基于敏感性分析的危险废物填埋场工程和地质屏障参数优化

为优化危险废物填埋场地下水污染风险控制的工程/地质屏障参数,基于过程模型模拟-参数敏感性分析-参数优选的系统框架和方法,分析关键参数对于地下水中渗滤液所携带污染物浓度的影响和敏感性,基于分析结果推荐技术参数的取值区间和最低的技术参数要求.结果表明:①各参数对地下水污染风险的敏感性排序依次为导排支管间距>含水层厚度>导排层坡度>天然衬层渗透系数>导排层渗透系数>地下水流速.②当导排支管间距>25 m、导排层坡度 < 2%、导排层渗透系数 < 0.000 1 cm/s、天然衬层渗透系数>1×10-6 cm/s时,地下水污染风险急剧增大;反之,当导排支管间距 < 10 m、导排层坡度>3%、导排层渗透系数>0.01 cm/s、天然衬层渗透系数 < 5×10-7 cm/s时,对地下水污染风险的管控并无明显影响.③导排支管间距最低为25 m,但不宜 < 10 m,导排层坡度最低为2%,但不宜>3%,导排层渗透系数最低为0.01 cm/s,天然衬层渗透系数最低为1.0×10-6 cm/s.研究显示,现有标准中给出的参数取值具有合理性,但范围较广,应结合水文地质参数与填埋场参数确定.      

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

ZnAlFe类水滑石的制备及其吸磷性能的研究

用共沉淀法制备了系列锌铝铁类水滑石(LDH)并考察了LDH的吸磷性能.结果表明,n(Zn)∶n(A1)∶n(Fe)=2∶0.2∶0.8时,LDH对磷酸根的吸附能力最好.温度为30℃,初始pH值为6时,磷饱和吸附容量达51.81 mg/g.吸附前后LDH的XRD和FT-IR分析表明,LDH主要通过表面吸附、离子交换以及形成Zn3(PO4)2·4H2O层来实现磷酸根的去除.     

基于病毒防护的填埋场隔离距离研究

为研究渗滤液中致病性病毒对填埋场隔离距离的影响,提出一种基于系统健康风险目标的建模方法,用于确定地下水梯度、水力传导系数和包气带厚度对隔离距离的影响,基于线性剂量-效应模型和可接受的感染风险[<10^-4/（人·a）]推导确定了饮用水肠道病毒浓度限值,通过耦合渗漏源强模型-以及水流和病毒在包气带中的纵向迁移转化和含水层中的水平迁移转化模型,构建了污染物泄露-迁移-降解的解析模型,并基于Monte-Carlo模拟表征解析模型中参数的不确定性.选择某典型生活垃圾填埋场开展案例研究,结果表明,在砂含水层中为44~564m,在砾石含水层中为91m~2.39km,在粗砾石含水层中为1.74~27.29km;地下水梯度从0.001变化到0.05,导致最高梯度处的隔离距离比最低梯度大10~20倍;当包气带厚度从1m增加到10m时,隔离距离可缩短到10m以内.隔离距离的确定需根据具体的安全防护要求和水文地质条件确定.     

空气流体振荡提升曝气溶氧效率的效果及机制

开发了新型空气流体振荡器用于曝气系统，将进入曝气器的稳定流变为振荡流，以标准氧总传质系数为指标，考察了曝气盘类型、振荡器反馈通道长度、空气流量等因素对曝气溶氧效率的影响，并通过Fluent软件模拟振荡器内部流场，分析振荡原理。结果表明，流体在振荡器内产生稳定附壁现象，控制端对流体的压力作用使其流向产生周期性切换，从而产生流体振荡效果。在振荡器反馈通道长度10.5 cm、空气流量10.0 L/min的条件下，相对于稳定流，三元乙丙橡胶（EPDM）微孔曝气盘振荡流可使标准氧总传质系数提升114.6%。振荡流通过增大气泡密度和减少气泡兼并行为来减小气泡尺寸，振荡流的气泡平均尺寸相较于稳定流降低了42.6%。     

焙烧态镁铝铁类水滑石对磷酸根离子的吸附

用共沉淀法制备了镁铝铁三元类水滑石(LDH),在不同温度下对其焙烧4 h,得到焙烧态类水滑石(CLDH).采用XRD、FT-IR对材料进行分析,研究其对水中磷酸根的吸附性能和机制.结果表明,铁的掺杂量过大会破坏类水滑石的层状结构,且随着铁含量的增大,类水滑石对磷酸根的吸附量逐渐减小.当Mg/Al/Fe物质的量之比为2∶0.9∶0.1,在300℃下焙烧时,CLDH吸附磷酸根能力最好,吸附容量约27.03 mg.g-1,为焙烧前的1.32倍.在pH 4—11范围内,在竞争离子存在的条件下,CLDH-0.1-300都能表现出较好的吸附性能,对实际废水中的磷也有较强的吸附能力.CLDH-0.1-300对磷酸根的吸附符合二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温式.用浓度为0.5 mol.L-1的NaOH溶液可以对吸附磷酸根后的类水滑石CLDH-0.1-300实现解吸再生,"吸附-再生-再吸附"循环3次后吸附容量仍接近初始值的60%.     

