催化氧化除锰活性滤料去除地下水中双酚A性能

以催化氧化除锰活性滤料（简称“活性滤料”）为研究对象,考察了地下水中锰污染对于活性滤料去除双酚A效能的影响.结果表明,进水中含有高浓度锰（5mg/L）时,会显著降低活性滤料对于双酚A的去除能力;同时,双酚A也会降低活性滤料对锰的去处能力.双酚A脱附实验结果表明,脱附的双酚A量不足双酚A去除总量的10%,且双酚A去除过程中初期总有机碳（TOC）去除率保持在12%~25%,之后持续保持在0.1%~4%,表明活性滤料去除双酚A存在吸附过程,但是以氧化去除为主.扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,双酚A的去除会导致滤料表面微观形态改变以及新物相的生成;傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果表明双酚A的去除会消耗滤料表面羟基基团,且表面残留络合物.本文研究分析提出活性滤料去除双酚A的主要步骤包括双酚A首先吸附到活性滤料表面形成络合物、活性滤料与表面络合物发生氧化反应,部分反应物中间体脱附3个过程.     

催化氧化除氨氮/锰滤料活性恢复方式优化研究

以催化氧化除氨氮/锰失活滤料为研究对象,考察了3种不同恢复方式(自然恢复,投加碱度,再次挂膜)对滤料催化氧化氨氮、锰效能的影响.结果表明,自然恢复(1#)滤柱,投加碱度(2#)滤柱,再次挂膜(3#)滤柱分别于4,2,3d后氨氮去除率达到90%以上;逐渐提高氨氮浓度,3#再次挂膜滤柱出水氨氮浓度波动最大,1#自然恢复滤柱恢复期间出水亚硝氮积累时间最长且峰值最高.3根滤柱催化氧化去除锰活性恢复速度均较快.1#自然恢复滤柱和2#碱度恢复滤柱均能在2d内将锰完全去除.3#挂膜滤柱是在停止投加高锰酸钾后5d内实现将进水锰完全去除.氨氮和锰的相互影响实验结果表明,3根滤柱中投加碱度(2#)滤柱表现最优.尽管氨氮抑制锰的去除,但是投加碱度滤柱随着进水氨氮浓度的升高出水锰浓度始终低于0.1mg/L;锰对氨氮的去除影响不显著.XRD分析结果表明,受其表面负载新生成氧化膜的影响,高锰酸钾重新挂膜滤柱的滤料样品的结晶度较差.综合考虑氨氮和锰的活性恢复效率以及挂膜过程中药品的投加,提出采用自然恢复方式最适.     

铁锰复合氧化物滤料去除地下水中四环素的效能

以化学挂膜成熟运行5a的铁锰复合氧化物滤料为研究对象,利用静态与连续流柱实验相结合的方式,探究了该滤料去除四环素的效果与机理.结果表明,去除过程符合准二级反应动力学模型;且滤料质量越大,初始浓度越高,对四环素去除的效果越好;当水中共存阳离子浓度为0.01mol/L时,Mg²⁺抑制四环素的去除,而Ca²⁺、K⁺对四环素的去除过程无显著影响.连续流柱实验与发光细菌毒性检测分析,表明,铁锰氧化物滤料对四环素去除效果显著高于石英砂,且铁锰复合氧化物滤料去除四环素后急性毒性降低.此外,机理探究实验结果证实了铁锰复合氧化物滤料去除四环素是吸附与氧化的过程.     

