热解温度对污泥碳基材料表面性质及吸附性能的影响

以市政污泥为原料,在300、400、500、600、700和800℃无氧气氛下,热解制备了污泥基生物炭。采用BET、SEM、XPS、FT-IR对不同热解温度下污泥炭进行了表征分析;研究了不同热解温度下污泥炭对污水中有机物的吸附效果和动力学;探究了热解温度对污泥炭微观调控下吸附实际水体中有机物的匹配机质。结果表明,随热解温度的升高,C—H、C—C结合比例降低,C=C、C—O=C比例升高,芳香化程度增加,且比表面积、孔容及表面粗超度均有所增加,1～2 nm微孔比例增多,介孔向微孔发展趋势逐渐明显。800℃热解温度条件下制备的污泥炭对二沉池出水中有机物的吸附效果优于其他温度下制备的污泥炭。吸附温度为298.15 K时,最大吸附容量为282.5 mg·g~(-1),且符合准二级吸附动力学。高温下制备的污泥炭对水体中腐殖酸和富里酸具有较强的吸附效能。这主要是由于表面丰富的含氧官能团、芳香键与腐殖酸和富里酸发生了氢键、化学键缔合作用和π-π共轭作用,同时污泥碳表面发达的孔隙结构和较大的比表面积也提供了更多的活性结合位点,促进了污染物的吸附。     

流化床结晶软化高硬度地下水及其晶体生长动力学

采用流化床结晶软化的方法对北京市城区某地下水进行软化处理,研究考察了软化药剂投加量、诱晶颗粒粒径、诱晶颗粒填料高度、入水流速、碳酸钙过饱和度等参数对水质硬度去除的影响。研究发现,当药剂投加量为220 mg·L~(-1)时,出水钙硬度去除率可达90%以上,总硬度去除率达到60%,出水总硬度可达300 mg·L~(-1)左右。使用石英砂颗粒作为诱晶材料,粒径为0.21~0.43 mm。当诱晶材料填料高度为40 cm,入水流速控制在40~70 m·h-1时,均可得到较好的出水水质。优化反应参数,可控制处理后的出水总硬度在300 mg·L~(-1)左右,即去除235 mg·L~(-1)的暂时硬度,煮沸的水不再浑浊,无水垢生成,并且出水pH可控制在8.5以下。此外,探究了多相流化过程中诱晶颗粒的线性增长速率以及床层增长速率与过饱和度、颗粒粒径、入水流速的关系,通过计算得到晶体线性增长速率相关表达式。     

铜绿微囊藻的胞外有机物对不同混凝剂除藻效果的影响

为了保证水厂在高藻条件下的安全清洁供水,以分布较为广泛的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,采用2种铝系混凝剂AlCl3和聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PACl)进行烧杯混凝实验,考察混凝过程中铝形态对除藻的影响,分析铜绿微囊藻的胞外有机物(extracellular organic matters,EOM)对藻去除的影响机制。结果表明:在PACl浓度为0.04 mmol·L~(-1)时,对藻细胞及浊度的去除率均为90%,而AlCl_3摩尔浓度为0.08 mmol·L~(-1)时,藻细胞及浊度去除率才达到90%;在制备PAC时,会水解产生大量中等聚合形态、性质稳定的Alb,在弱酸性到弱碱性的范围(pH为6～8)内,Alb对藻细胞去除率均可达到95%以上;而AlCl_3只有在比较窄的pH范围内形成原位Al_b,AlCl_3只能在较窄的pH范围内(pH为6～6.5)保持95%藻细胞去除率。与AlCl_3相比,PACl可去除更多表观分子质量为200～300 Da的胞外聚合物,同时PACl混凝后得到的絮体密实度大于AlCl_3。以上结果为研究铝系混凝剂强化去除藻的胞外有机物提供了参考。     

镁铝水滑石及焙烧产物去除水中的天然有机物

为有效去除饮用水中天然有机物,提高水处理效果,本研究对比分析了合成镁铝水滑石及其在200℃、500℃和800℃下的焙烧产物对腐植酸、富里酸在不同pH与温度影响下的吸附去除性能及机理。结果表明,吸附效果有明显的差别,吸附不是简单单分子层物理吸附,存在一定程度的化学作用机理。其中500℃焙烧产物对腐殖酸与富里酸的吸附效果最好,对HA与FA的最大吸附量分别为105.2 mg/g和100.3 mg/g。     

聚合铝混凝过程中pH值的计算与调控

本文通过对混凝过程中典型酸碱平衡体系进行分析,提出了对无机离分子絮凝剂聚合铝（PACl）混凝过程中混凝剂投药量与pH值变化关系进行近似计算的方法,并引入了混凝过程水解度的概念。而后根据实验结果进行了进一步的修正。     

