基于ASM2D的广州市城市污水水质特征及碳源构成研究

城市污水处理厂提标改造的核心是生物高效脱氮除磷,而碳源是关键因素;充分利用碳源,既能提高脱氮除磷效率,又可节省投资。要提升污水处理工艺脱氮除磷效率的潜力,就有必要对城市污水的水质特征,特别是其中的碳源构成进行可靠的检测分析。文章分析了广州市2012—2016年18个季度的水质监测数据,并依据活性污泥数学模型ASM2D,采用膜过滤、曲线分析、差量计算等方法,获得了作为碳源的有机污染物COD的构成比例。结果表明,由于中心城区的功能趋同,广州市城市污水水质亦趋同,COD和BOD5没有显著性差异,进水COD质量浓度约为200 mg?L^(-1)左右,BOD5约为90 mg?L^(-1),可生化性稳定为0.47。在碳源构成中,溶解性COD稳定,均值为48.55 mg?L^(-1),其中可发酵的易生物降解有机物(SF)、发酵产物(SA)和惰性溶解性有机物(SI)分别为23.43、15.62和9.50 mg?L^(-1);颗粒性COD波动大,其中慢速可生物降解有机物(XS)占总COD的43.76%,根据可利用碳源计算的碳氮比和碳磷比分别达到5.57和61.19,相比传统水质指标提高20%以上,具有较大的生物高效脱氮除磷潜力,慢速可生物降解有机物是实现这一潜力的关键。研究结果可为广州市城市污水厂设计、改造、运营提供依据;结合计算机模拟技术,采用多点进水和多种回流,有助于充分利用碳源,提升活性污泥工艺的脱氮除磷效率。

基于物理模型试验的岩溶塌陷定量研究

岩溶塌陷研究成果主要集中于岩溶塌陷原因与影响因素等方面的定性研究,缺乏对岩溶塌陷机理的定量研究,导致目前对岩溶塌陷机理仍未形成统一的、系统的认识。因此,有必要利用物理模型试验,采用恒压取样与剖面压力监测技术,定量研究砂土覆盖岩溶口的岩溶塌陷全过程以验证"渗流液化论"塌陷机理,并研究黏土层对岩溶塌陷的阻隔作用。结果表明:(1)对粉砂-基岩结构地层,在岩溶管道水位持续下降过程中,发生了3次岩溶塌陷,其临界渗透破坏比降分别为0.525,2.500,3.400,单次岩溶塌陷最大塌陷速率逐渐降低,但其持续时间和塌陷程度增加,且初始岩溶塌陷过程明显比第2次和第3次岩溶塌陷过程复杂;(2)砂土覆盖岩溶管道的塌陷机理为"渗流液化论";(3)地下水位波动加剧岩溶塌陷的形成;(4)黏土层的存在将岩溶塌陷的临界渗透比降由0.525增加至48.300,说明黏土层能显著提高岩溶覆盖层的安全性,可有效抑制岩溶塌陷发生。该研究成果弥补了目前在定量研究岩溶塌陷机理方面的不足,为岩溶塌陷防治提供理论支撑。

硫酸盐还原菌在微生物燃料电池中应用的研究进展

硫酸盐还原菌(SRB)因能同步去除硫酸盐和重金属而备受关注。近年来SRB与电化学技术的结合应用日渐成熟,在污染物产电、重金属去除等多个电化学领域都有良好应用。文中主要介绍了SRB在微生物燃料电池系统中的应用研究,包括其在系统中的电子传递机制、作为阳极和阴极应用等方面,其可实现污染物的高效降解和定量转化。为SRB在生物电化学领域中的应用及机理研究提供了借鉴方法,为进一步研究和应用SRB的电化学活性奠定了基础。

