西北干旱半干旱地区节水增汇植物种类筛选

【目的】为改善西北地区的生态环境,践行可持续发展理念,促进地区生态修复与节水增汇,有必要开展西北干旱半干旱地区生存的灌草植物适宜性研究。【方法】以现场勘察和文献调研当地优势植物为基础,选择10种草本植物和7种灌木为研究对象,进行田间试验,测定它们的生长性状指标、光合生理指标、生物量和碳储量指标,运用层次分析法分别对草本植物和灌木进行节水增汇的综合评价,以此筛选适生植物种类。【结果】(1)草本植物中,高冰草、沙打旺和早熟禾的水分利用效率较高,灌木中沙地柏、柠条锦鸡儿和紫穗槐的水分利用效率较高;(2)草本植物中总碳储量较高的是紫花苜蓿、草木樨和沙打旺,灌木总碳储量较高的是紫穗槐、柠条锦鸡儿和沙棘;(3)节水增汇草本植物排序从高到低依次为紫花苜蓿、草木樨、沙打旺、蜀葵、披碱草、沙蒿、高冰草、高羊茅、黑麦草、早熟禾,节水增汇灌木排序从高到低依次为紫穗槐、柠条锦鸡儿、沙棘、沙地柏、胡枝子、沙柳、花棒。【结论】本研究筛选出了适宜在西北干旱半干旱地区生存的节水增汇植物种类,为该地区植物配置提供参考,为推动生态环境改善、地区生态重建和碳汇增加提供科技支撑。

膜生物反应器处理猪场污水研究

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH+4-N)进水浓度、溶解氧水平(DO)、污泥龄(SRT)进行了4种工况试验研究。结果表明,MBR作为猪场污水处理好氧段是可行的,当进水COD平均浓度为1860mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为84.10%,81.20%;NH+4-N进水平均浓度为511mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为93.81%,93.61%。

Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)共沉淀产物对水中As(Ⅴ)的去除研究

对Fe(Ⅲ)单独沉淀、Fe(Ⅱ)单独沉淀、Ce(Ⅳ)单独沉淀、Fe(Ⅲ)-Ce(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)共沉淀5种制备体系产物去除As(Ⅴ)性能进行了比较,结果显示Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)体系最优。进一步优化评价Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)制备体系中铈的加入量。基于经济-性能平衡的考虑,优选得到了Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)体系中Ce(Ⅳ)加入量为0.03mol/L的吸附剂Fe(Ⅱ)-Ce(Ⅳ)03(简称FC),其饱和吸附容量达到85mg/g。动力学测试表明,FC去除As(Ⅴ)过程符合准二级反应动力学过程。在pH=4～7范围内,吸附容量受pH值影响不明显。对FC材料造粒后的吸附剂颗粒进行再生寿命评价,批量试验结果显示其能够重复利用7次。颗粒柱试验结果表明,在空间流速(SV)分别为10h^(-1)、20 h^(-1)、30 h^(-1)时,出水砷穿透前(>10μg/L)分别对应4 000、2 400、2 160倍的倍柱体积处理量。对FC材料进行的表征测试显示,FC呈无定形结构,其质子位密度为9.97个/nm^2,质子化常数pK_1=3.09,pK_2=-10.02。

砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅱ.电荷分布多位络合模型模拟

利用电位滴定表征了铁铈氧化物（Fe-Ce）的表面电荷特性，并使用电荷分布多位络合模型（CDMUSIC）进行了模拟，得到Fe-Ce材料的表面位质子结合常数为5．8，位密度为23．2个·nm^-2。，高于大多数铁氧化物的表面位密度．在Fe-Ce表面特性参数的基础上。进一步使用CD MUSIC模型对系列PH（5—9）下As（V）在Fe-Ce表面的等温吸附实验进行了模拟．结果表明，单齿单核单质子化形态zFeOAsO3H^1.5-和双齿双核非质子化形态=Fe2O2AsO2^2-共存于吸附后的Fe-Ce表面。它们的结合常数分别为31．5和34．2，电荷分布值（力分别为0．25和0．50．使用以上模型参数，对pH3．5-10．5范围内2种表面络合形态分布趋势进行了预测．结果表明，在偏酸性条件下。=FeOAsO3H^1.5-形态占主导；而=Fe2O2AsO2^2-形态主要存在于偏碱性的范围．

