渗滤液污染羽中沉积物氧化还原缓冲能力研究

通过土柱模拟实验研究含水层沉积物的氧化还原缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,随着污染的加重,沉积物的氧化容量(OXC)减小,而还原容量(RDC)升高.在未受污染的沉积物中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5%;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7%.在厌氧环境中大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;在产甲烷带/硫酸盐还原带和铁还原带中,Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由原样中的0.5%分别升高至3%和1.84%.因此Fe³⁺是含水层中主要的氧化还原缓冲剂,Fe³⁺还原、Fe²⁺沉淀和Fe2+的离子交换等作用大大减小了厌氧渗滤液污染羽的扩展,对进入含水层的还原性污染物有重要的缓冲作用.     

垃圾渗滤液污染羽在地下环境中的分带现象研究

通过土柱实验研究垃圾渗滤液污染物在地下环境中降解的生物地球化学作用和分带现象,并对污染前后土壤中的Fe³⁺、Fe²⁺、氧化容量(OXC)和还原容量(RDC)等的变化进行分析.结果表明,垃圾渗滤液污染羽中出现了4个顺序氧化还原带,微生物在每个带所利用的最终电子受体是不同的,分别为CO₂、Fe³⁺、NO₃^-和O₂,相应地依次称为产甲烷带、铁还原带、NO相似文献   

微生物法液相氧化SO2

通过对酸性水溶液、含Fe³⁺水溶液、含Fe²⁺水溶液、细菌菌液和细菌培养基水溶液脱除二氧化硫的实验,探讨了微生物液相氧化二氧化硫的途径.以液相中SO₄^2-浓度考察了Fe³⁺浓度、Fe²⁺浓度、进口SO₂浓度以及温度对脱硫成酸的影响.微生物脱硫有2种机制:一是直接氧化作用,即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)将S(IV)氧化成S(VI);二是间接催化氧化,氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下具有快速氧化Fe²⁺成Fe³⁺,增强Fe³⁺对SO₂的液相催化氧化能力,研究表明微生物脱硫以间接催化氧化为主.在浓度0～1.2g/L之间,Fe³⁺和Fe²⁺浓度越高,脱硫效果越好,氧化亚铁硫杆菌表现出对Fe³⁺/Fe²⁺体系氧化SO₂的强化效果.入口SO₂浓度越高,细菌脱硫效率越低,但液相中SO₄^2-浓度随进口SO₂浓度增加变化不大.温度对微生物脱硫影响较大,最佳脱硫温度为30～40℃.     

贵州省务川汞矿区土法炼汞过程中汞释放量的估算

通过对酸性水溶液、含Fe³⁺水溶液、含Fe²⁺水溶液、细菌菌液和细菌培养基水溶液脱除二氧化硫的实验,探讨了微生物液相氧化二氧化硫的途径.以液相中SO₄^2-浓度考察了Fe³⁺浓度、Fe²⁺浓度、进口SO₂浓度以及温度对脱硫成酸的影响.微生物脱硫有2种机制:一是直接氧化作用,即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)将S(IV)氧化成S(VI);二是间接催化氧化,氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下具有快速氧化Fe²⁺成Fe³⁺,增强Fe³⁺对SO₂的液相催化氧化能力,研究表明微生物脱硫以间接催化氧化为主.在浓度0～1.2g/L之间,Fe³⁺和Fe²⁺浓度越高,脱硫效果越好,氧化亚铁硫杆菌表现出对Fe³⁺/Fe²⁺体系氧化SO₂的强化效果.入口SO₂浓度越高,细菌脱硫效率越低,但液相中SO₄^2-浓度随进口SO₂浓度增加变化不大.温度对微生物脱硫影响较大,最佳脱硫温度为30～40℃.     

微生物脱硫工艺条件的研究

通过对比酸性水溶液、含Fe³⁺的酸性水溶液及细菌菌液脱除SO₂的效果,研究了Fe³⁺浓度、pH值和通气时间变化对脱硫率的影响.实验表明:酸性水溶液中SO₂的吸收仅为物理吸收;Fe³⁺能催化氧化SO₂,这种催化氧化效果随着Fe³⁺浓度的升高、pH值的增大而变得明显(pH值2.0、Fe³⁺1.5g/L时,通气时间近170min,脱硫率仍高达90%);细菌菌液脱硫的效果同样受Fe³⁺浓度、pH值的影响;氧化亚铁硫杆菌不仅具有氧化Fe²⁺的能力,还具有氧化S(Ⅳ)的能力,在Fe³⁺浓度1.5g/L,pH值1.5时效果最为明显.     

