Groundwater arsenic removal by coagulation using ferric(Ⅲ)sulfate and polyferric sulfate: A comparative and mechanistic study

Elevated arsenic(As) in groundwater poses a great threat to human health. Coagulation using mono- and poly-Fe salts is becoming one of the most cost-effective processes for groundwater As removal. However, a limitation comes from insufficient understanding of the As removal mechanism from groundwater matrices in the coagulation process, which is critical for groundwater treatment and residual solid disposal. Here, we overcame this hurdle by utilizing microscopic techniques to explore molecular As surface complexes on the freshly formed Fe flocs and compared ferric(III) sulfate(FS) and polyferric sulfate(PFS)performance, and finally provided a practical solution in As-geogenic areas. FS and PFS exhibited a similar As removal efficiency in coagulation and coagulation/filtration in a two-bucket system using 5 mg/L Ca(ClO)_2. By using the two-bucket system combining coagulation and sand filtration, 500 L of As-safe water( 10 μg/L) was achieved during five treatment cycles by washing the sand layer after each cycle. Fe k-edge X-ray absorption near-edge structure(XANES) and As k-edge extended X-ray absorption fine structure(EXAFS) analysis of the solid residue indicated that As formed a bidentate binuclear complex on ferrihydrite, with no observation of scorodite or poorly-crystalline ferric arsenate. Such a stable surface complex is beneficial for As immobilization in the solid residue, as confirmed by the achievement of much lower leachate As(0.9 μg/L–0.487 mg/L)than the US EPA regulatory limit(5 mg/L). Finally, PFS is superior to FS because of its lower dose, much lower solid residue, and lower cost for As-safe drinking water.     

河口与近海营养状况评价方法及其应用验证

基于压力-状态-响应(PSR)模型,建立了我国河口与近海营养状况评价法. 通过分析当前富营养化概念模型研究结果,引入A(人为影响指数)和表征过滤与调节作用的ΔSA/SA(层化系数)作为压力指标,从富营养化负面效应筛选出高效的表层ρ(Chla)、d(浮游植物细胞密度)、底层ρ(DO)、a(底栖生物个体丰度)和RT(赤潮指数)作为状态指标,并以v(未来营养盐通量年均变化)作为响应指标. 综合考虑国内外相关标准来界定评价指标分类标准,采用统计处理、矩阵法集成得到G(营养状况等级),并成功应用于九龙江河口区. 应用验证结果表明:2010年九龙江河口区G为“差”,北部采样点优于南部,与人为环境压力空间分布一致;Kolmogorov-Smirnov非参数检验显示,G为“中”和“差”的两类采样点之间的ρ(COD)、ρ(DIN)、ρ(TN)、ρ(DSi)、ρ(SPM)(其中DSi和SPM分别为溶解态硅酸盐、悬浮颗粒物)差异显著(p<0.05),ρ(TP)、ρ(DIP)因“磷缓冲”机制而趋于均匀分布(p>0.05),评价结果可识别出评价体系并未包含的主要环境因子状况;与第一阶段评价法相比,河口与近海营养状况评价法注重富营养化症状的评价,因此具有更易识别营养状况恶化与否的优势.      

探究水质环境监测技术和仪器的发展

文章对近些年来的简易现场水质检测、水质自动监测等水质环境监测技术和仪器发展以及中间存在的问题作出了初步的分析,对国际上以及国内的一些水质环境监测技术的经验和成果进行了总结,对未来此技术的发展方向和重点指明了方向。     

模拟含铀废液的除铀方法与效果

受天然铀矿物形成条件的启发,通过改变含铀废液的物理化学条件,即能在含铀废液中形成较稳定沥青铀矿或者其他沉淀物,实现除铀目的。这种除铀方法被定义为沥青铀矿结晶法。在不同的物理化学条件下采用此方法处理了含铀废液,其结果表明,升高温度、降低Eh,除铀速度加快,除铀效率提高,其中,在物理化学条件为T=85℃、pH=3、Eh=+61.1 mV时,铀元素以沥青铀矿的形式从溶液中析出,除铀率高达99.6%,效果良好。     

预酸化下营养剂添加量对生物沥浸处理洗毛废水的影响

洗毛废水是洗毛生产工艺排出的兼具高COD、高悬浮固体浓度、高色度、难固液分离等典型特征,且对环境存在潜在污染的一类工业废水。通过摇瓶实验,研究了预酸化条件下,生物沥浸技术对洗毛废水的处理效果。结果表明,当洗毛废水经预酸化至pH 5.5、营养剂浓度≥4 g/L、回流比例为1:1的情况下,3个批次实验内复合菌群生物沥浸过程稳定,洗毛废水能够很好地完成生物沥浸过程。反应结束后体系pH稳定在3.0左右,COD去除率高达90%以上,色度由原来的1 875倍降到20倍,沉淀中油脂去除率高于65%,且比阻降低至原来的0.2%~0.3%。而在对照处理中,体系pH值稳定在8.0左右,COD去除率小于10%,油脂去除率不足10%,洗毛废水比阻仅降低20%。因此,采用预酸化及生物沥浸作用有利于洗毛废水酸化处理的连续运行并具有良好的应用前景。     

