氨氮和腐殖酸对膜电容去离子技术去除垃圾渗滤液中无机离子的影响

高浓度氨氮及大量腐殖质的存在一直以来都是膜电容去离子技术(membrane capacitive deionization,MCDI)应用于垃圾渗滤液除盐的重要难题。采用PE离子交换膜作为膜材料,以活性交联碳布(activated carbon cloth,ACC)作为吸附材料组装MCDI装置,并对含有不同浓度梯度的氨氮和腐殖酸的模拟垃圾渗滤液进行吸附除盐实验。结果表明,垃圾渗滤液中氨氮浓度的增加会使MCDI对氨氮的去除量上升,但会导致Na~+、K~+和NO_3~-受到的影响较小。较低浓度腐殖酸(0～1 500 mg·L~(-1))的存在能一定程度促进MCDI对K~+和NH_4~-的吸附,但过高的腐殖酸(1 500～2 000 mg·L~(-1))浓度会导致所有无机离子特别是阴离子吸附量的下降,且腐殖酸的存在也会降低MCDI对所有离子的再吸附效果,减小MCDI的使用寿命。对垃圾渗滤液进行预处理,将氨氮和腐殖酸的浓度降低,有利于提高MCDI的去离子效果。     

浓缩液回灌出水电导率与离子浓度的灰色关联度研究

研究渗滤液浓缩液回灌出水电导率与离子浓度的关系对完善渗滤液浓缩液回灌体系具有重要的意义。采用成都某垃圾填埋场的渗滤液浓缩液,在实验室矿化垃圾填埋柱中开展了回灌实验,分别得到了回灌出水中电导率和8种离子浓度的变化规律。基于灰色关联模型,对电导率与离子浓度的灰色关联度进行了分析,结果表明,电导率与K+的关联系数最大,其次是NO-3、Na+和Cl-。因此在回灌出水中这4种离子与电导率的关联性较大、可将其作为回灌体系中优先控制的离子。     

西安市全年中PM_(2.5)水溶性无机离子变化特征

采用ICS-1100型离子色谱仪在2014年6月到2015年6月期间对西安市大气中PM_(2.5)水溶性离子(NO_3~-、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_2~-、Cl~-、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K+)进行的实时监测,分析了全年PM_(2.5)中水溶性无机离子变化特征。结果显示:采样期间,西安市PM_(2.5)中NO_3~-、NH_4~+、SO_4~(2-)和Cl~-年均值占总离子的89.49%,且有明显月变化趋势,峰值出现在11和12月份,月浓度均值较往年同期降低,最高达到30.26、15.19、11.43和16.60μg·m~(-3)。Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和K~+浓度变化趋势与主离子不完全一致。NO_3~-均值大于SO_4~(2-)均值,表明PM_(2.5)中水溶性离子的主要贡献者为移动源。NO_3~-小时均值高于SO_4~(2-)小时均值,且在10:00和20:00处形成2个峰值。PM_(2.5)中NO_3~-与NO_2~-在0.05水平上显著相关,SO_4~(2-)与Cl~-的在0.01水平上极显著相关。     

天津市PM 2.5水溶性无机离子污染特征与来源分析

比较了天津市雾霾天和非雾霾天PM_(2.5)中水溶性无机离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、NH_4~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、K~+)的污染特征,并对其来源进行分析。结果表明:(1)非雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为35～60μg/m~3,均值为43μg/m~3,雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为120～332μg/m~3,均值为242μg/m~3;雾霾天水溶性无机离子浓度均高于非雾霾天。(2)非雾霾天SO_4~(2-)主要来自大气中燃煤源的SO_2二次转化,NO_3~-主要来自一次污染源,雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-主要来自大气中燃煤源的SO_2、NO_2二次转化;非雾霾天NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在,雾霾天NH_4~+主要以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在;Na~+、K~+、Cl~-除了海盐来源外,煤和生物质的燃烧及其二次转化是主要贡献源;Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自建筑扬尘源和土壤扬尘源。(3)风速和相对湿度是雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+浓度变化的重要原因。     

