Sequential coupling of bio-augmented permeable reactive barriers for remediation of 1,1,1-trichloroethane contaminated groundwater

Sequential coupling of high-density luffa sponge (HDLS) immobilized microorganism and permeable reactive barriers (IM Bio-PRBs) was superior to intimate coupling of free microorganism and permeable reactive barriers (FM Bio-PRBs) for remediation of 1,1,1-trichloroethane contaminated groundwater. IM Bio-PRBs had much better performance to removal 1,1,1-trichloroethane (1,1,1-TCA) and prevent the transport of 1,1,1-TCA and inorganic ions (NO₃^?, PO₄^3?, and SO₄^2?). The majority of them were prevented and accumulated in upgradient of IM Bio-PRBs. 1,1,1-TCA and inorganic ions in there contributed to the much faster growth of microorganism in upgradient aquifer. Therefore, the removal of 1,1,1-TCA and consumption of inorganic ions in upgradient of Bio-PRBs played a constructive role in reducing the processing load of following zero-valent iron (ZVI) PRBs and the negative effect of free microorganism cells (biological clogging) and inorganic ions (chemical clogging) on Bio-PRB permeability. In addition, IM Bio-PRBs were more conducive to accelerate the removal of 1,1,1-TCA in long-term remediation and 1,1,1-TCA residual concentration significantly lower than the safety standard of 0.2 mg L^?1. The change of terminal by-products of 1,1,1-TCA contaminated groundwater in Bio-PRBs showed that 1,1,1-TCA could be effectively de-chlorinated and mineralized in Bio-PRBs. The reductant H₂S (prolong the service life of ZVI-PRBs) was much more produced and utilized in IM Bio-PRBs. Taken together, sequentially coupled IM Bio-PRBs had a better overall performance, and its service life could be prolonged. It was a different design and idea to update conventional PRB remediation technology and theory.

     

γAl2O3负载金属氧化物热催化分解沙林毒剂模拟剂

为了考察负载型金属氧化物催化剂对毒剂的热催化分解性能,以γ-Al2O3为载体,金属氧化物(Mn、Ni、Fe、Co、Cu和Ce)为活性组分,采用等体积浸渍法制备了负载型金属氧化物催化剂,对沙林毒剂模拟剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行了热催化分解评价实验,分别研究了不同反应温度、空速条件下热催化分解性能的变化规律。结果表明,在几种负载型金属氧化物催化剂中,CuO/γ-Al2O3表现出了最佳的防护性能。通过调控CuO负载量(1%~20%),发现5% CuO/γ-Al2O3具有较高的分散度和比表面积,热催化分解性能最好。磷物种的沉积造成催化剂比表面积的降低和晶体结构的破坏,是催化剂活性下降的主要原因。     

纳米零价铁对铀尾矿库土壤中铀形态分布及固定效果的影响

针对纳米零价铁(nZVI)对铀尾矿库土壤中铀形态分布和U(Ⅵ)固定效果影响问题,采用逐级化学提取、毒性浸出(TCLP)和磁性分离实验,利用SEM-EDS和XRD对nZVI固定前后的铀尾矿土壤进行表征;研究了nZVI在不同投加量和pH条件下,对尾矿库土壤固定前后铀的形态分布和固定效果的影响,并对nZVI的固定机理进行了探讨。结果表明：当nZVI的投加量为8%、pH为5时,土壤中U(Ⅵ)的固定效果最好,固定后土壤中铀的毒性浸出值仅为13.98%;对经过nZVI处理后的铀尾矿土壤进行磁性分离发现,磁性和非磁性土壤重量占比分别为32.87%和67.13%,其铀含量分别达到55.05%和44.95%,说明nZVI对土壤中的U(Ⅵ)有较好的富集作用。nZVI对铀尾矿库土壤中的U(Ⅵ)有较好的原位固定和富集效果,并能减少土壤中铀的析出。     

液体高铁酸钠同时去除电镀废水中氰化物和重金属

采用自制的电化学装置在线制备液体高铁酸钠,然后将制得的高铁酸钠投加到电镀废水中进行处理,考察不同pH值和不同高铁酸钠投加量对废水中总氰化物、Cu2+、Ni2+去除率的影响;对比研究了高铁酸钠氧化法和次氯酸钠氧化法在处理低浓度含氰电镀废水的效果。结果表明,当pH为9~10,高铁酸钠的最佳投加量为0.024~0.048 mmol·L-1时,总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均在90%以上;在处理低浓度含氰电镀废水时,高铁酸钠对总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均明显高于次氯酸钠。这是因为高铁酸钠能够有效地氧化多种络合态的氰化物,包括Cu（CN）43-、Cu（CN）42-、Ni（CN）42-等,使废水中的重金属转变为离子态;然后在碱性条件下,在高铁酸盐还原产物-Fe（OH）3助凝和絮凝作用下,反应生成沉淀,达到同时去除氰化物和重金属的目的。     

氧化硫硫杆菌JJU-1生物淋滤去除污泥中的重金属

将前期分离得到的嗜酸性氧化硫硫杆菌JJU-1（Thiobacillus thiooxidans JJU-1）接种于污水处理厂污泥中,进行为期7 d的生物淋滤实验,对淋滤过程中的pH值、氧化还原电位（ORP）和重金属去除率进行检测。研究结果表明：氧化硫硫杆菌JJU-1不同接种量处理浸出液的pH下降幅度不同,当接种量为15%时,浸出液pH下降最快,其ORP达到最大值（444 mV）,Cu、Cd和Pb的去除率分别高达79.2%、96.6%和93.4%。添加能源物质S可以明显降低淋滤液的pH,当能源物质S投入量增加到12 g·L-1时,淋滤7 d后,浸出液的pH下降至1以下,浸出液的ORP在S添加量为16 g·L-1时达到最大值（477 mV）,20 g·L-1 S粉添加量条件下,Cr、Cu和Pb的去除率最大,分别为98.8%、74.3%和85.8%;然而,添加能源物质S对Cd的浸出无明显影响。以上研究结果表明,氧化硫硫杆菌JJU-1在去除污泥中重金属方面有着广阔的前景。     

