酸化模型MAGIC的原理及应用

本文综述了ＭＡＧＩＣ模型结构，输入输出参数，参数的处理，优缺点及其应用，该模型由２４个方程式组成，考虑了阳离子交换，硫酸盐吸会，矿物风化等过程，是一个集总参数的过程定向模型，可以用于某点位或区域的酸化趋势预测和临界负荷计算，该模型在环境酸化研究已获得了广泛应用，其发展趋势是结构的不断完善，与其它模型相结合的将统计方法纳入模型等。     

酸化模型及其发展趋势评述

本文将酸化模型分为指标评价模型，经验酸化模型和以湖泊－流域为基础的机理模型三大类。概述了几个典型的酸化模型的结构，对参数和过程的处理方法，存在的问题和应用范围并介绍了它们的一些具体应用。     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

可酸化性与酸化度作为高浓度有机废水厌氧酸化指标的研究

研究了糖蜜酒精废液的酸化规律,在此基础上定义了可酸化性(V C)与酸化度(α)的概念,作为评价高浓度有机废水可酸化特性以及实际酸化效果的指标.实验结果表明,糖蜜酒精废液的可酸化性为0 71.酸化过程产生的挥发性脂肪酸(VFA)达3 710 9mg·L- 1 (以COD计)以上时,会对酸化反应本身形成反馈抑制.故测定较高浓度有机废水的可酸化性时,应采取稀释的方法降低废水浓度和酸产量,直至其酸化过程中VFA最高产量低于酸反馈抑制浓度后进行     

中国地表水酸化敏感性的区划

地表水体的酸化与集水区的许多环境因子密切相关,如土壤对酸的缓冲能力、基岩中和酸沉降的能力以及土地利用方式等.其中,土壤的抗酸化能力是关键因素.因此可以根据集水区土壤、基岩和土地利用方式等信息来评估地表水在不同流量下发生酸化的可能性.本研究成功地应用已有资料和数据得到了我国地表水对酸沉降的敏感性等级,并绘制了地表水酸化敏感性区划图.结果表明,我国大部分地表水对酸化并不敏感.极易酸化和较易酸化的地表水主要分布在东北的北部地区,占所有国土面积的2.67%,是该地区强酸性漂灰土、酸性母岩和针叶林植被共同作用的结果.对酸化敏感性为中级和低级,即不易酸化的地表水主要分布在东北暗棕壤地区和南方富铝土区域,占所有国土面积的15.2%.其余82.11%国土面积上的地表水对酸化不敏感,完全不可能发生酸化.北方地区主要是由于土壤的强缓冲能力,而在南方,石灰质土壤以及耕作农田的广泛分布是最重要因素.南方重酸雨区由于土壤对酸化并不很敏感,因此在短期内不会出现大面积水体酸化现象.由于东北近年来频频出现酸雨,因此东北的酸沉降必须及早防治,以免出现大面积酸化水体.     

酸化工艺影响有机废水可生化性的评价指标及其应用

研究了糖蜜酒精废水的厌氧酸化过程,在此基础上提出了一个酸化工艺影响废水可生化性的评价指标.该指标将酸化出水中的BOD5和酸化过程中生物降解的BOD5之和与进水COD的比值定义为理论BC.结果显示,利用该评价指标,COD在5111mg·L-1～61332mg·L-1浓度范围的糖蜜酒精废水酸化后可生化性不同程度均提高了,提高幅度为4%～18%;分析了若干其它废水的酸化工艺,表明评价酸化工艺影响废水可生化性时使用理论BC指标较之表观BC更为合理.     

二氧化硫浓度的垂直分布对云下雨水酸化的影响

用一物理化学模式讨论了云下雨水的酸化过程.参照重庆地区的实际情况,讨论了SO_2随高度指数分布和其它分布对酸化的影响及近地面层高浓度SO_2对酸化的影响.SO_2平均浓度与实际垂直分布相比较,地面雨水成份相差较小,用平均浓度代替实际垂直分布是可行的.     

环境酸化及其研究前沿

环境酸化包括大气，土壤，水体的酸化，是人类的活动产物。本文综述了环境酸化的过程与效应，环境酸化研究成果。概括作者对该领域的理解，提出环境酸化方面上前的研究热点。     

高浓度有机废水可酸化性与酸化度的测定

以测定高浓度有机废水的可酸化性和酸化度为目的,研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化过程。实验结果表明,蔗糖-蛋白胨人工配水的可酸化性的计算值为0.80;振荡条件下COD为1065～31950mg/L的废水的酸化度为100%,COD为426100～63900mg/L的废水的酸化度介于79%～90%;静态条件下COD为1065～63900mg/L的废水酸化度介于64%～99%;酸化过程中通过振荡培养,改变传质条件,可以提高酸化速度,缩短可酸化性测定时间。     

超高温厌氧水解酸化特征与效果研究

在上流式水解反应器中接种经长期驯化的高温厌氧污泥,在 35,55,70℃条件下对淀粉生产废水进行了水解酸化动态和静态试验.对不同温度、不同停留时间的水解酸化效果和 3 个温度下水解酸化过程中 VFA、COD、SS、pH 值、硫酸盐、硫化物、碱度、蛋白质等变化特征及其机理进行了比较研究与评价.结果表明,超高温(70℃)酸化率、酸化速率以及 COD 和硫酸盐去除率均明显高于中温和高温的效果;动态试验中,其酸化率为 28.5%,酸化速率为 0.142h^-1,COD 去除率为 24%,SS 去除率达到 86%, SO₄^2-去除率为 32.5%,蛋白质水解率为 89.4%. 2-水解反应器容积负荷达到 36.2kg COD/(m³·d).提出了用酸化率和酸化速率作为水解酸化的综合评价指标.     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

矿业废弃物酸化及治理技术研究进展

矿业废弃物酸化是矿山环境污染的主要问题之一。酸化污染具有广泛性、严重性和长期性特点,世界各国都高度重视对固体酸化废弃物治理的研究。本文综述了矿业废弃物的酸化过程、控制机理、治理措施及研究进展。目前国内外发展的矿业废弃物酸化治理措施主要包括物理隔离技术、化学中和技术、植物稳定技术和微生物治理技术等。其中物理隔离技术费用较...     