天津冬季PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

2015年12月3—21日对天津冬季 PM2.5进行了采样分析,重点分析了 Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+ 、Ca~(2+)、K~+、Cl~-、SO_4~(2-) 、NO_3~-8种水溶性无机离子,结合风速、相对湿度、温度等气象资料,并利用主成分分析对水溶性无机离子来源进行了解析。结果表明,风速小、气温高和相对湿度大的天气条件以及冬季燃煤的人为原因是引起霾天的重要原因。采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为104.22μg/m~3。霾天中,轻微霾天、轻度霾天、中度霾天、重度霾天的PM_(2.5)中总离子平均质量浓度分别为27.63、26.89、105.03、143.92μg/m~3,远高于非霾天的15.43μg/m~3。SO_4~(2-)是水溶性无机离子中含量最高的离子,约占总离子的1/3,SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+浓度之和占总离子的90%以上。随着霾程度加重,NH_4NO_3占比增加,(NH_4)_2SO_4占比减少。水溶性无机离子主要来源于海盐粒子、生物质燃烧、机动车尾气排放和燃煤等。     

基于灰色层次分析法的渗滤液浓缩液回灌填埋体评价

为科学合理地选择渗滤液浓缩液回灌的最优填埋体,采用灰色层次分析法对回灌填埋体进行了综合评价。首先构建灰色层次分析法的层次结构模型及评价指标,并根据层次分析法计算各评价指标权重,然后基于灰色关联理论建立评价指标关联系数矩阵,最后根据各评价指标权重及其关联系数矩阵建立综合评价矩阵。采用建立的综合评价方法对垃圾年份分别为1 a、5 a和15 a的回灌填埋体进行了综合评价。结果表明,垃圾年份为15 a的回灌填埋体与理想方案的关联度最大,为最优的回灌填埋体,其次为5 a、1 a。     

再生水补给河道入渗区地下水水质时空变异分析

运用聚类分析、判别分析和主成分/因子分析方法来研究潮白河流域再生水补水河段地下水水质的时空变异情况。对地下水进行剖面分析(剖面A为平行于水流场方向,剖面B垂直于水流场方向)。地下水研究结果表明除NO_3~-、NH_4~+和Mn~(2+)外,其余指标均达到地表水Ⅱ类标准。剖面A的季节判别中由于淋溶作用筛选出p H和TDS,正确率为77.5%,说明研究区在近岸区。同时,剖面B的季节变异由于远离河岸的土壤蓄水层中氧化还原作用使得Fe~(3+)、Mn~(2+)、Na~+、NO_2~-、COD_(Mn)和TP被判别出,正确率为74.4%。此外,由于非冻土期土壤蓄水层中频繁的淋溶作用和活跃的生化反应识别出COD_(Mn)、HCO_3~-、NO_2~-、p H、SO_4~(2-)、Cl~-、Na~+和Ba~(2+)表征了非冻土期剖面A的空间变异,而判别正确率为100%的F~-、Na~+和HCO_3~-则表征了冻土期剖面A的空间变异。冻土期剖面B的TDS和TP以及非冻土期剖面B的TN和K~+的判别正确率均为100%。再生水对近岸带的影响较远岸带显著。该分析结论可归因于再生水的污染、土壤蓄水层矿物盐岩溶解污染、工农业废水排放的点源污染和降水及流域水土流失所造成的非点源污染的综合作用。     

