Turning calcium carbonate into a cost-effective wastewater-sorbing material by occluding waste dye

Background, aim, and scope  

Over the years, organic pollution in the environment has aroused people’s concern worldwide, especially persistent organic pollutants (POPs). Particularly in developing countries, plenty of concentrated organic wastewaters treated noneffectively are discharged into aquatic environments from chemical, textile, paper-making, and other industries to seriously threaten the surface and drinking water. The conventional wastewater treatment techniques are often helpless due to high cost with multilevel processing. Adsorption as an efficient method is often applied to the treatment of wastewater. The aim of this work is to develop an eco-friendly and cost-effective wastewater-sorbing material with weak acidic pink red B (APRB) and calcium carbonate (CaCO₃) by reusing highly concentrated dye wastewater.     

产业结构演变的流域水环境响应研究——以社渎港流域为例

以太湖15个入湖河流之一的社渎港为研究对象,利用社渎港流域的水环境质量监测数据、工业企业污染排放调查数据、环境统计数据及社会经济统计数据,对社渎港流域产业结构的合理性进行了诊断,并采用典型相关分析方法探讨了产业结构演变对水环境的影响。结果表明,研究区的工业污染总体上得到了较好控制,其中屺亭街道的工业污染排放最为严重;城乡生活污染和农业面源污染是研究区水环境质量恶化的主要原因,城乡生活污染对COD和氨氮入河量的贡献率较高,分别为46.59%和60.55%,农业面源污染对TN和TP入河量的贡献率突出,分别为64.05%和76.50%;研究区产业结构与钱纳里三次产业结构模式(产业结构合理程度的参照标准)的Hamming贴近度从2001年的0.83下降到2007年的0.77,产业结构不尽合理,且不合理程度逐渐加剧;研究区第一产业对TN和TP入河量的影响最为显著,第三产业对氨氮和COD入河量的影响最为明显;可通过优化产业结构来减轻研究区的水环境污染状况,产业结构调整的主要目标应为降低第二产业产值比例及增加第三产业产值比例。     

植物配置对表层流湿地净化效果的影响研究

以郑州市贾鲁河河水为处理对象,研究了不同植物配置表层流湿地的水质净化效果及影响因素。研究表明,单纯挺水植物湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为28%、58%、49%和26%;采用沉水植物+浮叶植物+挺水植物组合的湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为37%、64%、63%和32%,在对NH4+-N和TN的处理效果上表现出明显的优势,DO含量变化是导致处理效果差异的主要原因。研究结果表明,在湿地植物配置上,可从氮循环的角度,通过合理搭配湿地植物,强化硝化反硝化作用,以提高对氮素的去除效果。     

秦皇岛市土壤侵蚀的特点、原因及保护对策

土壤侵蚀是一种危害严重、分布范围广的生态环境问题,影响人与自然的和谐共存,以及各业生产的可持续发展。通过分析秦皇岛市土壤侵蚀特点、原因,提出综合治理土壤侵蚀的对策和措施,以期为今后该区土壤侵蚀防治与治理提供科学依据。     

Using Si depletion in aerosol to identify the sources of crustal dust in two Chinese megacities

Depletion of Si in transported dust has been recognized for many years. It can be used to distinguish between transported and local dust in cities, although it rarely has been. Here we use the variations of the Si/Al ratio in 15 months of continuous PM_2.5 samples at Beijing (northern China) and Chongqing (southwestern China) to reveal the seasonal patterns of their dust sources. For both cities, peaks of concentration for Si and Al in PM_2.5 corresponded with minima of Si/Al, and could often be linked to pulsed air flow from deserts to the northwest. With significant depletion (up to 80%) and homogeneous distribution at urban and rural sites, Si/Al showed a clear seasonal evolution, which decreased from spring to summer, increased from fall to winter, and collapsed during Chinese Spring Festival, indicating the dominance of transported dust, local fugitive dust and firework influence, respectively. The low ratios implied that desert dust is a common source during spring at Chongqing, whereas its presence during cold season at Beijing was also more frequent than expected. Failing to recognize the depletion of Si may lead to an overestimate of desert dust by 15%–65% when using the average abundance of Al in crust (6%–8%), as in previous studies. The difference in Si/Al ratio between local and transported dust implies that >60% of the dust at Beijing came from outside the city during the springs of 2004–2006. This result can help resolve the contradictory findings on this topic that have been presented earlier.     

