铁碳自养反硝化高效去除厌氧氨氧化出水硝酸盐氮效能分析

通过工艺连续运行研究、铁沉淀形态转化和微生物种群结构分析,考察铁碳自养反硝化工艺对厌氧氨氧化出水硝酸盐氮的去除效能,揭示铁碳载体与生物膜耦合的理论机制.结果表明:铁碳自养反硝化工艺可实现硝酸盐氮的高效去除.在水力停留时间(HRT)为16.6h时,厌氧氨氧化出水的总氮(TN)去除率可达(90.0±4.7)%;在HRT为13.3h时,厌氧氨氧化出水的TN去除率为(82.2±1.4)%.在运行阶段Ⅰ,Fe_(3)O_(4)是生物膜中的主要铁沉淀类型,而在阶段Ⅲ,生物膜中Fe_(3)O_(4)减少,密度更小的FeOOH型铁沉淀有所增加.铁碳自养反硝化工艺运行过程中,在接种污泥中占优势的兼养反硝化菌脱氯单胞菌(Dechloromonas)比例显著降低,而自养反硝化菌和铁转化细菌得到富集,热单胞菌属(Thermomonas)的相对丰度由第43d的0.70%提升至第120d的4.51%.

闽江河口湿地围垦稻田对土壤铁碳结合特征的影响

土壤铁氧化物结合态有机碳是有机碳长期维持的主要途径,但其机理研究仍较为薄弱。为探究河口湿地围垦稻田对土壤铁碳结合特征的影响,本研究选择福建省闽江河口天然芦苇湿地与围垦稻田为研究对象,对两种类型土壤中的铁结合态有机碳(Fe-OC)及其相关指标进行测定与分析。结果显示:①芦苇湿地围垦稻田改变了土壤氧化还原过程,显著影响土壤中铁相的转化。围垦后土壤二价铁[Fe(Ⅱ)]、三价铁[Fe(Ⅲ)]、活性总铁含量(HCl-Fe_(t))及Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)分别显著下降了24.68%、52.56%、51.45%、35.68%(P<0.05)。游离态氧化铁(Fe_(d))与无定形态铁(Fe_(o))含量分别显著下降了21.64%和29.24%(P<0.05),络合态铁(Fe_(p))含量则有所增加。②芦苇湿地围垦稻田显著影响土壤碳固存,Fe-OC与土壤有机碳含量(SOC)在围垦稻田后分别显著下降了39.03%和18.42%(P<0.05);芦苇湿地与稻田土壤Fe-OC均主要以吸附途径结合,稻田土壤Fe-OC对土壤有机碳的贡献率(fFe-OC)显著高于芦苇湿地(P<0.05)。③土壤全氮、含水量、电导率、铁以及土壤有机碳、溶解性有机碳与Fe-OC呈显著正相关(P<0.01)。本研究可为退耕还湿、土壤碳增汇提供科学参考。

全新世长江河口铁结合沉积有机碳的埋藏及其影响因素的研究

探究海洋沉积物中有机碳的来源、埋藏通量及其稳定机制对于理解全球碳循环具有重要的意义。河口连结陆地和海洋两大碳库,是全球碳循环的关键地带。前人研究发现活性铁(FeR)在沉积有机碳的保存中扮演着重要角色。尽管长江口及其邻近东海区域的碳循环已经被广泛研究,但关于FeR在地质时间尺度上如何影响沉积有机碳的埋藏过程尚不清楚。文章对长江口横沙岛采集的一根40 m长的沉积柱样(HSD22)进行了分析,探讨了在全新世长江口沉积环境发生明显变化的三个阶段(潮滩相、河口湾-浅海相、三角洲相)期间总有机碳(TOC)和铁结合有机碳(FeR-OC)含量及其稳定碳同位素(δ13C)的变化及其影响因素。研究结果显示,在潮滩相、河口湾-浅海相和三角洲相,FeR-OC含量分别为0.04%±0.02%、0.08%±0.04%和0.09%±0.06%,占TOC的比例分别为6.73%、12.73%和12.06%。这一研究表明,在全新世期间,长江河口区约有11.72%±6.03%的沉积有机碳是通过与铁结合来保存埋藏的,凸显了FeR在河口湿地有机碳保存机制中的重要性。基于δ13C端元混合模型估算发现FeROC以陆源有机碳为主,但在不同的沉积相间波动明显。这些发现强调了河口湿地FeR矿物在有机碳保护过程中受到有机碳来源和埋藏条件的影响。

