电极材料是溴酸盐(${\rm{BrO}}_3^ - $)电化学还原技术的关键。贵金属电极因其高活性受到广泛关注,但贵金属储量低且价格昂贵导致其推广应用受限。为此,本研究在不使用粘结剂的情况下,通过直接在高温条件下将磷化泡沫钴原位生长转化为磷化钴,从而制备出磷化钴-泡沫钴自支撑电极(CoP/CF),并将其用于电化学还原${\rm{BrO}}_3^ - $。结果表明：350 ℃下磷化制备的电极CoP/CF-350性能最优;当${\rm{BrO}}_3^ - $初始质量浓度为250 μg·L⁻¹、电流密度为5.0 mA·cm⁻²时,该电极对${\rm{BrO}}_3^ - $去除率为97.6%,相应的能耗为0.014 kWh·mg⁻¹。循环伏安测试(CV)和淬灭实验结果表明,${\rm{BrO}}_3^ - $的去除归因于直接电子传递和活性氢(H^*)间接还原的协同作用。原位生长的CoP作为双功能催化剂,起到了电子传递媒介和桥梁的作用,强化了${\rm{BrO}}_3^ - $的还原。经过5次循环实验后,CoP/CF-350电极仍保持良好电催化活性,说明其具有良好的稳定性。     

垂直-潮汐流人工湿地处理养猪沼液: 短程硝化的实现及机理

养猪沼液具有高${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N、低碳氮比的特点,难以实现低成本、高效率处理。以沸石为基质,设计了一种间歇性曝气垂直-潮汐流人工湿地用于处理养猪沼液,以期在高污染物负荷下实现短程硝化,为厌氧氨氧化提供合适底物。结果表明,系统在20 d左右启动短程硝化,出水${\rm{NO}}_2^ - $-N浓度达375 mg·L⁻¹。在系统稳定运行期间,${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N去除负荷高达343 g·(m²·d)⁻¹,且${\rm{NO}}_2^ - $-N累积率始终高于90%,显示了系统良好的短程硝化性能,出水${\rm{NO}}_2^ - $-N/${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N比可满足厌氧氨氧化需求。低温会显著抑制系统短程硝化(P<0.01),随着温度回升,短程硝化性能明显好转。游离氨抑制和养猪沼液良好的pH缓冲能力是本系统实现短程硝化的关键因素,而沸石对${\rm{NH}}_4^{\rm{ + }} $-N的吸附、系统结构及运行方式有助于实现高效的短程硝化。qPCR研究结果表明,系统中amoA丰度远高于nxrA丰度,证实亚硝酸盐氧化菌被抑制。以上研究结果可为人工湿地优化及其在养猪沼液处理中的应用提供参考。     

3种水生植物及其组合吸收去除水中氮磷的比较

选取苦草(Vallisneria natans)、菖蒲(Acorus calmus)和凤眼莲(Eichhornia crassipes)为研究对象,研究了水生植物及其组合去除污染水体中氮磷的性能及机理,采用常规耗竭法探究了3种水生植物养分吸收动力学特征。结果表明：3种水生植物对${ {\rm{NH}}_4^ +} $-N的最大吸收速率(I_max)显著高于${ {\rm{NO}}_3^ - }$-N,菖蒲和凤眼莲对$ {{\rm{NO}}_3^ - }$-N的吸收能力强于苦草,苦草对$ { {{\rm{H}}_2}{\rm{PO}}_4^ -} $的吸收速率较大。7组植物组合对水中${ {\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除率均大于98.29%,苦草+菖蒲+凤眼莲组对水中$ { {\rm{NO}}_3^ -} $-N、TN和TP去除率最高,分别为79.79%、80.34%和97.50%;苦草+凤眼莲组对TN和TP的植物同化比去除率最高,分别为29.53 mg·(kg·d)⁻¹和2.46 mg·(kg·d)⁻¹。各植物系统中同化是植物修复去除水中氮磷的主要途径,其对氮和磷的总去除率分别为25.61%~64.33%和22.03%~81.04%。水生植物组合显著提高了对氮磷的协同吸收能力和去除效果。     

