两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明, 当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L⁻¹,COD值为4 000~5 000 mg·L⁻¹时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m³·d)⁻¹、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L⁻¹)、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中${\rm{NO}}_x^{-} $-N浓度为154.5 mg·L⁻¹,仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L⁻¹)。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N、${\rm{NO}}_2^{-} $-N、${\rm{NO}}_3^{-} $-N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L⁻¹,TN≤15 mg·L⁻¹,进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明：氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O₂^-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

絮凝-电解氧化联合处理氰化提金废水

采用絮凝-电解氧化联合技术处理氰化废水,主要研究了聚硅酸铝铁 (PSAF) 添加量、絮凝时间、pH、电压、电解时间、极板间距对总氰(CN_T)、游离氰(CN⁻)、Cu、Zn离子去除率的影响,并对其反应机制做了分析。研究表明,当PSAF添加量为2 g·L⁻¹,絮凝时间为30 min,pH为9条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率分别可达42.97%、100%、84.40%、34.88%。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的吸附量分别为567.88、89.76、439.74 mg·L⁻¹。以钛板为阴极,石墨板为阳极,采用一阴两阳体系对絮凝后液进行电解氧化实验,在电压为3 V、电解时间为2 h、极板间距为10 mm条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率可达91.70%、100%、99.15%、94.49%。絮凝过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的去除是由电荷中和和化学吸附共同作用的,其中电荷中和起主要作用。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN^-的化学吸附主要归因于其与PSAF水解产生的羟基阳离子发生交换反应。XRD分析表明,加入酸性絮凝剂PSAF的瞬间,部分Zn(CN)₄^2-反应为Zn(CN)₂沉淀。电解氧化过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻破络释放的氰根会被阳极表面产生的O₂、·OH完全氧化为N₂和CO₂,Zn、Cu离子在阴极板电沉积而被去除。     

Mn-Ce复合金属氧化物催化氧化甲苯性能

通过等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂, 并考察不同CeO₂负载量对MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响。利用XRD、N₂吸脱附曲线、TEM、H₂-TPR、XPS和O₂-TPD等方法表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能。结果表明,CeO₂的负载一定程度上降低了MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积, 且催化剂仍保持介孔结构。CeO₂的存在增加了催化剂表面的化学吸附氧含量,其良好的储放氧能力促进了Mn³⁺向Mn⁴⁺的转化;Mn和Ce之间存在较强的协同作用, 与MnO_x相邻的CeO₂更容易打开Ce—O键释放活性氧, 加速氧化还原进程,Mn_0.6Ce_0.4/γ-Al₂O₃催化剂T₁₀和T₉₀与MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂相比分别降低20和40 ℃。本研究可为VOCs催化氧化技术中低成本金属催化剂的开发提供参考。     

基于文献计量分析的场地化学氧化修复技术研究热点和趋势

化学氧化修复技术具有污染物去除效率高、修复周期短和成本低等优势,在污染场地修复领域具有广阔的应用前景。基于Web of Science数据库,通过文献计量可视化软件VOSviewer和CiteSpace,分析了1990—2022年场地污染土壤和地下水化学氧化修复领域的研究热点及趋势。结果表明,1990—2022年年度发文量呈增长趋势,中国和美国是发文量排名前二的国家,2010年后中国年发文量快速增加并位居第一,中国科学院在发文量及被引频次方面均高居榜首。基于关键词分析,总结归纳了化学氧化修复技术适用污染物类型、氧化剂种类和催化/活化方法以及化学氧化联合修复技术。当前研究热点集中在催化/活化方法研发、污染物降解机理探究以及在土壤和地下水中修复应用等方面;未来研究重点将聚焦于研发新型氧化剂和靶向催化/活化材料,探究材料迁移扩散机制和活性氧化物质产生机理,发展协同化学氧化修复技术体系并推进工程化应用,以及建立化学氧化修复全过程风险监测和评价体系。     

油气处理场站温室气体甲烷排放特征与量化

油气生产过程是甲烷重点排放源,对气候变化产生显著影响。采用便携式火焰离子检测器 (FID) 和Hi-Flow大流量仪等设备,对我国某油田3座油气处理场站甲烷泄漏排放特征进行了研究,明确了组件泄漏率,量化了重点源项甲烷排放速率,构建了设备设施甲烷排放因子,开展了甲烷排放量核算并提出了管控建议。结果表明,该油田油气处理场站设备组件与管线的甲烷泄漏率为0.7%~1.2%,压力表、阀门和储罐等在泄漏源项中占比较高。不同类型泄漏组件甲烷排放速率具有显著差异,处理场站的甲烷排放速率为111.66~274.63 L·min⁻¹。单个储罐和场站的甲烷排放因子分别为989.9 L·h⁻¹和0.19 L·m⁻³。3座场站年度甲烷排放量为303 783.40 m³,储罐是首要排放源,对总排放量贡献占比为94.1%。组件泄漏导致的甲烷排放主要源于高强度排放源,15%的泄漏点贡献了排放量的88.4%。该研究结果可为油田油气处理场站泄漏防控和温室气体排放控制提供参考。     

