裹包青贮提高玉米秸秆厌氧消化效率的实验研究

秸秆是重要的沼气工程原料,秸秆预处理对其后续厌氧消化效率影响巨大。采用田间裹包青贮方法,设计3因素正交实验,考察了秸秆含水率、压缩比和添加剂对玉米秸秆发酵时间和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:秸秆经过裹包青贮,发酵总时间(total fermentation time,TFT)减少1~2 d,累积产气量达到总产气量的90%所用时间(TFT90%)减少了40%~50%,消化效率明显提高;秸秆含水率对产气效果有明显影响,随着含水率增加,单位总固体(total solid,TS)累计产气量(cumulative biogas yields per TS,CBYT)和沼气日产率(biogas yields rate average day,BYR)由高到低排序为:35%~40%,40%~45%,30%~35%;秸秆压缩比对产气效果有明显影响,随着压缩比的增加,其对CBY和BYR的效应由高到低排序为:185、143与138 kg/m3;添加剂类型对产气效果亦有明显影响,在不同添加剂处理下,其对CBYT和BYR的效应由高到低排序为:尿素处理>甲酸处理>无添加剂处理;正交实验极差分析表明,对CBYT和BYR的影响排序为:含水率﹥压缩比﹥添加剂,其田间裹包青贮进行厌氧发酵的优化组合为:青贮秸秆含水率为35%~40%,压缩比为185 kg/m3,添加剂为营养型,青贮20 d,CBYT和BYR达到最大,分别为646.57 mL/g和173.25 mL/(d·g)。     

同步进出水SBR设备最佳进水方式流态模拟

借助流体计算软件Fluent对某同步进出水SBR设备4种不同进水位置以及3种进水孔排布分别进行流态模拟,根据模拟结果得到最佳的进水方式;同时在该进水方式下对进水流量为0.5、0.7、1.0、1.3和1.5 m3/h时反应器内的流态分布情况进行了数值模拟,最后通过示踪剂实验与模拟结果对比验证。对于实验用SBR(长×宽×高为2 m×2 m×1.2 m),进水流量1.0 m3/h是最佳进水流量,此时反应器内流态稳定,进水区域主要分布于反应器中下部以及远离堰口的池壁附近,死水区面积较小,冲击负荷适中,进水对出水水质影响较小;当进水流量小于1.0 m3/h时,进水主要分布于反应器池底,对角线方向以及远离进水端池壁附近3个区域且彼此相对独立,池内死水区面积较大;当进水流量大于1.0 m3/h时,进水冲击负荷过大,迅速形成短流,影响出水水质。     

不同工况条件混合赤泥力学特性变化规律

在利用常规土工实验和XRF、XRD、SEM等微观测试手段分析了刚出厂混合赤泥化学成分、矿物组成、微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验和固结排水三轴剪切实验对自然风干、浸水饱和、非饱和-饱和干湿循环3种工况条件下混合赤泥不同龄期力学特性的变化规律进行了研究。结果表明,自然风干试样的无侧限抗压强度和粘聚力要明显大于相同龄期浸水饱和试样和干湿循环试样,说明混合赤泥的强度形成与滤水过程有一定联系,且其强度的增长均主要集中在脱水龄期前70天内;混合赤泥在3种不同工况条件下无侧限抗压强度和粘聚力均有一定程度的增长,说明混合赤泥可在浸水环境下生成不可逆增长的具有水硬性的胶结矿物,使其在水环境中不发生崩解,可保证混合赤泥堆体在自然堆存过程中其力学特性满足安全堆载要求。     

TiO2-rGO制备及其对亚甲基蓝溶液的降解

本实验用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过溶胶-凝胶法制备得到TiO2-石墨烯复合材料(TiO2-rGO),研究了不同制备条件对复合材料光催化性能的影响。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),比表面积(BET),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合材料进行表征。结果表明,TiO2-rGO复合材料中的TiO2为锐钛相,且能均匀附着在石墨烯片层上,呈现层状堆积结构;与纯TiO2相比,复合材料具有较大的比表面积和更高的可见光响应。研究了该复合催化剂在紫外光下对亚甲基蓝以降解效果。当焙烧温度为450℃、TiO2/GO质量比为125:1时,制备得到的TiO2-rGO具有最优的光催化效果。     

好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能

为考察不同接种污泥培养好氧硝化颗粒污泥的可行性,分别采用絮状活性污泥和厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在气升内循环序批式反应器(SBAR)中进行好氧硝化颗粒污泥的培养,探讨不同性质的种泥对好氧硝化颗粒污泥的培养及其性能影响。结果表明,以絮状活性污泥、厌氧颗粒污泥为接种污泥均可培养出好氧硝化颗粒污泥,其颗粒成熟时间分别为62和80 d,SVI为25.52和27.68 mL/g,氨氮去除率为93.15%和75.43%,COD去除率在90%以上, SOUR、Zeta和EPS显著提高,微生物活性及疏水性能增强,以絮状活性污泥培养的好氧硝化颗粒污泥性能更优。     

