磷酸盐氧同位素前处理方法优化——基于磷酸盐富集凝胶的原位实验研究

为提高磷酸盐氧同位素(δ¹⁸O_P)技术在内陆流域中的适用性,构建一种基于磷酸盐原位富集的δ¹⁸O_P前处理方法。以水合氧化锆作为磷酸盐选择性吸附材料,制备磷酸盐原位富集凝胶。基于内陆流域的水环境特征,选择子牙河水系的牛尾河为原位实验场地,通过响应面法确定原位富集凝胶最优的材料用量,富集时间以及洗脱时间。结果表明：单位面积的凝胶加入水合氧化锆用量3.17 g,富集时间5 h 43 min,洗脱时间50 min,最终可洗脱出0.039 mg磷酸盐。针对洗脱出的磷酸盐溶液,结合现有的纯化方法,最终构建适用于内陆流域的磷酸盐氧同位素前处理方法。本方法的成功建立能够为δ¹⁸O_P技术在内陆流域中的应用提供重要支撑。     

响应曲面法优化均相Fenton深度处理皮革废水

均相Fenton深度处理皮革废水,试验用水为A/O反应池的出水,COD介于180～200mg·L-1.基于Box-Behnken响应曲面法,考察了初始pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、过氧化氢投加量、反应时间的单独作用及交互作用,并建立COD去除率数学模型,结果表明:影响因子显著性顺序为:pH>H2O2投加量>反应时间>H2O2/Fe2+摩尔比,初始pH值与H2O2投加量的交互作用显著;数学模型回归性较好,预测最大COD去除率为55.87%,最佳条件组合为:pH=4.0,H2O2投加量=14.00mmol·L-1,H2O2:Fe2+=10.6:1,Time=3h及T=25℃,验证试验结果为53.35%,与预测值相比偏差为4.51%.采用均相Fenton深度处理皮革废水,可以满足《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准中对COD≤100mg.L-1的限制要求.     

Optimizing aerobic biodegradation of dichloromethane using response surface methodology

Response surface methodology (RSM) was employed to evaluate the optimum aerobic biodegradation of dichloromethane (DCM) in pure culture. The parameters investigated include the initial DCM concentration, glucose as an inducer and hydrogen peroxide as terminal electron acceptor (TEA). Maximum aerobic biodegradation efficiency was predicted to occur when the initial DCM concentration was 380 mg/L, glucose 13.72 mg/L, and H2O2 115 mg/L. Under these conditions the aerobic biodegradation rate reached up to 93.18%, which was significantly higher than that obtained under original conditions. Without addition of glucose, degradation efficiencies were 6 80% at DCM concentrations < 326 mg/L. When concentrations of DCM were more than 480 mg/L, the addition of hydrogen peroxide did not help to significantly increase DCM degradation efficiency. When DCM concentrations increased from 240 to 480 mg/L, the overall DCM degradation efficiency decreased from 91% to 60% in the presence of H2O2 for 120 mg/L.     

20种水溶性有机溶剂对发光菌的毒性效应

以新型淡水发光菌——青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensis sp.Q67)为检测生物,应用VeritasTM微孔板光度计测定了甲醇等20种常见水溶性有机溶剂对Q67的毒性效应.结果表明,乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、四氢呋喃和异丙醇7种有机溶剂具有非单调J型剂量-效应关系,其他13种为典型S型剂量-效应关系.分别采用Biphasic、Logit和Weibull等非线性函数进行曲线模拟,利用模拟函数可有效估算有机溶剂的各个效应浓度Ecx值.不同组成和结构的有机溶剂对淡水发光菌的毒性效应不同,官能团相同的直链溶剂含碳数越多毒性越大.     

聚合氯化铝去除污泥水中磷的工艺优化

在对比聚合氯化铝(PAC)对浓缩脱水污泥水及其上清液除磷效果的基础上,通过响应曲面法(RSM)分析了污泥水上清液PAC除磷过程中Al/P摩尔比、pH和搅拌转速(MS)对除磷效果的单独效应和联合效应,并探讨了PAC除磷动力学.结果表明,PAC直接对污泥水混凝除磷会恶化其沉降性能,且除磷效率不高.RSM优化得到的上清液除磷最优工艺条件为:Al/P摩尔比为2.49,pH为8.3,MS为398 r·min-1,除磷效率为97.8%,实验验证结果表明该优化操作模式行之有效.动力学分析结果表明,PAC对污泥水的除磷过程分为化学沉淀与絮凝体快速吸附除磷和二级动力学沉淀除磷两阶段.     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

