低C/N(<3)条件下SNEDPR系统启动及其脱氮除磷特性研究

为了解同步硝化内源反硝化除磷（SNEDPR）系统处理低C/N（<3）污水的脱氮除磷特性,采用厌氧/低氧（溶解氧0.5~1.0mg/L）运行的SBR反应器,以低碳城市污水为处理对象,考察了C/N对SNEDPR启动、脱氮除磷性能优化与菌群结构变化的影响.结果表明：进水C/N由4.3提高至5.15时,系统脱氮除磷性能均逐渐增强,系统总氮（TN）和PO₄^3--P去除率最高达89.3%和90.6%;降低进水C/N <3后,系统脱氮、除磷性能均呈现先降低后逐渐升高的趋势,但低C/N对PAOs（聚磷菌）除磷性能的影响高于其对反硝化聚糖菌（DGAOs）内源反硝化脱氮性能的影响,表现为TN和PO₄^3--P去除率分别先降低至21.4%和3.4%后逐渐升高至92.9%和94.1%.系统稳定运行阶段,单位COD平均释磷量和SNED率达437.1mgP/gCOD和89.1%,出水NH₄⁺-N、NO_x^--N和PO₄^3--P浓度平均为0,4.4,0.2mg/L.经136d的运行,系统内PAOs,GAOs,AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝酸盐氧化菌）分别占全菌的（16±3）%,（8±3）%,（7±3）%和（3±1）%,其保证了系统除磷、硝化和反硝化脱氮性能.此外,系统好氧段存在同步短程硝化内源反硝化,是实现低C/N（<3）污水高效脱氮除磷的原因.     

基于声纳渗流技术的地铁联络通道涌水探测应用研究

针对复杂水文地质条件的地铁区间隧道联络通道涌水风险,引入声纳渗流技术探测联络通道区域内地下渗流场特征,采用三维流速矢量声纳测量仪分别进行洞内无损探测和地表井孔测量,综合判断探测区域内的渗流场分布规律。研究结果表明:声纳渗流技术可以在水文地质勘察和涌水渗漏治理中应用,快速准确地测量渗水路径、补给来源以及流速、流向、流量、渗透系数等量化指标,以此建立地下渗流场三维可视化云图,科学指导工程降水设计、涌水渗漏处理,并能验证注浆堵漏处理效果,提前防控暗挖隧道涌水渗漏风险,可为类似工程的安全风险管控提供借鉴和参考。     

Modeling of acute cadmium toxicity in solution to barley root elongation using biotic ligand model theory

Protons（H⁺）as well as different major and trace elements may inhibit cadmium（Cd）uptake in aquatic organisms and thus alleviate Cd toxicity.However,little is known about such interactions in soil organisms.In this study,the independent effects of the cations calcium(Ca²⁺),magnesium(Mg²⁺),potassium（K⁺）,H+and zinc(Zn²⁺)on Cd toxicity were investigated with 5-day long barley root elongation tests in nutrient solutions.The tested concentrations of selected cations and trace metal ions were based on the ranges that occur naturally in soil pore water.The toxicity of Cd decreased with increasing activity of Ca²⁺,Mg²⁺,H⁺and Zn²⁺,but not K⁺.Accordingly,conditional binding constants were obtained for the binding of Cd²⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,H⁺,and Zn²⁺ with the binding ligand:log K_CdBL5.19,logK_CaBL2.87,logK_MgBL2.98,logK_HBL5.13 and logK_ZnBL5.42,respectively.Furthermore,it was calculated that on average 29% of the biotic ligand sites needed to be occupied by Cd to induce a 50% decrease in root elongation.Using the estimated constants,a biotic ligand model was successfully developed to predict the Cd toxicity to barley root elongation as a function of solution characteristics.The feasibility and accuracy of its application for predicting Cd toxicity in soils were discussed.     

基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

铬-菲复合污染土壤的电动修复效果

为了解决常规电动修复方法对土壤重金属-有机物复合污染去除效率低的问题,采用向电解液中添加表面活性剂以及控制阴极电解液为酸性的电动强化修复技术,以Cr和菲为代表性污染物,研究电压和表面活性剂〔TritonX-100(曲拉通100)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)〕以及阴极电解液pH对修复效果的影响. 结果表明:Cr(Ⅵ)以阴离子团形式呈现向阳极迁移的趋势,菲呈现向阴极迁移的趋势;随着施加电压的升高,污染物去除率也会相应提高,当电压梯度升至1.0 V/cm时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别达到34.3%、76.9%、12.7%. 在电压梯度为1 V/cm的条件下,控制阴极电解液pH为4.00时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别升至45.1%、84.8%、23.1%;向电解液中添加表面活性剂后能提高污染物的去除率,其中,添加SDBS能够将Cr-菲复合污染土壤中Cr(T)、Cr(Ⅵ)的去除率由34.3%、76.9%升至39.9%、82.0%,添加TritonX-100能够将有机物菲的去除率由12.7%升至27.0%. 研究显示,修复处理后污染物浓度均有不同程度的降低,充分表明电动处理时提高修复电压、添加表面活性剂以及控制阴极电解液的酸碱性可以明显促进污染物在土壤中的迁移.      

