污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下。选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高。本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P=500 W,t=2 h)、碱解(pH=13,t=2 h)和酸解(pH=2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9%、39.1%、31.0%和22.4%的COD溶出率。对预处理后污泥进行传统条件下(SRT=20 d)厌氧消化,分别获得了53.6%、40%、26.8%和24%的甲烷产率(mL/g VSS)增量。同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加。缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈。     

纳米铁催化分解高氯酸盐废水的反应动力学

通过实验考察了酸性条件下纳米铁催化分解高氯酸盐过程中的影响因素,对其分解的动力学进行了研究,并对纳米铁催化剂结构及微观形貌进行SEM、EDS和XRD表征分析。利用阿仑尼乌斯方程和幂指数方程拟合反应动力学方程,获得了高氯酸盐分解动力学方程Ct=C0exp{-0.03773exp(-201.65/T)[H]0.191t},理论的计算值与实验值吻合较好,误差在15%以内。     

铁盐与铝盐对腈纶废水生化出水混凝特性的对比

针对腈纶废水生化单元出水,对比研究了Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3在不同絮凝剂投量和pH时的混凝处理效果,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)、凝胶渗透色谱(HPSEC)等对混凝特性进行了初步探讨。研究显示,2种混凝剂在投量为63.5 mg/L时可获得30%以上的COD去除率,且最佳pH为中性附近。当投量小于32 mg/L时,Al2(SO4)3较Fe2(SO4)3具有更高的COD去除率,进一步增大混凝剂的投量很难提高Al2(SO4)3对COD的去除率,而Fe2(SO4)3则在有限范围内能持续提高COD去除率。EEM光谱分析显示,与Al2(SO4)3相比,Fe2(SO4)3对有机物具有更广的处理范围和更好的去除效果。HPSEC分析表明,Fe2(SO4)3相对于Al2(SO4)3在去除重均分子量为2 776、1 856和1 325 Da的有机物组分方面具有优势。铁盐或铝盐混凝是深度净化腈纶废水生化单元出水的可行方案之一。     

土壤中多环芳烃菲的自然降解特性

自然降解是去除环境中有机污染物的一种重要手段。为了解土壤中多环芳烃的自然降解规律,选择陕北风沙滩地区风积砂为典型土壤,多环芳烃菲为典型污染质,探讨了菲在风积砂中的自然降解规律;建立了菲的降解动力学模型;进一步考察了污染浓度、温度、pH值、含氧量等环境因素对降解的影响。结果表明,风积砂中菲的自然降解符合准一级反应动力学,降解半衰期为17 d;菲的降解率与生物量呈正相关;污染浓度对菲的自然降解影响不显著;25~35℃、中性条件能够促进风积砂中菲的降解;好氧微生物是降解的关键,氧的存在对于土壤中菲的降解具有重要的作用。     

不同工况条件混合赤泥力学特性变化规律

在利用常规土工实验和XRF、XRD、SEM等微观测试手段分析了刚出厂混合赤泥化学成分、矿物组成、微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验和固结排水三轴剪切实验对自然风干、浸水饱和、非饱和-饱和干湿循环3种工况条件下混合赤泥不同龄期力学特性的变化规律进行了研究。结果表明,自然风干试样的无侧限抗压强度和粘聚力要明显大于相同龄期浸水饱和试样和干湿循环试样,说明混合赤泥的强度形成与滤水过程有一定联系,且其强度的增长均主要集中在脱水龄期前70天内;混合赤泥在3种不同工况条件下无侧限抗压强度和粘聚力均有一定程度的增长,说明混合赤泥可在浸水环境下生成不可逆增长的具有水硬性的胶结矿物,使其在水环境中不发生崩解,可保证混合赤泥堆体在自然堆存过程中其力学特性满足安全堆载要求。     

