垃圾焚烧厂渗滤液处置工艺中溶解性有机物变化特性

采用“物化+生物处理+深度处理”组合工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液,探索组合工艺对渗滤液的实际去除效果,考察渗滤液中溶解性有机物(DOM)的组成及其结构特性随组合工艺的变化规律,并对其机理进行了初步探讨.结果表明,当进水COD和氨氮的平均值分别为17825,1946mg/L时,组合工艺对渗滤液中COD和氨氮去除率均达到99%左右,出水COD、氨氮、色度分别为57mg/L、5mg/L、15倍.组合工艺对渗滤液DOM中腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(HyI)的去除率均达到99%左右,对HA、FA、HyI削减显著的工艺单元分别为混凝2、厌氧和颗粒活性炭(GAC),削减率分别达到86%、77%和84%.出水HA、FA和HyI的COD浓度分别为10,23,6mg/L,其中分子量较小的FA为出水主要组分.随着组合工艺处理过程的进行,渗滤液中DOM的紫外区吸光度值显著下降,DOM的E254、E253/E203分别由1.55、0.64下降至0.012和0.024,说明DOM的芳香性和复杂程度显著降低,脂肪链芳香化合物逐渐增加;此外,E300/E400和E465/E665分别由2.65和2.17增加至9.78和8.03,表明渗滤液中溶解性有机物腐殖化程度不断降低,芳香构化程度不断减小.     

生活垃圾填埋场垃圾腐殖质组成和变化规律的表征

通过分析上海老港生活垃圾填埋场填埋垃圾的腐殖质组成和光密度,考察了填埋垃圾的腐殖质组成和光学特性随填埋龄的变化规律.研究结果表明,填埋龄在1～14 a间的填埋垃圾中腐殖质组分的有机碳绝对含量的波动幅度很大,而腐殖质组分相对含量具有比较明显的变化规律,其中腐殖质总可提取率和wHA/wFA比值分别随填埋龄增加呈线性下降和上升的趋势.另一方面,填埋垃圾腐殖质光学特性研究表明,填埋垃圾可提取腐殖质和富里酸组分的E4/E6比值随填埋龄变化无明显关系,而胡敏酸的E4/E6比值则随填埋龄的增加呈线性下降趋势.因此,填埋垃圾腐殖质的总可提取率、wHA/wFA比值以及胡敏酸组分的E4/E6比值可有效地表征填埋垃圾和填埋场的稳定化进程.     

胡敏酸和富里酸与Fe3+氧化还原动力学研究

采用邻二氮菲比色法研究了Fe3 与不同浓度的胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的氧化还原反应动力学特征.结果表明,采用常用动力学方程对反应过程进行拟合,二级反应方程比较满意.在相同腐殖酸浓度下,随着Fe3 初始浓度的增加,腐殖酸还原Fe3 的速度常数k2降低,而还原反应半衰期t1/2增大;HA还原Fe3 的速率常数k2大于FA,半衰期小于FA. HA对Fe3 的还原能力较FA高,氧化还原容量亦比后者大.     

猪粪堆肥过程中腐殖酸电子转移机制及光谱演化特征

3D-EEM),探究了猪粪堆肥过程中HA和FA的化学结构变化以及对ETC的影响。结果表明:HA的ETC由堆肥初期10.06 μmol e-/g C增长至末期40.07 μmol e-/g C,FA的ETC由堆肥初期的15.36 μmol e-/g C增长至末期的69.73 μmol e-/g C,二者均随时间变化呈波动上升趋势,且EDC在电子转移中占主要地位。光谱分析表明,堆肥中的木质素类物质经堆肥化后会转变为聚合度高的腐殖质类物质,相比于堆肥初期,腐熟期时有机质的腐殖化程度和芳香化程度增大,相对分子质量也增高。类蛋白物质(组分C4)在堆肥过程中逐渐减少,易被微生物作为碳源利用从而转化为类腐殖质物质(组分C2),且C2是堆肥中较为稳定的组分。相关性分析表明:类蛋白质物质减少、腐殖化程度增加会使HA和FA的ETC增强,FA的电子转移能力更容易受到腐殖化程度的影响。     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤腐殖物质组成及性质的影响