基于环境工程专业认证标准的“环境监测实验”课程教学改革——以北京林业大学为例

"环境监测实验"是环境工程专业重要的必修课程。目前部分高校"环境监测实验"课程教学存在着综合性实验训练不足的问题,严重影响了学生通用能力的提升。针对这一问题,以北京林业大学环境工程专业为例,探讨了在工程教育认证快速推进的背景下"环境监测实验"课程教学改革的措施。北京林业大学环境工程专业于2015年和2018年两次参加了中国工程教育专业认证协会组织的专业认证,并较好地通过了专业认证。在此基础上,"环境监测实验"课程组为了落实工程教育认证标准中加强实践性训练的要求,提出在课程教学中首先应增加针对复杂环境问题实施的全流程环境监测训练,其次应强化对监测结果进行正确表达的训练,最后增加对学生在实验过程中个体担当与团队合作的考核内容。通过课程教学改革,落实了中国工程教育专业认证标准的指标点,丰富了课程教学内涵,提高了学生环境监测的实战能力。

砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅰ.金属表面羟基的表征和作用

利用红外光谱对铁铈氧化物(Fe-Ce)吸附材料中的金属表面羟基(M—OH)进行了表征,并探讨了金属羟基在砷吸附中的作用.透射和原位温度漫反射-傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征结果表明,Fe-Ce表面存在丰富的M—OH,但M—OH含量随制备温度升高而逐渐减少;Fe-Ce上的M—OH与一般金属氧化物的表面羟基特性存在显著不同,可能是一种特殊类型的结构性羟基.对砷吸附前后的Fe-Ce材料进行透射FTIR表征,发现砷饱和吸附后M—OH的摇摆振动消失,同时生成了新的As—O振动峰,表明M—OH在砷的去除中起着重要的作用;初始吸附pH由9.0降至5.0只引起了吸附剂上As—O键的伸缩振动向高频略微偏移;综合FTIR结果可以推测,M—OH和砷阴离子发生了直接的表面络合,在不同的pH条件下均与砷形成了内层络和物.

EFDC模型在河口水环境模拟中的应用及进展

EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)是EPA最为推荐使用的水质模型之一,使用范围较广泛,能够模拟河流、湖泊、河口、水库、湿地和近海区域等多种水体的三维水流、泥沙迁移和化学过程。文章综述了相关文献的研究结构,分别介绍了EFDC的基本原理、模块结构、基本方程、应用流程以及其在河口模拟方的应用和发展。

反应条件对零价铁去除As(Ⅲ)动力学的影响

考察了摇床转速、Fe0粒径、溶液pH、溶解氧以及背景电解质等条件对Fe0去除As(Ⅲ)速率的影响,并探讨了不同影响因素下的作用机制.结果显示,转速高于100 r·min-1时,Fe0腐蚀速率明显加快,As(Ⅲ)去除速率提高,在50 r·min-1时,Fe0腐蚀速率和As(Ⅲ)去除速率接近静止状态;Fe0粒径显著地影响As(Ⅲ)去除速率,粒径减小,速率增大.随着pH升高,As(Ⅲ)去除速率降低;低的pH能加速Fe0腐蚀,同时导致更多的具有吸附活性的新生态铁氧化物生成;空气环境可以显著促进Fe0的腐蚀从而加速As(Ⅲ)的去除速率.CaSO4作为背景电解质时,Fe0的腐蚀行为更接近其在天然水体中的腐蚀行为.

固液界面吸附机制与模型——“环境水质学前沿专栏”序言

固液界面吸附是环境水化学及水处理技术研究中的一项重要内容.本文阐述了目前固液界面吸附研究方面取得的主要进展,对吸附剂表面性质、吸附络合物形态、表面反应描述中使用的一些重要实验技术、理论计算方法和模型模拟手段进行了系统的介绍,并展望了固液界面吸附研究的发展趋势.表面表征技术、理论计算及表面络合模型的发展、应用和结合有力地促进了人们对各种固液界面体系吸附机制的深入理解,对于阐明污染物在水环境中迁移转化规律,及开发新型吸附剂有着重要的科学意义.

