焦化废水中总氮的构成及在生物工艺中的转化

为了明确焦化废水中总氮的构成及在生物工艺中的转化利用,统计分析了总氮及5种无机含氮化合物在A/O1/O2、A/O1/H/O2和O1/H/O2 3个生物处理工艺中的浓度变化,结合模拟实验研究好氧反应中含氮化合物的氨化作用,并探索高浓度氨氮情况下硝化作用的条件控制。结果表明,总氮由氨氮、硫氰化物、氰化物和有机含氮化合物等构成;氨氮和硫氰化物占总氮比例超过80%,是主要贡献者。模拟实验中在COD和SCN-浓度为4 465和1 238 mg/L水质状况下,控制温度17~19℃、pH 7~7.5、溶解氧 1~5 mg/L、SV30为30%,连续曝气50.5 h时实现COD和SCN-去除率达90%和99%。在O1/H/O2工艺二级好氧池中,氨氮浓度380~400 mg/L时,控制温度23~27℃、pH为7.8~8.3条件下,调试运行23 d实现完全硝化作用。研究证明,影响氨化过程与硝化过程效率的因素包括水质、温度、pH、污泥浓度与停留时间等。     

考虑相位的屏障衍射声场工程算法研究

目前声屏障衰减的工程算法均基于能量法,不考虑声源在衍射时的相位变化,而在计算有限长屏障衍射声场或多个屏障的多重衍射声场时,往往误差较大。因此,提出了一种考虑相位、用于计算屏障声衍射的新工程计算方法,该工程算法基于Keller的几何声衍射理论,且延伸自Pierce提出的一个刚性楔形体边界的Hadden-Pierce严格解,相比严格解的积分算法,该简化算法能在计算声影边界的衍射声时避免奇异,计算效率高。使用本文提出的算法、边界元法和Wadsworth研究的实验数据对三维有限长薄屏障和单个厚屏障的双重衍射声场进行了计算,结果表明,该算法与Hadden-Pierce原始积分算法误差在0.5 dB范围以内,与边界元法误差在2 dB以内,且与Wadsworth实验数据吻合度较高;而在计算效率方面,本算法相比原始积分算法提高了500多倍,比边界元法提高了约2400倍,说明本简化算法完全可应用于户外噪声传播中屏障衰减的准确计算。     

蔬菜类废弃物甲烷发酵的产气潜能及过程特征

蔬菜废弃物具有适合厌氧发酵的特性。采用Batch实验方法,对5种常见的蔬菜废弃物的产气潜能进行研究,并在此基础上进一步对厌氧发酵过程限制性步骤及物质转化特征进行分析。研究结果表明:5种蔬菜废弃物累积产甲烷量在发酵0～10 d内增加较快,土豆和白菜废弃物产甲烷潜能最大,分别达到102 mL·g-1(VS),和83 mL·g-1(VS),而黄瓜废弃物的甲烷化潜能较低,只有35 mL·g-1(VS)左右。动力学参数拟合表明:土豆和白菜废弃物厌氧发酵水解、酸化、乙酸化和甲烷化各过程转化速率都明显高于其他废弃物,并且各过程最大转化潜能也较其他类蔬菜高出2倍之多。厌氧发酵限制性步骤分析表明,快速水解生成的SCOD不能有效地转化为VFAs,限制了白菜废弃物厌氧消化的后续转化,而VFAs的累积则是胡萝卜、黄瓜和土豆废弃物厌氧发酵的限制性步骤, SCOD以及VFAs同时累积是茄子废弃物发酵过程的显著特征。对各物质发酵过程物质转化特征分析表明,各废弃物由于4 d以后甲烷菌对乙酸的利用减慢,导致丙酸向乙酸的转化减慢而发生累积现象,10 d以后由于产酸过程的减弱,累积的丙酸盐逐渐转化。     

垃圾焚烧飞灰的石材化固化处理

为促进垃圾焚烧飞灰的无害化处理及资源化利用,提出了一种石材化固化处理方法,并对其产物的使用性能、毒物浸出特性及该方法的经济效益进行探索。结果表明:该处理方法利用C80PHC生产中高温、高压、高湿环境及磨细石英砂的存在使水泥水化产物转变为托贝莫来石,一方面提高混凝土的致密性及强度,减少毒物浸出通道;另一方面将毒物包容或固结在其石材化的晶格中,几乎杜绝了毒物浸出。同时其产物的脱模强度及高压蒸养强度均满足C80PHC的使用要求,从而确保了其资源化利用的可行性。石材化固化处理的处理成本仅约为108.1元/t,使用时也无需额外占用土地、增加设备和材料成本,因此有望在低成本条件下达到无害化处理的工艺水平,是一项经济、环保、可靠的创新技术。     

酒石酸钾钠(PST)对纳滤处理重金属废水的强化机理

在已有纳滤处理重金属实验中,发现适当添加酒石酸钾钠可以使金属去除率增大的同时膜通量没有明显降低,而且纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的负线性关系。采用X-射线（单晶）衍射法对酒石酸钾钠（PST）与Cd2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+ 4种金属离子的络合配位方式进行分析。通过对晶体结构和键长键角等参数的分析表明,酒石酸钾钠主要通过羧基氧原子和邻位羟基氧原子与金属离子鳌合配位形成五元鳌合环;络合配位的中心金属离子Ni2+、Zn2+和Cu2+是六配位形式,而Cd2+是七配位形式。进一步通过配位分析方法计算了不同配比下配合物水分子量的大小,发现其变化特征与纳滤膜通量的变化趋势相似;金属离子络合物体积变化受到配位键长键角和酒石酸根配位数的控制,其变化特征与纳滤截留率变化一致。说明络合物的配位水分子量和配位体积大小2个参数能够分别解释PST强化纳滤处理重金属膜通量和截留率的变化特征。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、Enterococcus faecalis-L2、Lysinibacillus-L3、Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH = 7.0,30 ℃,转速150 r·min⁻¹时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L⁻¹的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H2S、CH4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。