添加生物质炭在增加土壤固碳的同时,对土壤腐殖物质组成及性质的影响是人们关注的问题.通过室内培养试验对土壤腐殖物质进行提取和分离,利用分光光度计测定了土壤胡敏酸(HA)及富里酸(FA)的光学性质,研究了不同热解温度及施用量下生物质炭对土壤腐殖物质组成及结构的影响.结果表明:生物质炭中的类腐殖酸(LHS)含量随热解温度升高逐渐降低,但其结构趋向复杂化.与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤HA含量,并随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别增加了69.93%和48.75%,且差异达到显著水平(P0.05);FA含量在培养前期(240 d)也有所增加,但后期减少了土壤FA含量,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别减少了1.35%和5.19%,但差异并不显著(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养过程中主要降低了土壤HA和FA含量(仅在培养初期阶段引起土壤HA、FA含量的短时间增加),至培养结束时,BC500处理平均分别减少了34.38%和44.48%,BC600处理平均分别减少了42.84%和49.27%,且差异均达到显著水平(P0.05).生物质炭输入显著增加了土壤胡敏素(Hu)的含量,其中以BC500处理的增加效应最大.生物质炭输入增加了土壤H/F比,提高了土壤Hu的相对含量,增加了土壤中相对稳定性碳的比例.高温制备(400℃)的生物质炭培养结束时显著降低了土壤HA及FA的色调系数(Δlg K)和E4/E6值,使土壤腐殖物质的结构复杂化,而低温制备的则相反.从提升有机碳的稳定性考虑,在黄土高原塿土地区,在500℃条件下制备生物质炭,既能保证最大程度的增加土壤稳定性有机碳库,又提高了土壤腐殖化程度,从而提高土壤质量.     

DOM结构特征及其对17β-雌二醇光降解的影响

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法从滇池底泥提取出胡敏酸(HA)和富里酸(FA),以Sigma Aldrich胡敏酸(SAHA)为参照,利用元素分析、13C核磁共振和紫外-可见光谱对HA和FA的来源和结构进行了表征,并探讨了3种溶解性有机质(DOM)对17β-雌二醇(E2)光降解的影响.结果表明:HA、FA和SAHA具有相似的元素组成,3种腐殖酸的(N+O)/C值分别为0.50、0.82和0.55,与核磁共振13C谱分析的极性指数(0.32、0.42和0.33)一致.HA和FA来自于内源,具有较高的N含量和较多的缔合芳香结构,而SAHA是外源性有机质,具有更高的芳香度.低浓度的3种腐殖酸均能促进E2发生服从准一级动力学规律的光化学降解过程.E2在纯水中光降解速率为0.0071h-1,而在5mgC/L的HA、FA和SAHA作用下,E2光降解速率分别为0.0597、0.1178和0.2048h-1.3种腐殖酸促进E2光降解能力的差异主要是由含氧能团和芳香结构含量差异所致.活性氧分子探针鉴定显示HO?是腐殖酸体系受光照后产生的一种重要活性氧,其氧化降解E2的量占到了E2降解总量的70%左右.与低浓度腐殖酸相比,高浓度的3种腐殖酸均会对E2光降解产生抑制作用.     

光诱导腐殖酸产生单线态氧的影响因素研究

研究了腐殖酸浓度、pH、温度和光照强度对光诱导腐殖酸产生单线态氧潜力的影响,并对腐殖酸紫外-可见光谱特征E2:E3与单线态氧量子产率的关系进行了分析.结果表明:腐殖酸浓度增加会促进单线态氧的产生,pH是腐殖酸产生单线态氧的重要影响因素,单线态氧平衡浓度([1O2]ss)在pH=7时最高,随酸(或碱)性增强而减小;在模拟的实际环境温度(1.5、5、10、15和25℃)中,[1O2]ss随绝对温度值(K)升高呈增长趋势,但在283 K(10℃)后趋于平衡;光照强度增大对[1O2]ss具有促进作用;在氙灯模拟日光照射实验中,最小(0.8×104lux)和最大(15.5×104lux)光强下[1O2]ss值相差一个数量级.单线态氧量子产率与腐殖酸的E2:E3值呈显著正相关,这可能与腐殖酸中小分子芳香族在光敏化过程中能量转移效率更高有关.综上可推测夏季(温度高和光照强度大)更有利于水环境中腐殖酸类溶解性有机质产生活性氧物质,促进对有机污染物的光降解.     

