广西近岸海水和沉积物中有机氯农药的分布及生态风险

通过对广西近岸水体和沉积物中2类有机氯农药(OCPs,包括HCHs和DDTs)的大面调查,评估了广西近岸海域OCPs的分布特征、污染状况和生态风险。结果显示:广西近岸海域的海水中所有站位都未检出HCHs和DDTs,所有站位的沉积物中也未检出HCHs,43个沉积物站位中DDTs的检出率为11.6%,沉积物中DDTs含量范围为nd~3.7 ng/g。研究表明:广西近岸水体及沉积物中OCPs的污染水平很低,沉积物中DDTs具有较为明显的空间分布规律,呈现出渔港附近含量高,以及TOC (有机碳)含量较高的河口附近含量高的特征。船舶防污漆可能是造成渔港附近DDTs含量较高的主要原因,部分河口站位主要受河流输入污染物影响,DDTs主要来源于历史残留,沉积物中TOC含量是影响DDTs残留分布的重要因素,DDTs易与悬浮物中的有机质通过吸附络合结合而沉积。生态风险评价结果显示:广西近岸海水的HCHs和DDTs生态风险极低,沉积物的HCHs生态风险也极低,沉积物中DDTs的潜在生态风险总体很低。     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

基于无人机高光谱和BP神经网络的城市水体污染监测

我国大多数流域存在不同程度的水体污染,城市水体污染防治与监测是一项艰巨而漫长的任务,而传统水质监测和卫星遥感方法在水体面积较大、水流运动不稳定、周边地形复杂的河流或城市湖泊的水质监测表现为适用性差、准确度低。基于无人机的高光谱遥感技术具有覆盖范围广、数据获取快速等特点,对城市水体污染监测具有一定的应用价值。以珠海市城市水域为研究对象、无人机高光谱数据为数据源,利用线性回归模型和BP (Back Propagation) 神经网络模型方法,分别建立了波段组合反射率与水体叶绿素a、氨氮和磷酸盐3种水质指标之间的最优反演模型,并通过实际样品验证了该模型在城市水体中的适用性。该研究结果不仅为大数据驱动的水质分析提供了重要的技术支持,也为无人机技术应用于城市水体污染程度评价和动态监测提供新方法。     

离子交换树脂吸附黄连素废水中铜离子的研究

以Cu ²⁺-黄连素混合体系的含铜制药废水为研究对象,考察3种离子交换树脂(D152、D113和D401)对含铜废水中Cu ²⁺和黄连素的吸附性能并对树脂进行了筛选,对D401树脂进行了吸附动力学和吸附热力学拟合分析,同时考察该树脂在黄连素竞争吸附影响下对Cu ²⁺的去除效果。最后,在静态试验基础上开展了动态试验,考察D401树脂柱在3种流速〔1、2和5 BV(柱体积)/h〕下,进样量为1~20 BV时出水的Cu ²⁺和黄连素浓度。结果表明:D401树脂的比吸附量随温度升高而增加,随树脂投加量的增加而降低;该树脂在较宽的pH范围内对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性,pH为5.0是最佳吸附条件,此时比吸附量可达39.87 mg/g。吸附过程可以通过Langmuir吸附等温线和伪二级动力学模型进行描述。动态试验中,树脂柱在1 BV/h的流速下,对Cu ²⁺有较好的去除效果;在3种流速条件下,对黄连素的吸附率均较低,进一步验证了该型树脂对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性。     

利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse derived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性.结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6:1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d.启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键.厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成.启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO3--N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准.     

复合钙基固硫添加剂对煤固硫与燃烧的影响

利用程序升温燃烧反应技术,考察了高岭土复合的CaO、Fe2O3-CaO、CoO-CaO添加剂对无烟煤的燃烧以及固硫的影响。实验发现,这些添加物质对煤的裂解产物的燃烧都具有促进作用,除了Fe2O3-CaO-高岭土复合添加剂对煤焦的燃烧有一定阻碍作用之外,其余都具有对煤焦燃烧的促进作用,尤以CoO-CaO-高岭土复合添加剂的效果最为显著。高岭土复合的硫酸钙本应具有较高的热稳定性,但受到高温下煤焦与CO的还原而分解,所以添加对煤焦具有明显催化燃烧作用的氧化钴,因减少了还原性气氛,稳定了硫酸钙产物而促进了固硫。     

介质阻挡放电联合锰基催化剂对乙酸乙酯的降解效果

采用等体积浸渍法制备锰基催化剂MnO_x/13X和MnO_x/γ-Al₂O₃,并在吸附-间歇放电模式下研究了其联合介质阻挡放电(DBD)等离子体对乙酸乙酯的氧化性能;对催化剂进行BET、SEM和XPS表征,以分析不同载体的Mn基催化剂氧化效果存在差异的原因。DBD氧化实验结果表明：与13X和γ-Al₂O₃相比,负载活性组分MnO_x后,CO_x产率分别提高了36.3%(MnO_x/13X)和29%(MnO_x/γ-Al₂O₃),CO₂选择性均提高至98%以上,副产物臭氧明显减少。表征结果显示,MnO_x/13X上的Mn⁴⁺和晶格氧含量更高,更有利于乙酸乙酯的降解。结合吸附态乙酸乙酯的等离子体降解机理和不同填充材料的实验数据,建立了相应的动力学模型,为DBD降解挥发性有机物系统中催化剂的优化及其应用提供参考。     

不同臭氧催化氧化体系处理老龄垃圾渗滤液的效果及能耗分析

老龄垃圾渗滤液因其成分复杂且可生化性差,故传统技术无法对其进行有效降解,且利用臭氧催化氧化体系处理垃圾渗滤液缺乏系统性评估报道。为解决上述问题,采用臭氧/过二硫酸盐(${{\rm{S}}_2}{{\rm{O}}_8^{2 - }}$,PS)、臭氧/过一硫酸盐(${\rm{HS}}{{\rm{O}}_5^ -} $,PMS)和臭氧/过氧化氢(H₂O₂)氧化体系,探讨了处理老龄垃圾渗滤液的可行性,考察了初始pH、温度、O₃及H₂O₂、Na₂S₂O₈、KHSO₅的投加量等因素对其处理效果的影响,并对其能源效率进行了分析。结果表明,优化条件下,O₃/PMS、O₃/H₂O₂和O₃/PS的单位数量级能耗(electrical energy per order,EE/O)分别为1 007.5、1 233.7、662.6 kWh·m⁻³,O₃/PMS氧化体系处理老龄垃圾渗滤液的效果与O₃/H₂O₂氧化体系相似,且优于O₃/PS。由综合处理效果与能耗评估结果可知,O₃/H₂O₂氧化体系最佳,在温度为25 ℃,pH=6,O₃和H₂O₂投加量分别为3 g·h⁻¹和2 125 mg·L⁻¹,反应时间为60 min条件下,能耗最低,EE/O降至443.9 kWh·m⁻³,且TOC去除率和反应速率常数分别为27.1%和0.005 3 min⁻¹,BOD₅/COD也由0.18增至0.26。综合上述结果,基于臭氧体系的高级氧化法能耗较高,可将臭氧催化氧化与低成本的生物处理技术相结合,从而实现对污染物高效经济降解。上述研究结果可为臭氧高级氧化技术的工程化应用提供参考。