土壤中多环芳烃菲的自然降解特性

自然降解是去除环境中有机污染物的一种重要手段。为了解土壤中多环芳烃的自然降解规律,选择陕北风沙滩地区风积砂为典型土壤,多环芳烃菲为典型污染质,探讨了菲在风积砂中的自然降解规律;建立了菲的降解动力学模型;进一步考察了污染浓度、温度、pH值、含氧量等环境因素对降解的影响。结果表明,风积砂中菲的自然降解符合准一级反应动力学,降解半衰期为17 d;菲的降解率与生物量呈正相关;污染浓度对菲的自然降解影响不显著;25~35℃、中性条件能够促进风积砂中菲的降解;好氧微生物是降解的关键,氧的存在对于土壤中菲的降解具有重要的作用。     

北京市近12年空气污染变化特征及其与气象要素的相关性分析

以北京市近12年空气污染指数(API)为数据基础,首先分析了2001—2012年北京市API、污染等级、首要污染物的变化特征以及污染天数年度值、季度值、月值的变化特征;然后根据API转换得到PM10质量浓度,对其变化特征进行分析;最后采用相关系数法分析了北京市API、PM10质量浓度与气象因素的相关性。结果表明,北京市近12年空气污染天数有明显下降趋势,首要污染物主要为可吸入颗粒物;空气污染主要集中于春季,优良天气主要集中于夏季;PM10质量浓度年度最大值出现在2006年,季度最大、最小值分别出现在春、夏季,月值最大、最小值分别出现在3月和7月;气象因素与空气污染关系密切,气温、相对湿度、降雨量与污染天数和PM10质量浓度均呈显著负相关,而风速与污染天数和PM10质量浓度则呈显著正相关。     

烧结烟气脱硫颗粒物的变化特性

利用静电低压撞击器(ELPI)对石灰石-石膏法脱硫前后烟气中的细颗粒(PM2.5)进行采样分析,获得细颗粒浓度与粒径分布特性。对脱硫前后细颗粒形貌和主要元素进行扫描电镜(SEM)、离子色谱(IC)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行分析。结果表明,石灰石-石膏法对于烟气中的细颗粒数浓度的脱除效率为负值,脱硫后出口烟气细颗粒数浓度增加4.95倍;细颗粒的形貌发生很大变化,脱硫前细颗粒以单个球形或团形态分布,脱硫后颗粒相互堆积形成致密不规则层状结构;化学组成分析表明,细颗粒中主量元素Al、Fe和Si的含量稳定,但水溶性离子Ca2+和SO42-含量增加明显,分别由3.5%、6.45%增加到8.76%、32.73%。     

车载加油油气回收系统中气液两相流动特性的实验和数值模拟

合理分析车载加油油气回收系统(ORVR)内气液两相的流动特性对油气排放控制技术的实施具有重要意义。以ORVR加油系统为对象,采用高速摄像、粒子动态分析仪(PDA)实验测量和CFD数值模拟相结合的方法,对ORVR车辆加油过程中的气液两相流动特性进行了系统研究,讨论了加油量对加油管内流场和压力场的影响。结果表明,随着加油速度的增大,加油管口的射流卷吸增强,气液两相流动过程中的湍流程度加剧,液流冲击与破碎严重,涡旋现象明显;随着加油速度的增大,气液掺混严重,液体自由表面边界逐渐模糊;加油过程中加油管和燃油箱内气相压力的变化分为2个阶段:开始加油时气相压力迅速增大,在5~8 s内达到峰值;然后气相压力逐渐减小,最终趋于稳定。     

以不同底物和苯胺为燃料的微生物燃料电池的产电特性

通过构建空气阴极型双室微生物燃料电池,研究了以500 mg/L苯胺作为唯一燃料以及苯胺和不同底物共基质时MFC对苯胺的降解特性及MFC的产电性能。结果表明,在外电阻1000Ω,以500 mg/L苯胺为唯一燃料以及500 mg/L苯胺分别和500 mg/L乙酸钠,葡萄糖和可溶性淀粉作为共同基时的MFC运行周期分别为3、3.4、4.6和5 d;最大输出电压分别为273、450、428和380 mV;输出功率分别为142、225、201和160 mW/m2。苯胺去除率分别为68%、85.8%、71%和65%。内阻分别为931、524、564和751Ω,COD去除率分别为68%、85%、72%和65%。库伦效率分别为1.8%、7.9%、6.6%和4.5%。MFC可以使用苯胺作为唯一燃料,且当添加的基质不同时,MFC产电性能以及苯胺降解状况有所不同。利用MFC可以使苯胺高效快速降解的同时实现稳定的电压输出。     