巴松措表层沉积物中腐殖酸与富里酸的特性

采用紫外吸收光谱和GC-MS扫描解析,对西藏东南部湖泊巴松措表层沉积物中的腐殖酸和富里酸特性进行研究.结果表明,巴松措表层沉积物中腐殖酸和富里酸的紫外吸光度在200~400nm间较400~800nm间明显增加,富里酸在270nm附近出现弱而钝的双肩吸收,表明其中存在芳香环结构.腐殖酸和富里酸在254nm处的吸光度普遍偏低,表明其中难降解有机物的含量较低.通过紫外吸收特征值（A₄₆₅/A₆₆₅）分析得出,巴松措表层沉积物腐殖酸和富里酸的腐殖化程度较低.在人类活动频繁的区域,腐殖酸和富里酸的腐殖化程度相对于其他区域较高.根据GC-MS扫描解析,匹配度较高物质的分子式为C₁₅H₂₄,分子量为204,其结构中都含有芳香环,且含有脂肪链、不饱和烃、甲基、亚甲基、异丙基、环丙烷、己烷和萘等结构,均属于芳香族化合物,与紫外吸收光谱的分析结果一致.匹配度较高的物质推断属于类色氨酸.     

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

DOM对飞灰中重金属溶出影响及环境风险评估

该文探究了溶解性有机物(DOM)在不同环境p H条件下对稳定化飞灰中重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)溶出行为的影响并进行环境风险评估。腐殖酸(HA)和富里酸(FA)浸提环境下p H值均是主导飞灰中重金属浸出的关键因素,且pH越低,浸出浓度越高。DOM会影响浸出重金属在“飞灰-浸出液”体系中的终点浓度分布,但其影响规律因浸提环境(HA或FA)、飞灰类型、重金属种类而异,同时受环境pH的影响。相比HA浸提环境,FA对重金属的终点浓度分布影响波动较大,并无一致性规律。DOM在3种环境pH条件下总体上均减弱了稳定化飞灰重金属的“总体浸出环境风险水平”。酸中和能力(ANC)是维持填埋稳定化飞灰所赋存重金属稳定性的关键,一旦飞灰的ANC被酸性pH环境所耗尽,螯合剂或磷酸稳定化作用以及DOM的减弱作用均难以阻碍重金属浸出环境风险的再次增加。研究结果能够为非规范填埋条件下(如因未严格分区填埋存在酸性有机渗滤液入侵现象)稳定化飞灰中重金属浸出行为评价及环境风险管控提供科学依据。     

Fenton试剂对垃圾渗滤液中腐殖酸的去除特性

采用Fenton试剂处理反渗透浓缩渗滤液,通过腐殖酸相对含量(UV₂₅₄),COD_Cr,TOC,腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α)及氧化/混凝去除率比(φ)等表征手段,比较不同初始pH,H₂O₂投量〔c(H₂O₂)〕和Fe2+投量〔c(Fe2+)〕对渗滤液COD_Cr和UV₂₅₄的去除效果. 结果表明:在试验范围内,UV₂₅₄去除率(48.5%～78.2%)高于COD_Cr去除率(40.3%～62.5%);腐殖酸对COD_Cr去除的贡献比(α>0.77)远高于反应前(α_〖WTBZ〗00.61),说明腐殖酸的降解影响和控制着整个体系COD_Cr的去除. 混凝作用(COD_{Cr coag},UV254 coag)受氧化作用(COD_{Cr oxid},UV254 oxid)的影响并与之拮抗,氧化作用越大混凝作用越小. 当c(H₂O₂)/c(Fe2+)>2时,氧化作用占优势;当c(H₂O₂)/c(Fe2+)<1.2时,混凝作用占主导. 当初始pH为4.0,c(H₂O₂)为240 mmol/L,c(Fe2+)为40 mmol/L,反应时间为2 h时,COD_Cr和UV₂₅₄的氧化/混凝去除率比最大(φCOD_Cr8.6,φ _<sub>UV2546.0),COD_Cr,UV₂₅₄,HA和FA去除率分别达到62.5%,78.2%,95.0%和62.7%.      

