“双碳”背景下《固体废弃物处理》课程教学改革——以生猪养殖粪污资源化为例

2020年我国明确提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,而提高固体废弃物的资源化是实现“双碳”目标的主要途径之一。本文阐述了“双碳”、“无废城市”产生背景及农业清洁生产,明确指出固体废弃物“三化”原则中的资源化淋漓尽致的体现了“双碳”理念,且资源化以无害化为前提,这是《固体废弃物处理》课程教学大纲修订的必然要求。以生猪养殖粪污为例,从粪污能源化(包括直接焚烧、生产沼气和生产乙醇)、粪污饲料化、粪污肥料化、粪污制备生物炭等方面阐述生猪养殖粪污资源化利用方式,探讨《固体废弃物处理》课程教学大纲的修订以及教学内容的改革,为我国“双碳”目标的达成提供人才保障。

改性沸石处理水中硝酸盐研究进展

综述了近年来各种改性沸石对于硝酸盐污染物吸附处理的研究进展,从表面活性剂改性、酸溶液改性、碱溶液改性和金属盐溶液改性几个改性方法出发,介绍了这几种方法对天然沸石的改性机理,对改性沸石吸附处理水中硝酸盐污染物的前景进行了展望,包括寻找新型改性材料、将几种不同改性方法进行组合,以减少单一改性方法不足,为后续新型改性沸石方法提供参考。

过渡金属基蒙脱石吸附含盐水中氨氮机理研究

通常离子交换吸附法和生物法对水中氨氮的处理效率较高,但盐分的存在使离子交换吸附法因盐离子的竞争作用而使其处理效率下降,盐分也因抑制了微生物的活性而使生物法处理效率下降。分别采用Co、Ni、Cu和Zn四种过渡金属负载于蒙脱石,得到四种过渡金属基蒙脱石。在含盐且溶液pH值9.0~11.5内,与蒙脱石相比,四种过渡金属基蒙脱石除氨氮性能大大提升。比表面积测试发现,过渡金属基蒙脱石拥有更大的内层空间,其比表面积也大幅提升;且与蒙脱石相比,过渡金属的改性使蒙脱石孔径变小,这是蒙脱石层内离子半径较小的Na+和离子半径较大的过渡金属离子发生交换。不仅能谱分析证实这一结论,即蒙脱石经过过渡金属改性之后,Na元素相对含量由9.46%降至2.75%~5.48%;XRD也证实了这点,即与蒙脱石相比,位于31.8°、45.5°、56.5°和75.3°特征峰的NaCl,四种过渡金属基蒙脱石对应衍射角特征峰强度都减弱甚至消失,说明金属改性过程中蒙脱石发生了同晶置换,层内Na+等物质被Co^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)成功交换。SEM图像可见蒙脱石表面结构较为紧密,过渡金属基蒙脱石表面多孔且不平整,出现明显沟壑,这些微观结构使金属基蒙脱石具有更大比表面积、更多吸附位点。四种过渡金属基蒙脱石在不同含盐量影响下对氨氮的吸附性能有类似趋势,即铜基蒙脱石铜基蒙脱石始终保持最佳,这不仅是Cu^(2+)离子与NH3分子之间的配位能力最强,且其内层羟基最高,内层间距最大。光电子能谱分析可知,铜基蒙脱石除氨氮后的N1s,表明铜基蒙脱石与氨氮形成了配位共价键,同时还存在离子交换和静电吸引作用;其吸附过程更符合准二级动力学模型;全谱图发现,除氨氮前后的铜基蒙脱石其N元素从0增至2.78%。

污泥源腐殖酸的提取及沉淀低浓度稀土作用机制

采用焦磷酸钠法和碱溶酸析法分别从剩余污泥中提取污泥源腐殖酸。利用扫描电镜、红外光谱和三维荧光光谱对2种腐殖酸进行表征分析,并对比了二者对低浓度稀土离子的沉淀效果。结果表明:2种腐殖酸中均含有大量的羧酸类、胺类、羟基类官能团,但焦磷酸钠法提取的S-HA-1中官能团的种类更多、含量更高;当沉淀稀土离子浓度为103.40 mg/L时,2种腐殖酸对稀土的沉淀率分别达97.30%和91.18%,沉淀物中稀土元素重量百分比总和分别为31.73%和28.64%,S-HA-1沉淀效果较优。采用S-HA-1为沉淀剂,稀土离子浓度为51.70 mg/L时,通过单因素实验与响应面优化实验确定了较优反应条件:腐殖酸浓度0.25 g/L,反应时间56.53 min,搅拌速率106.27 r/min,反应温度40℃,pH=5.90,在此条件下,稀土沉淀率≥98%。利用能谱和红外光谱分析稀土沉淀物发现,沉淀过程中稀土离子与S-HA表面的酚羟基和羧基等官能团发生了一系列物理化学反应,形成腐殖酸-稀土絮状体沉淀。研究结果表明,从剩余污泥提取腐殖酸低浓度稀土离子沉淀剂,既能实现沉淀剂再利用,又能回收稀土资源。