低基质浓度下生物膜亚硝化工艺的快速启动及其运行效能

采用多孔凝胶填料,在低氨氮浓度下接种亚硝化絮体污泥进行填料挂膜,研究了反应器中填料的挂膜过程和不同DO/${{\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$下亚硝化效果,采用MiSeq高通量测序技术分析了反应器中微生物种群结构。结果表明：在初始的1~3 d,有大量悬浮絮体污泥进入填料内部,反应器中基本无絮体污泥;随后填料内部的微生物不断由内向外生长,填料表观颜色不断加深,30 d时填料挂膜成功;DO/$ {{\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$比值为0.09~0.2,氨氮容积负荷为1 kg·(m³·d)⁻¹时,亚硝化效果最好,亚硝积累率最高达86.13%。随着DO/$ {{\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$的比值增加,亚硝积累率有所下降。批次实验结果表明,通过控制DO/$ {{\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$的值,能够使生物膜表面形成一层耗氧屏障,则生物膜内部所能利用的氧有限,以此达到抑制NOB的目的。微生物分析结果表明：生物膜中AOB/NOB值为3,AOB在硝化细菌中占主导地位,生物膜中厌氧氨氧化菌得到富集,在34 d时丰度增加至25.13%,符合反应器总氮去除率上升的特征。     

碱活化过硫酸盐在某氯代烃污染场地地下水修复中的应用

碱活化过硫酸盐适用于降解污染土壤及地下水中的氯代烃。以典型氯代烃类污染场地为研究对象,开展了碱活化过硫酸盐降解地下水中氯代烃的小试实验研究及中试规模工程应用。结果表明：污染物去除率与污染物初始浓度、氧化剂投加比相关;污染物初始浓度越高,去除率越低;氧化剂投加量越大,去除率越高,用于该场地地下水修复的最佳氧化剂投加比为1%~3%。中试药剂原位注入采用高压旋喷注射工艺,按最佳氧化剂投加比将药剂注入至污染含水层,跟踪监测结果表明：经注药修复8个月后,地下水中氯代烃污染物浓度明显下降,大部分区域的污染物浓度已达到修复目标,局部初始浓度偏高区域的污染物浓度接近修复目标。同时,对氧化剂产物残留$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度进行监测发现：$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度随修复后时间延长逐渐降低,通过趋势分析预测的残留$ {\rm{S}}{{\rm{O}}^{2 - }_4}$浓度将逐步下降直至恢复正常水平或满足相关标准。     

不同填料在折流湿地中脱氮除磷的动力学分析

为了解决我国西部农村分散式生活污水污染问题,结合西北地区年平均气温条件特征,基于潜流湿地原理对比研究了混凝土渣、砾石和生物炭脱氮除磷效应,分析其对污染物的降解作用。结果表明：随着水力停留时间(HRT)的延长,污染物含量明显降低,湿地最佳HRT均为2.5 d,3种填料湿地对化学需要量(COD)、氨氮(${ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$-N)、磷酸盐(${ {\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P)的去除效果差异性显著(P<0.01);混凝土渣对污水中${ {\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P的去除最优,去除率为97.11%;生物炭综合处理能力较强,COD、${ {\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}}$-N、悬浮物(SS)的去除率达到了90.51%、72.38%、94.57%;生物炭作为优选湿地填料还具有较快的污染物降解速率特征,且有机污染物和磷酸盐的生化降解过程符合一级反应动力学模型,R²在0.9以上。因此,生物炭作为湿地填料具有良好的应用价值,对解决西北地区农村水污染问题具有重要的意义。     

5种华南地区水生植物对城市生活污水的净化效果

为考察乡土植物对当地生活污水的净化效果,探究乡土植物替代外来引种植物应用于水体修复的可能性,选取聚花草(Floscopa scandens)、疏穗莎草(Cyperus distans)、线叶水芹(Oenanthe linearis)、石龙芮(Ranunculus sceleratus)和鱼腥草(Houttuynia cordata)5种广东省乡土植物,以不同浓度梯度的自配溶液模拟生活污水,分析几种植物对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(${\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\rm{ {\text{-}} N}}$)和总磷(TP)的去除效果。结果表明,5种乡土植物对生活污水均具有明显的净化效果,且各植物之间净化效果差异显著。疏穗莎草处理生活污水的效果最好,高浓度污水处理下,对COD、TN、${\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\rm{ {\text{-}} N}}$和TP的去除率分别为89.56%、82.66%、88.89%和83.32%(20 d);鱼腥草对TN和${\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\rm{ {\text{-}} N}}$的去除效果明显,各浓度污水处理下,其对TN的去除率为83.52%~85.50%,${\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\rm{ {\text{-}} N}}$的去除率为77.40%~89.33%,但对磷元素的净化效果较差,适合治理高氮低磷污染类型;聚花草对TP的去除效果明显,不同浓度梯度污水处理下,其去除率最高可达91.43%,建议应用于低氮高磷的生活污水治理。     