锆铁复合氧化物颗粒对As(Ⅴ)的去除研究

系统研究了锆铁氧化物颗粒吸附剂(GZI)对As(Ⅴ)的去除性能,考察了反应时间、溶液pH、初始As(Ⅴ)浓度、共存离子等反应条件的影响.同时评价了吸附后材料的脱附性能及动态处理后材料的安全性.实验结果显示,初始浓度低于20 m.gL-1时,5 h后As(Ⅴ)在GZI吸附剂上达到平衡,初始浓度为50 m.gL-1时,24 h内As(Ⅴ)在GZI吸附剂上未达到平衡.吸附过程符合准二级速率方程,吸附开始3.0 h内,吸附主要受颗粒内扩散控制.在pH 3.0—9.0的范围内,As(Ⅴ)在GZI表面吸附不受pH影响,显示出良好的pH适用性,意味着在地下水常见的pH范围内,吸附效率不受pH影响.在pH=7.0时,As(Ⅴ)平衡浓度为13.8 m.gL-1时,该颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的去除容量为20.75 m.gg-1,优于多数已报道的颗粒除砷吸附剂.共存离子实验结果显示,HCO-3、F-、腐殖酸对As(Ⅴ)的去除存在不同程度影响,其余共存离子在中性pH条件下对As(Ⅴ)去除影响不大.碱液脱附实验表明,3.0%的NaOH适合于对吸附后的GZI进行脱附.对使用后的吸附剂颗粒进行的TCLP测试证实其是惰性的、可以安全填埋.以上结果显示GZI吸附剂是一种能应用于实际处理的除砷吸附剂.

引黄水库水源系统水质改善技术研究与示范

针对黄河下游地区引黄水库普遍面临的高有机物、高藻和高臭味的问题,研发了基于黄河来水水质水量联合调控的优化取水技术,以湿地构建为核心的水库库前净化技术及以遮光和原位曝气为核心的水库水质保障技术;结合鹊山水库水质综合管理平台进行技术集成,形成引黄水库多级水质强化净化系统,使系统出水臭味强度较前年同期明显下降。研发了移动式管道药剂投加车,直接利用水源输水管道对改善水源水质,实现突发水源污染的应急处理,最终从"源头"上保障黄河下游城市供水安全提供了技术支撑。

As(Ⅴ)在锆铁复合氧化物颗粒上的吸附动力学

研究了锆铁复合氧化物颗粒对不同初始As(Ⅴ)浓度的吸附动力学特性。结果表明,As(Ⅴ)在吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学过程,初始As(Ⅴ)浓度越低,更易于被吸附在锆铁复合氧化物颗粒上;颗粒内扩散拟合结果显示初始As(Ⅴ)浓度越低,吸附速率受颗粒内扩散过程影响越明显;膜扩散系数D_f值在(2.334～3.864)×10^(-9)cm^2·s^(-1),略小于10^(-8)cm^2·s^(-1),孔扩散系数D_p在(4.03～7.224)×10^(-8)cm^2·S^(-1),明显大于10^(-11)cm^2·S^(-1),认为吸附速率也受膜扩散过程影响;Boyd动力学研究进一步表明As(Ⅴ)在锆铁复合氧化物颗粒上的吸附过程主要由颗粒内扩散和膜扩散控制。

猪场废水处理技术评价模型(I)——模型建立与描述

随着经济发展、人民生活水平提高及城市化进程加速,我国畜禽产品的市场需求也不断增加,畜禽养殖业生产规模不断扩大,由此而带来的环境污染问题也日趋严重。本研究针对我国集约化猪场废水处理项目在立项、建设中,技术、经济、环境评价方法尚不完善的现状,编制出猪场废水处理及资源化利用模型。该模型在给定饲养规模、废水量及浓度、拟定废水处理目标等基本信息基础上,能够提供猪场废水处理工程工艺方案比较、机械设备选型参数、构筑物设计参数、处理效果、投资估算及运行费用计算,快速完成初步方案的设计。

科研反哺高层次人才培养的课程教学探讨——以“物理与化学图谱解析”博士生课程为例

"物理与化学图谱解析"课程是高等院校生态环境工程领域博士研究生专业学位课。为了提高博士研究生对现代物理与化学科学仪器在生态环境工程领域的应用能力和科研创新能力,课程采用了"科研反哺高层次人才培养"的教学手段,在教学内容和教学方式上进行了一系列的改革和探索,培养了博士研究生的科研创新意识,增强了教学效果,提高了人才培养质量。

零价铁/炭去除水中的As(Ⅴ)

