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2017年  第7卷  第1期

水污染治理技术
结晶沉淀-树脂吸附组合工艺回收黄连素废水中铜试验研究
崔晓宇, 单永平, 曾萍, 何绪文
2017, 7(1): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.001
摘要:
通过多批次的小试试验考察了结晶沉淀-树脂吸附组合工艺对黄连素含铜废水的处理效果,并对产生的碱式氯化铜(TBCC)结晶沉淀进行X射线衍射(XRD)成分分析。结果表明:反应pH为7.0~9.0时,废水中超过99.9%的Cu 2+以碱式氯化铜结晶沉淀的形式得以回收,反应生成的碱式氯化铜沉淀通过水洗后,其成分符合GB/T 21696—2008《饲料添加剂 碱式氯化铜》质量标准。剩余的废水再经过树脂吸附工艺处理后,出水Cu 2+浓度小于1.0 mg/L。在小试试验的基础上,开展了中试试验研究,其结果进一步验证了小试试验的运行效果及该工艺的可行性。通过该处理工艺既可综合利用废水中的铜资源,又可将废水的pH由小于1调至大于7,有利于实现制药废水综合处理和达标排放。
玉米淀粉废水强化混凝与反硝化脱氮除磷技术研究
郭晓娅, 年跃刚, 闫海红, 殷勤, 高鹏, 陈光伟
2017, 7(1): 7-8. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.002
摘要:
针对现行玉米淀粉废水处理工艺出水氮、磷易超标的问题,提出2种提高脱氮除磷潜能的解决方案:在预处理阶段设置混凝工艺强化去除部分污染物;在反硝化阶段引入部分竖流沉淀池(初沉池)出水作为补充碳源。通过设计单因素混凝试验,对比氯化铁、硫酸铝、壳聚糖、海藻酸钠4种絮凝剂对污染物的去除效果。结果表明:氯化铁较适合作玉米淀粉废水处理絮凝剂,当氯化铁投加量为0.40 g/L,pH为4,温度为35 ℃时,TP、SS、TN和CODCr的去除率分别为93.5%、94.8%、10.8%和10.7%。采用序批式反应器,研究了以淀粉废水处理过程中的初沉池出水作为反硝化碳源的污染物降解特性与动力学特性;分别采用基于Monod方程的微分方程模型和分段零级反应动力学模型拟合试验数据。结果表明:反硝化过程中存在$NO_{2}^{-}$-N积累现象,$NO_{2}^{-}$-N最大积累率为61%;采用基于Monod方程的微分方程模型,能够很好地拟合水解酸化段废水作为碳源的反硝化过程中$NO_{3}^{-}$-N、$NO_{2}^{-}$-N以及$NO_{x}^{-}$-N(N$NO_{3}^{-}$-N与$NO_{2}^{-}$-N当量总和)浓度的变化趋势,$NO_{3}^{-}$-N、$NO_{2}^{-}$-N以及$NO_{x}^{-}$-N的最大降解速率分别为24.21、12.78和15.97 mg/(g·h)(以MLVSS计);分段零级动力学模型能较好拟合$NO_{x}^{-}$-N浓度随时间的变化趋势,阶段1和阶段2的反硝化速率分别为16.09和8.71 mg/(g·h)(以MLVSS计)。
沈阳市2005—2012年水足迹与水资源承载力分析
姜诗慧, 彭剑峰, 宋永会, 刘瑞霞, 张茉莉
2017, 7(1): 15-23. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.003
摘要:
为衡量城市人类活动对水资源的真实利用情况,以水足迹(water footprint, WF)理论为基础,计算了沈阳市2005—2012年水足迹和水资源承载力基础指标;对比分析了社会经济发展对水资源系统造成的压力以及水资源系统对社会经济发展的支撑能力;利用水足迹指标构建了耦合协调度评价指标体系;借鉴容量耦合模型对沈阳市水资源承载力的耦合度和耦合协调度进行了时序分析。结果表明:沈阳市2005—2012年水足迹整体呈波动下降态势,水足迹年平均值保持在约36.54×10 8 m 3;农业虚拟水消费量是城市水足迹的主要组成部分,人口数量和饮食习惯差异是导致城镇居民虚拟水消费量较大的主要原因;从水资源承载力基础指标来看,沈阳市对水资源的开发利用处于不可持续状态,人口增长和经济发展已导致水资源供给乏力;从历年耦合度和耦合协调度计算结果来看,沈阳市水资源承载力系统处于拮抗状态。除2005年外,沈阳市“水资源-社会-经济”系统始终处于轻度失调状态。