比较两种表面活性剂淋洗去除土壤中的重金属

以停车场和湿地2种土壤为研究对象,分别使用表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠对土壤样品进行淋洗,考察2种表面活性剂对这2种土壤中重金属的去除能力差异及形态分布的影响,并分析淋洗后残留在土壤中表面活性剂的生物毒性。结果表明,2种表面活性剂均可在一定程度上去除2种土壤中的Cu、Cd、Pb和Zn。与湿地土壤相比,2种表面活性剂对停车场土壤中重金属的去除率均较高,且月桂基醚硫酸钠的去除能力优于鼠李糖脂。2种表面活性剂对可交换态重金属的去除效果最好,对残渣态重金属去除率较低。淋洗后2种土样中残留的鼠李糖脂及停车场土样中残留的月桂基醚硫酸钠的生物毒性低,湿地土壤中残留的月桂基醚硫酸钠具有一定生物毒性。     

小尺度农田土壤Pb、Zn和Cd空间分布及污染评价——以云南沘比江沿岸某农田为例

以沘江沿岸面积为96 000 m2的整片农田作为研究对象,采集144个表层土壤样本,利用ICP-MS测定土壤中Pb、Zn和Cd的含量,使用地统计学方法分析Pb、Zn和Cd的空间分布,采用污染负荷指数评价土壤Pb、Zn和Cd污染程度,并对污染来源进行解析。结果表明研究区域农田土壤中Pb、Zn和Cd含量均超过当地土壤背景值,出现了污染富积。根据国家土壤环境质量标准,Pb未超标,Zn超标率为98.6%,Cd超标率为100%。普通克里金空间插值分布图显示,Pb、Zn和Cd高含量区域均沿着省道227和靠近居民区分布,而临近沘江的区域Pb、Zn和Cd含量相对较低,其中Pb、Zn含量变化基本呈现由省道227向沘江方向递减规律。Pb、Zn和Cd之间具有较好的相关性,三者同源概率较大。对Pb、Zn和Cd的污染评价表明,研究区域农田土壤57.78%为中度污染,42.22%为重度污染。从污染负荷指数法（PLI）空间插值图可见,重度污染区域位于省道227沿线与居民区东侧区域,其余区域为中度污染。本研究结果说明,小尺度空间分析方法用于农田土壤污染状况的分析,能有效预测重金属空间分布情况,在土地紧缺的情况下,该方法能有效指导对农田的不同区域进行选择使用和精准管理。     

有机蒸气-空气分子扩散系数实测数据及分析

利用自行研发的气体扩散系数测试装置,测定了烷烃、环烷烃、芳香烃、含氧化合物（酯类、醇类、酮类等）等21种挥发性有机化合物在空气中的分子扩散系数。测定结果表明：互为同系物的有机化合物在相同温度下,分子扩散系数随着分子链的增长而减小,与其沸点呈负相关;互为同分异构体的有机化合物在相同温度下,有支链的分子扩散系数比没有支链的要大。另外,将实验实测值与FSG方程计算值以及文献值进行了对比分析。通过比较实测值与计算值,认为大部分分子结构全部为单键并且不含环状结构的有机化合物的实测值与计算值吻合度比较高,但分子结构中含苯环、碳环和烷烃支链的有机化合物,实测值与计算值吻合度不是很高。建议FSG方程进一步考虑分子结构差异性的影响。     

压力环境下活性污泥的耐盐驯化过程

通过逐步提高盐浓度的梯度盐度方法驯化耐盐活性污泥,采用加压-常压对比实验,探讨活性污泥耐盐驯化过程中,0.3 MPa的压力环境对有机物降解规律、污泥脱氢酶活性及胞外聚合物（EPS）含量的影响。结果表明,经耐盐驯化的活性污泥在5%的高盐度环境下仍可达到75%以上的有机物去除率;当驯化盐度达3.5%及以上,加压耐盐活性污泥有机物去除率及污泥脱氢酶活性均高于常压,其优势更为突出。耐盐驯化过程中活性污泥胞外聚合物（EPS）含量较稳定,加压系统EPS含量低于常压,这可能是加压活性污泥法可以实现原位污泥减量的重要原因之一。     

磷渣-粉煤灰基地聚物材料固化含砷废渣

为了处理有色金属冶炼厂产生的含砷废渣,利用磷渣-粉煤灰基地聚物材料对其进行固化处理。在磷渣：粉煤灰=60：40的基础上,通过单因素实验考察了石灰的掺量、化学激发剂水玻璃的模数及掺量、含砷废渣掺量等因素对砷固化体力学性能及砷毒性浸出特性的影响。结果表明：石灰外掺掺量为10%,水玻璃的模数为M=1.2,且其掺量为4%时,砷固化体的抗压强度和As毒性浸出浓度等指标综合效果达到最佳,地聚物材料对含砷废渣的最大固化容量为34%,其固化体抗压强度可达13.6 MPa,砷毒性浸出浓度为2.4 mg·L-1,满足危险废弃物堆存国家标准要求。通过XRD、SEM等手段分析可以得出,固化后砷通过化学键合的方式变成难溶盐的形式被地聚物材料牢牢地包裹,结构更加密实。