EDTA强化nZVI/PS降解地下水中1,2-二氯乙烷的作用机制及影响因素

采用乙二胺四乙酸(EDTA)强化纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸钠(PS)降解地下水中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)。通过分析1,2-DCA比降解率(Sq)、矿化度、1,2-DCA降解动力学及游离Fe²⁺和Fe³⁺质量浓度变化规律,阐明了EDTA强化效果及作用机制;考察了EDTA投加量、pH、阴阳离子对EDTA强化效果的影响。结果表明：经EDTA强化后,1,2-DCA的Sq和矿化度分别提高了21%和190%,反应速率常数提高了10.06%~22.95%,活化能降低了6.98~8.91 kJ·mol⁻¹;EDTA为反应提供了弱酸性环境,促进Fe²⁺生成,EDTA与Fe²⁺生成螯合物,降低了Fe²⁺与自由基反应的机率,提高了nZVI/PS的持续有效性;Sq随EDTA投加量的加大先增加后减小,EDTA投加量为1.8 mmol时Sq达到最大值214.80 mg·g⁻¹。酸性环境下EDTA的强化效果更好。除${\rm{NH}}_4^ + $外,Cl⁻、K⁺和${\rm{HCO}}_3^ - $均抑制EDTA的强化作用,说明EDTA在实际地下水修复中可能因多种离子存在而难以达到理想的强化效果。以上研究结果可为EDTA强化nZVI/PS降解地下水中1,2-DCA提供参考。     

生物炭和混凝土渣在人工湿地中除磷效应的对比

为了寻找适合西北农村地区人工湿地的除磷填料,结合西北地区温度特征,对混凝土渣和生物炭2种填料的除磷效应进行了对比研究;基于等温吸附实验和动力学吸附实验,构建了2种静态潜流人工湿地;通过模拟运行,对比验证了2种填料对生活污水中磷酸盐($ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P)的去除效果和稳定性。结果表明：与生物炭相比,混凝土渣对${ {\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P吸附作用较好,吸附速率最快、吸附量最高达到了2.206 mg·g⁻¹;混凝土渣对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P吸附既有单层吸附,又有多层吸附,说明其吸附过程是非均匀的,而生物炭对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P的吸附多为单层吸附;在加入生活污水且$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P平均浓度为4.6 mg·L⁻¹的条件下,水力停留时间(HRT)达到24 h后,混凝土渣湿地和生物炭湿地对$ {{\rm{PO}}_{\rm{4}}^{{\rm{3 - }}}}$-P的去除率分别达到了94.86%和86.37%。综合对比,混凝土渣更适宜作为西北地区潜流人工湿地除磷填料。以上研究结果可为人工湿地除磷提供选材参考。     

反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的富集与影响因素分析

采用含有不同氮源的SBR进行为期220 d的反硝化型厌氧甲烷氧化(DAMO)微生物富集,研究单一氮源和多氮源对DAMO富集的影响,并用高通量测序对含有不同氮源的反应器内微生物群落结构进行了分析。结果表明,单一氮源(${\rm{NO}}_3^ - $)和多氮源(${\rm{NO}}_3^ - $,${\rm{NO}}_2^ - $,${\rm{NH}}_4^ + $)为进水的反应器硝氮降低速率分别为0.3 mg·(L·d)⁻¹和2.8 mg·(L·d)⁻¹,这说明多氮源比单一氮源更适合富集DAMO微生物。微生物群落结构分析结果表明,多氮源反应器中厌氧氨氧化细菌和DAMO古菌相对丰度(0.56%和0.03%)比单一氮源反应器中更高(0.3%和0.02%)。采用厌氧小瓶实验对工艺参数优化,结果确定DAMO反应的最适pH为6~7;最适温度为35 ℃;当甲烷分压大于75 kPa时,DAMO反应速率不再受甲烷分压的限制。     

