双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m⁻³,pH为6.0~7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g⁻¹;但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

生物阴极微生物燃料电池中同步产电反硝化菌的分离鉴定与性能

利用反硝化筛选培养基从稳定运行的MFC-AA/O反应器阴极板上分离纯化反硝化细菌,经16S rRNA鉴定后,接种于双室MFC的阴极,测试其产电能力以筛选同步产电反硝化细菌,之后对MFC的运行温度和pH进行优化,最后通过扫描循环伏安曲线分析其产电机理。结果表明：分离获得的一株反硝化菌经鉴定为铜绿假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginosa),该菌可实现同步产电脱氮,最高输出电压可达168 mV左右,其脱氮反应的最优pH为7.5,最适温度为30 ℃;在生物阴极起催化产电反硝化作用的可能是Pseudomonas aeruginosa的分泌物,其作为中介体,可从电极获得电子,完成硝酸盐的还原。上述结果说明,Pseudomonas aeruginosa作为接种MFC生物阴极的纯菌,可以实现同步产电反硝化,为反硝化生物阴极MFC的实际应用奠定基础。     

汾河流域水资源承载力评估及生态敏感性分析

汾河流域是山西省重要的水资源供给区,是促进山西省区域协调发展的重要区域,汾河流域高质量发展的关键在于汾河生态环境保护与社会经济协调发展。利用DPSIR-TOPSIS模型对汾河流域水资源承载力进行分析,结果表明,2012—2021年汾河流域的水资源承载力水平实现了阶段性增长,高质量经济发展水平和高水平水资源保护的协同推进促成了水资源承载力的整体平稳上升。基于层次分析法和空间分析法的生态敏感性分析结果表明,轻、中、高敏感区占汾河流域的79.51%,极敏感区占区域的14.45%,植被覆盖度是影响区域生态敏感性的重要考量。本研究对汾河流域水资源承载力和生态敏感性的时空变化进行了综合评估,为汾河流域高质量发展路径设计提供科学依据。     

曝气对管式MBR膜污染及临界通量影响

采用管式膜微滤高岭土悬浊液,考察了恒通量下曝气对膜污染的影响,并对不同膜面气体流速下跨膜压力和膜污染周期变化进行了研究,此外,采用阶梯通量法对临界通量进行了测定。结果表明,曝气可显著减缓膜污染,延长膜污染周期,同时提高膜的临界通量;随着膜面气体流速由0.067 m·s-1提升至0.251 m·s-1时,膜污染平均速率由0.366 kPa·h-1降低至0.104 kPa·h-1,膜污染周期由8 d延长至31 d,临界通量由8~10 L·（m2·h）-1提高至22~26 L·（m2·h）-1。此外,通过惯性模型分析发现,膜的临界通量与膜面混合流速呈良好的线性关系,R2=0.98;但随着膜面气体流速的增加,悬浊液中高岭土粒径逐渐变小,并且通过膜表面污染阻力构成分析发现,膜表面不可逆污染阻力由13.9%提高至31.6%,这不利于膜污染控制。     

3种浮萍对富营养化水体的修复

选用Spirodela polyrhiza、Lemna aequinoctialis和Landoltia punctata 3种太湖浮萍为实验对象,在实验室条件下,研究其生长状况及其对模拟太湖水体的净化效果。结果表明,3种浮萍对水体总氮、氨氮、硝氮和总磷都具有很好的净化效果,S. polyrhiza,L. aequinoctialis和L. punctata对总氮的去除率分别为80.3%、73.7%和83.8%,对总磷的去除率分别为98.8%,96.4%和99.3%,但对有机物的去除作用比较有限。除营养吸收外,浮萍的水质净化能力还表现在对水中环境因子的影响,3种浮萍都能够维持水体pH在4.6~6.5的范围内以适合自身生长,并能够在一定程度上增加水体的溶解氧含量。硝化和反硝化作用是氮去除的主要途径,由于水体溶解氧含量较高,促进了好氧反硝化作用的进行。相比于S. polyrhiza和L. aequinoctialis,L. punctata具有较强的水体净化效果和生长速度,是净化太湖富营养化水体的理想水生植物。     