规整化铁碳材料的制备及降解高浓度苯酚的研究

以高浓度苯酚为研究对象,以还原铁粉、活性炭和膨润土为原料,通过高温微孔活化技术制备了一种规整化铁碳填料(Fe/C-BM)。采用SEM、XRD对其反应前后的表观形貌和晶体结构进行了表征,并考察了填料投加量,苯酚初始浓度,初始pH和曝气量对苯酚去除效果的影响,结果显示微电解反应前的Fe/C-BM填料表面凹凸不平,具有一定的孔隙结构。Fe/C-BM填料中铁以Fe^(0)和Fe_(2)O_(3)两种形式存在;反应后填料表面呈花纹状,其产物为Fe^(0)氧化后生成新的Fe_(2)O_(3)。曝气条件对微电解效果影响显著,酸性和中性溶液中去除效果优于碱性。当铁碳投加量在30 g/L,苯酚初始质量浓度为250 mg/L,初始pH=6.5,曝气量为2.4 L/min时,微电解120 min去除了83.6%的苯酚。

铁碳芬顿耦合处理硫氰酸盐废水及其机理探究

工业废水中硫氰酸盐是一种危害环境和人类健康的有毒物质,因难以降解等特性增加了废水处理难度。文章通过将微电解与芬顿耦合,并优化工艺参数,实现硫氰酸盐(SCN^(-))废水的高效处理。在微电解曝气量为1.5 L/min条件下,将pH值控制在3~4之间反应90 min,之后向出水中加入8 mL/L 30%H_(2)O_(2)溶液,磁力搅拌反应30 min,可使SCN^(-)浓度从508.3 mg/L降低至16.8 mg/L,去除率达到96.7%,继续反应至60 min可完全去除SCN^(-)。反应机理为:微电解产生的少量·OH将部分Fe^(2+)氧化为Fe^(3+),与SCN^(-)形成配合物Fe(NCS)_(6)^(3-),经氧化形成微量CN^(-),进一步矿化为NH_(3)和CO_(2)并挥发。芬顿阶段生成的大量·OH,将剩余CN^(-)及SCN^(-)全部氧化为CNO^(-),最终形成NO_(3)^(-)和N_(2)。该研究揭示了铁碳芬顿处理硫氰酸根的降解机制,为含硫氰酸盐废水提供了一种新的处理方法。

Fenton耦合铁碳微电解技术处理电镀废水的工艺优化

以福建某电镀厂镀镍废水为研究对象,采用Fenton耦合铁碳微电解技术对其进行处理,考察了铁投加量、铁碳质量比、初始pH值及H_(2)O_(2)投加量对COD_(Cr)去除率的影响,通过响应面法优化工艺条件,建立二次多项式预测模型,分析各因素间的交互作用,并检验模型的准确性。结果表明,各因素对COD_(Cr)去除率的影响显著性排序为:初始pH值>H_(2)O_(2)投加量>铁碳质量比>铁投加量;当铁投加量为40 g·L^(-1)、铁碳质量比为0.8、初始pH值为4.0、H_(2)O_(2)投加量为30 mmol·L^(-1)时,COD_(Cr)去除率为78.2%,与预测值(78.9%)基本吻合,说明采用响应面法优化得到的工艺条件准确可靠。

含铁含碳冶金固体废物转底炉热还原协同处置

针对转底炉处置冶金固体废物过程中金属化率低、脱锌率低、粉化率高等问题,本文通过优化原料结构配比,改善球团的成球特性及高温还原性能,采用固体废物粉尘物理性能分析试验和圆盘造球机成球试验,研究含铁含碳冶金固体废物球团的成球性能变化,并在高温还原炉中进行热还原试验,考察球团的金属化率、脱锌率及粉化率。结果表明,原料结构配比优化显著改善了球团的成球特性和高温还原性能。当黏结剂添加量为6%,水添加量为13%时,生球性能最佳,其抗压强度、落下强度以及爆裂温度分别4.6 N/P、3次/(0.5 m)和442℃。在温度为1100~1150℃,高温还原时间为45~60 min时,球团金属化率可达88%,最佳脱锌率可达96%,粉化率为3%~5%。通过优化原料结构配比,可显著改善冶金固体废物球团的成球特性和高温还原性能,从而解决转底炉处置冶金固体废物的技术难题,为提高固体废物资源化利用提供技术支持。