铁酸镍基水热炭协同次氯酸根氧化去除废水中铊

以铁酸镍和葡萄糖为原料构建炭包裹的磁性水热炭(NiFe_2O_4@C)作为可重复利用的高效吸附剂,并催化次氯酸根协同氧化以去除废水中的铊。考察了初始pH、混凝pH、反应温度、共存物和氧化剂投加量等因素对除铊的影响,结合X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电子自旋共振光谱仪(ESR)等表征手段探究了其除铊机理。在铊初始浓度20 mg/L、初始pH 10、吸附剂投加量0.5 g/L、次氯酸钠投量10 mmol/L时,铊去除率达到99%以上。Ca^(2+)、Mg^(2+)、EDTA、DPTA抑制除铊。吸附过程更适合拟一级动力学模型,等温吸附更适用于Langmuir和Temkin方程描述,最大铊吸附量达989 mg/g。NiFe_2O_4@C对Tl(I)的去除机理主要为氧化沉淀和表面羟基络合。材料再生实验表明NiFe2O4@C有很好的脱附与再生能力。本研究为废水除铊提供了一定的理论和技术参考依据。

NTA强化印度芥菜修复Cd、Pb污染土及重金属渗漏特征

针对可降解螯合剂强化植物提取修复过程中重金属渗漏研究的薄弱环节,以印度芥菜提取修复Cd、Pb污染土为背景,通过植物栽培-降雨淋滤实验,研究NTA的强化植物提取效果,以及在降雨条件下的重金属渗漏特征,结果表明:NTA对印度芥菜生物量影响不显著,印度芥菜生物量主要受重金属污染类型影响,Pb对印度芥菜的生长抑制作用最大;NTA对Cd、Pb单一与复合3种类型污染土中印度芥菜的重金属富集、转移以及地上部提取量均表现出不同程度促进作用,对Pb单一污染土重金属提取促进作用最强;添加NTA大幅提高重金属的渗漏,且酸雨条件下渗漏风险进一步加大。重金属渗漏随降雨量的增加呈线性下降趋势。

Effects of organic acids on heavy metal release or immobilization in contaminated soil

In order to explicit the environmental activity of heavy metals affected by different organic acids in soil,a batch incubation experiment was explored to investigate the influence of high relative molecular mass organic acid(HMWOA)(humic acid and fulvic acid)and low relative molecular mass organic acid(LMWOA)(threonic acid and oxalic acid)on the release or immobilization of Pb,Cu and Cd in soils.Results showed that LMWOA,especially threonic acid,had a good performance in the release of Pb,Cu and Cd from soils,and decrease in the fractions of HOAc-extractable,reducible and oxidable Pb,Cu and Cd.Conversely,HMWOA,especially humic acid,decreased the release of Pb,Cu and Cd,while it increased the fractions of HOAc-extractable,reducible and oxidable Pb,Cu and Cd,indicating that HMWOA can immobilize heavy metals.The release of Pb,Cu and Cd caused by LMWOA was attributed to the dissociation of soil organic matter and amorphous iron oxides since the total organic carbon and the water-soluble iron increased.The immobilization of Pb,Cu and Cd by HMWOA was attributed to the adsorption onto HMWOA followed by amorphous iron since HMWOA resulted in a significant decrease of zeta potential and an increase of amorphous iron oxide.It can be concluded that LMWOA has a potential application in soil washing remediation,while HMWOA can be used in the immobilization remediation for heavy metals contaminated soils.

汞和甲基汞在CASS工艺中的迁移和转化

汞及其衍生物甲基汞具有极强的生物毒性,是生态环境研究的热门之一。本次实验以鹤山市某CASS工艺污水厂为研究对象,对该工艺各处理单元中进出水及污泥中汞和甲基汞的浓度进行测定并初步探讨汞和甲基汞在污水处理厂中的迁移与转化。结果表明:1) 就整个CASS (周期循环活性污泥法)工艺过程而言,存在明显的上下总汞迁移趋势,上层颗粒相与下层沉积相总汞变化率均于缺氧–厌氧段最大;2) 由于氧含量的增加导致汞的去甲基化,在曝气–厌氧阶段下层沉积相中甲基汞的变化程度要大于上层颗粒相;3) 甲基汞占总汞含量的变化趋势与甲基汞含量的变化趋势相近,说明总汞含量不会对甲基汞的含量变化趋势造成影响。