基于白碳黑的水化硅酸钙制备及其磷回收特性简

以白碳黑、硅灰、硅藻土和硅胶筛选硅质原料,并与钙质原料电石渣制备了水化硅酸钙。借助XRF、BET、FTIR等表征手段,通过多次重复除磷实验,研究了硅质原料特性对水化硅酸钙回收磷性能的影响。结果表明,白碳黑具有极高的反应活性,因此可作为制备具有磷回收特性的水化硅酸钙的硅质原料。结合XRD等表征发现,白碳黑的有效利用率是影响水化硅酸钙回收磷性能的关键,该利用率取决于白碳黑与电石渣的摩尔配比以及水热反应温度。当电石渣与白碳黑的摩尔比为1.6：1,反应温度为170℃时,白碳黑具有最佳的利用效率。该条件制备的水化硅酸钙可作为晶种,在其表面结晶形成羟基磷灰石,从而达到磷回收的目的,磷回收后固体物质中的磷含量为19.05%。     

Using multivariate regression modeling for sampling and predicting chemical characteristics of mixed waste in old landfills

Municipal solid waste landfills pose a threat on environment and human health, especially old landfills which lack facilities for collection and treatment of landfill gas and leachate. Consequently, missing information about emission flows prevent site-specific environmental risk assessments. To overcome this gap, the combination of waste sampling and analysis with statistical modeling is one option for estimating present and future emission potentials. Optimizing the tradeoff between investigation costs and reliable results requires knowledge about both: the number of samples to be taken and variables to be analyzed.This article aims to identify the optimized number of waste samples and variables in order to predict a larger set of variables. Therefore, we introduce a multivariate linear regression model and tested the applicability by usage of two case studies. Landfill A was used to set up and calibrate the model based on 50 waste samples and twelve variables. The calibrated model was applied to Landfill B including 36 waste samples and twelve variables with four predictor variables.The case study results are twofold: first, the reliable and accurate prediction of the twelve variables can be achieved with the knowledge of four predictor variables (Loi, EC, pH and Cl). For the second Landfill B, only ten full measurements would be needed for a reliable prediction of most response variables. The four predictor variables would exhibit comparably low analytical costs in comparison to the full set of measurements. This cost reduction could be used to increase the number of samples yielding an improved understanding of the spatial waste heterogeneity in landfills.Concluding, the future application of the developed model potentially improves the reliability of predicted emission potentials. The model could become a standard screening tool for old landfills if its applicability and reliability would be tested in additional case studies.     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

活性炭纤维负载TiO2催化剂的制备及其电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭纤维负载TiO₂催化剂（TiO₂/ACF）,并通过SEM和XRD等手段对TiO₂/ACF进行了表征。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标降解物,考察了催化材料的电催化活性。实验结果表明：在反应温度为25 ℃、初始DMP质量浓度为100.0 mg/L、电解质Na₂SO₄质量浓度为100 mg/L、电流密度为62.5 mA/cm²、电极板间距为4 cm的条件下,经过40 min的降解,DMP质量浓度为1.8 mg/L,DMP去除率为98.2%;TiO₂/ACF在反应过程中可以原位再生,经6次重复使用后仍保持很高的催化活性,对DMP的去除率仍达90%以上。     

钱塘江引水降氮示范工程的构建和运行研究

针对杭州西湖钱塘江引水低碳高氮的特点,提出以改性水草塘—复合垂直流人工湿地(IVCW)相耦合的生物—生态工艺进行引水处理,对该引水降氮示范工程的构建和运行效果进行了跟踪研究。结果表明,整个稳定运行期间(2012年7月19日至11月19日),耦合工艺对COD、TN、硝酸盐氮、TP的平均去除率分别为52.27%、52.49%、53.69%、52.79%,系统出水满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ标准;改性水草塘和IVCW单元作为耦合工艺的两个重要组成部分,在脱氮、除磷方面优势互补,从而共同保证出水水质的稳定;在改性水草塘单元,温度与COD的去除效果呈负相关关系,进水C/N与TN去除效果呈正相关关系;而在IVCW单元,温度与COD、TN的去除效果均呈线性正相关关系,进水C/N与两者的去除效果也呈正相关关系,且对COD的影响要大于对TN的影响。     

