芭蕉湖-南湖连通工程的连通性评价

江湖水系连通是改善水环境、修复水生态和提高人居环境的重要措施,但有关城市内湖水系连通工程的动态连通性定量评价不够完善。基于岳阳城区芭蕉湖-南湖连通工程方案,从长江引水至芭蕉湖通过王家河流域新开挖河道自流至南湖,以改善王家河和南湖水质状况与修复水生态功能。采用MIKE21水动力模型分别模拟汛期和非汛期时6、12和24 m~3/s的流量条件下,南湖出口最低控制水位为25.86 m和26.06 m的12种工况,分析不同引水条件下两湖的连通性,并提出一个定量评价指标。结果表明:引水初期流量取24 m~3/s和控制南湖出口最低水位为25.86 m时,汛期和非汛期连通性均达最佳状态,此时换水周期分别缩短至5.59、5.17 d。从连通性指数的变化来看,"引江济湖"和"两湖连通"增强了水系连通性,可提高水体自循环能力。     

农村水生态文明建设研究进展

在界定生态文明、水生态文明、农村水生态文明概念的基础上,梳理农村水生态文明内涵的演变历程,综述了农村水生态文明的主要内容,包括农村水环境治理、农村水资源及其供给、农村水安全与水旱灾害防治、农田水利设施建设。在此基础上指出了目前研究存在的一些缺陷,并对农村水生态文明未来的研究方向进行展望。     

水介质中微气泡臭氧化处理高浓度甲苯气体

高浓度挥发性有机物(VOC)气体高效处理技术是大气污染控制领域关注的重点。采用微气泡臭氧化在水介质中通过吸收-氧化过程对高浓度甲苯气体进行处理,考察微气泡臭氧化强化甲苯吸收-氧化去除性能、机理以及水介质pH对该工艺处理效果的影响。结果表明,微气泡能够强化甲苯气体在水介质中的吸收过程,氮气/甲苯微气泡在水介质中的甲苯去除率和吸收量均显著高于氮气/甲苯传统气泡,同时氮气/甲苯微气泡通过产生·OH氧化反应,使得平均甲苯氧化矿化率达到40.97%。微气泡臭氧化在水介质中对甲苯气体具有更高效的去除性能,臭氧/甲苯微气泡处理中甲苯平均去除率为97.08%,甲苯可被完全矿化而几乎无中间产物积累,其平均氧化矿化率为88.56%、平均臭氧利用率为82.54%、臭氧投加量与甲苯矿化量比值为1.26,处理性能显著优于臭氧/甲苯传统气泡处理。水介质pH对臭氧/甲苯微气泡处理甲苯气体具有一定影响,不同pH条件下甲苯气体去除率基本相当,但中性条件下甲苯氧化矿化率最高;碱性和酸性条件下甲苯氧化矿化率有所下降。微气泡臭氧化为高浓度VOC气体高效处理提供了新的解决途径。     

基于生物稳定性的贮存水水质变化规律及消毒策略

通过对贮存水中可同化有机碳(AOC)、微生物再生长潜能(BRP)及细菌总数(HPC)等微生物指标变化规律的了解,探究饮用水贮存过程中细菌二次生长、生物稳定性下降等问题。结果表明:在贮存过程中,HPC呈现先上升后下降的趋势;而AOC及BRP则在贮存初期(2 d内)出现上升,后基本保持稳定。通过向贮存水中投加不同浓度的氯或氯胺,研究了不同种类、不同浓度的消毒剂对贮存水HPC的影响及其衰减速率的变化规律。结果表明:随着氯或氯胺初始投加量的增加,HPC开始增加及达到峰值所需时间延长,且HPC峰值下降;当氯或氯胺初始投加量达到1.0 mg·L~(-1)以上,贮存水中氯残留量0.05 mg·L~(-1)或氯胺残留量0.5 mg·L~(-1)时,即可保证贮存过程HPC100 CFU·mL~(-1)。与氯消毒相比,氯胺消毒剂的衰减速率更为缓慢,可长期维持贮存水中较高的消毒剂残留,进而控制贮存水中HPC处于相对较低的范围,更有利于保证贮存水生物的稳定性。     