高环烷酸原油污水处理升级改造
杨雄强
2017, 7(1): 24-31. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.004
摘要:
某炼油厂炼制高环烷酸原油,其排放污水的COD(3 000~5 500 mg/L)远大于污水处理厂设计进水水质标准(2 400 mg/L),导致污水处理厂不能达标排放。采用气相色谱-质谱联用仪对各处理单元出水分析发现,污水中环烷酸、茚酮类、环烯(烷)烃、含氮杂环化合物等有机物难以有效去除导致出水COD超标。通过参考大量文献,并结合现场试验确定采用曝气生物滤池(BAF)、水解酸化、臭氧催化氧化工艺对污水处理厂实施升级改造,改造后工艺流程为隔油+浮选+BAF+水解酸化+A 2O生化池+膜生物反应器+臭氧催化氧化+生物活性炭。改造后运行数据表明:BAF增强污水处理厂抗冲击负荷能力,大幅削减污水有机污染物负荷,出水COD<2 000 mg/L,确保A 2O生化池及后续处理单元在原设计工况下平稳运行;水解酸化能提升BAF废水可生化性(B/C),并具有“水质稳定器”作用;装填催化剂的臭氧氧化塔COD去除率高达69.4%,污水处理厂出水COD满足低于60 mg/L的排放要求。
La0.4Sr0.6MnO3纳米晶的制备及光催化性能
韦超, 夏训峰, 王京刚, 王丽君, 张颖, 吕慧瑜
2017, 7(1): 32-38. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.005
摘要:
采用柠檬酸络合法,以金属硝酸盐和柠檬酸为原料,经过溶解、蒸发、干燥、煅烧、研磨等工艺制备La0.4Sr0.6MnO3纳米晶催化剂,应用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征其物化特性及微观结构。结果表明:制得的催化剂为立方晶相的纳米晶;形貌呈球形;分散性较好;各元素所占比例与化学式基本相符。以甲基橙(MO)为目标污染物探究La0.4Sr0.6MnO3纳米晶在可见光下的光催化性能,通过改变试验因素(溶液的pH和氧化剂)来探究其光催化活性。结果表明:甲基橙在酸性条件(pH为1.4)下的降解效果比碱性条件好,La0.4Sr0.6MnO3纳米晶对其的降解率可达75%以上;有氧化剂存在的条件下,La0.4Sr0.6MnO3纳米晶对甲基橙的降解率更高;La0.4Sr0.6MnO3纳米晶的吸附性能和光催化性能满足朗缪尔模型及一级反应动力学模型。
大气污染治理技术
基于PLS1的天津市PM2.5与空气污染物相关性分析
苗云阁, 王健, 马银红, 杨文, 谷超
2017, 7(1): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.006
摘要:
运用相关性分析、单因变量偏最小二乘回归法(PLS1)和通径分析法,研究天津市2014年不同季节(共291 d)SO2、NO2、CO、O3(8 h)和O3(1 h)4类主要空气污染物对PM2.5浓度的直接影响以及间接影响和总作用影响。结果表明:春季与PM2.5浓度呈显著性相关的污染因子为SO2、NO2和CO;夏季为O3(8 h)和CO;秋季为SO2、NO2和CO;冬季为SO2、NO2、CO和O3(8 h)。冬季的O3(1 h)与O3(8 h)间存在严重的复相关性。剔除未通过T检验和F检验的污染因子后建立的春、夏、秋、冬四季PLS1模型的拟合优度(R 2)分别为0.553、0.323、0.713和0.839,模型拟合良好。通径分析结果显示:各季节中,CO对PM2.5浓度的影响最大,且存在明显的季节变化,春、夏、秋、冬四季的总作用系数分别为10.810、5.587、6.271和12.500;O3(8 h)在夏季对PM2.5的总作用系数为0.897;NO2在春、秋、冬季对PM2.5的总作用系数分别为0.185、0.338和0.290;各污染因子对PM2.5的直接作用系数均大于其间接作用系数。
应用地质累积指数评价鞍山市秋季PM2.5中元素的污染状况
李金
2017, 7(1): 46-51. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.007
摘要(1323) PDF(900KB)(1107)
