突发环境事件中典型水污染物应急去除技术及案例

突发环境事件在短时间内排放大量污染物,对生态环境造成污染,具有发生突然、扩散迅速、初期风险不明,处置艰巨等特点。我国现阶段突发环境事件多发频发态势未根本改变,环境应急处置技术体系尚不完善。针对我国环境污染应急处置技术需求,围绕受污染水的河道应急处置、自来水厂应急处理和工业园区污水处理厂应急处理3种情景,系统总结了突发环境事件中水污染物的特征和应急技术要求;梳理了突发水污染应急过程中重金属类和有机类污染物等典型水污染物常用应急去除技术,并结合当前技术进展情况对未来水污染物应急去除技术的方向进行了展望。

Mn-Ce/γ-Al_(2) O_(3)催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3),研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV_(254)(254 nm处的UV吸光度)的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV 254的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱(3D-EEM)结合区域积分法(FRI)分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV_(254)的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺(COD、TOC和UV_(254)的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%)时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ceγ-Al_(2)O_(3)是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.

MBBR填料研究与应用进展

移动床生物膜反应器(MBBR)是一种广泛用于各种污/废水处理的新型工艺,而填料是影响其处理效能的关键因素之一。综述了目前国内外MBBR中所用的不同材质、不同构型的常用填料及改性填料的研究与应用进展,并对不同种类填料上的微生物群落特征进行了分析,最后对MBBR填料未来的发展趋势进行了展望,认为经济耐用、具有各种污染物去除功能的新型填料是未来的发展方向。

人工湿地脱氮影响因素及强化措施研究进展

系统梳理了近年来国内外有关人工湿地脱氮影响因素及强化脱氮措施的研究进展。详细阐述了人工湿地中植物吸收、基质吸附和微生物氨化、硝化与反硝化及厌氧氨氧化的脱氮机理;分析了进水碳氮比(C/N)、水力停留时间(HRT)、植物种类、湿地运行方式、温度、pH和溶解氧(DO)浓度等主要因素对脱氮效率的影响;在此基础上,综述了外加碳源、优化植物配置、新型基质开发、人工增氧和保温等强化脱氮的具体措施及其效果;最后对人工湿地脱氮的研究发展方向进行了展望。

胞外聚合物(EPS)对污水处理影响的研究进展

胞外聚合物(EPS)是污水处理厂生物处理单元常见的微生物副产物,它的赋存情况对污水处理厂不同单元的影响不同。基于已有研究成果,总结了EPS的定义,对其架构、组成及功能等进行了详细描述;分别综述了EPS在生物处理单元对微生物生长、颗粒污泥的形成、微生物聚集体的絮凝与沉降性能的影响,在深度处理单元对渗透膜通透性、催化剂传质等性能的影响,在污泥处理单元对污泥消化和脱水性能的影响,并对EPS在不同污水处理单元的行为机理进行了汇总与探索;最后对未来EPS在污水处理中的研究方向与研究内容进行了展望。

北方干旱地区非正规垃圾填埋场堆体特征及环境影响分析

填埋是我国垃圾处理的主要途径。处于不同气候条件的垃圾堆体对周边环境影响程度不同,在治理过程中要充分考虑填埋场特征选择适宜的污染防治及修复措施。以北方干旱地区典型非正规垃圾填埋场为研究对象,通过垃圾堆体理化性质、填埋气组成以及微生物群落结构的检测分析,研究干旱条件下垃圾堆体的特性。结果表明:场内垃圾呈弱碱性,有机质浓度为5.9%~17.4%,含水率为5.4%~7.8%;填埋气组成与准好氧填埋场相近,垃圾堆体中有机质浓度对CH4、CO2和CO生成量起到决定性作用;堆体内优势降解菌为Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)以及Bacteroidetes(拟杆菌门),物种丰度与垃圾降解进程及有机质浓度密切相关;在北方干旱地区垃圾填埋场渗滤液产生量小,堆体对周边环境影响较小;对于有机质浓度低于20%,pH呈弱碱性的垃圾堆体,在制定封场方案时可因地制宜地采用简易覆盖方式进行差异化治理修复。