铁碳还原与活性炭吸附法进行垃圾渗滤液的处理

随着城镇化进程的加速推进,我国的城市垃圾越来越多,我们以城市垃圾渗滤液为研究对象,从垃圾渗滤液的形成及特点出发,结合国内外的渗滤液处理工艺,我们采用了铁碳还原、UASB、AAO、活性炭等处理工艺,更加经济有效地去除污水当中的COD和较难处理的NH3-N,特点是只采用成熟的污水处理工艺来实现达标排放的目的,而未采用膜法处理,避免了膜的反冲洗及浓水处理等较难解决的问题,确保其能够稳定可靠地运行。

铁碳微电解-Fenton氧化法处理石化工业有机废水

为探讨用铁碳微电解-芬顿氧化工艺处理石化工业的有机废水的最适处理效果。通过单因素实验与正交实验分别研究铁碳微电解法和Fenton氧化法的最适反应条件,基于此进行平行实验,根据实验结果分析选择采用铁碳微电解-Fenton氧化一体式联用工艺,再通过正交实验得出最佳反应条件:初始pH为2.5、铁碳投加量140 g/L、铁碳反应时间1 h、Fe^(2+)/H_(2)O_(2)投加比为1∶2.72,芬顿反应时间2 h,出水COD_(Cr)为307~327 mg/L,COD_(Cr)去除率为51%以上。影响联用工艺反应处理效果的大小顺序为:初始pH>铁碳反应时间>铁碳投加量>Fe^(2+)/H_(2)O_(2)投加比>反应时间。联用工艺相较单一实验处理废水,处理后COD_(Cr)浓度均未可达到水污染物排放标准限值中石油化工工业第二时段二级标准,处理效果仅于物理现象上有所提升,但COD_(Cr)去除率并无明显提升,处理效果不够彻底,适宜作为有机废水的预处理方法。

三江源地带性土壤铁(铝)键合碳分布特征

为了解青藏高原腹地天然草地土壤稳定性碳储量,掌握其固碳能力和增汇潜力,将三江源地区土壤按地域空间和3种典型草地类型进行划分,以活动层土壤为对象,进行土壤总有机碳(TOC)及铁(铝)键合碳[Fe(Al)-C]分析,并与地理、气候资料建立关系模型,反演近60年(1961-2020年)时空变化规律。结果表明:(1)三江源地区Fe(Al)-C平均含量6.07 g·kg^(-1),[Fe(Al)-C]/TOC平均16.87%,其含量分布地带性特征明显,中、东部地区显著高于西部地区(P<0.05);(2)3种草地类型Fe(Al)-C含量在2.35~8.81 g·kg^(-1)之间,[Fe(Al)-C]/TOC为11.99%~20.52%,高山灌丛草甸和高寒草甸均显著高于高寒草原(P<0.05);3种高寒草地Fe(Al)-C与TOC呈极显著正相关(P<0.01);(3)模拟数字化制图结果显示,近20年(2001-2020年)三江源地区Fe(Al)-C分布面积变化相比过去两个时段(1961-1980年和1981-2000年,其含量≥5.75 g·kg^(-1)的分布面积平均增加了1.64%),整体处于碳汇状态,三江源地区土壤铁(铝)键合碳在土壤稳定中的固碳潜力不容忽视。

