活性炭与炭黑混合电极的脱盐性能及相关工艺参数的优化

混合电极中各组分的质量比是影响膜电容去离子(membrane capacitive deionization, MCDI)系统脱盐性能的重要因素。重点研究了混合电极中活性材料(活性炭)、导电剂(炭黑)和粘结剂(聚四氟乙烯)3种组分的质量比对MCDI系统脱盐性能的影响,并优化了工艺参数。实验结果表明,在进水氯化钠质量浓度为0.4 g·L⁻¹时,控制活性炭、炭黑及聚四氟乙烯的质量比为8∶1∶1、运行电压为1.2 V,进水流速为4 mL·min⁻¹,MCDI系统具有较优异的脱盐性能,其吸附容量和脱盐速度分别为10.13 mg·g⁻¹和0.44 μmol·(cm²·min)⁻¹,电荷效率和单位能量脱盐量可分别达95.27%和8.23 μmol·J⁻¹;而且,增大进水中氯化钠浓度会进一步提升MCDI系统的吸附容量和脱盐速度,但其脱盐率会有所降低。吸附热力学和动力学拟合结果表明,此混合电极材料脱盐过程分别符合Freundlich吸附等温方程和准二级动力学方程。     

铯污染土壤的淋洗修复及淋洗液的回收

核电站事故造成的土壤放射性核素污染会给环境和人群造成极大的健康风险.通过批量实验,研究了不同淋洗剂对铯(Cs)污染土壤的淋洗效果及蒙脱石对其淋洗液的回收效果.结果表明:硫酸铵对土壤中Cs的淋洗效果最佳,当淋洗时间为120min、液固比为20:1时、老化140 d 土壤中Cs的去除率最大为40.0％;在未添加硫酸铵时,蒙...     

湖库型饮用水源蓝藻水华应急处置模拟实验

水源水体富营养化及造成的藻类水华是淡水生态系统面临的主要问题之一,严重威胁城市供水。以华南地区赤水水库为例,基于2019年5月暴发的蓝藻水华事件,开展了水库水质、蓝藻密度的监测分析及壳聚糖改性高岭土复合聚合氯化铝的应急除藻技术研究,确定了絮凝剂的最佳投加量并评估了除藻效果。结果表明: 水华暴发时取水口表层TN、TP浓度超过地表水III标准且水体主要限制性元素为磷,若集水区内磷的浓度继续增大,则水华暴发的频率继续增加;此次蓝藻水华的优势种为铜绿微囊藻,且垂向主要聚集在表层及水下5 m处,随水深的增加藻细胞密度逐渐降低,表层藻细胞密度高达6.87×10⁸ cells·L⁻¹;采用壳聚糖改性高岭土复合聚合氯化铝去除蓝藻效果较好,在改性黏土投加100 mg·L⁻¹,聚合氯化铝投加10 mg·L⁻¹时,1 h去除率约60%,且随着时间延长,去除率持续提高。改性黏土复合聚合氯化铝能在短期内使藻类沉降至水库底部,可应用于湖库型饮用水源蓝藻水华的应急处置。     

Anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的氮磷同步去除能力及污泥特性

为实现集成、高效的氮磷处理,提高厌氧氨氧化工艺的运行稳定性及功能集成性,搭建了一种新型的anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器。设置了3个不同温度条件下的反应器,通过控制进入反应器中的钙、磷元素,以及调控反应器pH,探究了膨胀床反应器对氮、磷的同步去除能力,并对污泥特性进行了分析。结果表明：anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器在35、25、15℃条件下均可稳定运行,并能分别实现(44.90±0.32)、(17.12±0.97)、(8.79±0.14 ) g·(L·d)⁻¹的氮去除速率,且总氮去除率稳定维持在85%以上;磷元素以HAP核的形式聚集在anammox颗粒内部,可在随剩余污泥排出的同时进行回收;anammox-HAP反应器中颗粒污泥的沉降性能明显高于一般厌氧或anammox工艺中的颗粒污泥,并与颗粒中的磷含量正相关。本研究阐释了anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的特点,可为废水中氮磷的处理提供参考。     

原位铁氧化物载铁活性炭的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除性能

针对水中三价砷As(Ⅲ)毒害大、难去除的问题,本研究采用FeSO4/K2FeO4组合处理方式以恒温浸润法对活性炭进行改性,制备获得原位铁氧化物载铁活性炭(AFPAC),利用负载的铁氧化物的吸附性能,耦合活性炭的吸附和有效的固液分离功能,实现了As(Ⅲ)的高效去除.结果表明,当AFPAC投加量1g·L-1时,对初始质量浓...     