细微泥沙粒径对活性污泥产率的影响及其计算公式

针对我国城镇污水处理厂进水SS/BOD5值普遍偏高,在取消初沉池后出现泥沙淤积、污泥浓度提高和污泥MLVSS/MLSS(f)值下降等问题,利用实验室SBR研究了不同粒径的细微泥沙对活性污泥产率的影响,并在对国内外现有污泥产率公式进行具体分析的基础上,提出了对于污泥产率公式的优化方法,并借此推导出f值的预测表达式。结果表明:当在进水中分别掺入体积平均粒径为19.8、72和118.6 μm的细微泥沙300 mg/L时,在系统运行36 d后,污泥浓度从启动初期的3 450分别提高至7 898、5 389和3 742 mg/L,MLVSS/MLSS则从0.67分别下降为0.33、0.48和0.59;活性污泥产率由0.498分别提升至1.257、0.813和0.575 kg MLSS/kg BOD5,利用悬浮系数ω对ATV污泥产率公式进行优化修正,计算值与实测值的相对误差分别由修正前的46.1%、125.8%和219.3%降至修正后的8.4%、8.9%和3.5%,所得的产率更贴近实际;通过修正后的ATV产率公式建立f值的预测表达式,计算值与实测值的相对误差分别为18.3%、12.6%和4.4%。     

蚯蚓粪生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附性能

为寻求蚯蚓粪便(EM)新型的资源化利用途径,以 EM 为原料制备生物炭(EMBC),用于吸附废水中 Cu(Ⅱ)。在探讨 EMBC 基本性质的基础上,研究了 Cu(Ⅱ)初始浓度、时间、 pH 、温度、离子强度、 EMBC 投加量等因素对吸附效果的影响,并分析了潜在的吸附机理。结果表明:EMBC 对 Cu(Ⅱ)吸附量随初始浓度和温度的增加而增加;EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附在 24 h 内可达到平衡;单位质量 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附量随 EMBC 投加量的增加而减小,EMBC 对 Cu(Ⅱ)吸附量随 pH 和离子强度的增加先降后升。Freundlich 等温吸附模型能更好地拟合 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附行为(R2=1),且二级吸附动力学可以更好地描述吸附过程(R2=0.99),结合傅立叶红外光谱分析,表明 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附机制可能是化学吸附作用为主。     

废弃混凝土的水热固化与力学强度

为实现废弃混凝土的资源化规模利用,将废弃混凝土回收、粉碎后,掺入适量氢氧化钙(Ca(OH)2)、碱性激发剂(NaOH)和水,经均匀混合、模压成型后,在高温饱和水蒸气环境中转化为具有较高机械强度的块状制品。实验系统考察了原料配比以及反应温度和时间等因素对水热固化样品劈裂抗拉强度(简称劈拉强度)和微观结构的影响。研究结果表明:Ca(OH)2掺量为20%时对于结晶性水化硅酸钙(托勃莫来石相)的形成最为有利,水化产物彼此交织成密实结构,实现了最高的样品力学强度;NaOH的引入可激发废弃混凝土的水热反应活性,但掺量不宜过高;水热反应条件下,样品的劈拉强度随环境温度的升高或反应时间的延长而明显增大,但温度过高、时间过长,会因晶型转变及内部结晶应力等原因而导致样品力学强度降低。     

沼液中土著菌对斜生栅藻去除污染物效果的影响

研究斜生栅藻对沼液的净化效果,并分析沼液中土著菌对污染物去除效果的影响。在不同的初始藻细胞接种量条件下,根据藻细胞干重、细菌总数及COD、TP和TN浓度的变化趋势,比较斜生栅藻对原沼液和灭菌沼液的净化效果。在藻类培养初期,沼液中土著菌与斜生栅藻之间存在明显的共生关系,当初始藻细胞接种量为0.1 g·L-1时,原沼液中藻细胞干重达到最大值即2.11 g·L-1。在藻类对数生长阶段,沼液中土著菌与斜生栅藻在藻细胞生长量和污染物去除方面表现出明显的协同作用。研究结果表明,斜生栅藻与土著菌组成的共生系统对沼液具有较好的净化作用,且所得的藻类生物量可以作为产能原料。     

微波蔗渣中孔生物质炭对水中对氯苯酚的吸附特性

通过微波快速热解活化技术制备并探究了中孔蔗渣生物质炭对水中对氯苯酚的吸附性能、影响因素及等温吸附行为与动力学特性。结果表明,微波活化蔗渣炭富含微中孔结构,主要分布在2~5 nm,对水中对氯苯酚的吸附值高达165 mg·g-1,5 min内完成饱和吸附量的75%,表明中孔蔗渣炭是去除对氯苯酚的良好吸附材料。值得注意的是,蔗渣中孔炭对对氯苯酚吸附性能与效率均高于以微孔为主的市售炭粉与炭纤维,说明介孔结构的存在可缩短被吸附物质到达吸附活性点的路径,增大多孔炭对水中有机物的捕捉机率,增强多孔炭对水中对氯苯酚的吸附效率。降低溶液pH和温度有利于中孔蔗渣炭对水中对氯苯酚的吸附,吸附行为符合弗兰德里希和雷德利克·彼得森模型,表明吸附呈多分子层的指数分布。