催化氧化除氨氮/锰技术在滤池改造中的应用研究

西安市某地下水源水厂石英砂滤池中滤料表面形成的氧化膜催化活性很低,基本不具备去除铁、锰、氨氮的能力,出水安全隐患较高,因此在中试滤柱系统中评价了石英砂滤料除铁（Fe²⁺）、锰（Mn²⁺）、氨氮（NH₄⁺-N）效能,并进行活性滤料的性能优化.在此基础上,在水厂原有石英砂滤池中进行活性滤料的原位制备.结果表明,水厂石英砂滤料基本不具备去除Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N能力.在中试滤柱系统中,经过3d挂膜,低浓度Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N的去除率均可达93%以上.在滤池中进行原位改造后,进水NH₄⁺-N浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由28%提高到90%,进水Mn²⁺浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由50%提高到80%.进一步分析滤料表征发现,改造后滤料形貌和结构均发生了改变.XRD分析结果表明,改造后滤料产生了新峰,证明了滤料具备了活性.改造后可满足案例水厂净水安全的需要,具有较高的实用价值.     

基于生物沸石复合滤料的间歇式脱氮水处理

以粒径0.15～0.18 mm的天然沸石粉为主要原料,水泥为黏结剂,制备出粒径4～8 mm的沸石复合滤料（ZCF）.对制备的材料进行了空隙率、表观密度、强度等性能测试.优化出复合滤料中m（沸石粉）：m（水泥）=7：3,自然条件下养护15 d.利用该ZCF装填实验柱,完成硝化微生物挂膜培养,然后进行间歇式脱氮水处理动态实验,间歇式运行周期分为吸附、生物再生、淋洗共3个阶段.采用上流式进水吸附脱氮,以NH4＋-N浓度低于2 mg·L-1为出水标准,出水超标后,排空实验柱中水,鼓风生物再生,用水淋洗滤料后重复沸石吸附-生物再生循环,淋洗液单独进行反硝化处理.结果表明,在模拟实验条件下间歇式运行最佳的周期为：吸附5 d,鼓风生物再生24 h,NH4＋-N平均去除率为87.7%,TN平均去除率达51.2%.     

PRB活性介质球磨硫铁矿去除硝基苯

采用机械化学法制备了球磨硫铁矿粉末（BMP）,采用批次实验研究了BMP对硝基苯（NB）的还原性能,采用砂柱实验考察BMP用于填充可渗透反应屏障（PRB）以修复硝基苯污染地下水的可行性.X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对BMP反应前后的形态、晶体结构和元素组成进行表征分析.结果表明,BMP可以有效地去除NB,去除率达98.8%,主要还原产物为苯胺（AN）.准一级动力学模型较好地拟合了NB的降解过程,降解动力学常数为59.03×10^-3min^-1.GC-MS分析未检出除AN外的其它污染物.砂柱实验结果表明,BMP-PRB可以连续高效去除模拟地下水中的NB,地下水成分保持稳定,急性毒性显著降低.表征分析表明,BMP对NB及其还原产物有一定的吸附作用.BMP表面持续产生具有还原性的Fe²⁺和S^2-等活性物质,可与NB的强吸电子基团硝基反应生成AN和Fe³⁺,而Fe³⁺氧化硫铁矿会产生Fe²⁺并促进Fe²⁺-Fe³⁺循环.     

含油废水回用试验研究

以含油废水二级处理水为研究对象,采用臭氧化活性炭柱+煤炭生物过滤器为深度处理工艺,主要探讨了在以煤渣为滤料的生物过滤器发生硝化和进一步降低其他污染物的作用,进行了生物挂膜试验和硝化性能试验。探讨了该系统挂膜的影响因素和过滤器挂膜成熟的标志。微生物易于附着在煤渣填料上生长,适应期约12d;用低浓度的污水挂膜时间较长,最终生物膜成熟时间约40d。     

催化氧化除铁锰氨氮滤池快速启动的影响因素

为探究催化氧化同步去除铁锰氨氮滤池快速启动的影响条件,在不同进水条件下,对挂膜启动阶段滤池去除铁锰氨氮的效果进行了研究.结果表明,化学氧化法挂膜能有效缩短接触氧化滤池的启动时间,28d左右实现同步除铁锰氨氮工艺的快速启动和稳定运行;在挂膜启动阶段,适当增加铁浓度有助于缩短滤料成熟周期,进水氨氮浓度的改变对滤料成熟周期基本无影响;在进水氨氮、锰和铁浓度分别为1.5,2,1mg/L,滤速为4m/h的试验条件下,滤柱可较快的具备除高铁、高锰和高氨氮的能力.本实验条件下滤柱同步除氨氮和锰的浓度上限分别为2.1,2.7mg/L,满足了多数污染地下水的处理需求.     

