超声波技术在降解水体污染物中的应用研究

未经处理或经过处理但未达标直接排放的废水中含有较多污染物,会对动植物乃至人体带来严重危害。提出一种基于超声波技术的水体污染物降解方法,对超声波空化降解机理进行了分析,从理论上分析超声波声强、超声波频率、反应温度等因素对水体污染物降解效果的影响,降解过程中添加氯化钠粒子能够显著提高水体污染物溶液中的苯酚去除率。研究为超声波技术降解水体污染物试验以及实际应用时选取合适的超声波频率、超声波声强、反应温度等环境提供了可靠的理论依据。     

氯代吡啶类污染物吸附与转化技术研究进展及挑战

氯代吡啶类除草剂的大量生产及在农业生产和生活中的广泛应用,使其在废水、饮用水等环境中被不断检出,对生态环境和人类健康造成潜在危害。氯代吡啶类农药残留及其高效去除与转化技术,是水环境污染控制研究的热点和难点。从结构上看,碳氯键断裂是实现氯代吡啶类化合物降解的关键所在。基于国内外研究进展,综述了此类污染物的去除转化技术,从污染物吸附、高级氧化处理、催化氢化及耦合联用技术等角度,系统阐述了污染物去除转化的关键因素、相关工艺作用机制及现存技术挑战。在现有技术中,吸附法仍面临新型吸附材料研发、吸附剂再生等问题;高级氧化技术污染物矿化率高,但氧化效率低、运营成本高;催化氢化法定向选择催化降解污染物,但存在污染物降解不完全的问题;生物处理技术经济有效,但对污染物的去除转化率仍有待提高。研究表明:由于氯代吡啶类污染物的难降解特性及各工艺的局限性,单一的处理技术难以实现污染物矿化,多种处理方法联用是实现污染物高效去除的可行策略。开展环境中氯代吡啶类污染物的转化技术与机制研究,可为实现风险性污染物高效脱毒、降解提供参考。     

稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.     

超声波降解有机污染物的研究与发展

超声波降解有机污染物是一种高效、清洁的新型水处理技术。介绍了声解机理、降解效果及影响因素,分析了研究中存在的问题,并探讨了该项技术今后的发展方向。     

电动力学及其联用技术降解污染土壤中持久性有机污染物的研究进展

采用电动力学及其联用技术降解污染土壤中的持久性有机污染物是近10a发展起来的新型原位修复技术,本文综述了电动力学及其联用技术降解污染土壤中持久性有机污染物的5种主要方法:①电动力学技术;②电动力学结合Fenton技术;③电动力学结合生物技术;④电动力学结合表面活性剂/助溶剂技术;⑤电动力学结合超声技术.介绍了各种方法的基本原理、特点、应用范围和研究进展,提出了今后的研究方向.     

电动法修复苯酚污染土壤的实验研究

选用西北地区砂土为供试土壤,苯酚作为实验模拟研究的有机污染物,在电动修复技术的基础上加入超声波,联合降解土壤中的苯酚污染物。结果表明,电动技术修复苯酚污染土壤时,加入超声波有利于苯酚的迁移和富集。含水率的增加可以使苯酚的迁移距离增大,当土壤含水率为16％时,富集量可达到153％。超声波的声强可以使苯酚的迁移幅度增大,最大富集率可达到105％。因此,电动法联合超声波降解苯酚效果显著,具有良好的应用前景。     

水体中苯及其衍生物降解途径研究进展

介绍了苯及其衍生物对水环境所造成的污染和危害,并对水体中该类污染物降解技术研究进展进行了综述.着重介绍了光化学及光催化技术、生物降解和超声波降解等技术在该领域的有关研究.     

超声波/铁-炭微电解协同降解苯酚

采用超声波/铁-炭微电解联用体系,以苯酚为目标污染物,考察了苯酚溶液初始pH值、初始浓度、铁屑与活性炭投加量等因素对联用体系降解苯酚效果的影响.结果表明:考察范围内,苯酚降解率随其初始浓度和溶液初始pH值的增加而降低,随铁屑与活性炭投加量的增加而升高.当苯酚初始浓度由50mg·L-1增至270mg·L-1,溶液初始pH值由3.0增至9.0时,降解率分别由91.3%和78.4%降至34.7%和50.7%;铁屑投加量为每L苯酚溶液中40g、160g和320g,铁屑与活性炭体积比均为1∶1时,降解率依次为31.8%、51.9%和72.8%.对比实验及动力学分析表明:联用体系中超声波(US)和铁-炭微电解对苯酚降解具有明显的协同作用,协同因子Ｅ＝5.12,且降解过程符合假一级动力学规律,并根据降解速率常数随各影响因素的变化关系确定了宏观动力学模型.     