摘要:
2014年秋季对鞍山市区6个监测点分别进行了PM2.5样品采集,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)及电感耦合等离子原子发射光谱法(ICP-OES)分析PM2.5中Na、K、Cd、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Al、Mg、Ca、Fe、Ba、As等16种元素的浓度,通过地质累积指数、相关分析方法分析了鞍山市秋季PM2.5中16种元素的污染状况。结果表明:鞍山市秋季PM2.5中Pb、Cd、C、As 4种元素在各监测点间最大值与最小值之比大于2,差别较大,其中As元素在监测点间最大值与最小值之比达12.19;Na、K、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Al、Mg、Ca、Fe、Ba 12种元素最大值与最小值之比小于2,差别较小。地质累积指数结果显示:Cd、Zn、Pb、As元素处于严重污染,其污染主要来源于钢铁冶炼、煤质燃烧和汽车尾气及轮胎磨损。相关性分析结果显示:Cd与Zn、Pb、Cu来自同一污染源。
热脱附尾气处理技术研究进展
王奕文, 马福俊, 张倩, 谷庆宝
2017, 7(1): 52-58. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.008
摘要:
论述了热脱附尾气处理技术的研究现状及未来可能的发展方向。热脱附尾气产业化应用的处理技术有冷凝法、吸附法、热力燃烧法和催化燃烧法等。冷凝法去除率较低,主要作为净化热脱附尾气中高浓度有机污染物的前处理方法;吸附法和热力燃烧法对热脱附尾气中的污染物去除率高,但成本较高;催化燃烧法一般用于净化低浓度尾气。为开发符合我国社会经济水平的热脱附设备,提出热脱附尾气的新型处理技术——水泥窑共处置技术和低温等离子体技术。水泥窑共处置技术基于热力燃烧法去除有机污染物的原理,适用于水泥厂周边的污染场地热脱附尾气的处理;低温等离子体技术具有处理效率高、成本低、不产生二次污染等优势,具有较好的应用前景。
土壤污染治理技术
水泥和活性炭对多环芳烃污染土壤固化稳定化效果的影响
张梦梦, 王万峰, 马福俊, 张倩, 谷庆宝
2017, 7(1): 59-64. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.009
摘要(1923) PDF(885KB)(1658)
摘要:
固化稳定化技术由于处理费用低、操作简单易行,是污染场地修复常用的技术。评估了水泥和活性炭固化稳定化多环芳烃(PAHs)污染土壤的浸出行为和无侧限抗压强度(UCS)。PAHs污染土壤采用非酸性降水、酸性降水和卫生填埋场共处置3种方法分别浸出时,浸出液中PAHs的浓度分别为2.53、2.74和3.88 μg/L;当水泥添加量为土壤质量的20%时,3种方法浸出液中PAHs的浓度分别为8.99、10.12和10.99 μg/L;水泥固化稳定化会增加污染土壤中PAHs的浸出浓度,不同情景下PAHs的浸出浓度表现为卫生填埋场共处置>酸性降水>非酸性降水。当水泥添加量为土壤质量的20%,活性炭添加量为土壤质量的1%时,PAHs的浸出浓度为0.99 μg/L,活性炭的加入可有效降低浸出液中PAHs的浓度。当水泥添加量分别为土壤质量的10%、20%和30%时,固化稳定化产物28 d的UCS分别为1.82、5.95和12.06 MPa,UCS随着水泥添加量的增多而增大;水泥添加量为土壤质量的20%,活性炭添加量不大于土壤质量的2%时,其UCS与不加活性炭时相当。
催化过氧化氢对石油烃污染土壤的氧化能力
张秋子, 韦云霄, 姜永海, 魏晓飞, 汪福旺
2017, 7(1): 65-70. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.010
摘要:
针对催化过氧化氢对石油烃污染场地土壤进行异位氧化修复,通过使用不同浓度过氧化氢及不同摩尔比的过氧化氢和催化稳定剂与污染土壤进行反应,比较过氧化氢在不同条件下对石油烃的氧化降解性能。结果表明:催化过氧化氢反应过程中产生的中间产物羟基自由基和超氧阴离子为最主要的氧化基团;当过氧化氢浓度为0.50%~1.00%,氧化剂与催化稳定剂摩尔比为75∶1~100∶1时,总石油烃的降解率较高;过高的过氧化氢浓度或过低的氧化剂与催化稳定剂摩尔比会导致过氧化氢分解过快,氧化剂与污染物的接触时间降低,从而达不到理想的污染物去除率;过氧化氢在快速分解时,优先氧化碳数较低的石油烃。
