基于新型有机多孔复合基质的生物系统去除污染水体中的氮磷

针对太湖入湖河道污染水体中的氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石和土壤为基质,采用动态吸附+生物法,对氮磷开展基于新型有机多孔复合填料的去除效果研究,结果表明,生物系统中的新型有机多孔复合基质在空间上形成了好氧-缺氧微环境,获得了较好的同步硝化-反硝化效果;通过正交实验确定流量0.00075 L/s,曝气时间24 h,pH值7,曝气量20 L/min为去除氮磷的最优条件;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对3种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R2在0.81～0.92之间。通过平均去除效果较优分析,好氧条件下,NH3-N平均去除70.6%,TP平均去除81.2%;厌氧条件下,TN平均去除62.4%,COD平均去除42.6%;NH3-N、TP、TN和COD的最低浓度分别为0.75、0.095、1.1和18.3 mg/L,综合考虑主要污染物的去除效果和经济效益,本项新型有机多孔复合填料结合生物系统适宜去除河原平网地区污染水体中的氮磷。     

无机-有机复合絮凝剂的制备及絮凝性能研究

以硫酸铁、硅酸钠、硼砂和聚丙烯酰胺为主要原料,制备了无机-有机复合絮凝剂。采取正交实验设计方法,以COD去除率为指标,研究了Si/Fe摩尔比、Si/B摩尔比、聚丙烯酰胺浓度三种因子对复合絮凝剂处理印染废水效果的影响。结果表明:复合絮凝剂最优制备条件为:Si/Fe为1.5/1、PAM浓度为250mg/L、Si/B为3.5/1;采用最优条件下制备的复合絮凝剂处理印染废水时,最佳投加量(以SiO_2计)为90mg/L,最佳pH值为8.5～9.0,絮凝效果明显好于聚合硅酸硫酸铁。     

臭氧/高锰酸盐预氧化对生物过滤净水效能的影响

比较了臭氧(O3)和高锰酸盐复合药剂(PPC)对水源水预氧化的助凝效果及其对后续陶粒生物过滤净水效能的影响.结果表明,两种预氧化剂投加量均为2 mg/L时,PPC的助凝效果较为明显,浊度和溶解性有机碳(DOC)的去除率分别由未投加氧化剂时的85.7%和24.2%提高到88.3Z和35.2%;O3能够增加沉淀后水的可生化性,使特征紫外吸光度(SUVA)由0.97L/(m·mg)降至0.89 L/(m·mg).PPC预氧化有助于生物过滤对浊度的稳定去除,而O3预氧化则有助于生物过滤对DOC的去除.与O3预氧化相比,PPC预氧化有利于后续生物过滤运行初期对NH4 -N的去除,二者后续生物过滤在前3个月对NH4 -N的平均去除率分别为26.6%和73.1%,运行后期二者NH4 -N去除率接近.当进水NH4 -N大于2.0 mg/L时,DO是其去除的主要限制因素.     

好氧高效过滤分离生物流化床的试验研究

在分析、研究内循环三相生物流化床反应器(ITBFB)效能影响因素的基础上,提出了轻质滤料过滤与ITBFB相耦合技术原理,设计出好氧高效分离生物流化床复合反应器.应用新型反应器进行生活污水中试试验的结果表明,在复合反应器HRT较短为1.1 h时,SCOD和SS去除率分别达60%和96%;在滤层厚度为30 cm,过滤速度为4.24 m/h时,复合反应器的出水悬浮物可保证16 h达标排放.     

Zn、Cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响

采用根袋土培试验,研究了锌、镉单一及复合污染对重金属富集植物黑麦草生长、锌镉积累、根分泌物及根际Zn、Cd形态的影响.结果表明,锌镉共存下(8 mmol/kg Zn+2 mmol/kg Cd),黑麦草对锌、镉的吸收为协同效应;仅镉污染时(2 mmol/kg Cd),镉对植株吸收锌为抑制效应.黑麦草吸收的锌、镉主要集中在地上部,以锌、镉复合污染时植株地上部对锌、镉的富集量最大,分别达到3 108.72、73.97 mg/kg,具有作为土壤重金属锌、镉污染植物修复材料的潜力.根际的松结合态锌、镉（交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态）含量大于其非根际的松结合态锌、镉含量.Cd污染和Zn、Cd复合污染的根际和非根际土壤镉形态均以交换态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>残渣态>有机结合态.Zn污染及Zn、Cd复合污染根际和非根际土壤各锌形态以铁锰结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机结合态>交换态,而Cd污染的根际和非根际的锌形态则以残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态.Zn、Cd污染促进了黑麦草根系氨基酸的分泌,降低了根际土壤的pH值,以Zn、Cd复合污染根际土壤氨基酸总量最大,分别为对照、Zn和Cd污染的1.95、1.54和1.40倍,根际土壤的pH值最低(5.18).根际氨基酸含量在重金属胁迫下明显增加,可能与黑麦草适应重金属胁迫有关.根际pH值高于非根际是根际Zn、Cd有效性大于非根际的重要原因.     