污泥淋溶器的改进对重金属淋溶行为的影响

为增强污泥淋溶器固定污泥重金属的效果,降低其淋滤液中重金属含量从而更加安全地农业利用,在前期研究基础上对污泥淋溶器进行了改进,实验不同高度开孔和在污泥中间垂直放置黑网两个改进措施。研究表明,距淋溶器底部2 cm处开孔,污泥淋滤液的Cd和Cu总量显著低于底部开孔(原始污泥淋溶器)。淋溶器底部2 cm 形成厌(缺)氧层使得下层硫化物态Zn、Cd和Cu含量显著高于孔的上层,提高了污泥重金属的生物稳定性。添加中间黑网可显著降低污泥淋滤液Cu总量。上述污泥淋溶器的两个改进措施均可有效固定污泥中某些重金属,减小污泥淋滤液重金属累计总量,促进污泥淋滤液更安全农用。     

Fered-Fenton法处理石化废水反渗透浓水

以Ti金属网为阴极、Ti负载RuO2金属网为阳极,构建Fered-Fenton反应系统,处理石化废水反渗透膜法浓水.考察H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH值和电流密度等因素对废水处理效果的影响,并分析了废水可生化性及污染物降解规律.结果表明,在H2O2浓度为75.0 mmol/L,Fe2+浓度为7.5 mmol/L,初始pH值为3.0,电流密度为5.1 mA/cm2的条件下,反应120 min后废水TOC可由198.2 mg/L降到99.6 mg/L,有机污染物矿化率达到49.7%,BOD5/COD由0.11提高至0.31,废水可生化性明显改善.三维荧光光谱(EEM)分析结果表明,Fered-Fenton法对废水中类蛋白、类富里酸等荧光有机物去除率达到66.7%,该类大分子难降解有机物的氧化降解有利于改善废水可生化性,为进一步的生化处理创造了良好的条件.     

基于粒度分布的活性污泥胞外聚合物提取及凝聚特性分析

胞外聚合物(EPS)在活性污泥的凝聚及结构方面起着重要的作用。现有研究一般根据分离难易程度及空间分布,将EPS分为溶解型EPS(SEPS),松散结合型EPS(LB-EPS)和紧密结合型EPS(TB-EPS)。本研究提出了根据EPS功能进行分类的概念,将EPS分为絮体EPS(extra-microcolony polymeric substances,EMPS)和菌胶团EPS(extra-cellular polymeric substances,ECPS)。以活性污泥粒度分布的演变为基础,采用阳离子交换树脂法作为一次提取法,甲醛加碱法和超声-高速离心法2种方法分别作为二次提取法,对EMPS和ECPS进行分离提取,并对其功能及凝聚特性进行分析。结果显示,阳离子交换树脂法可有效提取EMPS,而超声-高速离心法可有效提取ECPS。ECPS比EMPS含有更多的蛋白质和多糖,且ECPS比EMPS具有更强的疏水性。此外,EMPS和ECPS都表现出较强的带负电特性。结果表明,活性污泥絮体层级和菌胶团层级的聚合力不同,絮体层级的絮凝主要由二价阳离子的桥联作用引起,而菌胶团层级的凝聚则是由疏水作用等其他作用力引起。     

污染土壤胶体释放特征及其对锌运移的作用

污染土壤样品采自辽宁省某炼锌企业周边农田。通过室内土柱淋溶实验,研究不同pH和离子强度下土壤胶体的释放特征以及对重金属Zn在土壤中运移的作用。结果表明,土壤胶体的释放均呈现先逐渐增强而后渐弱,并趋于稳定。pH和离子强度对土壤胶体的释放有明显的影响,弱酸(pH=6)条件最有利土壤中胶体的释放,其次是中性(pH=7)和碱性(pH=9)条件,在强酸(pH=4)条件下最弱。随离子强度增加,土壤中胶体的释放能力逐渐减弱。淋出液中胶体结合态Zn浓度均超过总Zn浓度的50%,且淋出液中的总Zn浓度与胶体的浓度相关性显著。经SPSS分析,pH=4、6、7和9时,该线性相关系数r分别为0.749、0.948、0.966和0.927,呈极显著相关关系。钙离子强度为0.001、0.01、0.1和0.5 mmol/L时,相关系数r分别为0.921、0.895、0.947和0.907,也呈现极显著相关关系。说明土壤地下水中Zn的运移主要受胶体释放的控制。     

铵盐的形态对ANAMMOX菌活性的影响及其抑制规律

采用具有实时监测和调控pH功能的连续流反应器,通过人工模拟废水研究了铵盐的形态及浓度对氧氨氧化(anoxic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌活性的影响及抑制规律。结果表明,在进水NH4+-N、NO2--N浓度分别为990.4 mg/L和121.9 mg/L的条件下,经过38 h运行反应器内NO2--N浓度积累至85.60 mg/L,ANAMMOX菌活性被抑制了70.2%。通过pH的调控,使得铵盐的形态发生转化,出水NH4+-N和NO2--N出现同步下降,ANAMMOX菌活性得到恢复,证实了游离氨(FA)才是ANAMMOX菌的真正抑制物。同时,随着进水NH4+-N浓度由1 000 mg/L增加到5 000 mg/L,厌氧氨氧化菌活性达到半抑抑所需的抑制时间由18 h缩短到了7 h,抑制时所对应的FA浓度不同。结果表明,FA对ANAMMOX菌的抑制水平与进水NH4+-N浓度、T、pH和t存在一定的函数关系。