改性蒙脱土颗粒吸附直接染料的分形特征

研究了改性蒙脱土颗粒(050823和MMT35)吸附2种直接染料(直接耐晒黑G和直接大红4BE)的吸附特性,并从类分形动力学规律、颗粒吸附染料前后的表面分形特征变化等方面对上述吸附过程进行了探讨.结果表明,颗粒对染料的吸附可分为快速的边缘覆盖和缓慢的晶层吸附2个过程.整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程,并且染料进入晶层的吸附阶段具有类分形特征.除MMT35-直接大红4BE染料吸附体系外,Freundlich、Langmuir吸附等温模型的非线性方程、不同形式的线性方程及分形Langmuir模型对其余3个吸附体系(050823-直接耐晒黑G、050823-直接大红4BE、MMT35-直接耐晒黑G)等温线数据的模拟均取得了较好的效果,其中,非线性方程是获得统一模型参数较好的方法.此外,染料分子主要通过静电引力/斥力和范德华引力的综合作用吸附在颗粒上,并通过晶层膨胀和开孔作用,使颗粒表面粗糙度增加,相应的表面分形维数Ds升高.     

厌氧折流板反应器(ABR)中微生物种群演替特征

采用SEM,FISH和PCR-DGGE技术对ABR(厌氧折流板反应器)各隔室中厌氧颗粒污泥进行分析,考察微生物形态、真细菌数量及种群结构演替过程,并对优势菌种进行了系统发育分析. 结果表明:ABR反应器颗粒污泥微生物中杆菌占优势,其中前端的微生物生长较好,活性高;沿反应器流程方向,各隔室微生物总量逐渐降低,真细菌相对丰度随之递减,其中1#隔室真细菌相对丰度最高,为65.9%,而5#隔室只有27.2%. 此外,ABR反应器前端以真细菌为主,而后端隔室古细菌含量升高,微生物种群随流程发生显著演替,但5个隔室间真细菌的Shannon-Wiener多样性指数没有显著性变化. UPMGA聚类分析表明,1#隔室与2#隔室的微生物群落相似性为77%,4#隔室与5#隔室的相似性为85%,3#隔室与其他隔室的相似性均较低,表明ABR反应器前端以发酵产酸作用为主,后端以产甲烷作用为主,ABR反应器具有明显的分阶段多相工艺特点.      

好氧污泥絮体与厌氧颗粒污泥的剪切稳定性分析

通过标准的剪切实验装置检测了好氧污泥絮体和厌氧颗粒污泥在不同剪切条件下剥离的分散胶体浓度的变化.结果表明,厌氧颗粒污泥的剪切敏感性(KSS)比好氧活性污泥高1个数量级,证明了好氧活性污泥的剪切稳定性更好.好氧活性污泥絮体在剪切下剥离的分散胶体平衡浓度(md,∞)分别随着污泥悬浊液的固体浓度(mT)和剪切强度(G)的增加而增加.AE模型的模拟结果显示,好氧活性污泥絮体样品1在剪切作用下粘附-剥离的平衡常数(Km)比样品2的高,相应的DG0adh/RT值更小,证明其在剪切作用下的粘附过程更易发生.修正AE模型可以更好地模拟不同剪切强度下污泥絮体上分散胶体的剥离过程,其不仅能够给出未施加剪切的稳定状态时因布朗运动而导致的分散胶体浓度,而且能确定与污泥絮体上分散胶体的剥离能量相关的DH/R值.模拟结果表明,好氧活性污泥絮体样品1上分散胶体的剥离需要更多的能量,剪切强度的升高对样品2的影响更加明显.活性污泥剪切稳定性的差异证明了其与污泥结构、性质以及污水处理厂运行效果之间的关系比较复杂.     

环境风险源及其分类方法研究

环境风险源的分类是进行环境风险源识别和监管的基础.已有的以人的安全为主要关注对象的重大危险源管理,对事故的潜在环境危害考虑欠缺,无法体现事故可能产生的环境风险影响.阐明环境风险源的基本概念,比较环境风险源与危险源的区别,针对环境风险源的特点,从环境受体、危害物质状态和风险传播方式3个方面提出了环境风险源的分类方法.实际应用中,环境风险源的分类需综合考虑当地环境管理需求、环境受体状况、主要危害物质类别等,选择合适的分类方法.     