高铁酸盐对活性及分散染料的脱色研究

采用湿法制备了高铁酸钾(K₂FeO₄)氧化剂,研究了其对染料活性艳红X-3B(X-3B) 和分散蓝2BLN(2BLN)在不同pH条件下的脱色效果,并对Al₂ (SO₄)₃、K₂FeO₄及O₃对活性及分散染料的脱色效果进行了比较。结果表明：高铁酸钾对活性及分散染料的脱色效果明显, X-3B脱色率随pH的增加不断提高,2BLN脱色率在pH 6～10范围内无明显变化,在pH＝5时达到最大值。在X-3B及2BLN浓度同为100 mg／L,pH分别为10、5, K₂FeO₄浓度分别为100 mg／L和200 mg／L时,BLN及X-3B的脱色率分别达到92.3％和87.3％。在相同条件下,K₂FeO₄对活性艳红X-3B的脱色效果好于Al₂(SO₄)₃和O₃; 而K₂FeO₄对分散蓝2BLN的脱色效果虽比Al₂ (SO₄)₃稍差,但比臭氧的脱色效果要好。同时还研究了K₂FeO₄对活性及分散染料的脱色机理,结果表明： 高铁酸钾对X-3B的脱色依赖于K₂FeO₄的氧化作用,而对的2BLN的脱色则以絮凝为主。     

固定化藻膜去除水中氮磷的模拟研究

针对富营养化水体生物修复和污水深度处理氮磷的去除,将细颤藻、水绵、水网藻、栅裂藻固定在纤维填料上,形成固定化藻膜。用固定化藻膜处理模拟富营养化湖水、实际富营养化湖水、城市污水二级出水、低质量浓度生活污水,考察固定化藻膜去除氮磷的效果。实验结果表明,固定化藻膜具有良好的去除磷、氨氮能力,对水中有机物去除也有一定的促进作用。对TP质量浓度小于5.0mg·L-1,NH4 -N质量浓度小于34.0mg·L-1的污染水体,四种藻膜都有良好的去除氮磷能力,其中栅裂藻去除TP、NH4 -N的能力最强。综合除污能力和藻细胞的可固定性,水绵应是最佳的备选藻种。研究结果显示,固定化藻膜具有良好的除污性能,预示了悬浮载体将在水体生物修复、氧化塘污水处理方面具有重要的潜在应用价值。     

曝气生物滤池的工作性能与高度的关系

研究了曝气生物滤池工作时水头损失，CODCr、NH4^ -N、固体悬浮物（SS）的去除率及CODCr、NH4^ -N的负荷与高度的关系。结果表明：（1）最大CODCr负荷、SS的主要截获和近50%的水头损失都出现在碳化柱的0～1m区域，最大NH4^ -N负荷出现在碳化柱的1～2m区域；（2）尽管在低负荷条件下，污染物的降解仅集中在部分区域，但一定的填料高度为曝气生物滤池的高负荷运行和抗冲击负荷提供了条件；（3）根据水头损失的变化规律，滤池的下部设置污泥排放阀有利于降低反冲压力、气量和水量。     

基于清洁生产理念的建筑垃圾减量技术

建筑垃圾的处理仍是一个世界性难题,在中国其主要处理方式仍是传统填埋。垃圾填埋会占用土地、污染土壤和地下水、释放温室气体甲烷等。建筑垃圾产生于建筑工业,在建筑工业整个环节中贯彻清洁生产理念是解决建筑垃圾问题的根本措施。调研世界建筑垃圾处置现状和发展趋势,可知建筑垃圾管理的主要措施是源头减量、施工减量和资源化利用,贯彻"避免产生、尽量减少、资源化利用和安全弃置"的原则,具体通过优化设计、采用先进施工技术、健全法律法规、强化施工过程管理和废物就地利用等方式实现,最终降低外运至消纳场的建筑垃圾量。结合中国实际情况,建筑垃圾用于道路材料有很大发展空间。