安徽某铁矿酸性矿山废水夏季和秋季微生物群落结构特征

分别采集了夏秋两季安徽某铁矿的酸性矿山废水样品,分析其物理化学参数,并利用分子生物学方法研究了该酸性矿山废水中微生物群落结构随时间和空间的变化规律.结果表明:该矿山废水酸性极强,夏季所采样品pH在2.80左右,且阴阳离子含量很高,Al~(3+)为1108~1138mg·L~(-1),SO_4~(2-)则高达19.80~23.79 g·L~(-1).秋季样品p H没有明显变化,但由于两次采样期间的大量降水,样品中各离子含量明显低于夏季.值得注意的是,该极端酸性的矿山废水中叶绿素a含量较高,夏季达63.8~94.2μg·L~(-1),秋季则降至16.6~32.7μg·L~(-1).无论是在夏季还是秋季,Alphaproteobacteria在绝大多数位点的细菌群落中占据着优势地位.化能异养菌Acidiphilium是最主要的细菌菌属,它在夏季和秋季各位点群落中所占比例都达20%左右,这应该与其丰富的代谢方式有关.对于真核微生物群落,夏季主要为尖毛虫和小球藻,秋季主要为棕鞭藻和小球藻.小球藻是该酸性生态系统主要的生产者,尖毛虫和棕鞭藻则扮演着顶级消费者的角色.该酸性废水应处于酸水形成末期,所以细菌群落中化能异养菌占据着优势地位,化能自养菌比例较少.由于温度等理化性质的不同,微生物群落结构随时间和空间发生了一定变化,其中以真核微生物群落结构变化最为显著.     

燃气发动机瞬态工况下NOx排放特征

NO_x排放控制是发展燃气汽车的核心问题.为获得增压中冷燃气发动机瞬态工况NO_x的排放特征,实验选取了6MK375N-50增压中冷燃气发动机,研究了不同转速、转矩、进气流量、进气温度及湿度对NO_x排放的影响.试验结果表明NO_x的排放随着转速的增加先升高后减缓,转速为1400 r·min-1时NO_x排放最高,转矩的增加也会使NO_x排放增加,随着进气流量的增加,NO_x排放量先增加后稳定,进气流量为180 kg·h~(-1)时NO_x排放最高,进气温度对NO_x排放也有直接影响,进气温度为31℃时NO_x排放最高,随着进气湿度的增加,NO_x排放水平降低,对试验结果的双因素方差分析得到,各影响因素对NO_x的排放影响均非常显著.对1400 r·min-1下各个工况对应NO_x进行拟合,变化规律符合公式y=a-b×ln(x+c).     

改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.     

鹤庆湖泊沉积物样品的BeO制备

湖泊沉积物是研究古气候、古环境的理想对象。本文选取鹤庆湖泊沉积物开展了样品BeO制备的实验研究。通过对比黄土提取~(10)Be的思路,利用条件实验确定了先沉淀去除常量元素,再进行阳离子交换的新的实验流程。加速器质谱仪的测量结果表明该流程有效可靠,为下一步拓展湖泊~(10)Be环境示踪的新方向提供了实验方法基础。     

酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴

采用酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴。实验结果表明:废锂离子电池在600℃下煅烧5 h可将正极材料上的有机黏结剂与正极活性物质分离;正极活性物质在Na OH溶液浓度为2.0 mol/L、n(Na OH)∶n(铝)=2.5、碱浸温度为20℃的条件下碱浸反应1 h后,铝浸出率达99.7%;已除铝的正极活性物质在硫酸浓度为2.5 mol/L、H_2O_2质量浓度为7.25 g/L、液固比为10、酸浸温度为85℃的条件下酸浸反应120 min,钴浸出率高达98.0%;酸浸液在p H为3.5、萃取剂P507与Cyanex272体积比为1∶1的条件下,经2级萃取,钴萃取率为95.5%;采用H_2SO_4溶液反萃后在硫化钠质量浓度为8 g/L、反萃液p H为4的条件下沉淀反应10 min,钴沉淀率达99.9%。