调理污泥在剪切测试过程中的絮体与聚集体之间的转化研究

通过分析Floccky流变测试过程中不同持续剪切时间下调理污泥絮体的流变、几何和物理特征的变化,探讨了上述过程中絮体与聚集体之间的转化。结果表明,在zetag7557阳离子有机高分子絮凝剂的最佳调理投药量下,调理污泥体系的弹性网络结构的强度和耐剪切力达到最大。当絮凝剂投加到污泥悬浊体系中,大尺寸的聚集体立即出现,而且在一定范围内,随着持续剪切时间的延长,这些聚集体继续生长,此后,随着持续剪切进行,这些聚集体逐渐变成小甚至成为越来越小的絮体。在上述过程中,Floccky流变曲线上的扭矩值也呈现类似的变化趋势;弹性网络结构强度的极值出现在形成大尺寸聚集体的调理污泥体系中,但形成最大的聚集体或平均直径的调理污泥体系并不能保证弹性网络结构强度达到极值,而且调理污泥絮体分形维数的极值与Floccky流变曲线上特征峰的极值并不重合。此外,残余在悬浊体系中的zet-ag7557絮凝剂可以中和部分因调理污泥絮体剪切破碎后新出现的表面负电荷。     

白云石石灰结晶流化床污水除磷工艺优化

为了获取优化的污水除磷工艺,基于前期对白云石石灰结晶流化床去除厌氧消化上清液中磷的工艺条件和参数的初步探究,考察了不同酸化程度下白云石石灰释放Mg2+、Ca2+的效果,并根据MAP反应特点,选择出酸化液体积为5、6.5和10 m L,分别对应n(Mg)/n(P)为0.6、1.4、2.2进行后续实验。利用响应面法(RSM)对白云石石灰结晶流化床强化除磷工艺的影响因素进行分析和探讨,考察了p H值、n(Mg)/n(P)与停留时间(HRT)(分别记为X1、X2、X3)及各因素之间交互作用对磷去除率的影响,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对产物进行表征,得出最佳工艺参数为p H=9.5、n(Mg)/n(P)=2.2、HRT=3.0 h。RSM法所建立的回归模型显著,实验精准度、精密度和可信度均在合理范围内,回归方程中X1、X2、X3、X1X2、X1X3、X21、X22、X23对磷去除率影响显著。产物MAP晶形较好,但由于废水的碱度较大(20 mmol/L),产物中含有大量的Ca CO3沉淀。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

ABR反应器的启动及颗粒污泥特征的研究

在20-30℃条件下,对ABR反应器进行了169d 5个阶段的启动实验,进水COD容积负荷达到4.38kgCOD·m-3·d-1,出水COD,挥发性脂肪酸(VFA)和pH值达到要求;形成了大量的性能良好的颗粒污泥,其尺度介于2-3.8mm之间,沉降速度大于20m·h-1,MLVSS/MLSS值均大于65%;但各格室厌氧污泥的污泥指数(SVI)差异较大.显微分析表明,不同格室内呈现出种群配合良好的厌氧微生物分布,第一格室存在大量的优势发酵细菌,并有代谢乙酸的丝状甲烷细菌,然后颗粒污泥中的微生物逐渐向以产甲烷细菌优势菌群过渡,并存在许多浮游的原生和后生动物.另外,各格室中的颗粒污泥形状各异,表面凸凹不平,存在气孔,且颗粒污泥愈靠近核心,微生物数量愈少,细菌分泌物和无机质愈多.     

污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征

研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D₁、D₂、D′₂)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明,当统计样本数达到200以上时,ABR中成熟颗粒污泥的D₁、D₂、D′₂值趋于稳定;当样本数达到300以上时,某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D₁、D₂、D′₂值也分别趋于稳定。此外,1^#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定,而2^#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥,在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论,研究认为,如果需要得到稳定的平均粒径结果,可能需要大量的统计样本数,该样本数至少要大于600。     

水培实验中不同粒径纳米TiO_2对芦苇种子发芽和植株生长和生理的影响

纳米二氧化钛(TiO_2-NPs)是目前应用最为广泛的纳米材料之一,进入到天然湿地和人工湿地中的TiO_2-NPs会在湿地生物、基质、水体之间进行迁移转化和归趋。目前针对TiO_2-NPs对湿地植物芦苇的毒性研究很少。本文采用水培实验方法,研究了不同粒径TiO_2对芦苇种子发芽和植株生长的影响,解析了TiO_2-NPs对芦苇的生态毒理效应。研究结果表明:几种粒径的TiO_2-NPs在较低浓度(≤200 mg·L~(-1))下对芦苇种子发芽均具有一定的促进作用,高浓度处理会抑制芦苇种子发芽;当TiO_2-NPs浓度为500 mg·L~(-1)时,处理后的芦苇种子的发芽指标较空白对照均出现显著降低,4 nm和20 nm的TiO_2-NPs对芦苇种子发芽的半数有效浓度(EC50)分别为1 075 mg·L~(-1)和1 680 mg·L~(-1)。TiO_2-NPs对芦苇植株的毒害作用表现为植株生长速度减缓甚至停滞、叶片失绿、植株萎焉或枯死、芦苇倒二叶面积增长率降低,并且TiO_2-NPs的粒径越小、浓度越高毒害作用越明显。随TiO_2-NPs浓度升高,处理后芦苇叶片的叶绿素含量和植株体内的Mg含量均降低,根系的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、丙二醛(malondialdehyde,MDA)均升高,而且越小粒径的TiO_2-NPs对芦苇的处理效果越明显。3种粒径的TiO_2-NPs均能进入芦苇体内,粒径越小、浓度越高进入的量越多,但是TiO_2-NPs比较难以从根迁移转运至茎和叶。