膜分离-光电催化深度处理高盐含聚污水

海上油田含聚采油污水黏度大、乳化程度高、有机物种类繁多且盐含量高,处理难度极大。尝试采用膜分离-光电催化组合工艺深度处理高盐含聚采油污水,效果较好。考察了停留时间、电流密度、废水pH对光电催化体系运行效果的影响。结果表明：光电催化氧化技术可有效处理该类废水;pH对体系处理效率影响不大;停留时间越长,处理效果越好;随电流密度的增大,油类去除率逐渐提高,COD去除率先提高后趋于稳定。在pH 6~8.5、光电催化单元停留时间50 min、电流密度10 mA·cm-2条件下,出水COD浓度≤50 mg·L-1、石油类浓度≤3 mg·L-1,完全满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）要求。     

电催化氧化处理石化碱渣废液

一种酒红色石化碱渣废液,碱浓度为10%,COD值为110 000 mg·L-1,硫化物平均含量为2%,不能直接进行生化处理。向碱渣中加入4.5%浓硫酸中和处理,提取碱渣废液中7.5%的有机物组分,利用NaOH调节废液中过量的酸至中性后,进行电催化氧化处理,处理条件为：电解时间为2 h;电流为300 A;电压为1.47 V;处理量为1 L;极板间距为1.5 cm;吨水电耗为98.0 kW·h-1;电流效率为54.61%。最终出水COD为38 mg·L-1,出水能够实现≤50 mg·L-1的排放标准。     

微波促进Fe@MCM-48催化K2S2O8降解甲基橙废水

以正硅酸四乙酯(TEOS)为起始原料,硝酸铁为掺杂剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,经沉淀法成功制备了Fe掺杂MCM-48分子筛(Fe@MCM-48),并采用SEM、EDS、XRD、BET、FTIR对其进行了表征。研究了微波促进Fe@MCM-48催化K2S2O8降解甲基橙废水的行为,考察了溶液初始pH、微波功率、微波时间、Fe@MCM-48及K2S2O8用量等因素对废水脱色效果的影响。结果表明,微波-K2S2O8-Fe@MCM-48体系能高效快速降解废水中的甲基橙,在50 mL初始pH为7、质量浓度为500 mg/L的甲基橙废水中,微波辐射功率280 W、微波辐射10 min、Fe@MCM-48用量0.06 g、K2S2O8浓度为0.491 mmol/L的较佳处理工艺条件下,色度和及TOC去除率分别为97.6%和43.7%,微波、K2S2O8、Fe@MCM-48体系对甲基橙废水降解效果明显,产生了协同效应。     

外源钙离子对好氧活性污泥反应器溶解性有机氮特征的影响

为探明外源钙离子对好氧活性污泥系统溶解性有机氮 (DON) 的影响,考察了不同钙离子浓度下 (0~1 mmol·L⁻¹) 出水DON浓度和生物有效性的变化,并结合傅里叶变换离子回旋共振质谱 (FTICR-MS) 及微生物代谢活性和群落结构分析探究钙离子影响的分子层面原因和微生物内在机理。结果表明,出水DON的浓度和生物有效性随着外源钙离子浓度的增加均呈现阈值现象,在最佳钙离子投加阈值浓度 (0.1 mmol·L⁻¹ Ca²⁺) 下,出水DON浓度和生物有效性为1.46±0.12 mg·L⁻¹和17.97%±0.05%,比空白组 (0 mmol·L⁻¹ Ca²⁺) 分别增加了35.2%和降低了47.6%。FTICR-MS分析DON的分子特征显示,钙离子是通过影响好氧活性污泥反应器中氧化程度较低分的组分 (NOSC<0) 影响了最终出水DON的生物有效性。微生物学分析表明,三磷酸腺苷、琥珀酸脱氢酶、脱氢酶、饱和脂肪酸和Luteolibacter菌是推动出水DON去除率提升和生物有效性降低的重要因素。     

环境因子对沙土覆盖底泥抑制有机磷释放的影响

通过室内模拟试验,探究沙土覆盖后环境因子对底泥中有机磷(OP)释放与转化的影响。研究结果表明:河沙加红土的组合覆盖控制底泥OP释放的最佳应用环境条件为温度为25℃的好氧中性环境,该条件下的原位覆盖能增加底泥中OP含量,减少上覆水总磷(TP)的浓度。环境因子改变对底泥中的中等活性磷(MLOP)的转化影响最大,主要通过抑制底泥中MLOP转化,使底泥中OP含量和OP/TP比例增加。碱性磷酸酶活性(APA)与底泥中各形态磷含量的相关性研究表明,磷酸酶活性能反映底泥中OP的转化释放过程,APA与底泥中TP、OP含量呈正相关。