Transformations of particles, metal elements and natural organic matter in different water treatment processes

Characterizing natural organic matter （NOM）, particles and elements in different water treatment processes can give a useful information to optimize water treatment operations. In this article, transformations of particles, metal elements and NOM in a pilot-scale water treatment plant were investigated by laser light granularity system, particle counter, glass-fiber membrane filtration, inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy, ultra filtration and resin absorbents fractionation. The results showed that particles, NOM and trihalomethane formation precursors were removed synergistically by sequential treatment of different processes. Preozonation markedly changed the polarity and molecular weight of NOM, and it could be conducive to the following coagulation process through destabilizing particles and colloids; mid-ozonation enhanced the subsequent granular activated carbon （GAC） filtration process by decreasing molecular weight of organic matters. Coagulation-flotation and GAC were more efficient in removing fixed suspended solids and larger particles; while sand-filtration was more efficient in removing volatile suspended solids and smaller particles. Flotation performed better than sedimentation in terms of particle and NOM removal. The type of coagulant could greatly affect the performance of coagulation-flotation. Pre-hydrolyzed composite coagulant （HPAC） was superior to FeCl3 concerning the removals of hydrophobic dissolved organic carbon and volatile suspended solids. The leakages of flocs from sand-filtration and microorganisms from GAC should be mitigated to ensure the reliability of the whole treatment system.     

汉江上游金水河流域氮湿沉降

汉江上游金水河流域是南水北调工程的重要水源涵养区,但是氮污染已成为该流域水质的主要威胁因素.该研究对汉江的金水河流域开展了为期1 a(2012-02~2013-02)的氮湿沉降观测,并利用氮输出模型估算了氮湿沉降对河流氮负荷的贡献量.结果表明雨水中总氮(DTN)的浓度在0.24~2.89 mg·L-1之间,铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3N)及有机氮(DON)分别占42.8%、13.3%和43.9%;雨水氮浓度随降雨量增大而变小,明显受到降雨的稀释作用.流域内氮湿沉降主要来自人类活动,沉降负荷在4.97~7.00 kg·(hm2·a)-1之间,受降雨量的主要影响,上游地区的氮湿沉降负荷>下游地区>中游地区,春夏两季约占全年氮湿沉降的81%.流域氮湿沉降对河流氮负荷贡献量约为34 000~46 000 kg,只占流域氮肥贡献量的5.05%~6.78%,远小于流域内农业活动化肥氮的贡献量,不是河流氮的主要来源.     

湿法净化黑烟中添加剂对炭黑沉降性能的影响

湿法净化黑烟中炭黑颗粒物的关键在于降低吸收液的表面张力并以高性能絮凝剂使其从溶液中絮凝、沉降以利于分离。选用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为主要表面活性剂,使之与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和月桂醇聚氧乙烯(9)醚(AEO-9)进行复配实验,研究了复配液的表面张力,再向最低表面张力的复配表面活性剂溶液中投加絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),探讨絮凝剂的添加对黑烟颗粒沉降和絮凝的影响.实验结果表明:同时添加表面活性剂CTAB,SDBS和PAC,并使之浓度分别为0.5 mmol/L,0.4 mmol/L和200 mg/L时,炭黑颗粒的沉降效果最好,沉降率高达94%,且絮凝体较大,沉降时间仅为2 min。     

海水生物滤器氨氮沿程转化规律模型

生物滤器是海水循环水养殖系统中的核心水处理单元,其主要用于去除对养殖生物有害的氨氮、有机物等.本研究基于吸附原理和一级反应生物膜理论构建了氨氮在生物滤器中沿程转化规律的数学模型,并通过实验加以验证.实验所用生物滤器采用竹制空心生化球填料,装填高度为70 cm,在pH为7.1～7.6,DO为5～7 mg.L-1,气水比20∶1左右,有机负荷约为4g.(m3.h)-1,水力停留时间(HRT)为1 h条件下,生物滤器中氨氮的去除主要发生在填料高度0～10 cm处,10～70 cm处氨氮去除量很少.进水氨氮质量浓度的增大和水力停留时间的降低都会导致出水氨氮质量浓度增大.此外,模型对进水氨氮质量浓度较低时的沿程出水氨氮质量浓度具有很好的预测效果;当进水氨氮质量浓度较高时,预测值略低于实际结果.     

夏季持续高温天气对北京市大气细粒子(PM2.5)的影响

在1999-06-23北京市出现长达13d的持续高温期间对细粒子(PM_2.5)质量浓度进行了观测.数据表明,持续高温期间细粒子质量浓度比非高温期间要高出2～3倍.但是通过对持续高温期间的气象数据进行分析,发现还是很利于污染物扩散.进一步分析同步监测的O₃浓度、颗粒物中SO₄^2-的粒径范围及其含量等数据,发现夏季持续高温期间活跃的光化学反应应该是北京市细粒子的主要来源.     