超声波/铁-炭微电解协同降解苯酚

采用超声波/铁-炭微电解联用体系,以苯酚为目标污染物,考察了苯酚溶液初始pH值、初始浓度、铁屑与活性炭投加量等因素对联用体系降解苯酚效果的影响.结果表明:考察范围内,苯酚降解率随其初始浓度和溶液初始pH值的增加而降低,随铁屑与活性炭投加量的增加而升高.当苯酚初始浓度由50mg·L-1增至270mg·L-1,溶液初始pH值由3.0增至9.0时,降解率分别由91.3%和78.4%降至34.7%和50.7%;铁屑投加量为每L苯酚溶液中40g、160g和320g,铁屑与活性炭体积比均为1:1时,降解率依次为31.8%、51.9%和72.8%.对比实验及动力学分析表明:联用体系中超声波(US)和铁-炭微电解对苯酚降解具有明显的协同作用,协同因子E=5.12,且降解过程符合假一级动力学规律,并根据降解速率常数随各影响因素的变化关系确定了宏观动力学模型.     

超声降解水中污染物技术浅述

介绍了超声降解水中污染物的机理、影响因素和几种典型的超声联用技术。并指出超声技术在今后水处理应用领域的研究方向。     

土壤污染对地下水影响的2种评估方法的应用与比较

以某含1,2-二氯乙烷等10种有机物污染土壤回填项目为例,介绍了2种方法(三相平衡耦合地下水稀释模型和Sesoil耦合地下水稀释模型)在评估土壤污染对地下水影响中的具体应用并进行了比较. 结果表明,采用US EPA(美国国家环境保护局)推荐的三相平衡耦合地下水稀释模型预测的地下水中目标污染物浓度高于新泽西州推荐的Sesoil耦合地下水稀释模型的3~10倍,污染物亨利常数及碳水分配系数越高,二者的差异越明显,达到1个数量级. 对于多环芳烃类的强疏水性有机污染物,2种方法的评估结论无本质差异. 出于保守性及调查成本的考虑,在制订国家或区域范围基于保护地下水的土壤通用筛选值时,建议采用所需参数相对较少的三相平衡耦合地下水稀释模型的方法,以节约调查成本. 对于具体评估项目,当污染物浓度超过通用筛选值时,建议进一步对场地水文地质条件进行调查,采用Sesoil耦合地下水稀释模型重新评估并计算该特定场地的筛选值,以节约修复成本.      

再生水中优先控制有毒污染物的筛查方法

建立了一种适用于再生水中优先控制有毒有机污染物筛查的方法.针对样品前处理方法中的固相萃取柱的选择和洗脱剂条件等进行了优化设计,利用保留时间锁定和谱图解卷积技术分辨复杂系统中的目标污染物,并利用有毒化合物数据库进行有毒污染物甄别.结果表明,采用C18柱串联HLB柱的方法进行富集,用1:1(V/V)的正己烷/二氯甲烷混合溶剂和4:1(V/V)的二氯甲烷/甲醇混合溶剂进行分级洗脱的前处理方法,对分配系数(logKow)在1.48~6.41之间的30种化合物平均回收率在52.1%~138%之间,相对标准偏差值均<13.6%.将该方法应用于天津空港地区再生水中有毒有机污染物的筛查,2007~2008年度2次采集样品分别筛查出30种有毒有机污染物,其中有7种属于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中已列入监管范围的污染物,11种未列入排放标准监测范围.比较污水处理厂进、出水以及地表水中检出污染物,发现现有污水处理工艺对筛查出的优先有机污染物处理效果不佳.     

地表水污染物排放总量分配方法

本文依据容量总量控制和目标总量控制相结合。总量控制与浓度控制相结合,公平分配,水体自净容量合理利用等原则。以技术先进性、管理和经济可行性相统一为出发点,对水质功能区内水污染物允许负荷量,排污量允许排污量的分配方法进行探讨。     

土壤中芳烃化合物水解吸和热解吸比较研究

为开发一种表征土壤中有机污染物流动性和生物有效性的新型方法,建立了一套热解吸装置,并对甲苯和芘在3种土壤中的水解吸和热解吸进行了比较研究.2种解吸行为均呈现二元模式,表明吸附态芳烃化合物在土壤中处于不同的结合状态.用两室一级动力学模型和指数衰减平衡方程对甲苯和芘的水、热解吸行为进行分析,分别得到水解吸易解吸部分所占百分数Frap和水、热解吸速率常数bw、bt等参数.甲苯在1、2、3号土中的Frap分别是27.9%、12.5%、16.0%;芘的分别是2.4%、22.0%、19.1%;甲苯3种土中的bw的值分别是0.241、0.018、0.038;芘的分别是0.008、0.013、0.012.Frap与bw呈正相关(甲苯:R2=0.982;芘:R2=0.991).250℃时,甲苯在3种土中的bt的值分别是0.167、0.064、0.141;芘的分别是0.036、0.062、0.047;400℃时,甲苯的bt值分别是0.429、0.084、0.398;芘的分别是0.066、0.162、0.153.bw与bt有一定的相关性(250℃:R2=0.985;400℃:R2=1.848),且Frap与bt有正相关关系.由于水解吸所得的Frap可被用于表征生物可利用性,因此可以通过热解吸技术预测污染物在土壤中的生物可利用性.     