碳球负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中恩诺沙星的性能研究

恩诺沙星(ENR)属于氟喹诺酮类抗生素,具有稳定性强、难分解、易富集等特性,常用于水产养殖、畜禽养殖等,其在环境中总体浓度较低,但长期低剂量暴露可能对人体健康和生态环境带来极大风险。采用碳球(CS)负载纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸盐(PS)去除水体中的ENR。应用两步碳热还原法制备了碳球负载纳米零价铁(Fe@C),采用单因素实验研究了Fe@C投加量、PS浓度、ENR初始浓度和pH值对ENR降解的影响及降解动力学,通过自由基及降解产物分析推测了Fe@C活化PS降解ENR的反应机制与降解路径。结果表明,ENR的降解符合准一级动力学,在温度为25℃、Fe@C投加量为0.3 g∙L^(-1)、PS浓度为1 mmol∙L^(-1)、ENR初始质量浓度为10 mg∙L^(-1)、pH值为3的条件下,ENR降解率最高达98.6%。ENR降解率随着腐植酸(HA)、氨氮(NH3-N)、碳酸氢根离子(HCO3-)浓度的升高而降低。氯离子(Cl-)在低浓度时对ENR的降解有微弱的促进作用,高浓度时有抑制作用。自由基淬灭实验表明SO4-∙是ENR降解的主要自由基。根据ENR的降解产物,推测哌嗪环的裂解、喹诺酮环的分解及脱氟为ENR主要降解途径。碳球负载纳米零价铁活化PS高级氧化工艺可作为一种高效去除水中ENR的工艺。

铁-碳微电解法处理铜冶炼含砷废水的实验研究

采用铁-碳微电解法处理铜冶炼含砷废水,考察了进水pH值、空气鼓入量、接触时间、振动频率、固液比(铁-碳微电解材料质量∶每分钟进水质量)等工艺参数对除砷效率的影响。结果表明,铁-碳微电解材料处理铜冶炼含砷废水时,生成的FeAsO4、Fe2O3、Fe3O4等氧化物沉积在铁-碳微电解材料表面,使铁-碳微电解材料钝化失效,导致除砷效率差,采用振动的方法可有效解决铁-碳微电解材料钝化失效问题;在进水pH值2.0、空气鼓入量5 L/min、接触时间2 min、固液比2.5∶1、振动频率每4 h振动2 min条件下,铁-碳微电解材料连续稳定处理废水90 d,除砷率达99.99%,水中砷含量降至0.033~0.036 mg/L,除砷效果理想且稳定。采用铁-碳微电解法除砷,为处理铜冶炼含砷废水提供了新思路。

铁碳微电解法处理垃圾渗滤液的研究

针对当前垃圾渗滤液普遍存在的有污染物浓度高、有机污染物含量多且难降解问题,采用铁碳微电解法对该废水进行处理,以垃圾渗滤液中COD的去除率为指标,考察初始pH值、反应时间和铁碳投加量3个主要因素对废水中有机污染物去除效果的影响。结果表明:3个因素对实验结果的影响程度比较为:初始pH值>反应时间>铁碳投加量。当初始pH=3,反应时间120 min,铁碳投加量66 g/L时,垃圾渗滤液中COD的去除率可以达到53.5%。因此,铁碳微电解法处理垃圾渗滤液具有良好的效果,可以为该工艺在垃圾渗滤液治理领域中的应用提供一定的参考。

铁碳微电解-芬顿-厌氧-好氧等组合工艺处理原料药废水的中试研究

考虑到高浓度原料药生产废水具有高COD、高毒性、可生化性差的特点,单纯采用生化处理工艺很难使出水水质稳定达标排放,首先采用铁碳微电解和Fenton氧化工艺对原料药废水预处理,再通过厌氧-好氧-臭氧氧化等多级组合工艺进行深度处理。经过多次中试试验,验证该组合工艺具有经济和技术的可行性,出水水质的COD浓度可达到60 mg/L以下,并为实际工程工艺稳定运行提供最优参数。