关于突发水污染事件应急处置技术需求的几点思考

当前,我国突发环境事件中涉水事件占比较高,生态环境风险较大。通过分析近年来国内突发水污染事件典型案例的特点及国家环境应急管理政策,结合多次参与事件应急处置及调查等环境应急支撑工作中的一些思考,从应急控制标准制定、应急平台建设、应急技术研究、智慧应急4个方面,分析我国突发水污染事件应急处置技术的发展需求及未来研究方向,旨在为建立健全突发水污染事件应急处置技术体系、提高国家环境应急能力提供参考。

不同制备方法对铝基催化剂臭氧催化氧化的效果研究

为改善混合法制备催化剂催化效率低以及浸渍法制备过程中能耗大、耗时长、成本高的问题,以混合法为基础,研究不同活性组分负载方案,并在最佳的负载方案下探究了过量浸渍法、等体积浸渍法和混合法制备的催化剂催化臭氧氧化处理石化二级出水的效果,并分析了这3种方法制备催化剂的晶型结构、比表面积、孔径和孔体积.结果表明:①混合法负载单活性组分的催化剂在催化臭氧氧化处理石化二级出水时,Mn/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较高的催化活性,但出水不能满足《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)标准中规定的排放限值;负载双活性组分的催化剂中,Mn-Cu/Al_(2)O_(3)催化剂对石化二级出水催化臭氧氧化的去除效果较好,TOC、COD和UV_(254)去除率分别达34.54%、49.53%和56.81%,荧光类物质中类腐殖质的去除率也达到72.34%,出水满足GB 31571—2015标准限值.②X-射线粉末衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)的结果表明,混合法、过量浸渍法和等体积浸渍法3种方法制备的同组分催化剂均具有γ-Al_(2)O_(3)的晶型结构,吸附等温线均属于Ⅳ型等温线,吸附量最大的为过量浸渍法,达到326.37 cm3/g.③在催化臭氧氧化石化二级出水试验中,催化活性较高的是浸渍法,混合法稍次之,但处理后出水均可满足GB 31571—2015标准限值;3种方法制备的催化剂金属离子溶出量范围均为8.74~10.15μg/L,远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)标准中规定的排放限值.研究显示,混合法制备催化剂在深度处理石化废水时,出水可达标排放,而混合法制备催化剂工艺简单,成本低于浸渍法.因此,混合法在满足实际需求时,有望代替浸渍法制备臭氧催化剂.

芦竹-砾石A/O生物滤池对农村污水强化脱氮效能的研究

雨污混流农村污水具有低污染、低碳氮比的特性,由于碳源缺乏导致其采用生物法处理时总氮(TN)难以去除,无法达标排放。采用芦竹碎段作为缺氧/好氧(A/O)生物滤池(2#)缺氧段填料和碳源强化对农村污水脱氮,以砾石A/O生物滤池(1#)作为对照组,研究芦竹对氮的强化去除作用,并采用扫描电镜(SEM)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)分析生物滤池中的脱氮微生物群落。结果表明:当进水CODCr、NH4^+-N、TN和PO4^3--P浓度分别为(79.47±14.21)、(34.49±2.08)、(34.73±3.87)和(2.38±0.46)mg/L,水力停留时间为10 h时,1#和2#生物滤池对其去除率分别为88%±7%和86%±6%、90%±2%和97%±7%、38%±13%和65%±9%、27%±13%和40%±18%。芦竹作为缺氧段填料能显著增强A/O滤池对NH+4-N、TN和PO3-4-P的去除效果。1#和2#生物滤池缺氧段填料上的微生物均以短杆菌为主;2#生物滤池缺氧段中微生物反硝化脱氮和厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能基因丰度高于1#生物滤池。