水溶液中新生态MnO2对苯酚的氧化作用及机理研究

pH是影响反应过程的重要因素,pH≥4的条件下,新生态MnO₂与苯酚间主要发生吸附作用,而在pH<4时,新生态MnO₂与苯酚间发生氧化还原反应.本文主要研究pH<4时新生态MnO₂与苯酚间的氧化还原反应机理,并考察反应时间、温度及高价离子对苯酚去除率及溶解锰的影响.结果表明,时间对苯酚的去除率影响较大,反应10min苯酚的去除率可达60%以上,反应70min基本达到平衡,苯酚的去除率可达95%左右,溶解锰随反应时间变化不大.苯酚的去除率随温度增加而增大,但是变化幅度较小,溶解锰随温度变化不大.推测反应过程产生苯氧自由基及中间态氧化剂Mn³⁺.GC-MS测定苯酚的氧化产物为对苯醌和联苯酚.高价正离子Al³⁺能促进苯酚的去除,负离子PO₄^3-不利于苯酚的去除.     

零价铁对重金属和硝酸根的同步去除研究

为考察零价铁粉(Fe^O)同步快速处理废水中多种污染物的可能性,研究了Fe^０同步处理Cu²⁺、 Ni²⁺、 Cr(Ⅵ)等重金属离子和硝酸根.实验结果表明,硝酸盐对重金属离子的去除无明显影响,而不同重金属离子则对硝酸盐的去除有不同的影响.Fe^０同步去除水中的NO^-₃和Cu²⁺时,明显地提高了硝酸盐的去除率和反应速度,反应120 min使NO^-₃的去除率从38.2%提高到了95.0％,相应反应速率常数k_obs也从0.004 3 min^-1提高到了0.033 9 min^-1,且k_obs与Cu²⁺的初始浓度呈线性关系.Fe^０同步去除水中的NO^-₃ 和Cu²⁺时,由于Cu²⁺的存在,使得铁还原NO^-₃的表观活化能由40.8 　kJ·mol^-1降低到21.1 　kJ·mol^-1. 从而加快了Fe^０还原NO^-₃的反应速度.Fe^０同步去除水中的NO^-₃ 和Ni²⁺时,它们之间的相互影响较小.Fe^０同步去除水中的NO^-₃和Cr(Ⅵ)时,溶液中的硝酸盐浓度几乎保持不变,Cr(Ⅵ)的存在明显阻碍了铁粉还原脱除硝酸盐反应的发生.     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

MoS2强化Fe2+活化单过硫酸盐去除磺胺甲恶唑和还原六价铬的研究

采用二硫化钼（MoS₂）作为助催化剂加入到亚铁离子（Fe²⁺）/单过硫酸盐（PMS）体系,去除溶液中的磺胺甲恶唑（SMX）和还原六价铬（Cr（Ⅵ））,分别对SMX及SMX与Cr（Ⅵ）共存情况下的去除效果进行研究,并考察了MoS₂、Fe²⁺、PMS、SMX投加量对SMX和Cr（Ⅵ）去除效果的影响.结果表明,在[MoS₂]₀=0.9 g·L^-1,[Fe²⁺]₀ =0.3 mmol·L^-1,[PMS]₀=1 mmol·L^-1,[Cr（Ⅵ）]₀=100 μmol·L^-1,[SMX]₀=25 μmol·L^-1,初始pH为3.0的条件下反应30 min时,SMX的去除率和Cr（Ⅵ）的还原率分别达到98.8%和99.2%;实验中MoS₂和Fe²⁺浓度与Cr（Ⅵ）还原率呈正相关,而PMS浓度过高则会抑制Cr（Ⅵ）的还原;MoS₂/Fe²⁺/PMS体系下Cr（Ⅵ）的还原机理不仅与MoS₂还原生成的亚铁离子有关,Cr（Ⅵ）也能够被MoS₂或PMS直接还原.EPR实验表明,MoS₂/Fe²⁺/PMS体系中主要的自由基是SO₄^·-和HO^·.     