北京西山典型游憩林内PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征分析

以北京西山森林公园为观测点,运用双通道颗粒物在线监测设备监测PM_(2.5)质量浓度,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子浓度,对北京西山油松林PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征进行分析。结果表明:PM_(2.5)质量浓度为冬季(121.29±16.78)μg·m~(-3)春季(106.06±12.68)μg·m~(-3)秋季(88.01±17.44)μg·m~(-3)夏季(72.67±12.18)pg·m~(-3);SO-4~(2-)、Na~+、N0_3~-、HC0O~-是PM_(2.5)中最主要的水溶性离子成分,占所测水溶性离子浓度在四季分别为94.99%、72.66%,72.66%、89.52%,PM_(2.5)受SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~_、NH_4~+影响较大基本呈正相关关系,SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~-、NH_4~+、PM_(2.5)浓度季节变化一致,即在冬季最高,夏季最低春秋次之,且水溶性离子季节差异显著。SO_4~(2-)和N0_3~-、Na~+、NH_4~+的相关性极显著(r=0.85、0.80、0.92),NO_3~-和Na~+、NH_4~+之间关系也较大(r=0.87,0.66),Ca~(2+)和Mg~(2+)相关性极明显(r=0.98),其他水溶性离子间无明显的相关性,固定源和海洋源对水溶性离子贡献程度呈现出季节差异,秋季机动车尾气排放对空气硫和氮污染贡献达最高,春季最低,夏秋季海洋源对Cl~-影响明显。通过对森林植被区PM_(2.5)、水溶性离子特征及关系进行分析,更好地发挥植被的生态效益,提高空气质量。     

农林生物质燃烧尘中碳组分与水溶性无机离子的分布特征

以吕梁的小米秆、豆秆、玉米秆、树叶和草叶5种典型农林生物质为研究对象进行燃烧实验用武汉天虹TH450C型中流量大气综合采样仪对排放的烟尘进行采集。分析其碳组分(有机碳OC和元素碳EC)及水溶性无机离子,以期为颗粒物来源研究提供重要数据支撑。结果显示:5种农林生物质燃烧尘中,TC(total carbon)在颗粒物中所占比例介于62.37%~73.46%之间,碳组分是农林生物质燃烧尘的重要组成部分其中尤其以树叶燃烧尘中OC和EC的百分含量最大,分別达到39.78%和33.68%;生物质燃烧尘中碳组分的百分含量仅次于机动车尾气尘,但远大于煤烟尘、土壤风沙尘、建筑水泥尘和道路尘等源;OC/EC值介于1.15~1.26之间,该值可以初步用来作为判定农林生物质燃烧的ー个重要指标;K~+,Na~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、F~-C1~-、S0_4~(2-)和NO_3_等9种水溶性无机离子之和在颗粒物中所占比例介于18.22%~24.12%之间,水溶性无机离子是农林生物质燃烧尘的重要组成部分;S0_4~(2-)、K~+、Cl~-、F~-是4种最主要的水溶性性无机离子;生物质燃烧尘中K~+主要以KCl的形式存在。     

渗滤液回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响

为研究回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响,探讨了回灌比例为15%、20%、25%、30%和全回灌(体积分数)时,反应器所产渗滤液及填埋垃圾性质在不同回灌比例下变化的趋势,填埋周期为198 d。结果表明:回灌比例为25%的反应器所产渗滤液中的氨氮于135 d达到GB 16889-2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度限值,较其他反应器提前3~49 d,整个填埋周期所产还原性有机物较其他回灌量低2.11%~20.16%;且有机垃圾降解速度最快,至填埋结束时,沉降率为75.13%,比其他反应器多0.87%~2.63%,总有机质和纤维素含量分别为48.47%和7.39%,较其他回灌比例分别低0.61%~5.52%和0.2%~0.64%,表明25%的回灌比例有利于快填埋场的稳定化进程。     

济南市PM2.5化学组分及污染特征分析

为探讨济南市大气PM_(2.5)主要化学组分和污染特征,2017年在济南市开展了PM_(2.5)样品采集工作,分析了PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性离子浓度水平。结果表明:采样期间济南市PM_(2.5)中OC、EC年均质量浓度分别为9.10、2.68μg/m~3,全年OC与EC质量浓度的比值为3.4,二次有机碳污染严重;OC、EC季节分布特征明显,均为冬季浓度最高,且秋、冬季两者相关系数较高,表明秋季和冬季OC、EC来源较为一致。NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+年均质量浓度之和为34.29μg/m~3,占水溶性离子总量的88.9%,是济南市PM_(2.5)中最重要的组分;各水溶性离子浓度具有明显的季节变化特征,NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-和K~+均冬季浓度最高,而Ca~(2+)春季浓度最高;PM_(2.5)中NO_3~-与SO_4~(2-)质量浓度的比值为1.10,说明相比于固定污染源,移动污染源对济南市PM_(2.5)影响更大。     