北京市近12年空气污染变化特征及其与气象要素的相关性分析

以北京市近12年空气污染指数(API)为数据基础,首先分析了2001—2012年北京市API、污染等级、首要污染物的变化特征以及污染天数年度值、季度值、月值的变化特征;然后根据API转换得到PM10质量浓度,对其变化特征进行分析;最后采用相关系数法分析了北京市API、PM10质量浓度与气象因素的相关性。结果表明,北京市近12年空气污染天数有明显下降趋势,首要污染物主要为可吸入颗粒物;空气污染主要集中于春季,优良天气主要集中于夏季;PM10质量浓度年度最大值出现在2006年,季度最大、最小值分别出现在春、夏季,月值最大、最小值分别出现在3月和7月;气象因素与空气污染关系密切,气温、相对湿度、降雨量与污染天数和PM10质量浓度均呈显著负相关,而风速与污染天数和PM10质量浓度则呈显著正相关。     

壳聚糖改性红壤去除铜绿微囊藻

研究了聚合氯化铝铁和壳聚糖改性对高岭土、海泡石和红壤去除水中铜绿微囊藻效果的影响。结果表明,壳聚糖改性的红壤对铜绿微囊藻的去除效果最好,其生成絮体密实度大,抗扰动能力强。当改性红壤的投加量为50 mg/L时,叶绿素a和铜绿微囊藻去除率分别达到98.0%、95.1%。该絮凝剂适应性好,在pH为3.0~6.0的范围内对铜绿微囊藻均可取得很好的去除效果,对叶绿素a和浊度的去除率可达90%以上。壳聚糖通过包裹红壤颗粒,借助壳聚糖的粘结架桥和电中和能力,大幅度提高了红壤的絮凝性能。该絮凝剂处理富藻水,具有絮凝效果明显、絮体密实度大、投加量少、绿色环保、经济等优点,在工程上具有较大的实用价值。     

O2/CO2气氛下市政污泥混煤燃烧及动力学特性

采用差示扫描量热法对市政污泥、神华烟煤和淮北烟煤单独及不同比例混合物在O2/CO2气氛下进行燃烧特性的实验研究,结果表明,市政污泥综合燃烧特性最好,神华烟煤次之,淮北烟煤最差;随着污泥掺混比例的增加,混合试样着火温度和燃尽温度提前,综合燃烧特性得到改善,但燃烧放热量减少。利用Freeman-Carroll法对淮北烟煤、市政污泥及两者混合物的燃烧动力学参数进行计算,得到市政污泥、淮北烟煤和神华烟煤的平均反应活化能E分别为48.34、68.32和51.47 kJ/mol。     

海洋石油工程新型溢油监测系统的研究

随着海洋石油的开采力度的加大,海上平台溢油事故也不断发生。在对传统监测方式的不足和海上溢油监测技术未来发展的趋势进行了综合考虑之后,开发了一套基于紫外诱导荧光探测技术的溢油监测系统。监测系统主要由检测终端、数据采集及异常报警系统和计算机处理及显示终端3个子模块组成,可以实现对海上平台潜在油污染源头信息的实时收集、传输、预警等功能。     

硫自养填充床生物反应器去除水中的高氯酸盐

建立了硫自养填充床生物反应器用于水中ClO4-的去除,考察水力停留时间(HRT)、水温的影响及副产物产生规律。结果表明,当进水ClO4-浓度为22.40~21.07 mg/L时,逐步缩短HRT为12、8、4、2、1.5和1 h,经4~6 d的适应期,反应器对其去除率可达99%以上;低浓度的NO3--N(2.17 mg/L)的存在对ClO4-的降解不产生抑制,两者可同步去除;3℃以内的水温波动对其去除影响较小,较大的温度波动(-8℃)会造成去除率下降;Cl-作为惟一还原产物,其浓度增多符合化学计量比。同时,研究证实了硫歧化反应的发生,出水SO42-浓度的增加量大于理论值,S2-离子浓度较低(4-完全去除时,出水pH值比进水降低约1.1个单位。