粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径（35 μm和130 μm）及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下,不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明：在20 cm·s-1及38 cm·s-1 2种驱动流速条件下,35 μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130 μm实验组。对于35 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L-1,在38 cm·s-1驱动水流扰动下为0.49 mg·L-1;对于130 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1和38 cm·s-1 2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分别为0.29 mg·L-1、0.30 mg·L-1;驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高,小粒径沉积物,提高驱动流速更利于平衡释放量的提高,且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形（对地形的描述采用y=0.1sin2πx）实验中发现,静态条件下,波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L-1,其后升高至0.40 mg·L-1并达到平衡,而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L-1,其后下降至0.77 mg·L-1并达到平衡;而在20 cm·s-1的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为一致,均逐渐增长至极大值0.39 mg·L-1和0.45 mg·L-1后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明：氨氮添加量为2 000 mg·L-1（TAN≈3 596.7 mg·L-1）时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L-1（TAN≈5 618.7 mg·L-1）时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体（VS）产甲烷率分别为（369.0 ± 17.3）、（318.5 ± 7.6）、（234.7 ± 2.5）、（165.4 ± 19.4）mL·g-1,产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L-1的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta 逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒（ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA）,用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明：CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al3+、Ca2+、Fe3+等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L-1左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。     

磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g-1;MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L-1时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L-1;MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 kJ·mol-1,表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

小球藻生长及其净化猪场废水条件的优化

为提高小球藻净化猪场废水的效果,在户外条件下系统比较了预处理方式、管道光反应器的种类和光径对蛋白核小球藻生长及其对猪场废水净化效果的影响。结果表明,猪场原废水COD、NH4+、PO43-、TN、TP含量分别为710、491、54、590和108 mg·L-1 时,蛋白核小球藻对经过3级过滤预处理后的猪场废水净化效果最好,其中脱色率及NH4+去除率分别高达88.56%和83.48%,显著高于对原废水的处理效果(P-1。采用直径为5 cm的立式光生物反应器培养蛋白核小球藻,通过循环采收,藻粉产量可达到0.93 g·L-1,其蛋白质含量最高达到58.9%,汞、砷、镉、铅含量分别小于0.1、1.0、0.5和4.0 mg·kg-1,符合《饲料用小球藻粉》(DB32/T 564-2010)标准。采收小球藻后的出水中,NH4+、PO43-、色度的去除率均高达90%以上,基本达到国家排放要求。该研究结果可为制定猪场废水的净化及蛋白核小球藻的工业化生产方案提供参考。     

热电厂双膜法中水深度处理回用系统膜污染机制分析

以某热电厂实际规模的双膜法中水回用系统为考察对象,对膜污染结构、形貌、组成与特征进行了研究。结果表明：污染物以有机-无机-微生物复合形式存在,形成致密的膜污染层,无机物主要以P、S、Ca、Si、Mg为主,存在垂直分布特征;有机污染物以腐殖质类、蛋白质、微生物代谢产物为主,且研究发现RO过程富里酸类物质主要为微生物源。碱性清洗液具有更佳的膜污染清洗效果。通过分析可知：微生物污染是膜污染暴发的关键原因,其以杆菌和球菌为主,且具有显著的垂直分布特征;表层微生物主要是α和β变形菌,底层中γ变形菌丰度显著增加。微生物污染垂直分布的主要原因是杀菌和化学清洗过程的选择作用,γ变形菌是先锋微生物,是形成稳定膜污染层的关键物种。因此,控制微生物的滋生是RO中水深度处理的关键,这个过程主要包括预处理工艺的选择和优化杀菌、阻垢和化学清洗策略等。     

液相色谱-串联质谱法同时测定污水中10种精神活性物质

建立了采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时测定污水中10种精神活性物质的分析方法。污水样品经甲酸与甲酸铵调节pH后,加入氘代内标混匀,离心并过滤膜后可直接上样分析。研究表明,在1~250 ng/L的线性范围内,10种精神活性物质的线性相关系数均大于0.992,定量限均低于0.5 ng/L。在3个加标水平下,10种精神活性物质的加标回收率为87.2%~114%,相对标准偏差为0.53%~3.60%(n=3)。将该方法应用于某区域10份生活污水样品的检测,在3份水样中检出吗啡、甲基苯丙胺、氯胺酮等精神活性物质,对应的质量浓度范围分别为3.41~9.55、0.90~1.63、1.06~1.78 ng/L。与经固相萃取前处理后的分析方法相比,该方法可在10 min内完成分离和检测的全过程,具有简单、快速、节约的优点,可用于污水样品中10种痕量水平精神活性物质的定量分析。     

基于全生命周期法的矿用柴油重卡碳核算

矿用柴油重卡因工作任务量大和工作环境恶劣,导致其碳排放量巨大。从使用矿用柴油重卡的企业角度出发,采用全生命周期法,理清了矿用柴油重卡全生命周期各个阶段的碳排放量及影响碳排放的因素,建立了矿用柴油重卡碳核算模型。以内蒙古某煤矿4种柴油重卡为案例,对矿用柴油重卡全生命周期碳排放量进行了核算,分析了核算结果,并从车辆重量与经济性角度,分析比较了几种车辆的单位重量排放量和单位价格排放量。结果表明：矿用柴油重卡全生命周期碳排放量由车辆重量和燃料消耗量共同作用,其中燃料消耗量占绝大比重。综合考虑节能减排和经济性,重量为156 t和85 t的车辆是最佳选择,煤矿企业可适当提高该类车辆的占比。在保证工作量的情况下,将138 t和65 t车辆代替为156 t和85 t的车辆,全生命周期内可减少1.275×10⁵ t 的碳排放量,节省9 936.704 万元的花费。本研究结果可为重卡企业开展节能减排工作提供参考。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

负载Cr和Mo锰矿粉基催化剂的脱硝脱氨性能

氨选择性催化还原 (NH₃-SCR) 技术在焚烧烟气NO_x减排控制中广泛应用。然而,目前广泛商业化使用的SCR催化剂价格昂贵且低温活性差。以价格低廉的天然锰矿粉 (MOP) 为载体,采用浸渍法制备了Cr和Mo负载改性MOP,在温度范围150~400 ℃,对比研究了MOP和负载改性MOP的脱硝和脱氨催化效率,并基于NH₃-TPD-MS、FE-SEM-EDS、XRD和XPS对所制备的催化剂进行表征。结果表明：MOP具有较高的催化脱硝脱氨活性;Cr负载可大幅提升MOP的氨转化率,且对脱硝效率没有明显影响;Cr主要以无定形Cr₂O₃形式物理附着于MOP表面,Cr与Mn之间没有明显的相互作用。同时,Mo负载对MOP的氨催化转化也有明显促进作用,2%Mo负载仅轻微减少了MOP在150~250 ℃时的脱硝效率。在5%Mo改性MOP表面,酸性位点数量和NH₃吸附能力显著提高,但Mo与K反应生成钾钼盐结晶,导致Mn⁴⁺和O_α的相对含量降低。该研究结果可为低温低尘尾部布设SCR的同时脱硝脱氨提供参考。