挂膜方法对生物膜特性及生化尾水深度处理的影响

为探索低浓度生化尾水生物深度处理的快速挂膜方法,采用4种方法（投加壳聚糖法、投加铁离子法、接种排泥法和自然挂膜法）进行挂膜,考察其对生物膜主要特性（生物膜量MLSS、胞外聚合物（EPS））和废水处理效果的影响.结果表明：在挂膜期间,投加壳聚糖法有利于生物膜量、EPS迅速增加,两者平均含量达到4种方法中的最大值,分别为（9.26 ±3.30） mg/cm³和（42.51 ±33.49） mg/（gSS）,但其生物膜活性f值最低,污染物的去除效果不是最佳;投加铁离子成膜时,生物膜特性稳定,活性高,污染物去除效果最佳,COD_Cr、NH₄⁺-N、TP去除率分别较快稳定在（66.13 ±2.30）%、（92.03 ±7.72）%和（62.75 ±4.41）%;接种排泥法的生物膜量、EPS均含量、污染物去除效果比投加壳聚糖、铁离子法稍低;自然挂膜法前期对污染物去除率低,稳定时间较长,除TP外,COD_Cr、NH₄⁺-N去除率在挂膜后期与投加壳聚糖法、接种排泥法相差不大.综合地看,投加铁离子法,虽然生物膜量、EPS含量略低于投加壳聚糖法,但生物膜活性高、污染去除效果好,是低浓度尾水挂膜的最佳方法.     

化学合成及废物基锰氧化物对不同形态砷的去除转化机制

为探究不同类型锰氧化物与As（砷）的交互作用,采用沈阳某饮用水处理厂除锰滤池运行周期结束后产生的废料（滤料和管道沉淀物）和化学合成水羟锰矿、酸性水钠锰矿作为不同类型的锰氧化物,研究化学合成及废物基锰氧化物对不同形态As的去除转化机制.结果表明:锰氧化物的投加量为0.20 g时,管道沉淀物对As（Ⅴ）的吸附量为90 μg,远小于水羟锰矿、酸性水钠锰矿和滤料的191、192、176 μg吸附量,而且管道沉淀物2 h内不能够完全氧化溶液中As（Ⅲ）.四种锰氧化物对As的吸附都更符合准二级动力学方程,说明去除过程是一个快速吸附和慢速吸附相互叠加的过程,包含外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散等.水羟锰矿、酸性水钠锰矿和滤料有较好锰氧化物晶型,管道沉淀中SiO₂是主要晶型,滤料晶型和酸性水钠锰矿一致,但是形貌结构却差别很大.四种锰氧化物的Mn平均氧化度较高,分别为3.90、3.89、3.84和3.71.研究显示,滤料作为废物基材料可以替代化学合成的水羟锰矿、酸性水钠锰矿实现对水体中As的去除,达到废物材料的再利用及含As水体修复的协同处置.      