非活体生物质对水中活性艳红X-3B的吸附研究

研究了4种非活体生物质(米酒糟、花生壳、柚子皮、稻草秸秆)对模拟废水中活性艳红X-3B的吸附条件及吸附机理。结果表明,活性艳红X-3B初始浓度为100 mg/L、pH为1.0~2.0、吸附剂浓度为10 mg/L时,4种吸附剂对活性艳红X-3B的吸附率可达到80%。吸附在60 min左右达平衡后最大吸附量的顺序为:米酒糟(58.8 mg/g)花生壳(28.0mg/g)柚子皮(23.6 mg/g)稻草秸秆(19.5 mg/g)。在达最大吸附率时,米酒糟的用量可减少一半、pH范围可宽为1.0~6.0,且吸附量是另三者的2倍以上。综合比较,米酒糟具有较强的吸附废水中活性艳红X-3B的能力,可作为废水中活性染料的吸附剂使用。而花生壳、柚子皮和稻草秸秆的吸附能力相对较弱,不是理想的吸附材料。数学模型模拟表明,米酒糟和柚子皮的吸附过程更符合Freundlich方程,而花生壳和稻草秸秆更符合Langmuir方程;动力学研究表明4种吸附剂的吸附拟合更符合拟二级动力学方程。     

厌氧折流板式微生物燃料电池堆影响因素研究

微生物燃料电池(MFC)中输出电压/电流的提升,以及反应器体积的扩展放大是其工程化应用的关键。本文构建了一个总体积为6.4 L的新型厌氧折流板式微生物燃料电池堆(ABSMFC)。以葡萄糖作为底物,探讨了阳极材料、液面高程差和水力停留时间(HRT)等因素对ABSMFC性能的影响。结果表明,碳纤维毡作为阳极时,电池单体外电路平均分压(R_(ex)=1 000Ω)为210 mV,填充石墨颗粒后增加到319.8 mV。格室间存在液面高程差时,电池单体、串联和并联的功率密度分别为207.1、181.1和215.7 mW/m~2,当无液面高程差(即水力相连)时为205.8、69.5和151.5 mW/m~2。4个电池单体串联和并联连接时,HRT对ABSMFC的产电稳定性无影响,溶解性COD的去除率和库仑效率均随HRT的增加而升高,且并联效果优于串联。     

基于因子分析法优选河流水体中氮浓度预测方法的研究

定量的河流水体中氮浓度预测方法有很多种,如何优选出预测精度较高的方法一直是学术界多年来致力于研究的重点。本研究采用因子分析法对预测方法的精度评价指标进行分析,并建立了预测方法精度的评价模型,对回归分析法、神经网络法、灰色系统法和增长率统计法4种水体氮浓度预测方法进行综合评估,优选出精度较高的河流水体氮浓度预测模型——BP神经网络预测模型。结果表明,此评估模型对类似研究具有一定的参考价值,能为选择出合适的河流水体氮浓度预测方法提供依据。     

人工湿地系统微生物去除污染物的研究进展

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点,近年来越来越受到人们的重视。人工湿地是利用介质、植物和微生物构成的复合系统来处理污水。微生物在人工湿地系统净化污水过程中发挥着重要作用。介绍了人工湿地系统中微生物去除污染物的研究进展,重点讨论了人工湿地对污染物和特殊有机污染物的去除以及系统基质中微生物的种群和活性等内容,并结合我国研究现状展望了该领域的研究前景。人工湿地系统微生物对污染物去除将成为人工湿地生态系统服务功能评价、人工湿地生态系统健康与稳定的诊断的重要组成部分。     

3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究

研究了风车草(Cyperus alternifolius)、菖蒲(Acorus calamus)和富贵竹(Dracaena sanderiana)3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果,试验共持续35 d。结果表明,在水温24～30℃条件下,风车草和菖蒲生长良好,生物量大,而富贵竹生长较差,生物量增加少;3种植物对NH_4~+-N的去除率分别为76.8%、85.5%和53.6%,对TN的去除率分别为69.1%、66.2%和54.4%,对TP的去除率分别为76.9%、84.6%和61.5%,对PO_4~(3-)-的去除率分别为91.7%、91.7%和75%,对真实色度有明显的去除效果;3种植物对氮磷和真实色度去除效果与对照之间均达到显著差异(P0.05),自然沉淀是浊度去除的主要原因,植物吸收同化作用是NH_4~+-N去除的主要途径,植物吸收是溶解性磷去除的主要途径。试验表明,风车草和菖蒲对富营养化水体中氮磷和真实色度有较好的去除效果,可作为富营养化水体治理的优良物种而推广使用。