高分散纳米钙锆复合材料催化臭氧氧化降解间甲酚废水

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Zr复合材料,探究了不同的焙烧温度对材料结构和化学性质的影响。使用X射线衍射、扫描电子显微镜及高分辨透射电镜等分析手段表征了所制备样品的物相变化和颗粒形貌特征,以间甲酚为底物,采用臭氧催化氧化方法对所得催化剂的催化性能进行了分析。结果表明：当焙烧温度升高到1 000 ℃以上时,样品晶型以斜方晶系CaZrO₃为主,随着焙烧温度的升高,颗粒更加均匀分散。在催化臭氧氧化降解间甲酚实验中,当焙烧温度为800 ℃时, TOC去除率最高可达到79%。800 ℃焙烧所得的样品由纳米颗粒组成,晶格间距为0.29 nm,说明样品的高暴露晶面为CaZrO₃的(121)晶面;XPS结果证实了样品的高活性可能是由晶格氧和表面羟基基团起重要作用而导致的。这种高效的纳米钙锆复合材料为催化臭氧氧化处理废水奠定了良好的基础。     

改进型农村三格化粪池的污水处理性能

在我国农村地区,化粪池仍然是许多家庭生活污水直排前的唯一处理设施。传统三格化粪池出水水质较差,造成了农村水环境污染,而对传统三格化粪池进行适当改进是解决污染问题的有效途径之一。为此,对传统三格化粪池进行了结构和功能的优化设计,在第1格设置由过流板隔开的预处理曝气池和预处理沉淀池,第2格保留厌氧发酵池,第3格由过流板分隔为生物接触氧化池和二次沉淀池。结果表明,稳定运行后,反应器对COD、${\rm{NH}}_4^ + $-N、TP和SS的去除率分别为83.51%~88.56%、66.82%~74.17%、77.47%~81.12%和82.26%~88.57%,相较于传统三格化粪池有显著的提升。改进型农村三格化粪池实现了农村分散式污水的就地处理,且经济性和维护便利性符合农村污水处理设施的定位需求,可为农村三格化粪池的改造和新建提供参考。     

熟石灰强化热脱附修复重质石油污染土壤

针对热脱附技术修复石油污染土壤存在能耗高的问题,采用添加Ca(OH)₂实现在相对较低的温度下强化热脱附重质石油污染土壤,以降低能耗。通过室内模拟实验,研究了热脱附温度、停留时间和Ca(OH)₂添加量对重质石油污染土壤中总石油烃(total petroleum hydrocarbon, TPH)去除率的影响。结果表明,当热脱附温度为400 ℃、停留时间为30 min、加入1% Ca(OH)₂时,石油污染土壤中TPH的去除率相比无Ca(OH)₂热脱附的土壤提高了23.6%;土壤中饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质的去除率分别增加了17.3%、29.3%、18.1%和46.7%,对沥青质的去除效果最佳。Ca(OH)₂能够降低热反应活化能且增加活性位点是其显著促进土壤中重质石油烃的热脱附去除的主要原因。Ca(OH)₂强化热脱附后土壤粘性降低,分散性增强,粒径变小,且在表面生成一层类焦炭的物质。该研究结果可为热脱附技术在石油污染土壤修复中的应用提供参考。     

多级多段纯膜MBBR工艺的脱氮稳定性与微生物菌落结构分析

采用宏观运行、原位小试及微观群落组成相结合的方式,探究了多级多段的纯膜MBBR工艺在工程应用中的脱氮效果及脱氮路径。结果表明,纯膜MBBR耦合改良磁加载沉淀工艺的HRT相比传统活性污泥工艺可缩短50%,且脱氮稳定性强。建议纯膜MBBR采用两级AO设计,并根据出水标准及进水波动情况,前缺氧和主好氧区分别设置2级以上以及2~4级工艺。在实际运行面临水质冲击时,通过生物膜传质梯度增加,可以显著提升污染物去除负荷,保证脱氮稳定性。在水质冲击幅度过大时,可以通过临时投加外投碳源的方式保证出水氮素稳定达标。纯膜MBBR优势硝化菌Nitrospira和Nitrosomonas,在主好氧区相对丰度分别达到3.50%~6.91%和0.65%~2.28%。Denitratisoma、Flavobacterium、Hyphomicrobium、Terrimonas和Rhodobacter等优势反硝化菌属的合计相对丰度10.85%~16.52%。缺氧区和好氧区污染物最大去除负荷与功能菌相对丰度均呈正相关。纯膜MBBR在前缺氧区提高了Candidatus Brocadia型厌氧氨氧化菌富集效率,相对丰度达到1.21%~1.56%,可为主流厌氧氨氧化的稳定实现提供参考。纯膜MBBR结合多级多段设计,具备节地效果好,抗冲击能力高等优势。     

“无废城市”建设下的“无废校园”固废产量预测模型——以内蒙古工业大学为例

开展“无废城市”建设是我国建设生态文明、实现美丽中国目标的重要工作内容,是推动实现绿色低碳高质量发展的有力抓手,而“无废校园”建设则是“无废城市”建设的必要补充,旨在全面实现校园固废资源化与无害化,打造低碳、环保、节能、友好的校园环境。本研究以内蒙古工业大学为例,通过文献调研、实地走访调查和预测模型构建相结合的方式,系统研究了内蒙古工业大学校园固废产生规律及固废产量预测模型。结果表明,校园固废具有产生数量大、产生空间集中、产生时间具有阶段性等特点,其中教学楼、操场、住宿楼日固废产生均值分别为(6.08±0.77)、(4.50±0.82)、(23.58±5.41) kg,且不同区域之间固废产量呈现季节性差异;校园固废种类较社会面单一,易于分类管理,其中88.10%的学生非上课时间集中活动在教学科研区与宿舍区,并产生了约92.53%的固废量;基于实际数据及GM(1,1)灰色预测模型构建发现系统对夏季和冬季校园固废拟合精度分别为好和合格,预测结果可靠。本研究结果可为“无废城市”建设下的“无废校园”建设提供参考。