MAGIC模型及其应用进展

介绍MAGIC模型及其在预测土壤和地表水酸化趋势及确定酸沉降临界负荷中的应用,提出了该模型的应用展望。     

生物沥浸的酸化效应对城市污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的酸化效应对其脱水性能的影响.结果表明,生物酸化过程中,随着pH的下降,污泥比阻由1.81×1012m.kg-1降到0.59×1012m.kg-1,污泥沉降率不断提高,在pH 2.90时达到48%,污泥Zeta电位逐渐升高,从-25.2 mV升至9.6 mV.化学酸化试验中,随着pH的下降,污泥比阻先降低再升高,并在pH 3.35时取得最小值2.6×1012m.kg-1,Zeta电位逐渐上升,于pH 2.90时趋于0.污泥中可溶性磷浓度随着pH下降不断升高,pH调至1.86时,污泥液相中总磷(TP)浓度超过600 mg.L-1,进一步通过显微镜对污泥絮体的观察发现,强酸会导致污泥中微生物细胞分解.在pH 3.35左右,化学酸化污泥和生物酸化污泥的颗粒结构都没有发生明显变化,但生物酸化污泥中存在一些可能是次生矿物的晶体.污泥Zeta电位趋近于0、次生矿物的形成是生物沥浸的酸化效应使城市污泥脱水性能提高的内因.     

黄原酸化废弃污泥吸附Cu2+研究

将污水处理厂废弃污泥在碱性环境中用CS2处理,制备黄原酸酯类重金属吸附剂,探究一种有效的废弃污泥资源化途径.用傅里叶转换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对污泥进行了表征,并通过批量实验研究了污泥对Cu2+的吸附性能以及pH和初始Cu2+浓度的影响.结果表明,黄原酸化成功引入了含硫基团,使黄原酸化污泥的吸附量相对于原始废弃污泥提高了20.6%~46.9%.当Cu2+初始浓度为25 mg·L-1时,黄原酸化污泥对Cu2+的去除率可达96.7%.吸附动力学遵循准二级动力学模型(Pseudo-second-order equation),平衡时间为3 h,吸附速率同时受膜扩散和颗粒内扩散两过程控制;吸附过程符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型,25℃下,由Langmuir模型得到的最大吸附量达142.92 mg·g-1(pH=5),且吸附容量随pH(1~5)及初始Cu2+浓度升高而升高.黄原酸化废弃污泥可作为高效重金属离子吸附剂,实现废弃资源的回收利用.     

水解酸化工艺效果评价体系研究

针对水解酸化工艺特点,从酸化率、酸化水平、酸化速率等7个指标综合建立了水解酸化工艺效果评价体系,并采用难生物降解的高浓度抗生素废水考察了其实际应用。研究表明,水解酸化工艺是难生物降解有机废水的高效预处理手段,建立完善的工艺效果评价体系,将会推动该工艺的高效广泛应用。     

酸化模型在国内的发展与应用进展

酸沉降与环境的酸化模型在国外已有较大进展，在我国尚属起步阶段。本文系统介绍了国内在酸化模型方面研究进展。这方面成果主要是适合于大尺度区域评估的指标评价模型的建立和将国外成熟的酸化模型应用于中国具体实践。希望尽快建立我国的酸化水化学研究体系。     

土壤改良剂改良酸化土壤的研究进展

推进酸化土壤改良,提高农业生产力是实现作物提质增收和发展绿色农业的重要任务.土壤改良剂具有降低土壤酸度、增加土壤养分、优化土壤结构、提高微生物活性、改善土壤微环境等作用,在修复酸化土壤方面具有重要意义.基于上述背景,从离子迁移转化角度阐明土壤酸化成因,总结酸性改良剂分类、作用机理、改良效果及其对作物长势的影响;指明现有...     

酸性矿山排水污染的水库水体酸化特征

矿业开发产生的酸性排水导致下游水体酸化,严重破坏水域生态平衡. 以受酸性矿山排水(Acid Mine Drainage,AMD)影响的水库水体为研究对象,通过对水库表层水、界面水和沉积物孔隙水中水质参数的变化进行分析,探讨水库水体酸化特征. 结果表明:表层水、界面水pH分别为3.22～3.38和2.70～3.02,水库上覆水体严重酸化,沿沉积物剖面向下酸化程度逐渐减弱;上游AMD在水库水体中存在自然净化过程,而表层沉积物可再次提高上覆水体酸度;沉积物孔隙水ρ(SO₄2-)极高(0.29～11.85 g/L)且在垂向剖面上变化波动较大,可能与沉积物中次生矿物的形成转化、季节及其他外界条件的变化有关.