采煤沉陷积水区土壤覆水初期氧化还原反应过程与磷迁移转化的耦合研究

以淮南潘谢某采煤沉陷积水区为研究对象,通过设计室内模拟实验,对其农业耕作层土壤初期覆水条件下的氧化还原过程进行了考察.在此基础上研究了磷(P)自农业土壤内部向"水-土"界面迁移转化潜能,模拟实验持续近4个月.同时,实验采取土壤理化性质分析和孔隙水表征相结合的方法进行,土壤主要分析了淹水前后有机质含量(OM)、铁氧化物、P含量及其赋存形态等相关变化,而孔隙水则分析了pH、氧化还原电位(E_h)、溶解无机碳(DIC)和有机碳(DOC)、Fe²⁺、NO₃^--N、SO₄^2--S,较为保守元素Cl^-作为其他可变指标的参考.结果发现,研究过程中观察到了微生物活动所对应的不同氧化还原过程,1~2周后土柱内部的NO₃^--N和SO₄^2--S由于呼吸作用趋于耗竭,孔隙水Fe²⁺持续升高,并伴随着活性磷(DRP)的释放.此后整个体系氧化还原反应趋于平衡,在"水-土"界面观察到了明显的Fe"泵升"现象,弱吸附态磷(NH₄Cl-P)和有机磷(OP)有向金属氧化物结合态磷(NaOH-P)迁移转化的趋势,但孔隙水内部DRP能否向表层迁移短时间内不能确定.     

垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物的pH缓冲能力

通过砂柱模拟实验研究含水层沉积物的pH缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,pH缓冲容量的本底值为324.93.pH-1mmol/kg,其中阳离子交换缓冲容量、碳酸钙缓冲容量、硅酸盐缓冲容量和次级缓冲容量的本底值分别为41.77.pH-1、86.53.pH-1、47.33.pH-1和149.31.pH-1mmol/kg.产甲烷带/硫酸盐还原带(MGZ/SRZ)、铁还原带(IRZ)、硝酸盐还原带(NRZ)和氧还原带(ORZ)中总的pH缓冲容量相对于本底值依次分别增加了12.4%、10.8%、19.8%和11.1%;各氧化还原带沉积物中的交换性阳离子(CEC)和交换性盐基离子(BEC)均小于本底值的11.59.pH-1和8.52.pH-1mmol/kg,各氧化还原带沉积物的盐基饱和度先升高后降低,都高于本底值的63.47%.因此,含水层沉积物有较强的pH缓冲能力.对垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物pH缓冲能力的研究可为污染场地的修复提供理论依据.     

地层介质对垃圾渗滤液的pH缓冲性能研究

通过一维土柱穿透实验和静态实验,分别从空间和时间2方面研究了不同天然地层介质对垃圾渗滤液的PH缓冲性能.结果表明,细砂、粉砂和粘土的本底pH缓冲容量分别为79.9·pH-1 mmol/kg、207.5·pH-1 mmol/kg、456.4·PH-1 mmol/kg.受垃圾渗滤液污染后,除细砂外,随着时间的延长、离污染源距离的减小,每种介质总的pH缓冲容量都逐渐减小;其中碳酸钙缓冲体系的缓冲容量均逐渐增大;硅酸盐、阳离子交换缓冲体系的缓冲容量无明显变化;铝、氧化铁缓冲体系的缓冲容量逐渐减少,但土壤铝缓冲体系的缓冲容量则呈现出先增大后减少的趋势.细砂各个缓冲体系的缓冲容量随时、空变化均呈现出略微增大的趋势.4种介质对渗滤液的pH缓冲能力的顺序是:细砂<粉砂<粘土<土壤.土壤、粘土对垃圾渗滤液有较好的pH缓冲性能,同时对渗滤液中各种污染物的迁移,扩散也有较好的控制作用.     

Fe2+、Co2+、Ni2+对渗滤液厌氧过程的影响

通过单因素和正交试验,分别研究了Fe2+、Co2+、Ni2+及其组合对渗滤液厌氧过程中COD去除率和产甲烷量的影响.结果表明,分别投加Fe2+=25 mg·L-1、Co2+=1 mg·L-1、Ni2+=0.5 mg·L-1时对COD去除率和产甲烷量促进显著,3种微量元素均表现出了"低促高抑"的Hormesis效应.微量元素组合投加时,协同促进了甲烷的产生,其中Co2+是影响COD去除率的主要因素,Fe2+是影响产甲烷量的主要因素,但3种微量元素在其各自适宜的投加浓度范围时,对渗滤液厌氧过程的促进效果较为相近.各试验组的pH值维持在7.05~7.53之间,并与产甲烷量呈显著的相关关系.此外,渗滤液成分复杂,微量元素的生物有效性一定程度上受到限制,渗滤液厌氧体系对微量元素的需求较别的体系偏高.     