新版《环境空气质量标准》热点污染物PM2.5监控策略的思考与建议

随着工业化和城市化进程的加速,大气气溶胶污染日趋严重,由气溶胶细粒子PM2.5污染造成的能见度恶化事件越来越多,中国东部地区灰霾天气迅速增加.灰霾天气的本质是细粒子气溶胶污染,与光化学污染相关联,形成灰霾天气的气溶胶组成非常复杂.近年来由于灰霾天气日趋严重引发的环境效应问题,以及气溶胶辐射强迫引发的气候效应问题,已引起科学界、政府部门和社会公众的广泛关注,成为热门话题.在此背景下,国家出台了新版《环境空气质量标准》(GB 3095-2012),增设PM2.5浓度限值,对环境监测、环境管理和环境评价提出了新的要求.通过分析中国大气污染背景、国际组织和其他国家的PM2.5标准,及近期热点问题,提出在环境监测、环境管理和环境评价过程中实施新标准,监控PM2.5的策略.     

铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍典型环境损伤研究

目的研究典型环境对丁腈橡胶-铝合金带垫卡箍的损伤效应。方法通过模拟铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍使用时的装配结构和应力状态,应用GJB 150A—2009中的湿热和太阳辐射两种典型老化环境,采用宏观形貌观察、卡箍保持力测试和橡胶衬垫拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析带垫卡箍的性能劣化过程。结果带垫卡箍在湿热和太阳辐射环境中老化50 d后,卡箍橡胶衬垫表面出现大量微孔缺陷,拉伸性能大幅降低,导致卡箍保持力分别下降了35%和51%。结论带垫卡箍在模拟装配状态下进行湿热和太阳辐射环境暴露实验,卡箍橡胶衬垫内部结构由致密逐渐变得疏松,部分碳碳双键发生氧化交联反应,并在一定程度上提高了聚合物的交联密度,材料硬度提高,回弹性能减弱,橡胶衬垫对芯轴的包裹能力降低,导致卡箍保持力性能降低。     

Characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China

To understand the pollution characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China, total suspended particulate(TSP) and PM10samples were collected in cities of Changsha, Zhuzhou and Xiangtan from December 2011 to January 2012, and heavy metals of Cd, Pb, Cr, and As were analyzed. It shows that the average TSP concentration in Changsha, Zhuzhou and Xiangtan were(183 ± 73),(201 ± 84) and(190 ± 66) μg/m3respectively, and the average PM10 were(171 ± 82),(178 ± 65) and(179 ± 55) μg/m3respectively. The lowest TSP and PM10concentrations occurred at the background Shaping site of Changsha. The average ratio of ρ(PM10)/ρ(TSP) was 91.9%, ranging from 81.3% to 98.9%. Concerning heavy metals, in TSP samples, the concentration of Cr, As, Cd and Pb were 28.8–56.5, 18.1–76.3, 3.9–26.1 and 148.0–460.9 ng/m3, respectively, while in PM10samples, were 16.4–42.1, 15.5–67.9, 3.3–22.2 and 127.9–389.3 ng/m3, respectively. The enrichment factor of Cd was the highest, followed by Pb and As, while that of Cr was the lowest.     

野鸭湖湿地挺水植物磷素截留量动态变化分析

野鸭湖湿地位于官厅水库上游,在截留养分、预防水库水体富营养化方面发挥着重要作用.通过野鸭湖湿地中4种优势挺水植物(茭白、扁秆藨草、香蒲、芦苇)的分布区域研究,分析了植物生物量及养分元素磷含量随季节的动态变化特征,得到了研究区域内4种挺水植物对磷素截留总量的动态变化.结果表明,研究区域内4种优势挺水植物地上部分磷含量为茭白>香蒲>扁秆藨草>芦苇;地下部分磷含量呈现茭白>扁秆藨草>香蒲>芦苇的分布特点;4种植物的地上部分和地下部分磷含量均随生长季节而降低;4种植物的单位面积磷素蓄积能力存在明显差异,表现为茭白>香蒲>扁秆藨草>芦苇的规律,其单位面积蓄积峰值依次为4910、4140、2190和1390g.m-2;研究区域内挺水植物磷素蓄积总量在夏季达到峰值2210.8kg,最小值出现在冬季,为1263.5kg;区域内上、中、下游挺水植物的磷素截留总量依次递减.     

蒸汽相变促进可溶PM2.5凝结增长的数值分析

为利用蒸汽相变原理促进氨法脱硫系统排放细颗粒物(PM2.5)的脱除,建立多分散颗粒的凝结增长动力学模型,利用数值模拟方法研究了可溶硫酸铵颗粒的凝结增长规律,并将典型粒径可溶与不可溶颗粒的凝结增长过程进行对比分析.结果表明:不同粒径硫酸铵颗粒的增长速率相近,等温系统的凝结增长效果优于绝热系统;对于同一初始粒径分布下的可溶和不可溶颗粒,微米尺度可溶颗粒的增长速率始终大于不可溶颗粒,亚微米尺度可溶颗粒的增长速率先大于而后小于不可溶颗粒,使得二者的增长曲线存在一个交叉点;蒸汽饱和度增大能显著促进硫酸铵颗粒的增长;等温系统中温度对硫酸铵颗粒的增长影响显著,绝热系统中温度的影响较弱.