嘉陵江流域主要生态环境问题识别及建议

嘉陵江作为长江上游重要支流之一,是川渝两地千万余人的重要饮用水源。近年来,嘉陵江干流水环境质量整体稳中趋好,水生态环境质量改善效果明显,但仍然存在如下问题:小流域面临发展与环境保护双重压力、干流汛期及部分支流水质稳定达标压力较大、水资源利用率低、水生态系统退化、上游采矿次生环境存在风险、流域水污染防治联动机制不完善等。针对嘉陵江流域主要生态环境问题,建议推进小流域水环境治理,完善生态流量保障机制及实施水系连通工程,科学开展生态系统修复及环境风险源治理,高效推进流域协调治理体制建设,加快构建“三水”统筹治理的生态监测评价体系,兼顾经济与生态环境保护协同发展,探索嘉陵江绿色发展新模式。

pH值演变对果蔬垃圾厌氧发酵效能的影响研究

果蔬垃圾的高效转化和循环利用对解决环境污染、能源匮乏和资源紧缺等问题具有正向作用。以果蔬垃圾为发酵底物,厌氧污泥作为微生物接种物,通过半连续实验对比不调节pH值和调节pH值(2.0~12.0)厌氧体系的发酵组分,考察不同pH值发酵体系的水解酸化效率、产物组分、营养元素释放及微生物能量情况,以反映pH值生态因子对果蔬垃圾厌氧发酵效能的持续影响。结果表明,果蔬垃圾厌氧自然酸化发酵pH值维持在3.0~5.0,优势产物为乳酸,产量可达9198.54 mg·L^(-1)。相比自然酸化发酵,pH值调控下的厌氧发酵产量提高,且在酸碱条件下呈现不同的发酵类型。酸性条件下,优势产物为乳酸和乙醇,占酸化产物比例可达59.97%和78.13%。碱性条件下,乙酸、丙酸和丁酸为主要厌氧酸化产物,其组分最高分别可达87.71%,20.25%和35.87%。碱性条件下,厌氧水解率和酸化率普遍偏高,分别为84.94%和75.18%。但酸性发酵液中富含更多NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-),分别高达1180.13 mg·L^(-1)和477.70 mg·L^(-1)。微生物能量水平与酸化产物总量具有负相关性。酸性和碱性pH值演变对果蔬垃圾厌氧发酵组分和效能具有关键调控作用。

芦苇碳源水平潜流人工湿地强化农田退水脱氮效能研究

以洱海地区硝酸盐占比高、C/N比低的农田退水为处理对象,将经济易得的芦苇(Phragmites Australis)碎段投加于水平潜流湿地(Horizontal Subsurface Flow Construction Wetland,HSFW)构建PHSFW湿地,并研究其对模拟农田退水中氮的强化去除效能.结果表明:①投加芦苇碎段的PHSFW湿地的启动速度及脱氮效能优于未投加芦苇的PHSFW_(0)湿地,在工况1(进水TN为(18.2±1.6)mg·L^(-1)、HRT=3 d、第29~41 d)和工况2(进水TN为(17.6±0.7)mg·L^(-1)、HRT=2d、第42~81 d)条件下PHSFW的TN平均去除率分别为77.0%±9.0%和68.9%±7.0%,与PHSFW_(0)相比分别提高了56.0%和50.3%;②在工况4(进水TN为(16.7±0.7)mg·L^(-1)、HRT=3 d、第130~149 d)条件下,PHSFW脱氮效能最高,其出水TN可满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类水标准;③PHSFW在工况1出现了较为明显的TP、COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N积累情况,运行稳定后在工况4条件下,出水COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N浓度可满足地表水Ⅲ类水标准.PHSFW具有优异的脱氮效能,但仍应采取相关措施以避免湿地运行初期阶段出水COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和TP的积累.