中和共沉淀—铁氧体法处理含镍、铬废水的实验研究

利用中和共沉淀—铁氧体法处理甘肃某稀有金属生产企业产生的含镍、铬废水,同时对该废水的处理工艺条件进行了实验研究。经测定,废水中Ni 2+质量浓度为50mg/L,Cr(Ⅲ)质量浓度为87mg/L。通过实验得到处理工艺的最佳条件:投料摩尔比(Fe2+/(Ni 2++Cr2O2-7))为9,pH=9,温度为70℃。出水中镍、铬均可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中第一类污染物最高允许排放浓度的要求,为中和共沉淀—铁氧体法处理混合重金属废水的工艺条件研究提供了参考。     

APSFZn在富营养化湖泊型水体中的应用

采用复合共聚法制备一种新型无机高分子絮凝剂凹凸棒-聚硅酸铁锌(APSFZn),并应用于富营养化湖泊型原水的实验研究。考察了水体p H、投加量、搅拌强度影响因素对絮凝效果的影响。研究表明,APSFZn具有较宽的p H使用范围。当p H为7.6、投加量为20 mg/L、搅拌强度为快搅速度200 r/min,快搅时间2 min,慢搅速度50 r/min,慢搅时间15 min时,APSFZn絮凝剂对Chl-a、CODMn、TP和TN的去除率分别为91.57%、87.11%、93.48%和48.98%。与传统絮凝剂PAC、PFS、PSFZn对比,APSFZn的絮凝效果明显优于传统絮凝剂。该絮凝剂制备简单、具有良好的稳定性和絮凝特性、工艺无二次污染,将APSFZn应用于富营养化湖泊型原水具有良好的絮凝效果。     

利用卫星遥感评估广西壮族自治区SO2减排成效

基于2005—2012年OMI卫星遥感PBL SO2柱浓度数据分析了广西壮族自治区SO2污染的时空格局和变化特征,并结合燃煤火电厂SO2排放模型估算与工业经济增长数据,在时间、空间尺度上分析了自治区内不同区域的SO2污染对火电厂烟气脱硫政策的响应以及所呈现出的减排成效。结果表明,广西因火电厂脱硫政策驱动的SO2污染改善具有显著的空间异质性,自治区内高污染区的SO2浓度在2011—2012年出现了显著下降,而低污染区的SO2浓度则在8年中持续增长;排放模型估算结果显示,烟气脱硫驱动的火电厂SO2减排贡献将在2008年后持续下降,而遥感观测结果显示,广西全区SO2半年浓度均值总体呈现波动上升趋势,2005—2012年浓度增加了8.6%、年均增长约0.9%;综合工业经济增长数据发现,近年来其他工业源的增量排放已给广西SO2减排带了新挑战,而这一变化仍未得到相关决策部门关注,存在明显缺陷的SO2统计排放量数据尚未得到修正。针对上述污染变化新特征,政府相关部门应引起足够重视,尽快更新完善污染源信息并启动针对其他污染源的限排措施,以确保环境持续改善。     

磁性Fe3O4/石墨烯纳米复合材料催化降解水中17β-雌二醇

利用化学沉淀法制备磁性四氧化三铁 /石墨烯(Fe3O4 /GE)纳米复合材料,并将其与H2O2构成非均相Fenton体系用于催化降解水中微量的17β-雌二醇(E2),研究了初始pH值,初始H2O2浓度,催化剂用量对E2降解的影响。结果表明,Fe3O4/GE纳米复合材料在无需外加光源的条件下能够有效催化降解E2。在pH 7.0,E2初始浓度为1 mg/L,初始H2O2浓度为15 mmol/L,Fe3O4 /GE投加量为15 mg/L的条件下,反应8 h后可去除92.9%的E2。Fe3O4/GE具有便捷的磁分离特性和稳定的催化活性,经过7次循环使用后对E2的降解效率仍保持在91.5%左右。     

网状季胺基阴离子吸附剂制备及吸附性能

以丝瓜络为原料,采用醚化-接枝技术制备出季胺基阴离子交换吸附剂。采用电镜扫描、傅里叶红外光谱、比表面积孔径分布测定仪和元素分析仪等仪器对其进行分析和结构表征,并考察了温度、p H和硝酸盐初始浓度等因素对NO-3去除率的影响。实验结果表明,在20℃,p H值为3~10时,NO-3的吸附率可达90%左右;在不同温度下该吸附过程用Langmuir等温线模型和Freundich等温线模型描述均可;与伪一级动力学方程相比,伪二级动力学方程能更好地描述其吸附动力学方程。