干/湿混法对中温SCR催化剂碱土金属中毒的影响

为探究碱土金属中毒规律以及中毒方法对中毒的影响,采用干混法和湿混法模拟CaO和MgO对商业催化剂的中毒过程。研究中毒后催化剂脱硝特性的改变及差异,并对催化剂中毒前后催化剂物理、化学性能变化进行探究。结果表明:湿混法模拟SCR催化剂中毒后脱硝效率的降低大于干混法;模拟中毒实验应该采用干混法;湿混法对于催化剂比表面积、孔径分布、表面V~(5+)含量以及化学吸附氧的不利影响强于干混法;CaO对催化剂脱硝效率的降低大于MgO。2种中毒方法的对比研究为延长催化剂寿命提供了理论依据。     

基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO2材料去除水中三氯乙烯

针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以及环境适应性差的问题,用正硅酸乙酯(TEOS)为原料制备中空介孔氧化硅球,再通过化学反应在壳内形成大尺寸核的方法制备具有蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料以防止Fe/FeS的团聚并提高其活性,并将该材料用于三氯乙烯(TCE)的去除中;采用SEM和TEM观察、红外线光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析方法对材料进行了表征。结果表明,在Fe/FeS@SiO_2材料还原降解TCE的实验中,Fe/FeS@SiO_2去除TCE的最佳铁与硫的摩尔比(铁硫比)为30,并且在TCE初始浓度10 mg·L~(-1)溶液中投加含有0.1 g Fe~0、铁硫比为30的Fe/FeS@SiO_2材料下,反应180 min后,TCE的去除率为90.75%,与未包裹氧化硅壳时的去除率(66.06%)相比,去除效果明显提高。介孔氧化硅壳阻止了Fe/FeS的团聚,其表面上的孔道使得材料具有更大的比表面积,加强了对TCE的吸附,同时材料中的空腔使得核与污染物的接触增加,提高了TCE的去除率。表征结果表明,Fe/FeS@SiO_2材料具有特殊的结构,包括中心核、空腔以及介孔壳,可以防止Fe/FeS的团聚。     

Mg3MnxAl1-xCO3类水滑石衍生NSR催化剂的制备及其性能评价

采用共沉淀法合成了三元类水滑石Mg_3Mn_xAl_(1-x)CO_3,通过高温煅烧得到其衍生氧化物Mg_3Mn_xAl_(1-x)O_m,再经浸渍负载Pt或BaO后制得新型NO_x存储/再还原(NSR)催化剂。XRD及SEM表征结果显示,当Mn与Al的摩尔比(Mn/Al)大于1时所制备的Mg_3Mn_xAl_(1-x)O_m有杂晶相出现且发生团聚,结合NO_x存储性能评价结果,确定最优Mn/Al为1。BaO负载不利于NO_x的存储,而当Pt负载量为1%(w)时NO_x存储性能最优,250℃条件下的存储量由负载前的0.52 mmol/g提升至0.61 mmol/g。CO_2与NO_x之间存在较强的竞争吸附。负载1%Pt催化剂的NSR性能评价结果表明,8个稀燃-富燃循环后NO_x的去除率为68%,表明催化剂的还原性能仍需加强。     

磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

超临界水氧化处理高浓度丙烯酸废水

采用超临界水氧化（SCWO）技术在连续蒸发壁式反应器内处理高浓度丙烯酸废水。实验结果表明：SCWO能有效地处理丙烯酸废水,废水COD和TOC去除率分别达到99％左右,且反应时间短;反应温度、反应压力和氧化剂加入量的增加有利于COD和TOC去除率的提高。实验得出的废水处理最佳工艺条件：反应温度693K、反应压力24～26MPa、氧化剂加入量1．0～1．5倍。对反应器出口试样进行色谱-质谱联用分析结果表明,小分子醇、醚类以及CO2和CO是主要的液相产物和气相产物。针对腐蚀和盐沉积问题,提出了预防措施。     

以膨润土为辅助添加剂固化/稳定化污泥的试验研究

针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化/稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液COD及pH值,研究该固化/稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的pH值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,pH值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.