垃圾填埋场渗滤液和浓缩液的蒸发特性

研究了垃圾填埋场渗滤液及其MBR-NF-RO处理过程所产生的膜浓缩过滤液在不同蒸馏阶段的水质情况,对比分析了不同pH下渗滤液蒸发情况,考察了蒸发前后的废水中溶解性有机物(DOM)的变化情况。结果表明,垃圾渗滤液蒸发各阶段水质(COD和NH_4~+-N)情况与膜过滤浓缩液大致相同,都是由高到低再升高的情况;在pH 5~10范围内,随着pH的增高,10%残留率下,NH_4~+-N的蒸发量逐渐增加,而TOC逐渐减少;膜过滤浓缩液和垃圾渗滤液的DOM成分大致相同,都以富里酸和腐殖酸为主,蒸发后蒸发液中DOM以类蛋白和色氨酸为主;通过蒸发法处理垃圾渗滤液膜浓缩液,出水水质可以满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008);而垃圾渗滤液采用此法处理后仍旧含有较高浓度的NH_4~+-N,需结合其他处理设施才可达标排放。     

渗滤液循环回灌出水在混凝处理中的去除特性

经循环回灌后的渗滤液出水含有大量的腐殖质,其生物降解性差、氨氮含量高,具有类似长填龄填埋层渗滤液的水质特征。用混凝法处理渗滤液循环回灌出水,通过混凝pH、混凝剂种类及其投加量实验,确定了最佳混凝条件;并通过分析混凝处理前后渗滤液循环回灌出水的分子量变化和从出水中分离出的腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和Hydrophilic(HyI)三种组分的变化,讨论了混凝法对渗滤液循环回灌出水去除效率不高的原因。研究表明,聚合硫酸铁(PFS)在pH=5、投药量为0.22g/L(以Fe2O3计)的条件下的混凝效果最佳,其对渗滤液循环回灌出水的COD去除率达58.1%。混凝剂对渗滤液循环回灌出水中的HA、FA和HyI组分的去除效果依次为:HA>FA>HyI。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

厌氧陈腐垃圾模拟柱对渗滤液COD和NH_3-N的处理特性

通过实地钻取阿苏卫填埋场陈腐垃圾,真实模拟填埋场压实工艺,制作2种不同压实密度的陈腐垃圾模拟柱,对比研究其对渗滤液COD、NH3-N处理效果。结果表明,当模拟柱压实密度为1.09 t/m3时,渗滤液垂直运动明显;回灌此模拟柱水力负荷分别为18.6、28、37.2和46.5 L/t时,COD去除效果稳定,平均去除率达82.4%,最高去除率可达90.1%;出水NH3-N浓度均值为549.3 mg/L,且介于415～700 mg/L间变化。自循环回灌COD去除率最高仅为11.5%,NH3-N去除率最高仅为11.8%,两者去除效果不明显。因此,北方平原型填埋场进一步完善填埋工艺,使填埋场垂直方向渗透系数分布均匀,充分利用陈腐垃圾堆体的自降解能力,才是处理渗滤液污染的关键。     

电化学氧化组合工艺处理垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是一种成分复杂、毒性较强且难处理的废水之一。实验采用混凝沉淀-厌氧-电解-好氧一体化组合工艺处理垃圾渗滤液,探索了混凝沉淀池和电解池的运行参数对垃圾渗滤液处理效果的影响,并分析了组合工艺对于6种重金属(Cu、Zn、Cd、Cr和Ni)的去除效果。实验结果表明,以PAC为混凝剂PAM为助凝剂时,投加量分别为1.2 g/L和1mg/L,COD去除率可达57%。电化学工艺阶段,在p H为6.0,电流密度15 m A/cm2,Cl-浓度2 200~2 400 mg/L,电解2.5h,垃圾渗滤液的COD去除率达55.4%。一体化电生物滤池对于重金属的去除具有明显的效果,Cu、Cd和Zn去除率达100%,Ni去除率超过90%,Cr去除率超过80%,COD整体去除率达94%;NH+4-N去除率达97.2%;TN去除率达73.6%。混凝沉淀-厌氧-电化学-好氧的组合工艺来处理垃圾渗滤液,能够有效地去除水体中的重金属及COD、NH+4-N。     