玉米秸秆活性炭的制备及其吸附动力学研究

以玉米秸秆为原材料,采用ZnCl2活化法制备玉米秸秆活性炭,吸附次甲基蓝染料废水,进行动力学分析。本实验用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,结果表明,玉米秸秆活性炭对次甲基蓝的吸附与Langmuir方程拟合良好,R2=0.9857。采用Lagergren准一级速率模型、Lagergren准二级速率模型、Bangham动力学方程和Elovich动力学方程分别对秸秆活性炭吸附次甲基蓝溶液进行吸附动力学拟合,通过分析得出吸附过程与Lagergren准二级速率模型拟合最好,R2=0.9979。秸秆活性炭对次甲基蓝的最大吸附量达到909.09 mg/g,具有很高的吸附能力。     

基于CA-MAS的水域总有机碳扩散模拟研究

当前水环境污染扩散研究一般基于普通数值模型模拟,忽略了水污染扩散微观驱动力的影响。为能更真实地反映其动态扩散过程,针对水域总有机碳(TOC)扩散机理,基于CA和MAS技术,将影响TOC扩散的自然和社会经济因素抽象为微观的水流Agent、风速Agent、径流量Agent、污水排放口Agent、人工管理Agent以及农业生产地Agent,将研究水域抽象为CA元胞空间,建立了CA-MAS水域总有机碳扩散模型,对水域总有机碳的动态演化过程进行模拟,并以武汉理工大学鉴湖水域作为实验区域,借助NetLogo仿真平台完成了模型的实现与验证。模拟结果表明,该模型基本能够反映水体总有机碳的扩散规律,可以为水环境污染控制提供参考。     

微波再生载苯酚活性炭过程中再生产物分析

研究了载氮气和无载气2种条件下,微波再生载苯酚活性炭过程中再生产物的成分和苯酚随再生过程的去向分布。结果表明,无载气时,微波功率越高,再生反应器内温度越高,吸附质的高温裂解反应越彻底,再生产物以挥发性气体为主,有机质种类很少;而当微波功率较低或载氮气再生时,反应器内温度相对较低,苯酚难以被彻底分解,再生产物中含多种复杂的链状或环状有机物。此外,载氮气时,经气提、挥发而去除的苯酚量约占总吸附量的一半,再生炭上无苯酚残留,活性炭吸附性能可完全恢复乃至优化;无载气时,经挥发而去除的苯酚量只有19.9%,其余大量苯酚则在微波作用下裂解或缩合为其他物质随尾气而去除,且再生炭上仍有少量苯酚未被解吸出来。因此,前者活性炭再生的效果优于后者。     

宝钢焦化废水处理脱氮研究与实践

针对上海提高新排放标准中总氮(TN)≤35 mg/L的要求,对焦化废水进行了脱氮研究。选取现场缺氧-好氧-好氧(A-O-O)工艺中前两段的A-O生化沉淀池1出水,在SBR内进行反硝化脱氮实验,考察葡萄糖、葡萄糖+乙酸钠、甲醇和甲醇+乙酸钠单一或复合碳源及投加反硝化菌种对脱氮的影响,确定最佳碳源为甲醇+乙酸钠,最佳反硝化水力停留时间为16 h。当反硝化菌液投加浓度为1 mg/L时,SBR出水TN满足达标排放要求。结合实验结果对宝钢焦化废水原有AO-O工艺改造升级为A-O-A-O二段脱氮工艺,并对生化出水实施进一步的物化混凝处理。改造后,工艺长期运行稳定,最终出水完全达到上海市污水综合排放标准(DB 31/199-2009)TN≤35 mg/L的要求,并满足氰化物、氟化物以及COD的排放要求。