胺基改性沸石同步净化水中的硝酸盐和总磷

以天然沸石(Z)为载体,以胺基基团负载天然沸石(Z)获得改性沸石(ZOC).通过静态吸附、解吸实验和SEM、FTIR表征手段对ZOC的性质进行分析.结果表明,在吸附温度25℃、pH 4~9、ZOC投加量为4g/L(单独除磷ZOC投加量为0.6g/L),硝酸盐(N)和总磷(TP)初始浓度分别为50和2mg/L时,同步(单独)净化硝酸盐和总磷的去除率分别在83%和96%以上.解吸剂为0.5mol/L NaCl,硝酸盐和总磷的解吸率分别在99%和97%以上,且经过5次吸附-解吸再生-吸附循环,硝酸盐和总磷的去除率仍可达到85.7%和98.96%.ZOC对硝酸盐和总磷吸附行为符合Langmuir等温模型,吸附过程符合准二级动力学模型;ZOC同步(单独)净化硝酸盐和总磷机理涉及静电吸引和离子交换.

改性粘土矿物吸附处理硝酸盐的研究进展

综述了现有的粘土矿物材料吸附处理水中硝酸盐的相关研究,并按照热改性、酸活化、表面活性剂改性、其他有机基团接枝改性这4类改性方法进行了分类与总结。对4类改性方法存在的问题进行了初步分析,并据此提出了未来应用改性粘土矿物吸附硝酸盐面临的挑战和研究方向。

钨冶炼含砷和氨氮废水处理的研究进展

对近年来钨冶炼含砷和氨氮废水处理的相关研究成果进行了综述,主要从钨冶炼废水砷的去除、氨氮的去除、砷和氨氮同步去除三方面展开介绍,评述了各种钨冶炼废水技术处理的优势与不足,展望了钨冶炼含砷和氨氮废水处理的未来研究方向,以期为钨冶炼废水处理提供理论支撑。

骨炭去除水中砷(Ⅴ)的试验研究

采用骨炭作吸附剂,通过静态和动态吸附试验,研究饮用水中砷(Ⅴ)去除的效果及其影响因素,以及骨炭反复吸附—解吸—再生—再吸附后骨炭性能的稳定性。研究结果表明:在pH=10,吸附时间为30min和骨炭加入量为0.6g/L,饮用水砷初始质量浓度为0.5mg/L时其砷去除率可达95.2%;骨炭吸附砷的行为同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型;其吸附机理可能是Ca—OH官能团结合HAsO42-阴离子,并产生砷酸氢钙和羟基磷灰石的共沉淀,另外还存在离子交换作用;吸附柱的饱和吸附容量为4.688mg/g;出水砷浓度符合世界卫生组织(WHO)规定饮水砷标准(0.01mg/L)。

巯基/羧基改性麦糟吸附水中三价砷的研究

工农业的快速发展导致水体中砷污染成为棘手的环境问题之一。基于生物吸附法快速、经济、可逆、环境友好等性质以及废麦糟量大、易得的特点,同时为了顺应我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),以低浓度含As(Ⅲ)水为处理对象,啤酒麦糟(SG)为原料,基于密度泛函理论和前线轨道理论,经巯基乙酸、乙酸改性制备巯基乙酸改性麦糟(TSG)和乙酸改性麦糟(ASG)两种吸附剂,并对其结构进行表征。考察了溶液p H值、吸附时间及As(Ⅲ)初始浓度对TSG和ASG吸附As(Ⅲ)性能的影响。结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程,吸附过程为化学吸附;TSG和ASG对As(Ⅲ)的吸附行为可用Langmuir模型描述。研究结果可为含砷地下水的深度净化提供理论依据和技术参考。

烟气脱硫副产物的综合利用

通过分析烟气脱硫石膏的性能 ,介绍了脱硫石膏的利用情况和研究进展 ,利用脱硫石膏生产建筑材料 ,如 β石膏和α石膏的工艺日臻成熟 ,利用脱硫石膏生产水泥辅料已进入工业化 ,而利用脱硫石膏生产充填尾砂胶结剂已经完成试验阶段 ,脱硫石膏在农业上也有很广泛的用途。

