基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和15N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:①潮白河冲洪积扇中部某地地下26~28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.②地下26~28 m反硝化速率在349.52~562.99 μg/（kg·d）（以N计,下同）之间,平均值为450.31 μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.③测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂O的操作规范程度及采样频率等方面.研究方法为测定含水层硝酸盐速率研究提供了新的思路,研究结果可为地下水中硝酸盐转化过程机理研究、地下水硝酸盐污染修复及风险管控提供关键的理论支撑数据.      

三阶段温度控制堆肥接种法对有机氮变化规律的影响

利用原生生活垃圾,通过三阶段温度控制技术进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中有机态氮组分的动态变化规律.结果表明,全氮、酸水解有机态氮、氨基酸态氮均在堆肥的前期呈明显的下降趋势,呈较好的相关性.与CK（对照组）处理相比,在堆肥的后期,三阶段温度控制堆肥酸水解有机态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮及酸解未知态氮含量呈不同程度的上升趋势,增加幅度依次为：10.67%、16.17%、7.17%、22.44%.表明三阶段温度控制技术能减少堆肥中氮素的损失,堆肥产品施入土壤后,可提高土壤的供氮潜力.     

水位波动带氮素迁移转化规律

为考察水位波动对非饱和-饱和土层中氮素迁移转化的影响,设计土柱实验装置Ⅰ和Ⅱ分别模拟水位稳定与波动两种情景,测定一个水位波动周期内地下水中NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N浓度变化情况。结果表明,柱Ⅱ水位第1次下降柱内1^#,2^#,3^#,4^#采样点NO₃^--N浓度均增大,增幅分别为6.5%、14.9%、15.33%和19.8%。水位上升时结果相反,分别降低17.3%、26.15%、50.29%和44.61%。第2次水位下降至初始位置4个采样点NO₃^--N浓度再次增大,幅度分别为7.1%、10.6%、13.89%和7.76%。铵态氮呈相反趋势不同程度的变化。水位波动柱Ⅱ连通水槽内总氮量增加显著高于柱I水槽,即水位波动有利于波动带地下水中氮素垂向迁移,加重波动带以下地下水硝酸盐污染。因此,水位波动对氮素迁移转化的影响不容忽视。     

多级强化地下水修复技术对NH_4~+-N的去除机制

为解决地下水污染修复技术中PT(抽出处理)和PRB(渗透性反应墙)存在的一些不足,搭建了MET(多级强化地下水修复技术)小试装置,以NH4+-N为目标污染物,研究MET对地下水中NH4+-N的去除效果及机制.结果表明,在进水水力负荷为14.68 m3/(m2·d)、ρ(NH4+-N)为25.0 mg/L的条件下,装置连续运行45 d,NH4+-N去除率呈先降后升、平稳后再下降的趋势,平均值达90%以上.出水ρ(NH4+-N)平均值为2.0 mg/L,其中,硝化作用和微生物同化作用使ρ(NH4+-N)平均下降13.9和5.2mg/L,分别占进水ρ(NH4+-N)的54%和20%;植物作用、基质永久吸附作用和挥发作用分别使ρ(NH4+-N)下降2.9、0.7和0.7mg/L,占进水ρ(NH4+-N)的12%、3%和3%.综上,MET对地下水中NH4+-N的去除率可达90%,实现了高效去除NH4+-N的目标.     

草酸改性零价铁活化过硫酸盐降解地下水中2,4-DNT的研究

2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)作为重要的化工原料,由于储存和生产过程中的“跑冒滴漏”,已然成为地下水中常见有毒有害污染物之一,对人体健康和生态环境安全造成极大威胁. 以草酸与商品零价铁为原料,通过球磨法制备草酸化零价铁(OA-ZVIbm),并研究其活化过硫酸盐(PS)降解2,4-DNT的性能. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对活化剂进行表征,并考察活化剂和PS投加量、溶液初始pH及无机阴离子对2,4-DNT降解效果的影响. 结果表明:①通过球磨改性,零价铁表面氧化层被草酸亚铁壳层代替,加速铁核腐蚀生成Fe2+催化PS. ②在pH=7、0.2 g/L OA-ZVIbm和5 mmol/L PS的条件下,4.0 h内对50 mg/L 2,4-DNT降解率达到87.6%,降解过程符合准一级动力学方程. ③2,4-DNT降解率随OA-ZVIbm和PS投加量增加以及溶液初始pH的降低增加,但高浓度PS会抑制2,4-DNT的降解;NO₃?、CO₃2?、Cl?和SO₄2?通过淬灭自由基或者与亚铁离子发生共沉淀,对降解产生不同程度的抑制效果. ④自由基淬灭试验表明,体系中同时产生SO₄? ?、·OH和1O₂,但SO₄? ?在降解过程中起主导作用. ⑤降解中间产物鉴定表明,通过脱硝和氧化反应,2,4-DNT被降解成包括间苯二酚、丙二酸在内的毒性较小分子,可生化性显著提高. 研究显示,OA-ZVIbm能够高效活化PS,实现对地下水2,4-DNT的显著降解,具有一定的应用前景.      

