铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

天然水体中,铝氧化物矿物表面上的吸附等各种反应在很大程度上影响着金属阳离子、无机阴离子和一些天然有机物的迁移转化和归趋.在水处理等工业领域中,铝氧化物由于其水合表面的吸附能力而被用做离子交换剂和催化剂载体.因此,对铝氧化物表面化学过程的研究具有重要意义.铝氧化物-水界面上的反应十分复杂,对各种无机、有机污染物的吸附结合能力取决于氧化物固相表面性质、溶液条件和吸附质的性质.从对铝氧化物表面荷电特性和吸附活性的认识出发,就各种铝氧化物的结构特征和表面反应活性及其在水处理技术中的应用进行了简要综述.     

有机物对UF膜过滤通量的影响

采用截留分子量为30000的聚醚砜超滤膜进行膜过滤试验,研究有机物的特性,如亲疏水性以及相对分子质量对超滤膜通量的影响.试验结果表明,过滤亲水性组分时膜通量明显高于过滤疏水性组分.对2种不同水源的试验表明,尽管有机物含量相同,但由于亲疏水性的比例不同,造成的膜通量下降不同.疏水性越大的原水,其膜通量下降也越大.因此,疏水性组分是造成通量下降的主要因素.试验还表明,相对分子质量较大的有机物并非通量下降的主要因素,有机物的分散性可能是影响通量的主要因素.     

阳离子型聚合物对低温低浊水的絮凝效果与形态学特性

采用微絮凝-深床直接过滤工艺,以西安市曲江水厂低温低浊水质为原水(水温低于10 ℃,初始浊度低于10NTU),投加阳离子型聚合物(简称CP)作主混凝剂或助凝剂,借助分形数学理论与图像分析技术,对滤料粒径、原水浊度、原水温度、药剂种类、聚合物分子量及投加量、混合强度等因素对处理效果的影响进行了研究,分析探讨了不同药剂处理低温低浊水的作用机理、絮凝形态学特征以及絮体结构的分形特性.结果表明,①当温度低于4 ℃、初始浊度小于4NTU时,不宜单独采用Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂;当温度为4～10 ℃、初始浊度小于10NTU时,如果只投加Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂,宜用细砂滤料过滤;低温低浊条件下,无机混凝剂形成的絮体粒径小、结构松散脆弱、有效质量密度低、沉速慢,但表征絮体分形特性的分维值较高.②CP作絮凝剂能显著改善低温低浊水的絮凝效果与过滤性能,但混合强度需增大,宜用粗砂滤料过滤;③单独用CP作絮凝剂时,宜投加分子量较低的弱阳性聚合物或投加低剂量较高分子量的强阳性聚合物;CP用作助凝剂时,能显著减少主混凝剂用量,但宜投加强阳性聚合物或增加弱阳性聚合物的剂量.④CP兼备电性中和与吸附架桥絮凝作用,能形成粒径较大、吸附性能与过滤性能良好的网状絮体构型,其有效质量密度高,产生的污泥量少,污泥沉降速度快,脱水效果好,但分维值低.⑤各种水处理药剂的处理效果为:Al2(SO4)3(或PAC) CP＞CP＞PAC＞Al2(SO4)3,这种差别由絮体的形态学特性与构型特征各异引起.     

含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生与控制

针对南方某含溴水库水(溴离子浓度15～38μg·L-1),利用连续运行实验装置研究了臭氧氧化时溴酸盐的产生条件,同时初步考察了后续生物活性炭(BAC)对溴酸盐的去除效果.研究结果表明,单独采用预臭氧方式时,在臭氧消耗量控制为2.0mg·L-1以内的条件下,溴酸离子浓度低于6 μg·L-1;而采用预臭氧与后臭氧联合处理时,在总臭氧消耗量为2.0mg·L-1的条件下,出现了溴酸离子超标(10μg·L-1)情况.长期运行结果表明,尽管新炭对溴酸离子没有去除效果,但系统连续运行3个月后,BAC上的微生物对溴酸盐具有一定的去除能力.     

基于IWCPA模型的工业节水关键技术选择

通过建立工业节水潜力分析和技术综合评价模型(IWCPA模型),筛选了影响高耗水行业用水的关键技术.选定2002年为基准年,在2010年和2020年高耗水行业取水零增长的情景设定下,进行了分行业和行业耦合的技术综合评价及技术选择,确定了重要工业用水技术实施的优先序,建立了高耗水行业重要用水技术的优选清单.结果表明,未来15a内是否能够在若干工业用水关键技术的研究、应用和推广方面取得突破,是挖掘工业节水潜力、提高工业用水效率的关键.     