纳米Fe3O4对污泥厌氧产沼气性能的影响

对采用共沉淀法制备的纳米Fe₃O₄颗粒进行表征,并探究在中温(35 ℃)厌氧消化过程中纳米Fe₃O₄浓度对产气性能的影响。结果表明:纳米Fe₃O₄浓度为100 mg/L时可使厌氧体系中的氨氮浓度维持在600~1 200 mg/L,pH为7~8,TCOD_Cr以及SCOD_Cr去除率分别提高了8.35%和9.90%;该浓度下厌氧体系中产生的挥发性脂肪酸(VFA)浓度最大,可达4 300 mg/L,且强化了对乙酸的利用;该试验组的产气性能最好,相对于空白组,其累积产气量提高了28.08%,产气周期缩短了2 d,甲烷浓度提高了6%。     

水热+厌氧消化对污泥碳、氮、磷溶出的影响

研究了水热预处理和厌氧消化联合作用时温度对污泥中碳、氮、磷溶出的影响。结果表明:水热处理温度越高越有利于污泥中碳氮磷的溶出,当水热温度为200 ℃时,SCODCr的溶出率较原泥提高了5.9倍;氨氮和总氮的溶出率分别提高了7.2和8.7倍;磷酸根和总磷的溶出率分别提高了0.2和6.1倍。厌氧消化后污泥中碳磷浓度下降,而氮浓度上升。厌氧消化后累积产气量与水热温度有关:当温度为160 ℃时,最大累积产甲烷量为12 223 L/mg-CO D C H 4 (以每mg COD的产甲烷量计),较原泥提高了14.5倍。根据试验结果,提出了从水热和厌氧消化污泥中回收氮磷的策略,即水热处理污泥后可在污泥清液中投加镁源进行磷的回收,厌氧消化中溶出的氮可通过加入吸附材料进行吸附回收。在污泥中氮磷资源回收的同时,可通过水热过程提高污泥厌氧过程中累积产甲烷量。     

催化湿式过氧化氢氧化苯酚的诱导期研究

针对诱导期发生机制及影响因素尚不清楚问题,采用自制化学反应装置和批动力学试验方法,研究了黏土基催化剂催化过氧化氢（H₂O₂）氧化苯酚过程中诱导期发生的原因及其关键影响因子。结果表明：H₂O₂扩散或吸附到催化剂金属活性位及随后的表面修饰（通过≡Fe（III）还原到≡Fe（II）降低pH）共同决定了诱导期;Fermi’s方程能很好地拟合苯酚氧化过程（R²>0.99）;反应温度和溶液pH强烈影响诱导时间（t_I）,随温度增加和pH降低,t_I分别从59和129 min降到22和0 min（没有诱导期）,而催化剂与H₂O₂用量对t_I的影响相对较小,随催化剂和H₂O₂浓度增加,t_I分别从69和75 min降到32和52 min。尽管诱导时间可通过调整反应参数缩短或消除,但考虑到成本和环境风险,在用黏土基催化剂处理实际含酚废水时应采纳适宜的反应条件：H₂O₂和苯酚质量浓度摩尔比为15,催化剂浓度为0.8~1.0
g/L,温度为30~40 °C,介质pH（不调整）,反应时间为2 h。     

Mn-Ce复合氧化物微球的制备及其催化氧化甲苯性能

为了开发高效稳定、具有低温活性的降解VOCs催化材料,采用传统水热法制备了一系列不同锰铈比的催化剂(MnO₂、Mn_0.95Ce_0.05O_x、Mn_0.90Ce_0.10O_x、Mn_0.80Ce_0.20O_x及Mn_0.60Ce_0.40O_x),利用SEM、BET、XRD、H₂-TPR、O₂-TPD、拉曼光谱等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了其对甲苯的催化氧化活性。结果表明：通过简单的水热合成法合成出的Mn-Ce复合氧化物均为微球,但Ce的加入使得微球催化剂表面的纳米针消失,变为光滑的微球体;而不同的催化剂在氧化甲苯时呈现不同的催化氧化性能,其中Mn_0.80Ce_0.20O_x具有最佳的甲苯氧化性能,这是由于其具有较强的氧化还原性能、较高的化学吸附氧含量及存在Mn-Ce固溶体。因此,通过控制催化剂中Ce含量,可调控催化剂的形貌和物理化学特性,从而使Mn-Ce复合氧化物在甲苯催化氧化中展现出优异的催化性能。研究结果为新型高效降解VOCs催化材料的设计和开发提供了新思路。