基于碳数分段法的石油烃污染土壤异位热脱附工艺的优化

针对石油烃污染土壤成分复杂、污染严重、修复难度高的问题,采用适用性广、效率高且去除彻底的异位热脱附技术修复石油烃污染土壤。利用碳数分段法及室内模拟实验,探究在热脱附过程中的土壤粒径、含水率和有机质对石油烃及各组分热解吸效率的影响;另外,还采用响应面法对各影响因素进行了优化,以获得异位热脱附修复石油烃污染土壤的最优工艺参数。结果表明,当污染土壤粒径高于1 mm时,石油烃脱附效率均可达90%以上,且粒径越大土壤颗粒中石油烃去除率越高。其中,润滑油段(ORO, C28~C40)组分的脱附效率随粒径变化最为明显。当土壤含水率为15%、脱附时间为50 min时,石油烃脱附效率最大为52.63%。另外,土壤中有机质含量越低,越利于石油烃的脱除,且高温(400~500 ℃)条件下可基本消除土壤中高含量有机质(3.82%)对石油烃脱除的阻碍作用。响应面优化实验得到的最佳工艺参数条件为,粒径2 mm、有机质含量1.44%、含水率为17.68%,在此条件下的石油烃脱附去除效率可达65.32%。该研究结果可为热脱附技术在石油烃污染场地的实际应用提供参考。     

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L⁻¹的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^–1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amoA基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明：1~3 mg·L^–1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^–1;5~10 mg·L^–1的SDZ仍能促进${\rm{NH}}_4^{+} $-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amoA基因丰度是AOA amoA基因丰度的12.2~168.5倍。1~10 mg·L^–1的磺胺嘧啶暴露显著抑制了AOB amoA基因丰度(P<0.05),但能有效刺激AOA amoA基因丰度上调(P<0.05)。高通量测序结果表明,添加磺胺嘧啶改变了AOB的种群多样性及结构,且1~3 mg·L^–1的SDZ能显著促进AOB种群多样化和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)生长(P<0.05)。SDZ对氮源的补充、对AOB与AOA丰度占比的改变、对微生物耐药性的促进以及对AOB种群结构的干扰是其影响纯膜MBBR氨氧化过程的主要机制。     

侧流电除尘增效机理与检验

针对现有许多电除尘器难以满足日益严苛的颗粒物排放要求而面临提效改造的现状,根据经典电除尘理论,降低电场风速是电除尘器提效的一个有效途径,进而提出一种通过改变烟气流向成倍降低电场风速的侧流电除尘器。首先,为阐明侧流电除尘器的增效机理,基于已有的关于紊流情况下流速对颗粒悬浮作用的研究结果,通过受力分析给出了在有悬浮升力影响下带电颗粒的电除尘效率理论表达式,证明了降低电场风速的增效作用比增加电场长度更有效。然后,在极配结构和处理流量相同、平均入口含尘浓度约1 400 mg·m-3和场强在2.5~4.5 kV·cm-1的情况下,采用中位径为3.5 μm的硅微粉进行了侧流电除尘器和常规电除尘器的减排效果对比实验研究。结果表明,侧流电除尘器的平均排放浓度比常规电除尘器降低45％,减排作用突出。     

芒果核壳炭的制备及对水中Cr6+的吸附

以芒果核壳为原料通过H3PO4活化制备了新型的吸附剂H3PO4-C。考察了影响该吸附剂对水体中Cr（VI）的去除效果的因素,并研究了吸附动力学特征和吸附过程控制机理。结果表明,芒果壳生物质炭对Cr（VI）具有良好的吸附能力,在25℃下,较佳的吸附条件为：当投加量为3 g·L-1,Cr（VI）初始浓度为50 mg·L-1,溶液pH值为3时,吸附5 h,去除率为93.8%。准一级、准二级动力学模型用来拟合吸附过程,结果表明,准二级动力学符合该吸附过程,吸附速率常数为0.001 3 g·（mg·min）-1。用Langmuir和Freundlich模型描述吸附等温过程,结果说明,该吸附过程服从Langmuir吸附,饱和吸附量为28.571 mg·g-1,内扩散为该吸附过程的限速步骤,内扩散系数D=4.21×10-9 cm2·s-1。     