将零价铁(ZVI)分别与活性炭,石墨,碳纤维和碳纳米管按照质量比10∶1组成电偶腐蚀体系用于水中As(V)去除,结果显示零价铁/活性炭组合的去除效果略高于其它组合.XRD测试表明,组合体系中零价铁腐蚀的主要反应产物为纤铁矿,磁铁矿/磁赤铁矿.对零价铁阳极/活性炭阴极不同质量比例的研究表明,1∶1时效果最佳.随着电解质浓度升高,As(V)去除效率增大,在0.03mol.l-1NaCl电解质条件下,初始As(V)为5mg.l-1时,零价铁/活性炭组合与As(V)反应2.5h后,As(V)的去除率达到100%.SO24-,NO3-,CO32-,SiO44-,PO43-等共存阴离子,以及腐殖酸对零价铁/活性炭组合去除As(V)影响的研究结果表明,CO32-,PO43-和腐殖酸对As(V)的去除效率影响不大,SiO44-具有一定的抑制作用,相反,SO42-和NO3-表现为明显的促进作用.

染料高效吸附菌Penicillium oxalicum表面特征解析

本研究利用Zeta电位和酸碱滴定技术对Penicillium oxalicum菌体的表面性质进行了表征,应用线性规划法求解出菌体表面在表面反应中起主要作用的4种基团酸度常数分别为4.0、7.0、8.8和10.0。与文献中数据的比较推断这些基团为羧基、磷酸基团、胺基及羟基,菌体的FTIR红外光谱解析初步验证了这一结果,上述结论为进一步研究生物吸附中菌体与吸附质之间的作用提供了必要的依据。

溶解氧及碳氮比对SBR处理猪场厌氧消化液脱碳除氮效能的影响

猪场厌氧消化液因C/N低,常规的生物脱氮工艺存在COD去除效率低、脱氮效果差等问题。文章以模拟猪场厌氧消化液为处理对象,考察了不同溶解氧浓度(DO浓度均值为2.0和4.0 mg/L)及进水C/N(C/N=2.7、4和6)对SBR工艺脱碳除氮效能的影响。结果表明:CODcr去除率随C/N的增加而升高,并且提高C/N有利于氨氮和总氮的去除,它们的去除率随进水C/N值的增加均呈上升趋势,在C/N=6时分别达到86%和94%。

稀土高氟废水超低排放的技术策略研究与工程案例

针对某稀土化工厂产生的碱性高氟废水氟超低排放的问题,研究了除氟技术方案及其条件优化,并提出了工艺方案和开展了工程设计。结果表明:氟化钙化学沉淀法更适合高氟废水的除氟,钙氟比的增加有助于化学沉淀除氟效果的提升,但是,过量的CaCl_(2)投加[c(Ca)∶c(F)>0.7]会导致污泥产量的急剧增加;而混凝沉淀更适合低氟废水(<20 mg/L)的进一步深度除氟,c(Al)∶c(F)为13.5且初始pH为6时,出水氟浓度可以稳定在约0.37 mg/L。并基于此提出了高氟废水超低排放工艺方案,开展了工程设计,利用企业产生的高钙酸性废水预处理碱性高氟废水后,再使用化学沉淀-混凝沉淀耦合工艺,可以使得出水氟浓度稳定达到<1.5 mg/L的排放标准。

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物>四方纤铁矿>水铁矿>赤铁矿>针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。

用于除氟的羟基氧化锆粉末的制备与表征

采用共沉淀法制备用于除氟的羟基氧化锆吸附剂,研究碱的滴加速度、沉淀终点pH值、烘干时间和焙烧温度4个制备条件对吸附剂除氟性能的影响.结果表明,制备羟基氧化锆吸附剂的优选工艺参数为:碱的滴加速度2mL/min,沉淀终点pH值7.0,烘干时间72h和焙烧温度低于100℃.对所制备的羟基氧化锆进行表征,SEM结果表明它是由一些小颗粒团聚而成,粒径为20～30μm左右的粉末材料,XRD和TG/DTA说明羟基氧化锆具有无定形结构,并在焙烧温度达到600℃时转化为四方相结构,同时氮气吸附脱附法测定其具有高比表面积约138.4m2/g,孔隙结构以中孔为主,平均孔径2nm左右.本研究还对羟基氧化锆的再生性能进行了分析,结果显示吸附剂吸附饱和后,经过再生技术处理,可基本恢复原有除氟性能.