优势菌群在复合生态床修复景观水体中的强化能力研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,并筛选驯化优势菌群对修复进行生物强化,以原始土著生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,随停留时间延长,土著生物强化与优势菌群强化对NH⁺₄-N、 TN和TP的去除率增加.自然基质系统对NH⁺₄-N去除率最高,其次是优势菌群强化系统;优势菌群对TN的去除率最高,且随停留时间延长有明显提高;原始土著生物强化系统对TP去除率最高.NO^-₂-N延程浓度在自然基质系统中始终最低,优势菌群强化过程中低于土著生物;优势菌群强化延程TN浓度一直减小;原始土著生物强化延程对TP的去除始终强于优势菌群,强于自然基质.优势菌群中大量氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的存在,使基质中硝化作用进行迅速而且彻底,减少了中间产物的积累,促进了不同形态氮的生物去除.优势菌群长时间在系统内保持较高活性,强化对含氮污染物的硝化去除.聚磷菌提高系统对P的去除,多种生物群的协同作用使系统除磷能力进一步增强.     

复合催化剂对气相苯和甲苯的光催化降解研究

研究了在无催化剂、纯锐钛矿、纯金红石以及复合催化剂时苯和甲苯的光催化降解情况,考察了反应物初始浓度以及不同催化剂组成时苯和甲苯的光催化降解. 结果表明,使用锐钛矿催化剂,苯和甲苯降解效率都有很大提高,而使用金红石催化剂,苯和甲苯降解效率提高的幅度不大,这主要与锐钛矿和金红石的晶体结构有关. 在无催化剂和以金红石为催化剂时,甲苯比苯更容易降解;以锐钛矿为催化剂时苯比甲苯更容易降解. 初始浓度对苯和甲苯的光催化降解过程有一定的影响,在低浓度时降解速率较快,而在高浓度时降解速率较慢. 在锐钛矿催化剂中掺入一定量的金红石可提高催化剂的光催化活性. 对于苯,锐钛矿80%、金红石20%的复合催化剂光催化活性最高;而对于甲苯,锐钛矿90%、金红石10%的复合催化剂光催化活性最高.     

成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂的制备及应用研究

层状无机物在聚合物基体中易团聚,限制了其在聚合物材料中的规模化应用。本工作通过将有机改性蒙脱土(OMMT)与一种具有超支化结构的磷氮大分子化合物HTPPP(以三嗪结构为基础,通过焦磷酸结构连接)在醇水体系中混合溶胀,再经过高温脱水,制备成HTPPP插层、剥离的OMMT成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂(HTPPP-OMMT)。XRD测试表明层状结构的OMMT能够在HTPPP中被完全剥离。OMMT的复合降低了HTPPP的水溶性,并提高了其热稳定性。将有机/无机复合成炭剂HTPPP-OMMT作为单组分无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯(PP),阻燃测试表明HTPPP-OMMT复合成炭剂的阻燃效率高于HTPPP。这是由于其在材料燃烧过程中能够催化形成更加致密的膨胀多孔炭层,而炭层在高温下的热氧稳定性更好。此外,有机/无机复合改善了HTPPP-OMMT在PP的相容性,能提高材料的力学和耐析出性能。     

颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用

针对由于局地污染、沙尘输入、外源性输入与局地污染物相互叠加所导致的3种灰霾污染发生过程,分别选取3个典型案例,采用颗粒物激光雷达对污染物的时空分布特征进行解析。研究发现,在局地污染发生时,污染物从地面开始垂直向上扩散,扩散高度约1 km。重度污染过程中,气溶胶的日均垂直消光系数随高度的变化背离指数衰减特征,800 m高度处出现消光系数的极大值层,极大值超过2.5 km-1,800 m以下消光系数近乎常数,约为0.3 km-1。这说明,重污染过程中,有一层较厚重的颗粒物分布,使近地面污染物在垂直方向的扩散能力减弱,形成积累效应,造成大面积空气混浊。当有外源性沙尘输入时,激光雷达能够清晰地监测到污染团输入的全过程。沙团突然出现在高空2~3 km。污染团退偏振度较大,超过0.3。随着沙尘粒子的重力沉降,沙团的轮廓在垂直方向上不断地增大。沙团的输入,导致近地面粗颗粒质量浓度的增加幅度明显大于细颗粒。在第3个案例中,激光雷达清晰地监测到高空1.8~3 km突然出现含有大量球形细颗粒的污染团,同时还发现此污染团与近地面的污染物有不同的演化特征。近地面污染物随时间垂直向上扩散,12:00左右扩散高度超过1.8 km。而高空的污染团逐渐沉降进入边界层内,与近地面扩散的污染物相互混合,共同导致本地的灰霾天气。综上所述,激光雷达可以清晰地捕获污染物的垂直结构特征,对不同的致霾过程进行立体解析,实现对大气复合污染的监测和机理研判。     

抗大气复合污染的城市森林植物初步筛选

大气复合污染成为我国最主要的城市病之一.城市森林建设的植物选择除了达到景观要求和色彩效果外,根据各城市需求选择对污染物综合抗性阈值大的树种,成为当今环境污染背景下维持城市森林生态功能可持续发展的保障.综合分析我国常见城市森林537种植物对二氧化硫、二氧化氮、氟化氢、氯气、臭氧和颗粒物这6种大气污染物的吸附吸收能力,并对植物进行抗性赋值和综合因子分析,得出对大气复合污染综合抗性能力较强的树种主要为桑树、侧柏和臭椿等;对大气复合污染综合抗性中等的树种主要为毛白杨、五角枫、圆柏、山桃、垂柳、泡桐和油松等;对大气复合污染综合抗性相对较弱的树种主要为刺槐、加杨、银杏、核桃、悬铃木、栾树、紫薇和连翘等.根据中国南北方各城市气候背景、经济结构和空气污染特点,因地制宜选择对当地主要空气污染物吸收量较大的植物种类,充分发挥城市森林群落对复合空气污染物的最大净化效果.