超临界水氧化处理垃圾渗滤液的响应面法优化

在间歇式反应釜上采用超临界水氧化法处理垃圾渗滤液.运用中心组合设计研究了反应温度（400~500 ℃）、压力（24~28 MPa）、反应时间（5~10 min）和氧化系数（1.5~2.5）,以及它们的交互作用对COD、氨氮去除率的影响,同时通过响应面法分析拟合出COD、氨氮去除率的二次回归方程,得到最优工艺条件.结果表明,各因素对COD去除率的影响主次作用排序为：反应压力>温度>氧化系数>反应时间;各因素对氨氮去除率的影响主次作用排序为：反应温度>压力>氧化系数>反应时间,而影响因素之间的交互作用对两者去除效果的影响却不明显.所得拟合方程对COD、氨氮去除率的预测误差分别小于±4%、±9%.拟合方程所得最佳实验条件为：时间5 min、温度496.05 ℃、压力27.69 MPa、氧化系数2.44,此时COD的去除率可以达到98.31%、氨氮去除率可以达到95.69%.     

Investigation of colloidal biogenic sulfur flocculation: Optimization using response surface analysis

The colloidal properties of biogenic elemental sulfur(S~0)cause solid–liquid separation problems,such as poor settling and membrane fouling.In this study,the separation of S~0 from bulk liquids was performed using flocculation.Polyaluminum chloride(PAC),polyacrylamide(PAM)and microbial flocculant(MBF)were compared to investigate their abilities to flocculate S~0 produced during the treatment of sulfate-containing wastewater.A novel approach with response surface methodology(RSM)was employed to evaluate the effects and interactions of flocculant dose,pH and stirring intensity,on the treatment efficiency in terms of the S~0 flocculation and the supernatant turbidity removal.The dose optimization results indicated that the S~0 flocculation efficiency decreased in the following order PACMBFPAM.Optimum S~0 flocculation conditions were observed at pH 4.73,a stirring speed of 129 r/min and a flocculant dose of 2.42 mg PAC/mg S.During optimum flocculation conditions,the S~0f locculation rate reached 97.53%.Confirmation experiments demonstrated that employing PAC for S~0 flocculation is feasible and RSM is an efficient approach for optimizing the process of S~0 flocculation.The results provide basic parameters and conditions for recovering sulfur during the treatment of sulfate-laden wastewaters.     

河流健康评价中不同标准化方法的应用与比较

年5月与2010年5—6月对浑太河流域开展大型底栖动物野外生态调查,分别使用水质法(水质指标标准化法)、栖境法(栖息地质量评价指标标准化法)和综合法(水质与栖息地质量评价指标结合的标准化法)筛选参照点和受损点,构建IBI(生物完整性指数)以对研究区域的健康状况作出评价. 结果表明:不同标准化方法筛选的参照点与受损点不同,其中,水质法与栖境法筛选的参照点与受损点数量多于综合法. 不同标准化方法构建的IBI核心参数不同,仅有4个参数〔总分类单元数、EPT分类单元数(蜉蝣目、積翅目、毛翅目三目昆虫分类单元数之和)、耐污类群相对丰度和黏附者相对丰度〕为3种方法所共有. 不同标准化方法对河流健康的评价结果不同,其中,水质法与栖境法对浑太河健康状况的评价等级整体高于综合法. 比较不同标准化方法选择参照点的准确率可知,栖境法的准确率(75%)优于水质法(50%)和综合法(67%);而在选择受损点的准确率中,水质法(100%)和综合法(100%)均优于栖境法(89％).      

乳化液膜法处理石油石化废水的研究

炼厂酸性汽提净化水中酚含量高，限制了汽提净化水回用效率，需进行脱酚处理。本研究采用煤油、span-80、液体石蜡、磷酸三丁酯和NaOH构建乳化液膜，探究其对酸性水汽提净化水的脱酚效率。运用以响应曲面法（RSM）为依据的Box-Behnken设计，以span-80投加量、液体石蜡投加量、油相/内相比和制乳转速为影响因素，建立了汽提净化水中苯酚去除率的二次回归预测模型，并优化了处理条件。结果表明，液体石蜡投加量对苯酚去除率的影响最为显著，其次是span-80投加量。通过RSM分析得到汽提净化水脱酚的最佳实验条件为：span-80投加量2wt%，液体石蜡投加量15%v/v，油内比为1:1，制乳转速取6000r/min，此时苯酚去除率为98.65%。反应后的液膜易于破乳，破乳率达98.33%，且回收油相可循环利用，从而大大节约成本实现资源化。