微生物燃料电池工作原理及产电性能提升策略

微生物燃料电池(MFC)是一种解决其他能源在环境方面不足的新技术,目前低能量输出是MFC实际应用的关键瓶颈。基于MFC工作原理,提出微生物活性差、电子迁移阻力、质子传输阻力及阴极还原反应缓慢是MFC能量输出的限制因素,并从以下5个方面综述了提升MFC产电性能策略:调节pH和选择最佳盐度,加强微生物代谢活性;改性阳极材料,降低电子迁移阻力;增强电解液电导率、优化隔膜材料及缩短电极间距减小质子传输阻力;制备高效阴极催化剂和选择优异电子受体加快阴极还原反应速率;改进MFC反应器构型,提高整体产电性能。未来,可在合成新型阴极催化剂、降低膜污染、优化微生物生长环境、制备优异的电极材料和改进MFC反应器配置5个方面开展重点研究。

化工园区爆炸事故高苯胺河水脱毒预处理技术比较与应用

江苏某化工园区发生爆炸,造成周边河道积聚大量高苯胺河水,该类受污染河水具有较高的活性污泥抑制性,需在进入园区污水处理厂应急处理前进行脱毒预处理。研究对比了芬顿氧化法、活性炭吸附法和生物处理法对受污染河水的预处理效果。结果表明,芬顿氧化法处理效率较高、运行成本中等,且现场处理设施易于改造利用,最终被选为高苯胺河水的脱毒预处理工艺。实际应急处置工程运行效果表明,芬顿氧化预处理实现了重污染河水中苯胺类的有效去除,在苯胺类浓度为30~90 mg/L的情况下,批次出水苯胺类浓度基本稳定在1 mg/L以下,保证了园区污水处理厂的稳定运行,最终实现其出水达标。

河流铊污染应急处置方法探究与应用

面对频发的铊污染事件,开发实用高效的应急除铊方法是防范生态环境风险和保障饮水安全的迫切需求。以某河流铊浓度异常事件为例,对比分析了直接混凝、氧化+混凝、氧化+吸附及硫化物沉淀法4种方法在铊污染应急处置中的效果和可行性。结果表明:硫化物沉淀法可将超标5倍左右的铊浓度降低到0.1μg/L以下,达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中集中式生活饮用水地表水源地铊浓度限值要求,通过投加NaOH维持河水pH为8~9,可有效减少H_(2)S气体的产生。该方法成功应用于事件河流铊浓度异常的应急处置中,并取得了良好的效果。

典型含水层挥发性有机物分布特征及健康风险

为探究含水层中挥发性有机物分布特征及评价其对人体健康风险,以我国西北地区某有机污染场地为研究对象,利用分层采样技术采集地下水样品65个,选择特征分析指标苯胺和COD,采用多元统计学、吸附热力学、三维插值、健康风险评估等方法揭示含水层中苯胺和COD分布特征及环境健康风险,结果表明:研究区地下水已受到污染,单因子污染指数苯胺最大为305.42,COD最大为90.63;含水层苯胺和COD呈面状污染,污染范围较大;苯胺和COD垂向分布存在分层现象,深层(埋深7~12.7m)含水层中苯胺和COD浓度更高、污染面积更大;吸附态苯胺总质量是溶解态苯胺总质量的1.18倍;地下水中苯胺对人体健康产生致癌风险和非致癌危害,饮水途径健康风险高于皮肤接触.

非均相Fenton催化剂催化机理及性能提升策略综述

非均相Fenton催化剂与过氧化氢反应可以产生高活性氧物种,具有对污染物降解速度快、催化剂易回收、适用pH范围广等优点,在去除有机污染物方面有广泛的应用前景。基于对以往研究的综合调查,综述了非均相Fenton催化剂在催化反应过程中涉及的主要机理,包括正负电中心类原电池机理、加速电子转移催化机理和氧空位作用机制,总结了近年来非均相Fenton工艺在动力学建模方面的最新研究,之后针对现有非均相Fenton催化体系中Fe^(2+)生成速率低、过氧化氢利用率低、催化剂稳定性差等瓶颈问题,分别从掺杂元素、改变催化剂结构、引入外部能量3个方面总结了提升非均相Fenton催化剂催化性能的策略方法,最后,指出了未来非均相Fenton催化剂的研究方向。