碳氮共掺杂污泥基吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,通过添加尿素等辅助材料碳化制备污泥基吸附剂。采用比表面积孔隙分布测定仪、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对吸附剂表面组成及其结构进行表征,对比研究了掺入添加剂前后碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附行为。结果表明,C/N共掺杂碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附性能较直接碳化污泥吸附剂明显提高,2种吸附剂的最佳吸附时间分别为2 h和4 h,pH是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr（Ⅵ）的关键因素,其最适pH值均在1.0~2.5范围内。室温下C/N共掺杂污泥吸附剂吸附Cr（Ⅵ）符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述2种碳化污泥基吸附剂的吸附行为。热力学研究表明,C/N共掺杂污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附是一个自发的吸热过程。     

再生水臭氧氧化处理工艺对水质生物稳定性的影响

为了保障再生水水质生物稳定性,控制再生水在储存、输配和利用过程中微生物生长,对再生水臭氧氧化处理工艺水质生物稳定性进行了研究。研究发现,臭氧氧化对再生水厂二级出水的溶解性有机碳（DOC）去除效果有限,对UV254和荧光强度有较好的去除效果,但可导致水样AOC水平升高,水质生物稳定性降低。分析臭氧氧化后不同有机物组分的变化情况,发现臭氧氧化对分子量为0.5~20 kDa有机物有较好的去除效果,而分子量小于0.5 kDa有机物没有明显变化。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。     

NiFe2O4/ZnAl-LDH吸附去除水中Cr(VI)

采用共沉淀法合成磁性复合材料NiFe2O4/ZnAl-LDH,通过静态吸附试验考察复合材料去除水中Cr（VI）的性能,系统地研究了溶液初始pH值、吸附剂投加量、吸附时间和温度等因素对Cr（VI）去除效果的影响。结果表明,当溶液初始pH值为2、初始Cr（VI）浓度为50 mg·L-1、吸附剂投加量为4 g·L-1时,吸附过程在240 min内达到平衡,此时Cr（VI）的去除率为89.5%。动力学和吸附等温式的研究表明：NiFe2O4/ZnAl-LDH吸附Cr（VI）的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明该吸附过程为自发、放热的反应过程,低温有利于吸附剂对Cr（VI）的吸附。吸附剂经4次再生后对Cr（VI）仍有83.1%的去除率,且其在外加磁场的作用下能快速与水溶液分离,因此NiFe2O4/ZnAl-LDH可作为去除水中Cr（VI）的良好吸附剂。     

微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响

针对目前市政污泥处理资源化与减量化效率低的问题,利用微好氧预处理技术进行预处理,提高其甲烷产量。利用有机物溶出效率、VSS减量、甲烷产量3项指标对预处理效果进行了评价;研究了不同参数条件下微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响;探讨了微好氧预处理对污泥胞外聚合物的影响。结果表明,微好氧预处理可以促进污泥溶解性有机物释放、提高VSS去除率;在最佳反应条件下(曝气强度0.30 m³·(min·m³)⁻¹、预处理时间12 h),相对于未经过预处理的工况,甲烷产量可提高26.77%;微好氧预处理对剩余污泥活性细胞的影响主要发生在胞外聚合物部分,同时也存在对活性微生物的破解作用。市政污泥经过微好氧预处理后,可有效提升后续中温厌氧消化或高温厌氧消化的甲烷产量。     

生物滞留池对屋面径流基本污染物的控制

快速的城市化导致不透水性下垫面急剧增加,进而加剧了径流污染,尤其是屋面径流污染。生物滞留池作为低影响开发理念的核心措施之一,对径流的净化效果显著。以屋面径流为控制对象,设计了3个生物滞留池用于探究不同土壤层厚度和不同进水方式对生物滞留池出水的影响。结果表明,实验收集的屋面径流污染严重,COD和TN为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类。经生物滞留池处理后发现,3个生物滞留池对悬浮物(SS)的去除效果较好,去除率为92.2%～98.7%,装填20cm土壤的表层进水生物滞留池较装填15cm土壤的生物滞留池出水污染物浓度低。装填20cm土壤的表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD、TN和TP的去除能力总体相当,表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD的去除率分别为91.7%、90.4%,对TN的去除率分别为93.8%、86.5%,对TP的去除率分别为70.1%和72.7%。