城市生物质废物厌氧消化处理可行性分析

城市废物传统的处理方式主要包括卫生填埋、焚烧和堆肥,而近年来,随着城市生活垃圾中生物质废物的增加以及世界能源短缺现象的加剧,具有废物处理和资源回收双重效益的生物质废物厌氧消化技术日益受到世界各国的广泛关注。文章分析了我国城市生物质废物的种类和性质,指出了采用目前的三种传统废物处理方式处理我国城市生物质废物的弊端,并提出了利用厌氧消化技术处理城市生物质废物的适用性,对比分析了上述四种废物处理方式的优缺点,并从政策方向性、技术工艺可靠性、原料和市场稳定性,以及环境、经济和社会效益优良性等多方面对城市生物质废物厌氧消化技术的可行性进行了分析,说明厌氧消化技术必将成为未来生物质废物资源化处理的发展趋势。     

优化模型在污泥处理厂选址中的应用

在我国大中城市,污水处理厂的不断兴建使污泥处理问题应运而生。采用混合整数优化模型可以解决污泥处理厂的科学选址问题,达到科学布点、合理运输、节省投资费用的目的。在传统厂群规划模型的基础上将目标规划、周密的约束条件等融于其中,并采用对于线形规划和非线性规划问题适用的LINGO软件进行求解。根据东莞市拟建的36个污水处理厂污泥产生预测情况,对污泥处理厂的设置进行了分析预测,详细对比了建一个、两个、三个污泥处理厂的运输费用、投资费用、运行费用等,最终确定兴建两个规模均为800t/d的处理厂,其位置分别位于东莞市厚街镇和常平镇,为厂址选择和规模提供了科学依据和保障。     

还原-ZPF催化氧化降解2,4-DNT效果及其机制

以实验室制备的α-FeOOH柱撑人造沸石（zeotileartificial pillared byα-FeOOH,ZPF）为催化剂,并利用FTIR与XRD技术进行表征,采用批式实验研究其催化H2O2氧化去除地下水中难降解有机污染物2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的效能,对比分析不同pH条件下Fe0还原、ZPF催化...     

锰氧化物对水体中铊的去除机制研究进展

铊（Tl）是国际公认的优先控制的13种金属污染物之一,近些年频繁发生的水体Tl污染事件推动了Tl去除研究工作的进展,作为去除Tl的高效吸附剂、催化剂和氧化剂,锰氧化物是研究热点之一.该研究综述了Tl在合成锰氧化物、矿物锰氧化物、改性锰氧化物及锰氧化物复合材料上的吸附特征,总结了pH、共存离子和有机质对锰氧化物去除Tl的影响,深入探讨了Tl在锰氧化物上的吸附机制.前人的研究成果表明:经过科学改性的锰氧化物及锰氧化物复合材料在吸附选择性、可重复利用及易分离方面表现出更好的Tl去除效果.pH主要通过静电作用和氧化还原作用影响锰氧化物对Tl的去除机制,是影响锰氧化物去除Tl效率的最关键因素;共存离子和有机质分别通过竞争吸附位点和络合作用的方式抑制锰氧化物对Tl的吸附;锰氧化物去除Tl的主要机制为络合作用、氧化沉淀和静电引力,矿物锰氧化物还可以依靠离子交换和同位素分馏作用去除Tl.锰氧化物对Tl去除机制的定性和定量研究,以及不同晶型结构锰氧化物及锰氧化物与微生物的结合对地下水中Tl的去除技术是未来的研究方向.      

危险废物填埋场地下水污染风险评价中指标权重计算方法优化比选

为了探究适用于危险废物填埋场地下水污染风险评价的指标权重计算方法,选用层次分析法、熵权法、层次分析-熵权法进行计算,并通过我国37家危险废物填埋场地下水污染风险评价结果与地下水中苯浓度的拟合验证对权重计算方法进行分析比选.结果表明:①3组权重计算结果中,含水层渗透系数和包气带渗透系数均为最重要的指标,危险废物填埋场所处地层介质类型是影响地下水污染风险最显著的因素.在建设危险废物填埋场时,选址需优先关注含水层及包气带介质类型,必要时应采取更高性能的防渗技术手段;②3组场地风险指数（R）和污染指数（C）线性拟合R2值排序为层次分析-熵权法（R2=0.84）>层次分析法（R2=0.75）>熵权法（R2=0.51）,因此采用层次分析-熵权法得出的危险废物填埋场地下水污染风险评价结果与实际污染状况匹配度更高,构建的风险评价方法更能准确预测地下水污染风险;③当各指标权重由大到小依次加和至总权重为0.96时,层次分析-熵权法可包含12项指标,且权重分配更为均衡,不易受到单个指标缺失的影响,由此建立的综合指数计算方法更加可靠.研究显示,层次分析-熵权法是更适用于危险废物填埋场地下水污染风险评价的指标权重计算方法,构建的污染风险评价方法结果准确、易操作,在一定程度上可为危险废物填埋场地下水污染的风险评价及运行管理提供支持.