施用生物质炭对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征影响

为研究玉米秸秆生物质炭施用后土壤腐殖质组成和土壤胡敏酸结构的变化,选择腐殖质组成修改法和国际腐殖质协会推荐的方法进行土壤腐殖质组分提取和HA样品纯化,采用重铬酸钾外加热法和TOC分析仪测定土壤、水溶性物质(WSS)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)有机碳含量,采用元素组成和红外光谱分析HA的结构变化.研究结果表明:施入玉米秸秆生物质炭后,表层和亚表层土壤及其腐殖质组分有机碳含量均有不同程度的提高,表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量增加幅度较大,分别增加了83.61%、112.50%、89.63%、91.78%和89.82%,说明玉米秸秆生物质炭的施用更有助于表层土壤有机碳的积累;PQ值(HA在腐殖酸中的比例)略有增加;土壤HA的缩合程度和芳香性增强,氧化度降低.此外,施用玉米秸秆生物质炭后,土壤及其腐殖质组分有机碳含量随土层深度的增加而降低,与表层相比,亚表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量分别下降了62.84%、52.94%、62.38%、66.62%和61.61%;土壤PQ值略有降低;土壤HA的缩合程度和芳香性降低,氧化度增加.     

堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(FeCit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以FeCit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/molC增大到26.84mmol e-/molC,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/molC降低为33.68mmol e-/molC;对于两种不同形态的电子受体,以 FeCit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.     

富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为. 结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面. 由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大. 蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67m2/g和0.005cm3/g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙. 蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应. 蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸/胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.      

松花江水中天然有机物的提取分离与特性表征

将反渗透与XAD大孔树脂吸附技术相结合,对松花江水中天然有机物(NOM)进行了浓缩和分离,并采用紫外光谱、红外光谱、液相凝胶色谱、官能团滴定1、HNMR核磁共振等分析手段,对松花江水中NOM及其各分离组分和一种商用腐殖酸CHA的特性进行了比较和表征.结果表明,利用反渗透进行NOM浓缩对水中有机物具有很高的回收率;松花江水中NOM组成为:富里酸>腐殖酸>亲水部分;各组分芳香性为:腐殖酸>憎水部分>富里酸>亲水部分,E₄/E₆与芳香性之间缺乏必然的联系;腐殖酸和商用腐殖酸具有较高的不饱和性,NOM和亲水部分次之,憎水部分和富里酸中饱和烃含量较多;紫外吸收较弱的有机成分对NOM分子量的贡献较大;NOM及其分离组分的总酸度为9.84～12.15meq/g,羧酸含量为CHA>亲水>憎水>NOM>富里酸>腐殖酸;NOM及其各分离组分的溶解性有机物构成以脂肪烃为主.     

不同组成有机质对土壤中砷迁移行为的影响

本研究选择腐植酸(HA)、黄腐酸(FA)和鸡粪提取的可溶性有机质(DOM)三种天然有机质,加入供试土壤,以溴离子作为示踪剂,通过四组模拟土柱实验,获得不同有机质组成的土壤中As (V)的穿透曲线,并用CXTFIT 2.1软件拟合,计算阻滞系数R_d值,同时测定流出液中As (V)的形态变化。结果表明:HA抑制了As (V)的迁移,而加入FA和DOM后As (V)在土壤中的移动性显著增强。四种处理(CK、土壤+HA、土壤+FA、土壤+DOM)中As (V)的阻滞系数R_d值分别为17.82、19.53、10.13和12.2,土柱中残留的As分别占As总量的27.4%、31.7%、19.2%和18.2%。腐植酸以芳香族含量为主,分子量较大,吸附固定As的能力较强;黄腐酸和提取的可溶性有机质主要结构为烷基碳和氧烷基碳,H/C和O/C值较高,与As存在竞争吸附,促进As的迁移。     

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

通过将厌氧型生物反应器填埋场（ANBL）和准好氧矿化垃圾生物反应床（SAARB）串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场（AN-SABL）,研究其产气速率、产气量以及产气组分的变化规律,以期为填埋气体的收集、利用和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL中的厌氧填埋单元的产气受到了抑制,其中ANBL2号单元和ANBL3号单元的产气率分别为49 L.kg-1和39 L.kg-1,仅占ANBL1号的94.2%和75.0%,但提高回灌频率,能促进厌氧填埋单元的产气,其甲烷含量最大值可达到62.67%;ANBL夏季产气速率和产气量明显高于冬季,并以12 h为周期交替出现产气高峰;此外,AN-SABL能够促进其厌氧单元的硝化和反硝化作用,N2O的含量受季节和填埋场类型影响显著,其变化范围在0.001 7%～4.017 9%之间.ANBL的累积产气量在初始调整阶段呈对数增长,过渡酸化阶段呈线性增长,酸化产甲烷阶段呈指数增长.