西宁取暖季PM2.5水溶性离子的污染特征研究

于2017年1—5月(取暖季)在西宁市区、郊区、农村设置采样点采集PM_(2.5)样品,利用离子色谱法测定PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度。结果表明:取暖季西宁大气PM_(2.5)日均质量浓度为(55.98±52.66)μg/m~3,呈现明显的市区郊区农村的浓度变化特征。PM_(2.5)中水溶性离子质量浓度之和占PM_(2.5)质量浓度的36.3%,水溶性离子平均浓度大小为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Na~+Cl~-C_2O_4~(2-)Ca~(2+)F~-K~+Mg~(2+);取暖季西宁大气硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别为0.21、0.13,表明SO_4~(2-)、NO_3~-主要由二次转化形成,PM_(2.5)中NO_3~-/SO_4~(2-)(质量浓度比)为0.75,阳离子与阴离子电荷摩尔数比值为0.89,表明燃煤是PM_(2.5)主要贡献源,颗粒物总体呈酸性。后向轨迹分析表明,重污染期间西宁PM_(2.5)及其中水溶性离子的浓度变化不仅受本地污染源的影响,也受外来气团输送的影响。     

ZSM-5分子筛对含铬废水中Cr(Ⅲ)的吸附行为研究

环境水体中的重金属铬污染备受关注,实现废水中铬的去除是近年来的研究热点。采用静态法,研究了对ZSM-5分子筛吸附Cr(Ⅲ)产生影响的因素,讨论了吸附动力学及共存离子效应,同时结合吸附Cr(Ⅲ)前后的ZSM-5分子筛表面性质,对ZSM-5分子筛吸附Cr(Ⅲ)的机理进行了探讨。结果表明:Cr(Ⅲ)在ZSM-5分子筛上的吸附速率较快,吸附过程符合准二级动力学模型;提高阳离子强度和溶液酸度均能增强ZSM-5分子筛对Cr(Ⅲ)的吸附效果;常见离子Cl~-、NO~-_3、Na~+、K~+对Cr(Ⅲ)在ZSM-5分子筛上的吸附影响差异不大。     

垃圾渗滤液补充反硝化碳源强化脱氮效果

垃圾渗滤液中含有大量易被微生物利用的挥发性脂肪酸,若其可以作为城镇污水处理厂的补充碳源,将对降低碳源投加成本和实现垃圾渗滤液的资源化利用有重要意义。在实际城镇污水处理厂考察了垃圾渗滤液补充进水碳源的脱氮效果,并进一步对比了传统碳源(甲醇、乙酸钠)、垃圾渗滤液及垃圾渗滤液在不同pH条件下产生的水解酸化液作为碳源时的反硝化效果。结果表明,实际城镇污水处理厂投加乙酸钠作为补充碳源时总氮去除率仅提高3%左右,而在进水中混合垃圾渗滤液后提高了约10%。垃圾渗滤液与乙酸钠作碳源时NO_3~--N去除率均97%,但垃圾渗滤液为碳源时最大比反硝化速率高达8.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),是乙酸钠为碳源时的1.7倍;垃圾渗滤液中性和碱性水解酸化液为碳源时,反硝化效果相差不大,最大比反硝化速率为4.5～4.8 mg·(g·h)~(-1)(以MLSS计),NO_3~--N去除率仅为70%左右。垃圾渗滤液或其水解酸化液是否可以作为强化脱氮效果的补充碳源取决于基质本身的性质。     

厌氧陈腐垃圾模拟柱对渗滤液COD和NH_3-N的处理特性

通过实地钻取阿苏卫填埋场陈腐垃圾,真实模拟填埋场压实工艺,制作2种不同压实密度的陈腐垃圾模拟柱,对比研究其对渗滤液COD、NH3-N处理效果。结果表明,当模拟柱压实密度为1.09 t/m3时,渗滤液垂直运动明显;回灌此模拟柱水力负荷分别为18.6、28、37.2和46.5 L/t时,COD去除效果稳定,平均去除率达82...