铁硫化物对高砷地下水中As(Ⅲ)的去除效果研究

高砷地下水具有极高的毒性,人类长期饮用高砷地下水可造成砷中毒。在查明山阴地区高砷地下水污染特征的基础上,将室内批试验与PHREEQC软件数值模拟相结合,考察了投料比、pH值对铁硫化物除砷效果的影响,为原位修复高砷地下水工艺确定了最佳条件。结果表明:山阴地区砷超标地下水样的pH值为7.6~8.5,总砷浓度为17~242μg/L;反应体系的投料比和pH值是影响铁硫化物除砷效果的关键因素;仅投加Na₂S对地下水中As(Ⅲ)的去除效果极差,提高FeCl₂相对于Na₂S的投加量能有效地增大铁硫化物除砷的效果;当pH=7、投料比c[FeCl₂∶Na₂S∶As(Ⅲ)]为24∶12∶1时,铁硫化物对地下水中总砷的去除率可达99.6%,反应后的地下水中砷浓度满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求;与弱酸性条件相比,弱碱性环境更有利于铁硫化物除砷;PHREEQC软件数值模拟结果显示,试验条件的改变会影响砷硫化物和铁硫化物的饱和指数(SI),从而影响铁硫化物对地下水中砷的去除效果。     

天水大气降尘矿物与水作用产生羟基自由基研究

利用高效液相色谱法测定了甘肃天水市麦积镇降尘与水作用产生羟基自由基(·OH)的能力,并根据降尘中主要矿物的百分含量对降尘与水作用产生·OH进行理论和混合模拟.结果表明,天水降尘中的主要矿物组成为石英,方解石,钠长石,白云母.降尘及组成矿物成分与模拟降尘与水作用产生·OH能力大小顺序为:方解石(1.30×10^-10 mol)>理论模拟降尘(5.47×10^-11 mol)>降尘(5.34×10^-11 mol)>石英(2.90×10^-11 mol)>白云母(1.90×10^-11 mol)>钠长石(1.09×10^-11 mol)>混合模拟降尘(7.16×10^-12 mol).降尘中的矿物成分是降尘与水作用产生·OH的主要贡献者.降尘中矿物的组成和在水溶液中金属离子与有机物的溶出,降尘与水作用时的接触表面积,矿物组分之间水溶液中的相互作用,可能是导致降尘,混合模拟降尘,理论模拟降尘三者与水作用产生·OH量有所差异的原因.     

北京上甸子大气本底站氢氟碳化物在线观测研究

在北京上甸子区域大气本底站利用气相色谱/质谱联用（GC-MS）系统对大气中11种氢氟碳化物（HFCs）开展在线观测研究.2018年1~12月,HFC-23、HFC-32、HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-152a、HFC-227ea、HFC-236fa、HFC-245fa、HFC-365mfc、HFC-4310mee本底数据浓度分别为：（31.9±0.4）×10^-12、（22.1±1.7）×10^-12、（29.3±1.3）×10^-12、（110.2±2.4）×10^-12、（24.0±0.3）×10^-12、（10.3±0.7）×10^-12、（1.59±0.04）×10^-12、（0.19±0.01）×10^-12、（3.30±0.08）×10^-12、（1.27±0.03）×10^-12、（0.28±0.01）×10^-12;本底数据出现频率分别为：34.5%、23.4%、22.5%、24.6%、24.5%、42.5%、24.3%、46.4%、38.3%、68.1%、77.9%;非本底数据浓度分别为：（39.2±11.1）×10^-12、（47.7±21.8）×10^-12、（38.6±8.7）×10^-12、（137.3±15.7）×10^-12、（26.1±2.2）×10^-12、（15.9±7.0）×10^-12、（2.77±1.11）×10^-12、（0.25±0.06）×10^-12、（4.10±0.97）×10^-12、（1.34±0.06）×10^-12、（0.30±0.01）×10^-12.HFC-32、HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-227ea本底浓度呈线性上升趋势,年增长率分别为：4.4×10^-12,3.8×10^-12,7.3×10^-12,1.0×10^-12,0.14×10^-12a^-1,而HFC-152a呈现明显的季节变化.以CO为示踪物利用示踪物比值相关法估算了HFC-23、HFC-32、HFC-125、HFC-143a、HFC-152a、HFC-236fa、HFC-245fa排放量,分别为6.4,17,14,27,4.0,0.10,1.3kt/a.     