砷在地下水环境中的迁移转化

砷在地下水环境中表现出复杂的地球化学性质。自然条件下,地下水中的砷主要来自水与岩石的相互作用,这种作用影响着地下水砷的迁移转化。浓度梯度的存在导致地下水中砷的迁移,氧化还原条件以及不同酸碱度造成的吸附-解吸平衡过程控制着地下水砷中的迁移转化。有机质及一些微生物的活动也对砷在地下水中的迁移转化产生促进或抑制作用。另外,从离子电位的角度分析了某些元素如铝、铁和锰等对砷的迁移转化也有一定的影响。

谷壳对水中镉离子的吸附动力学及热力学研究

[目的]研究谷壳吸附水中镉离子的吸附过程及其影响因素。[方法]以间歇吸附的方式考察了溶液pH值、反应时间、反应温度、镉离子初始浓度等物化参数对吸附过程的影响,并对吸附过程进行动力学与热力学研究。[结果]吸附过程符合Langmuir吸附等温模式。谷壳对镉离子的吸附动力学模型较好地符合了准二级动力学方程。当反应温度为298 K,pH值为6,谷壳投加量为4 g/L,振荡速度为150 r/min,反应时间为30 min时,谷壳对镉离子的吸附效果最好。随着反应温度的升高,谷壳对镉离子的吸附加快。该吸附反应的焓变值为正,自由能变值为负。[结论]谷壳是处理镉废水的有效的低成本吸附剂,其吸附过程是自发的吸热反应。

轻度重金属污染土壤建材资源化及其环境影响

我国的土壤环境状况不容乐观,土壤重金属污染问题尤为严重。基于循环经济理念,本文简述了几种重金属污染土壤的建材资源化途径,如烧结砖、烧结陶粒和轻骨料。为了探讨轻度重金属污染土壤建材资源化及其环境影响,笔者以江西省赣州市某重金属污染土壤为研究对象,研究最佳掺混比例下重金属在烧结过程中的迁移情况。结果显示,以30%轻度重金属污染土壤配70%页岩制作砖坯,生产的烧结砖对砷、铬、铅的固化率分别为22%、100%、61%,排放烟气中重金属污染物满足相关标准。烧结砖满足《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB/T 13544-2011)的相关产品要求,其浸出重金属浓度显著低于标准限值。

脱硫石膏胶结尾砂充填的研究

利用脱硫石膏的胶凝性能 ,将之与火电厂废弃物按一定比例混合后 ,能产生与水泥水化产物相似的成分。在保证充填体抗压强度的情况下 ,脱硫石膏能取代 10 %～ 12 %的水泥以胶结尾砂充填 ,从而降低充填成本。

烟气脱硫石膏的利用新途径

通过分析烟气脱硫石膏的性能以及国内外脱硫石膏的利用现状,研究开发其利用的新途径—矿山尾砂胶结充填的胶结剂,它具有成本低、抗压强度高等优点。

新型缓蚀阻垢剂的开发

聚环氧琥珀酸(PESA)是新一代可生物降解的绿色阻垢剂。研制了一种以PESA为主要成分的缓蚀阻垢剂。通过旋转挂片法和碳酸钙沉积法对水处理剂复合配方进行了筛选,找到缓蚀阻垢剂最佳配方,并验证得知不同浓缩倍数下该水处理剂的缓蚀阻垢性能都较好。

赤泥附液吸收烟气中的二氧化硫

研究用赤泥附液处理含SO2烟气吸收SO2的过程,考察pH、反应时间、脱硫率之间的关系。结果表明,反应时间大约20min,溶液pH≥5,脱硫率达到99.5%。赤泥附液处理含SO2烟气具有脱硫率高、操作控制方便等优点,实现了以废治废,是氧化铝生产过程中废气、废液治理的有效途径。

低成本充填胶凝材料的开发研究

烟气脱硫石膏以CaSO4·2H2 O为主要基料 ,加入粉煤灰后 ,能产生与水泥水化产物相似的成分 ;加上烟气脱硫时过量的CaO使之强度增长缓慢 ,从而具有很高的后期强度 ,这正好满足尾砂胶结充填的要求。此外 ,由于材料来源广 ,都是工业废渣 ,具有很大的社会效益。

烟气脱硫石膏的资源化利用

通过分析烟气脱硫石膏的性能 ,介绍了脱硫石膏的利用情况和研究进展。利用脱硫石膏生产建筑材料 (如 β石膏和α石膏 )的工艺日臻成熟 ;利用脱硫石膏生产水泥辅料已进入工业化 ;利用脱硫石膏生产充填尾砂胶结剂已经完成试验 ;

任务驱动教学法在《污染生态学》课程中的应用

《污染生态学》课程是环境科学及环境工程专业的一门主干课程。针对《污染生态学》的教学现状,结合课程知识本身的特点,在教学中引入任务驱动教学法。以任务为主线,实行学生为主体、教师为主导的教学原则,不仅调动了学生的积极性和创造性,也为提高学生的实践能力和创新能力营造了良好的氛围。