面源模式的通用算法探讨

提出了矩形面源扩散模拟计算的数值积分法和中心虚点源法,以及二者结合的综合法,并用算例进行了计算精度、计算速度和结果连续性的对比.结果表明:与传统的后置虚点源法及其改进算法——谷清经验法相比,该算法与理论真值的相对误差可从20%以上降低到3%以下,并且可以准确地反映风向和面源的形状,但在计算量上要增大十几倍到上百倍.对于任意不规则面源,提出了正方形分割算法,并对分割正方形的取舍采用简便的重心判断法,以准确方便地模拟其形状.综合运用笔者提出的适于机算的通用面源算法,对不同的计算任务权衡速度和精度采用合适的算法,可以处理各种气象条件下任意形状面源的扩散计算,并可取得理想的计算精度.      

松花江下游底栖动物群落结构与水质生物学评价

1999—2005年对松花江下游江南屯断面及支流梧桐河断面进行了11次底栖动物生态调查.调查期间共发现底栖动物39种,其中水生昆虫21种,软体动物12种,环节动物4种,甲壳动物2种.江南屯与梧桐河底栖动物的种类组成呈现显著差异,在发现的39种底栖动物中,仅有14种于两断面都有分布.分布于江南屯断面的主要底栖动物及其出现率为:纹石蚕100%,箭蜓80%,黑龙江短沟蜷80%,钩虾80%,二尾蜉60%,细蜉60%,灯蛾蜉60%,东北田螺60%.分布于梧桐河断面的主要底栖动物及其出现率为:黑龙江短沟蜷100%,东北田螺100%,扁蛭100%,珍珠蚌60%.从栖息密度来看,梧桐河断面中软体动物密度最大, 优势种为东北田螺,江南屯断面则以水生昆虫占优势.此外,两断面的底栖动物数量在不同年份也存在显著变化.水质生物学评价结果表明,梧桐河断面多年处于中污染状态,江南屯断面的污染状况在总体上较梧桐河断面轻,这主要是由于梧桐河断面高负荷的耗氧有机物引起水体中溶解氧含量匮乏,从而导致底栖动物的生存条件严重恶化.      

美国AERMOD模型与中国大气导则推荐模型点源比较

介绍了美国AERMOD模型和中国大气导则推荐模型一般浓度公式,通过大气稳定度和扩散参数的确定、复杂地形处理和对流条件下污染物扩散等原理方面的比较认为,AERMOD模型优于大气导则推荐模型.以美国环境保护局(USEPA)2个试验场Clifty Creek(平坦地形)和Lovett(复杂地形)的数据资料为比较数据,分别用AERMOD模型和大气导则推荐模型计算SO₂小时质量浓度,在Pasquill 6类稳定度下用相对偏差(FB)、预测值与观测值的比率(RHC_R)及图形法(Q-Q图)等进行模型比较,结果表明:在RHC_R和FB中,AERMOD模型除个别值外,其他均好于大气导则推荐模型;而大气导则推荐模型存在接近或大于模型可靠性界限0.67(0.66和0.74),说明其可靠性比AERMOD模型差;图形法比较中,强不稳定和不稳定下AERMOD模型明显好于大气导则推荐模型,而大气导则推荐模型预测值明显偏低,其他稳定度下结果相差不大.研究认为:在平坦地形和复杂地形条件下,AERMOD模型点源预测值均优于大气导则推荐模型,并从原理上进行了解释.      

逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术同时检测水中多种肠道病毒

建立了一种利用通用引物RT-PCR技术检测水中肠道病毒的方法.利用脊髓灰质炎病毒1～3型,柯萨奇病毒B3型作为参考病毒株,根据肠道病毒RNA5′非编码区中具有高度同源性的序列来设计通用引物.比较了M-MLV酶和AMV酶的逆转录效果,AMV酶能够成功地从地表水和生活污水中逆转录病毒RNA,更适于实际应用.对比研究了PCR过程中的退火温度,c(Mg2＋)等因素对RT-PCR检测结果的影响,选择退火温度55　℃,c(Mg2＋)为2　mmol/L的反应条件,优化了RT-PCR检测方法.通过检测水样中接种的连续稀释的病毒,确定了该检测方法的灵敏度为38　CCID₅₀.考察人工污染的地表水、污水、二级处理出水样品发现,检测灵敏度基本一致.该方法可应用在实际环境的肠道病毒检测中.      

密云水库微生物相变化对水质及嗅味的影响

研究北京市地表水源密云水库微生物相变化对水质及嗅味的影响.结果表明:密云水库细菌密度和种类相对稳定,对水质影响较小.2005—2006年,平均细菌密度约300 mL－1,多为革兰氏阴性菌,放线菌与霉菌较少.密云水库藻类生长与水质嗅味呈正相关性.年平均浮游微藻密度为655×104 L－1,全年有2个藻类生长高峰期,即9月和5月,藻密度分别为1　665×104和988×104 L－1.高峰期,水库中出现大量蓝绿藻(如颤藻、鱼腥藻、微囊藻等)以及颗粒直链藻,直接导致水体嗅味.2005—2006年,密云水库有机碳含量明显增加,总氮、总磷含量变化不大.