铁碳强化潮汐流-潜流复合人工湿地处理模拟养殖尾水的启动运行效果

为探究潮汐流-潜流复合人工湿地对含四环素养殖废水处理效果的影响,本研究构建陶粒(一级系统)和铁碳+陶粒(二级CCW系统)基潮汐流-潜流复合人工湿地(TC组),以及陶粒(一级系统)和陶粒(二级PCW系统)基潮汐流-潜流复合人工湿地(对照组),研究其对模拟养殖尾水的启动运行效果及微生物群落结构特性.结果表明:①加入0.2 mg/L的四环素在一定程度上会抑制人工湿地启动期对污染物的去除,尤其对一级系统的抑制作用更加明显,CODCr、TP、NH_(4)^(+)-N和TN平均去除率分别降低0.59%、1.51%、9.57%和1.97%;②二级CCW系统去除率均高于二级PCW系统,且四环素实验组(TC组)中促进作用更为明显.CODCr、TP、NH_(4)^(+)-N、TN在TC组中平均去除率分别增加5.81%、2.47%、0.91%、1.02%,铁碳填料的加入强化了常规污染物的去除;③TC组和对照组填料表面生物膜差异较小,二级CCW系统较二级PCW系统生物膜附着更为明显,铁碳填料的加入有利于微生物的生长繁殖;④二级CCW系统物种丰富度及生物多样性高于二级PCW系统.变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)作为人工湿地典型菌落,铁碳填料的加入使二者丰富度明显增加,对氮的去除产生积极作用.研究显示,铁碳填料的加入强化了潮汐流-潜流复合人工湿地系统对氮磷的去除,该结果可为养殖尾水的净化处理提供数据支持和一定的理论支撑.

铁碳微电解-IC-AO工艺处理中药制药废水工程实例

针对中药制药废水污染物浓度高,可生化性较差的特点,设计采用铁碳微电解-IC-AO组合工艺进行处理。运行结果表明,中药制药废水的COD、BOD_(5)、SS、NH_(3)-N、TP的质量浓度分别从9437.5、1524.5、562.0、64.6、15.5 mg/L下降至285.0、86.0、48.3、15.0、1.5 mg/L,去除率分别达到96.98%、94.36%、91.41%、76.78%、90.32%,出水稳定达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准和工业园区污水处理厂接管标准限值要求。

氯化钠对铁碳微电解工艺处理硝基苯废水的影响研究

为了探究铁碳微电解工艺在含盐环境下对水中污染物的去除效率和稳定性,以硝基苯作为处理对象,以氯化钠为盐分来源,构建模拟废水的连续处理装置,通过单因素试验获得反应最佳条件。研究结果表明,铁碳微电解处理硝基苯废水的最佳条件为:废水初始pH值为3,水力停留时间为2 h,曝气量为1 L/min;此条件下氯化钠对铁碳微电解降解硝基苯具有明显的强化作用,在氯化钠质量分数为0.5%~1.5%时,硝基苯去除率可提高20%~30%。

融合思政元素的机械工程材料课程教学探索与实践——以铁碳合金教学为例

课程思政建设是落实高校立德树人根本任务的重要抓手。该文对将思政元素有机融入机械工程材料课程的建设方法进行了探索与实践。从知识与能力目标和价值与素养目标出发,结合课程的专业知识挖掘包含政治认同、家国情怀、文化素养等内容的思政元素,以铁碳合金章节的教学为例,开展全方位的育人工作。在传授专业知识的同时,在思政内容潜移默化的教育下,向学生传播正确的意识形态和积极向上的“三观”。学生评教反馈的结果显示,课程思政建设取得预期的成效。

铝电解阳极组装块铁碳压降研究及应用

在铝电解生产中,阳极组装块被誉为电解生产的心脏。阳极组装工序改变不了预焙阳极炭块内在的物理和化学性能,在大型铝电解槽的生产实践中,电流强度普遍较大,阳极组装块在电解槽使用中,即使各个点压降很小,累计下来对电耗的影响也比较大,因此铁碳压降的高低逐渐成为检验阳极组装块质量优劣的主要技术指标之一,对电解铝降低吨铝电耗、能源成本有着重要意义。本文重点对阳极上部节点压降中的铁碳压降进行分析验证。

硅铁碳球发热量检测方法

硅铁碳球使用直接在坩埚燃烧的方法进行检测发热量将出现试样燃烧不完全的现象,导致硅铁碳球发热无法准确检测。试验发现在试样下部增加玻璃棉衬垫物,可使硅铁碳球试样在量热仪的氧弹中完全燃烧,从而实现硅铁碳球发热量准确测定。