我国中部地区大气CO2柱浓度时空分布

基于日本GOSAT及美国AIRS反演数据产品,对我国中部六省大气CO₂时空分布特征进行研究,结果表明：由GOSAT反演的中部地区2010~2013年大气CO₂年均柱浓度由389.36×10^-6增长到396.52×10^-6,年均绝对增长率达2.39×10^-6/a,呈现出冬春季高值、夏秋季低值的季节变化特征,其柱浓度年均值及去长期趋势后的月均值均略低于长三角地区,高于京津冀和东三省地区;其CO₂柱浓度高值区集中在湖南、江西及周边一带,年均绝对增长率为2.01×10^-6,其柱浓度年均值及去长期趋势后的月均值与长三角地区相当,略低于京津冀和东三省地区,由于受地面源汇影响较小,其与GOSAT反演结果相反,可能是由于AIRS反映了对流层中层大气状况,而GOSAT则更多地反映了近地面层大气CO₂变化.     

研究星载IPDA激光雷达探测CO2光谱纯度

光谱纯度是积分路径差分吸收激光雷达最重要的系统参数之一,光谱纯度直接影响CO₂数据的探测精度.在模式研究中要求输入观测的CO₂数据误差小于1×10^-6,对激光器光谱纯度参数设计提出很高要求.本文采用有效吸收截面分析探测反演误差的方法,研究了由光谱纯度带来的CO₂柱浓度探测误差,并基于窄带滤波器对光谱不纯能量的抑制作用,对不同带宽的窄带滤波器进行选择和分析,从而达到降低对光谱纯度的要求,提升探测精度的目的,最后讨论了由于窄带滤波器造成的能量衰减所对随机误差的影响.结果表明：当光谱纯度为99.9%,窄带滤波器带宽1GHz,透射率为0.86,脉冲能量为100mJ时CO₂探测的系统误差小于0.084×10^-6,随机误差小于0.02×10^-6,满足探测精度要求.     

石英砂表面活性滤膜去除地下水中氨氮的试验研究

为研究石英砂滤料表面活性滤膜催化氧化地下水中氨氮的性能,采用已运行4年的中试石英砂滤柱,改变进水氨氮负荷并且长期持续过滤仅含氨氮的进水,考察该滤膜催化氧化氨氮的性能.结果表明:在进水氨氮浓度为0.8~1.3mg/L,水温为20~23℃,滤速为7m/h的试验条件下,滤料表面活性滤膜催化氧化氨氮的性能可长期保持稳定、高效;在溶解氧(DO)充足的条件下,氨氮的最大去除负荷为22.3g/(m³·h),且其与氨氮进水负荷正相关;氨氮的极限去除浓度受溶解氧的限制,且当DO不足时,滤速对溶解氧的消耗影响较大.     

团絮状双效催化聚苯硫醚滤料反应参数及机理

以N-油酰基多肽表面活化聚苯硫醚滤料,以酸性KMnO₄在60~80℃操作温度下正向滴定,在氧化作用下实现活性组分氧化.实验研究了催化滤料的低温NO还原和Hg⁰氧化性能,并通过SEM、EDX及TPD表征手段对催化滤料物化结构进行分析.分别考察了（0.9）Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS反应体系温度、气相O₂浓度、初始NO浓度、氨氮比（NSR）、入口SO₂浓度的最佳反应参数.结果表明,有效组分MnO_x、CeO_x、CoO_x、Fe₂O₃以团絮状均匀分散在纤维表面;在反应温度170℃、O₂≥5%、NO≤500×10^-6、氨氮比1.0、SO₂≤100 500×10^-6条件下,催化滤料对NO还原及Hg⁰氧化效率基本达到80%左右;程序升温脱附实验Hg-TPD结果表明SO₂的Hg⁰氧化促进作用机理于SO₃与Hg⁰非均相反应优于SO₂硫酸化反应,而NO-TPD结果则表明NO与O₂在PPS表面相互作用类型以吸附态亚硝酸盐为主,吸附态NO₂次之.