絮体老化与调节对回流进水及混凝的影响机制

为探索絮体老化与pH值调节对回流进水颗粒组成及混凝的影响,采用激光粒度仪进行了絮体粒径分析并通过Al(OH)₃胶体(Al-gel)的老化实验探究了老化与pH值调节对絮体形态及性质的内在影响机制.结果表明,原水颗粒物粒径呈现单峰分布,絮体回流进水颗粒物粒径呈现双峰分布,并且回流进水颗粒d₅₀随着絮体老化时间的增加而减小;由于絮体回流提高了颗粒物与混凝剂接触机率和碰撞效率,因此加快了絮体的生长;絮体在pH=5的环境下老化12h后进行回流混凝的絮体粒径生长速率最高(1.16μm/s)并且生成的絮体具有较大的分形维数(2.35).Al-gel的老化实验结果表明,絮体老化过程会涉及羟桥反应和结晶反应并导致絮体的表面活性基团数量减少,从而不利于与原水颗粒物的相互作用.pH值调节对絮体产生不同的影响,p H=5的条件下进行老化会加速絮体的羟桥反应和结晶反应,而p H=9的条件下进行老化则会涉及溶解-沉淀-结晶反应.     

汶川大地震曲线梁桥震害及破坏机理分析

以汶川大地震中严重破坏的回澜立交桥为例,基于数值模拟手段并结合现场震害调查,分析了回澜立交桥的地震破坏机理。数值分析表明,地震时设有支座的最矮的1号桥墩支座发生滑移破坏,以致刚度较大(次矮)的2号刚构桥墩承受很大的地震惯性力,2号墩首先发生弯曲屈服,此后随延性发展因抗剪能力不足最终发生剪切破坏直至倒塌损毁,呈现典型的弯剪破坏特征。现场震害调查发现,回澜立交桥震害集中于抗弯刚度较大的刚构墩上,而其余桥墩震害相对较轻,主要表现为混凝土保护层的脱落、混凝土开裂以及墩顶支座的滑移破坏等。数值分析结果与震害调查呈现出较好的一致性。     

高温红外烟气检测仪原理及其在钢铁行业中的应用

随着中国对环境治理力度的不断加大,针对燃煤电厂、钢厂、水泥厂等的超低排放要求也日益严格规范。准确监测超低排放烟气中的各项污染物对污染控制设备运行和环境管理尤为重要。选取了适用于钢铁行业复杂烟气环境下的烟气分析仪,分别进行了实验室混合标气条件和某钢铁企业烟气条件下的烟气检测,并选取几种典型烟气分析仪进行比对分析。监测结果的趋势变化与在线监测结果具有较好的对应性,其绝对误差在可接受误差范围内。结果表明：高温红外分析仪具有较好的准确性和现场应用能力,能够满足检测需求。     

市政污泥堆肥过程中挥发性硫化物(VSC)和NH3释放规律

以华北地区某市政污泥堆肥厂为研究对象,开展市政污泥堆肥过程中恶臭气体（挥发性硫化物（VSC）和NH₃）的释放规律研究。用苏玛罐、静态箱采集和气相色谱检测方法,测定了污泥堆肥厂VSC和NH₃空间分布及堆肥过程中的释放规律。结果表明:堆肥过程中产生的典型恶臭物质为NH₃、甲硫醚（DMS）和二甲二硫（DMDS）等,且在静态箱内20 min静置累积浓度排序为NH₃>DMDS>DMS>CS₂>MT>H₂S。NH₃平均累积浓度为2.62~119.64 mg/m3,VSC累积浓度比NH₃低1~2个数量级。针对市政污泥堆肥过程中主要气态污染物的种类及含量的分析,为开展恶臭气体治理提供了参考。     

生物发酵制药VOCs与嗅味治理技术研究与发展

挥发性有机物（VOCs）和异味是生物发酵制药行业排放的主要污染物质,对人体健康和生态环境有潜在危害.目前,针对生物发酵制药行业VOCs和异味污染特征及防控技术的基础研究较少,有关制药企业VOCs和异味污染在监管和治理方面均缺乏充分的理论指导,甚至导致个别药企因环保措施治理不到位而只得搬迁的情况.本文以生物发酵制药行业作为研究对象,总结了不同生产流程、污水处理站和菌渣处理阶段VOCs和异味的污染特征,并在此基础上系统概述了应用于VOCs和异味末端治理技术的发展现状.因此,为更好地解决生物发酵制药行业VOCs和异味污染问题,未来应重点在以下4个方面开展工作：①优化生产工艺,实现污染物的源头削减;②开展针对发酵制药行业VOCs和异味的污染特征研究,建立快速、有效追溯VOCs和异味污染来源的方法;③针对VOCs和异味的污染特征,筛选高效和经济的治理技术;④推进生物发酵制药行业VOCs和异味排放标准和技术规程的制定和实施.