活化过氧乙酸技术降解环境有机污染物的研究进展

近年来,以抗生素、内分泌干扰物等为代表的新污染物在环境中被频繁检出,对生态系统和人类健康构成潜在风险,高效稳定的有机污染物控制技术研发是当前环境领域的研究热点。以活化过氧乙酸的高级氧化技术为研究对象,对过渡金属、碳材料及其复合材料活化过氧乙酸的效果及其降解有机污染物的机制进行系统论述,重点探讨反应过程中的自由基（有机自由基、羟基自由基）和非自由基（单线态氧、高价金属氧物种、电子转移和表面络合的复合物）降解机制,总结了活化过氧乙酸技术在废水、土壤或沉积物、地下水等环境介质中对污染物的降解效果。提出了未来研究重点,即开发高效稳定的活化过氧乙酸催化剂,加强活化过氧乙酸技术在土壤和沉积物中降解有机污染物机制的探索,深入联合其他处理技术的应用研究。

     

多级A/O工艺强化城市生活污水再生过程的污染物去除效果研究

北京市某城市污水厂在传统的A ²/O工艺基础上特别增设多级A/O(MAO)工艺强化脱氮除磷效果。以该污水厂各工艺单元出水为研究对象,通过对水质常规理化指标、紫外吸收光谱及其相关参数分析,并结合多元数据统计学手段,分析该工艺对城市污水中污染物的去除效果,特别是溶解性有机物(DOM)的去除。经MAO工艺强化后COD_Cr、DOC、TN、TP和N$H^{+}_{4}$-N的去除率分别为95.14%、89.70%、94.53%、97.26%和99.74%,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准;增设MAO工艺后,提高了对DOM的去除率,DOM分子量和团聚化程度显著提高,化合物的稳定性增强。对污水再生过程处理单元水质化学指标与紫外光谱参数的相关性分析表明,芳香环上取代基类型以脂肪链为主时对脱氮除磷促进作用更加明显。     

巯基化稻壳炭吸附废水中Zn(Ⅱ)试验研究

通过巯基乙酸改性稻壳炭去除废水中的Zn(Ⅱ),研究溶液的pH、反应温度和时间以及解吸对巯基化稻壳炭(RD350)吸附效果的影响,并对改性材料进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)分析。结果表明:通过化学改性向稻壳炭引入巯基,改性稻壳炭的表面变得更加光滑,孔隙增大,且表面功能基团—SH含量增加,有利于提高对Zn(Ⅱ)的吸附能力。RD350适用的pH范围较宽(6~8),25 ℃时在300 min达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,为吸热反应。通过阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程计算其活化能可知,吸附为活性化学吸附。由Langmuir吸附等温线方程计算可得,RD350对Zn(Ⅱ)的理论饱和吸附量为11.26 mg∕g,结合解吸可知该吸附剂对Zn(Ⅱ)的吸附有较好的固持性,具有一定的吸附效果。     

铁炭微电解处理丙烯腈模拟废水

为了破坏丙烯腈的氰基键(C≡N),降低丙烯腈废水的毒性,采用铁炭微电解系统处理浓度为100.0 mg/L的丙烯腈模拟废水。为了避免活性炭吸附的影响,建立铁炭微电解和活性炭对照试验两套系统。结果表明,铁炭微电解系统能够有效地分解转化丙烯腈,破坏丙烯腈分子结构中的氰基键(C≡N),降低其毒性。铁炭微电解处理丙烯腈废水时,主要依赖铁炭之间形成的自由氢基[H]和新生成的Fe²⁺的化学氧化还原作用分解转化丙烯腈,而活性炭仅具有一定的吸附能力。铁炭微电解系统能够使丙烯腈废水中氮的形式发生转变,而不具备脱氮能力。     

岩溶地区土壤溶解有机碳的季节动态及环境效应

对桂林岩溶试验场土壤溶解有机碳(DOC)进行了逐月的观测，结果显示DOC是岩溶生态系统中活跃的有机碳组分，在岩溶地区碳循环中发挥着重要的作用。一年中土壤DOC的变化特征表现为3个阶段：(1)3-7月，随气温升高、降雨量增加，土壤生物活性和新陈代谢能力极大提高，土壤溶解有机碳呈升高趋势；(2)8-11月，气温保持较高的水平，但降雨量偏低，土壤干燥，土壤微生物活性极大地减弱，土壤DOC质量分数全年最低；(3)12月至次年2月，随温度的降低，土壤生物活性逐渐降低，土壤DOC呈缓慢升高趋势，且与土壤微生物量碳之间存在互为消长的关系。土壤碳酸盐岩的溶蚀速率季节变化与土壤DOC之间存在负相关。文章还提出了岩溶地区土壤碳循环模式及DOC在其中的作用。     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

珠江流域土壤中碳库的存量与通量

通过对珠江流域各主要环境介质中不同形态碳含量的分析和计算,得出该流域0~1.0m范围内土壤碳库的存量为1.36×1013kg,占中国陆地碳库总量的9.51%,全球碳库总量的0.907%;流域净碳输入量为4.141×1010kg/a,碳通量912.74kg/(hm2·a),初步计算表明珠江流域可能是陆地生态系统的一个碳汇区。另一方面,人类活动造成流域内有机碳的大量流失,其中,水土流失损失的碳8.01×109kg/a,植物收割及森林砍伐从土壤-植物系统中携带出的有机碳高达6.26×1011kg/a,这将造成土壤有机质含量的降低,因此促进陆地生态系统有机碳存储是提高本流域土地质量的关键。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10 ℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明：当碳源浓度(以COD计)为150~400 mg·L⁻¹ (碳氮比为1.8~4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400~550 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7~6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

染整废水处理工程设计

采用“生物接触氧化 +混凝气浮 +生物炭”工艺处理染整废水 ,COD去除率可达到 90 %以上 ,工程实践表明 ,该工艺处理效果好 ,运行稳定 ,投资省 ,处理后出水可达标排放     

Influence of pore structure on biologically activated carbon performance and biofilm microbial characteristics

• Pore structure affects biologically activated carbon performance. • Pore structure determines organic matter (OM) removal mechanism. • Microbial community structure is related to pore structure and OM removal. Optimizing the characteristics of granular activated carbon (GAC) can improve the performance of biologically activated carbon (BAC) filters, and iodine value has always been the principal index for GAC selection. However, in this study, among three types of GAC treating the same humic acid-contaminated water, one had an iodine value 35% lower than the other two, but the dissolved organic carbon removal efficiency of its BAC was less than 5% away from the others. Iodine value was found to influence the removal of different organic fractions instead of the total removal efficiency. Based on the removal and biological characteristics, two possible mechanisms of organic matter removal during steady-state were suggested. For GAC with poor micropore volume and iodine value, high molecular weight substances (3500–9000 Da) were removed mainly through degradation by microorganisms, and the biodegraded organics (soluble microbial by-products,<3500 Da) were released because of the low adsorption capacity of activated carbon. For GAC with higher micropore volume and iodine value, organics with low molecular weight (<3500 Da) were more easily removed, first being adsorbed by micropores and then biodegraded by the biofilm. The biomass was determined by the pore volume with pore diameters greater than 100 μm, but did not correspond to the removal efficiency. Nevertheless, the microbial community structure was coordinate with both the pore structure and the organic removal characteristics. The findings provide a theoretical basis for selecting GAC for the BAC process based on its pore structure.