VOCs污染场地风险管理策略的筛选及评估

以某VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机化合物)污染场地为例,结合实地调查,将健康风险评估用于场地风险管理策略的筛选. 结果表明:①该场地不同深度土壤均受到氯仿、二氯甲烷和苯的污染,污染物垂向迁移特征明显,最大迁移深度达25.8 m,其中深度≤15.0 m的土壤污染较重. ②基于保守的通用场地概念模型对将其规划为居住用地时的健康风险进行评估显示,氯仿、二氯甲烷和苯的致癌风险分别达6.0×10-2、2.9×10-4、7.4×10-5,均超过可接受风险水平(1.0×10-6),三者修复目标分别为0.22、12.00和0.64 mg/kg. 如采取策略一,即将场地内超过修复目标的土壤进行清除,需修复的土壤深度达24.0 m,修复土方量为33.4×104 m3. ③结合污染物垂向分布及场地未来地下空间开发规划,提出策略二,即对0~15.0 m深度范围内重污染土壤进行清除异位修复、>15 m深度范围内土壤采取工程控制措施. 实施策略二后的风险评估结果显示,虽然>15.0 m深度范围内土壤中依然存在w(氯仿)超过修复目标的采样点,但致癌风险(8.3×10-8)远低于可接受水平;概率风险评估显示,该风险值对应的累计频率为99.5%,考虑各参数取值的不确定性后,风险模拟结果最大值也仅为1.06×10-7. 可见,策略二足够保守,能够保障未来居民的身体健康;与策略一相比,策略二可减少修复土方量6.4×104 m3,因此更具经济性,为风险管理策略的优选方案.      

低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制

通过测定超声辐射前后污泥性质的变化,不同处理方式对污泥活性影响以及自由基清除剂NaHCO3加入对超声作用效果影响,初步探讨了低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制.研究结果表明,低强度超声辐射的机械作用和空化作用,使污泥絮体破碎,强化了固-液对氧的传质,提高了酶活性以及增加了溶液中可利用基质,从而强化了污泥的生物活性;不过,超声辐射同时也产生大量自由基,会对污泥生物活性产生抑制或破坏.因此,低强度超声辐射对污泥活性影响是促进效应和抑制效应共同作用的综合表现.     

利用日光能催化降解水体有机污染物研究进展

以日光能为驱动力的高级氧化技术在总体上尚处于实验研究阶段,但具有良好的应用前景．反应器设计近年已由高倍聚光式转为非聚光式;ＴｉＯ２纳米级材料与含ＴｉＯ２复合体的研制提高了多相体系的光催化降解速率;有机物结构、光照与催化剂条件及溶液条件对降解动力学影响的研究也取得了进展     

Effect of monotoxicity and mixtoxicity of nitroaromatics to the green algae, Scienedesmus obliquus

In general, many pollutants co-exist in natural aquatic ecosystems. They affect each other and occur different results, such as synergism, addition and antagonism. So the research at mixtoxicity of contaminants to aquatic organism is more important than monotoxicity. In this paper, 50％ effectual inhibition concentration 48h EC50 values of 6 kinds of nitroaromatic compounds to the green algae, Scenedesmus obliquus, were investigated. Mixtoxic experiments, in which any combination of 2,4-DNT and other 6kinds of compounds, indicate: (1) synergisms between 2,4-DNT and 4-NAn, as well as 4-NAnis, 1,4-DNB; (2) antagonisms between 2,4-DNT and 4-NT, as well as 4-NPh, 4-NCB.     

不同工况的低强度超声波处理对活性污泥活性的影响

采用好氧活性污泥为试验材料,以污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、COD去除率及污泥产率系数λ(ΔMLSS/ΔCOD)为指标,通过对超声频率、声强和作用时间3个参数设计的均匀试验,研究不同参数组合的超声处理对活性污泥的活性和代谢过程的影响.结果表明,采用28　kHz、20　W/L、2　min这一参数组合的超声处理可以有效增强活性污泥的活性,提高COD去除效果,并减少污泥产量.同时还研究了污泥浓度MLSS对超声处理效果的影响.通过单因素多水平试验,确定了适合于最佳超声参数组合的MLSS值.对于本次试验所用污泥,MLSS为3?000　mg/L时,超声处理达到了理想效果.根据试验结果,还对低强度超声波影响活性污泥活性和代谢过程的机理提出了假说性解释.     

Removal of organic contaminants from water or wastewater with liquefied gases

This study utilized liquefied gases(LG)as extractant to remove various organic contaminants including halogenated hydrocarbons and phenols as well as aromatic compounds from aqueous matrices.Orthogonal experiments were performed to optimize the operating conditions such as temperature,co-solvents and so on.Under favorable conditions,high removal efficiencies can be readily achieved for a great number of representative model organic contaminants,the removal efficiencies for most of the hydrophobic contaminants were greater than 90% in a single extraction stage.Tentative effort was also done for the removal of extracted contaminants from recycled liquefied gases.