基于植物仿生的污染土壤原位自持修复中重金属形态变化分析
周建强, 韩君, 徐愿坚, 杨立鹏
2017, 7(1): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.011
摘要:
采用基于植物仿生的污染土壤原位自持修复技术,研究了植物仿生修复技术的实地修复效果及修复过程中土壤Cr、Ni、Zn和Fe不同形态浓度的变化。结果表明:植物仿生修复3个月后土壤中Cr、Zn、Ni和Fe浓度逐月递减,分别下降17.33%、27.03%、31.60%和5.17%;4种重金属的形态变化并不相同,土壤Zn和Cr不同形态浓度的下降率为酸溶解态>可还原态>可氧化态>残渣态,土壤Ni和Fe不同形态浓度的下降率为酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态。植物仿生修复装置填料和模拟叶片均能富集4种重金属,填料吸附性能的大小将影响模拟叶片中4种重金属的浓度。
矿山废弃地生态环境恢复治理进展
陈伟, 宁平, 黎慧娟, 游萍, 朱安玲
2017, 7(1): 78-87. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.012
摘要(1615) PDF(843KB)(1442)
摘要:
矿产资源是我国经济社会发展的重要物质基础,但其开发带来了侵占耕地、破坏生态、污染环境、地质灾害等严重问题,矿山废弃地生态环境恢复越来越受到专家学者和政府部门的重视。对我国矿山资源开发现状及问题、相关政策及修复现状进行了概述,分析了矿山废弃地的特点及生态环境恢复目标。着重介绍了现阶段矿山生态修复涉及的基质改良、生态系统修复手段,并指出各类技术在矿山废弃地生态修复实践中的适用性和优缺点。最后,针对矿山废弃地生态修复存在的投入资金不足、不到位、技术缺乏等问题提出可行性方法,以期为矿山废弃地生态环境修复提供参考。
重金属污染土壤化学淋洗技术的文献计量学分析
马妍, 刘向辉, 徐东耀, 左海清, 陈家琪, 董彬彬, 杜晓明
2017, 7(1): 88-95. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.013
摘要:
土壤化学淋洗是一项新兴的高效土壤修复技术,近年来得到了快速发展。以化学淋洗技术修复重金属污染土壤为研究对象,对这一领域相关研究论文和专利进行了文献计量学分析。在此基础上,系统梳理了该领域国内外年度发展趋势;分析了论文和专利的重要研究机构、区域及国家分布情况;探讨了该领域我国与世界主要发达国家和地区间存在的差距。分析表明:该领域的研究重点和热点应为淋洗的工艺与设备及淋洗剂。
环境风险评估与管理技术
典型全氟化合物PFOS/PFOA的生态风险及控制对策
曹莹, 张亚辉, 闫振广, 王一喆, 朱岩, 刘征涛
2017, 7(1): 96-101. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.014
摘要(1782) PDF(862KB)(1623)
摘要:
环境中最常见的2种全氟化合物(PFCs)污染物为全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛烷羧酸(PFOA)。综述了国内外推荐的有关的PFOS/PFOA环境安全阈值,结合我国部分流域及典型区域PFOS/PFOA的污染现状,分析了现阶段我国PFCs生态风险管理面临的问题,提出了制订我国PFOS/PFOA环境质量基准/标准,加强典型区域2种PFCs的生态风险评估,增强其物质替代品的监控、生态毒性监管,以及替代品的风险防控等方面的建议。
SLAB模型在某工厂液氨泄漏应急响应中的应用
杨静翎, 凌敏
2017, 7(1): 102-106. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.015
摘要:
以某工厂储存的液氨泄漏事故为研究对象,将SLAB模型运用到环境应急救援体系中。采用SLAB模型模拟了在冬季、低风速等较不利气象条件下液氨泄漏的IDLH(立即威胁生命和健康)浓度、短时间(15 min)容许接触浓度、居住区大气中有害物质的最高容许浓度的扩散范围。该模型的预测结果比较清晰地反映了环境事故发生后氨气可能扩散的危险区域:在泄漏时间为10 min时,泄漏源下风向0~435.8 m内地面浓度超过IDLH浓度;下风向435.8~797.1 m内地面浓度超过工作场所的短时间最高容许接触浓度;下风向797.1~1 031.6 m内地面浓度超过居住区大气中有害物质的最高容许浓度。根据以上预测结果,救援指挥者可以快速了解事故后果,及时做出正确的救援方案。
固体废物治理技术
生物质灰结渣和腐蚀特性
李海英, 张泽, 姬爱民, 赵荣煊, 杨鹏
2017, 7(1): 107-113. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.016
摘要:
针对目前生物质燃料燃烧过程中存在的灰结渣和受热面腐蚀问题,通过分析生物质灰的元素成分、矿物组成、理化特性及熔融特性等,探讨了灰结渣的形成过程和受热面腐蚀的机理。研究表明:生物质燃烧灰结渣的主要原因为碱金属硫酸盐及氯化物的形成降低了飞灰熔点,增加了飞灰的表面黏性,黏结在受热面表面形成结渣;此外,由于燃料中的氯化物在高温下参与氧化还原反应生成HCl和Cl2,再与金属受热面发生化学反应,形成了受热面腐蚀。通过研究燃料成分、炉膛温度、过量空气系数、受热面材质等因素对结渣和受热面腐蚀的影响,得出可以采用生物质与煤混烧、加入添加剂、水洗及金属表面防腐等防治措施避免或减少结渣和腐蚀现象发生。
环境监测与监控技术
新型固体进样汞镉测定仪测定固体样品中的镉
秦晓鹏, 侯红, 赵龙, 孙在金, 马瑾
2017, 7(1): 114-119. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.017
摘要:
使用由北京吉天仪器有限公司开发的新型固体进样汞镉测定仪(DCMA-200),对采集的土壤、大气颗粒物和固体废物样品中镉的浓度进行分析。在测试过程中,选择9种标准土(GBW07407、GBW07402、GBW07410、GBW07425、GBW07426、GBW07428、GBW07419、GBW07309和GBW07418),研究了进样量对测定的影响,并分别在1.0~10.0 mg称量范围内建立了标准曲线(R 2> 0.93)。当固体样品进样量为10.0 mg时,镉的检出限为0.004 7 mg/kg,测定下限为0.016 mg/kg。利用7种标准土(GBW07418和GBW07419除外)绘制的标准曲线,测得的5种实际土壤中镉的浓度与利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测得的结果较一致。但与ICP-MS测得的结果相比,利用该固体进样汞镉测定仪测得的大气颗粒物中镉的浓度明显偏高,而危险废物中镉的浓度偏低。因此,建议在检测某地区的固体样品时,尽可能选择该区域和该类固体样品的标准品来设计标准曲线,从而提高测试结果的准确性。
环形扩散管法测定北京市大气中HNO3和HNO2的条件优化与应用研究
亓学奎, 王欣欣, 张婷婷, 汪雨, 刘艳菊, 武彦文, 孙珍全
2017, 7(1): 120-124. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.01.018
摘要(1410) PDF(965KB)(1270)
摘要:
为研究北京市大气中HNO3和HNO2的污染特征,进行了环形扩散管法涂层溶液最佳浓度确定条件优化试验,并于2014年秋季在北京市开展了应用研究。结果表明:环形扩散管中Na2CO3涂层溶液的浓度为2%时,大气中酸性气体的去除率达到90%以上;利用优化的环形扩散管方法对北京市城区大气中的HNO3和HNO2浓度进行了测定,观测期间大气中HNO3和HNO2的浓度分别为0.77~3.23和1.12~5.51 μg/m 3,平均值分别为2.33和2.96 μg/m 3。研究区大气中HNO2浓度高于HNO3,一方面可能由于采样期间光照较弱,HNO2光解能力降低,另一方面可能由于采样点位于交通干道附近,来自汽车尾气排放的NOx发生均相和非均相反应。大气中HNO3浓度在雾霾天时最高,其次为晴天;HNO2浓度也是雾霾天最高,且远高于晴天。