球磨硫铁矿-过硫酸盐联合降解水中硝基苯和苯胺

采用湿式球磨法制备微纳级硫铁矿粉末,研究了球磨硫铁矿(BMP)和过硫酸盐(PS)联合处理对水环境中硝基苯(NB)及其还原产物苯胺(AN)的降解效果,分别考察了BMP投加量、溶液初始pH和PS投加量对NB和AN降解的影响,采用TEM、XRD、FT-IR和XPS对反应前后的BMP进行了表征,分析了反应溶液中TOC和主要离子的变化,采用响应面法设计多因素实验,对反应条件进行了拟合和优化。结果表明,NB浓度与BMP投加量呈负相关关系,AN浓度与PS投加量呈负相关关系,pH在酸性和中性条件下NB和AN降解效果好。当BMP投加量为5 g·L⁻¹时,NB去除率达99%;当PS投加量为2.5 g·L⁻¹时,AN浓度低于1 mg·L⁻¹。BMP/PS联合处理可以高效降解NB并消减还原产物AN。采用二次多项式和逐步回归法拟合NB去除率、AN浓度和反应条件之间的关系,模拟值与验证实验结果相近,模型精度较好。表征结果表明,BMP单独处理时Fe(Ⅱ)和S²⁻作为活性物质与NB反应,生成${\rm{SO}}_3^{2 - }$和Fe(Ⅲ)以及中间产物AN;联合处理中BMP中的Fe(Ⅱ)活化PS生成具有强氧化性的${\rm{SO}}_4^{ - \cdot }$和HO·,其可与AN反应生成${\rm{SO}}_4^{2 - }$和单质S,Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)与水中的OH⁻或O₂反应,生成铁氧化物。BMP/PS联合处理可以快速高效彻底降解NB,在含NB废水处理或NB污染地下水修复中具有应用潜力。     

原位洗脱技术对凉水河底泥中氮、磷释放特征的影响

为探讨新兴底泥原位修复技术—原位洗脱技术对城市河流凉水河底泥中氮、磷释放的抑制作用,于现场采集洗脱前后样品并设计室内静态模拟实验,分析了实验期间洗脱组和对照组上覆水中${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_3^ - }$-N、TN、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P、TP浓度和释放速率变化特征。结果表明：洗脱组释放第30天时,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N由底泥向上覆水中平均释放速率(−6.51±0.32) mg·(m²·d)⁻¹,对应上覆水中${{\rm{NH}}_4^ + }$-N平均浓度为0.52 mg·L⁻¹,较对照组下降了89.4%;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P和TP平均释放速率较对照组降低了78.1%和83.0%,上覆水中TP平均浓度为0.22 mg·L⁻¹,较对照组下降了68.1%。原位洗脱技术对底泥中${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P释放的抑制作用主要通过对有机氮、磷物质的削减和水-沉积物界面还原环境的改善来实现。     

中压紫外/氯水处理工艺过程中氯的分解规律

在中压紫外/氯高级氧化技术应用于去除水中微量污染物的过程中,氯的浓度会由于光解作用而降低,直接影响该技术的处理效率。为解决上述问题,通过测定不同中压紫外剂量下氯浓度的变化,研究了氯的分解规律,以及氯投加量、pH、温度、腐殖酸和常见阴离子等条件对氯分解速率的影响。结果表明,氯的分解遵循一级动力学,其分解速率常数k_obs随着氯初始浓度的降低而增加,随pH、腐殖酸浓度及温度升高而增加;在一定范围内k_obs与pH或腐殖酸浓度成正相关关系;温度由15 ℃升高至26 ℃也使氯的分解速率提高了1倍,主要归因于氯自身的分解随温度升高而加快,而非紫外光解速率提高导致;水中主要阴离子Cl⁻、${\rm{NO}}_3^ - $、${\rm{HCO}}_3^ - $、${\rm{SO}}_4^{2 - }$的存在对氯的分解速率几乎没有影响。以上研究结果可为中压紫外/氯水处理工艺设计,尤其是氯投加量和紫外剂量等工艺参数设计提供数据支持。