渗滤液污染羽中氧化还原带的动态发展演化研究

通过砂箱模拟实验研究了垃圾渗滤液污染羽中氧化还原带的动态发展和演化过程.结果表明,随着时间的推移和污染程度的加重,各氧化还原带不断向前推移,产甲烷带/硫酸盐还原带的范围不断扩大,随后出现惰性区.在氧化还原带的整个演化过程中,各带中TOC、硫化物、NH 4 -N、HC03-3、CO2和Fe2 等物质的浓度随时间的推移而升高,随离污染源距离的增加而降低;NO-3和DO等物质的浓度随时间的推移而减小,随离污染源距离的增加而升高;SO2-4的浓度则随时间的推移先减小而后增加,随离污染源距离的增加而降低.而且,随着污染程度的加重,沉积物中Fe3 含量降低, TOC含量升高.在氧还原带、硝酸盐还原带、铁还原带和产甲烷带/硫酸盐还原带沉积物中, Fe3 由占OXC的70.5%分别减小为56.3%、41%、28.3%和15%;TOC由占RDC的98.7%分别升高为102.0%、107.0%、142.9%和162.1%;Fe2 主要以PeS和FeCO3,沉淀形式沉积下来,分别占总Fe2 的80.6%、175.6%、377.7%和555.1%.     

2种MSW好氧生物反应器型填埋方式的对比实验

在系统分析现有MSW生物反应器型填埋方法优缺点基础上,对其改进,将强制通风好氧和渗滤液循环2种方式有机结合组成新的反应器(称之为反应器A) ,与只有强制通风好氧的反应器(称之为反应器B)作对比.实验过程中对2反应器中NH₃、CH₄、CO₂、pH、温度、电导率及沉降进行控制和监测,对渗滤液中Fe³⁺和NH₄⁺进行监测与分析,研究2种MSW好氧生物反应器对所填垃圾降解及所产生渗滤液中COD、Fe³⁺和NH₄⁺的去除效果,探讨两者对所填埋垃圾降解和渗滤液中所测参数去除机理,从而得出反应器A比反应器B对垃圾和渗滤液有更好的降解和去除效果.     

蚯蚓处理对城镇造粒污泥酸碱缓冲容量的影响

将含水率80%的城镇污泥制成粒径5 mm的颗粒污泥,以添加蚯蚓(Eisenia foetida)为处理组,无蚯蚓为对照组,研究了蚯蚓处理对城镇污泥酸缓冲容量(ABC)、碱缓冲容量(ALBC)、p H及p H缓冲容量(p HBC)的影响.结果表明,处理组p H变化幅度(0.37)低于对照组(0.60);随着处理时间的增加,处理组ABC、ALBC和p HBC显著高于对照组(p0.05);实验结束时,处理组ABC、ALBC和p HBC分别高于对照组5.24%、22.37%和13.01%,电导(EC)高于对照组32.24%,有机质低于对照组1.93%.相关分析表明,蚯蚓处理组和对照组中ALBC与NH+4-N、NO-3-N的相关系数大于0.84(p0.01);蚯蚓处理显著提高了ABC与NO-3、p HBC与NH+4-N、p HBC与NO-3-N之间的正相关水平.蚯蚓强化了系统中有机氮矿化,通过提高氨化及硝化强度影响基质缓冲容量,减小p H变化幅度,提高污泥酸碱环境的稳定性,为微生物作用的高效发挥提供了有利条件.     

Fenton氧化法预处理并提高垃圾渗沥液可生化性的研究

采用Fenton氧化法对垃圾渗沥液进行预处理.基于响应面法研究了Fenton氧化法对垃圾渗沥液的处理效能,考察了初始pH值、H_2O_2投加量和[H_2O_2]/[Fe~(2+)]摩尔比对TOC去除率的影响,并拟合了TOC去除率与三因素之间的回归方程.同时,通过三维荧光和凝胶色谱比较了Fenton处理前后渗沥液的可生化性.结果发现,渗沥液中类富里酸等难降解有机物得到有效去除,B/C比从0.1左右升至0.25.研究表明,Fenton氧化法可有效改善垃圾渗沥液的可生化性,为后续生物处理创造了条件.     

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.