焙烧再生废旧臭氧催化剂处理石化废水生化出水

为了解决臭氧催化氧化技术中废旧催化剂处理困难的问题,对用于某石化废水生化出水处理长达5年的废旧臭氧催化剂进行了焙烧再生研究.通过焙烧能够有效燃烧去除催化剂表面及孔隙中的有机物质,增大催化剂孔径和孔隙率,从而恢复废旧催化剂的部分活性.单因素试验对催化剂焙烧温度和焙烧时间优化结果表明:①随着焙烧温度从200℃提高到500℃,再生催化剂用于臭氧催化对石化废水生化出水TOC(总有机碳)的去除效果逐渐提升,500℃时TOC去除率可达44.30%,进一步提高焙烧温度去除效果提升不明显.②焙烧时间为2、3、4和5 h时,再生催化剂处理石化废水效能随焙烧时间增加先升高再降低,4 h时TOC去除效果最好.③在相同运行条件下,优化焙烧条件(500℃、4 h)下得到的再生催化剂对石化废水生化出水的TOC去除率可达新催化剂的77.46%,相较于新催化剂,再生催化剂的颗粒尺寸和平均孔径减小,而比表面积有所增大.④通过皮尔逊相关性分析,探索了废水中有机物和三维荧光测试结果的相关性,认为荧光区域积分体积可以间接反映石化废水中的有机物含量,也可间接反映臭氧再生催化剂的催化性能.研究显示,直接焙烧可以作为废旧臭氧催化剂活性再生的一种有效技术手段,具有一定的应用前景.

三氯乙烯对厌氧水解酸化菌的抑制作用及去除特性

三氯乙烯(TCE)是石化废水中典型的有机污染物,对微生物具有极强的毒性。通过对挥发性脂肪酸批次试验进行生物测定,探讨TCE对厌氧水解酸化菌的产酸抑制作用,在TCE作用下水解酸化菌的胞外聚合物(EPS)和污泥zeta电位的变化以及TCE的去除特性。结果表明:TCE浓度为75 mg/L(半抑制浓度,EC_(50))时,对水解酸化菌的产酸量有抑制作用;随着TCE浓度升高,水解酸化菌的EPS中蛋白质浓度先增大后减少,其中TCE浓度为_(50) mg/L时EPS中蛋白质浓度达到最大值,为(33.94±0.25)mg/L;zeta电位的结果显示,污泥的凝聚性能随TCE浓度增大(0~100 mg/L)而增大;厌氧水解酸化菌对TCE的脱氯能力随TCE浓度的升高而降低,水解酸化菌转化TCE的脱氯率由TCE浓度为10 mg/L时的77.83%降为200 mg/L时的6.67%。TCE对水解酸化菌具有强烈的抑制作用,TCE主要是通过抑制细胞的蛋白质合成来抑制微生物活性,进而限制水解酸化菌降解TCE的能力。

我国农村生活污水资源化利用现状及模式分析

近年来,符合农村实际、低成本成为农村生活污水治理技术的发展要求,因地制宜、就近就地资源化利用是农村生活污水治理的最佳选择,但由于前期标准缺失、治理体系不完善等原因,导致农村生活污水资源化利用仍是短板。深入分析了我国当前农村生活污水资源化利用率低的原因,指出农村生活污水最佳的资源化途径是回用于农业生产,并在多年研究成果及工程实践的基础上,有针对性地提出农村生活污水治理与农业生产相结合的4种资源化利用模式,即污染物削减与经济作物种植耦合模式、尾水灌溉模式、水质调控型按需排放模式、黑灰水分质资源化利用模式,并对每种模式的特点、适用范围及处理效果、建设投资、运行费用、占地面积等进行了详细分析。