零价铁处理水体中Cr（IV）污染研究进展

将零价铁的还原性能作为一种廉价、高效的处理方法对水体的重金属污染进行治理和修复,现已成为一个广受关注的研究领域。然而,诸多应用方式对这一反应的处理效果影响很大。通过查阅文献资料,比较了二元金属体系双电解异位修复含Cr (VI)废水和纳米铁原位修复技术的研究成果,同时整理了近期关于纳米零价铁改性制备的研究情况,分析得到：氧化还原反应过程中生成的Cr-Fe膜是阻断电子在Fe0与Cr2O72-之间传输,限制Cr (VI)去除效果的主要原因;在微电解异位修复中,当进水pH<2,停留时间控制在55-60min,浓度≤100mg/L条件下时, Cr (VI)的去除率可达99%,且运行较为稳定。讨论零价铁处理水体中的Cr (IV)污染,将有利于深入开发更多具有较强适应性的处理工艺和工程应用,更好地解决环境污染的应急处理问题。     

绿茶还原制备纳米铁对模拟地下水中Cr(Ⅵ)的去除效果

利用绿茶提取液还原制备的纳米铁(GT-NIP)对水中六价铬具有良好的去除效果的原理,通过向含水层中注入GT-NIP可望实现六价铬在地下水中的原位去除,但尚未得到验证。为此,首先利用绿茶提取液还原法制备纳米铁,然后考察了其对水中六价铬的还原效果,再利用柱试验研究GT-NIP对模拟地下水中六价铬的去除效果。结果表明:利用绿茶提取液制备的纳米铁为圆球形,大小均匀,直径约为10～20nm,且分散性较好,其中Fe2+含量为55.6%,Fe3+含量为44.4%。GT-NIP悬浮液在水中对Cr(Ⅵ)具有良好的降解能力,当GT-NIP浓度为1.0g/L时,反应1h,初始浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)去除率达到96.8%;在柱试验中,GT-NIP可以顺利穿透砂柱,平均出流百分比为68.6%。浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)溶液流过该纳米铁砂柱后,流出液中Cr3+浓度约为0.20mg/L,Cr6+浓度为0.10～0.25mg/L,即六价铬去除率达到99%以上。     

新型铁碳微电解材料对水体磷的净化效果

传统铁碳微电解填料在除磷过程中出现的填料板结、沟流等问题不但会导致水体除磷效果降低,而且填料上脱落的碳颗粒导致产泥量增大还会增加后续处理成本。为此,采用铁基材料和碳纤维组成的新型铁碳微电解材料为除磷材料,以碳纤维、铁基材料等除磷材料为对照,考察了新型铁碳微电解材料对武汉市某湖泊水体总磷的去除效果及不同处理时间对水体总铁浓度和浊度的影响。结果表明:间歇曝气处理10 h,新型铁碳微电解材料、铁基材料和碳纤维对水体磷的去除率分别为80.00%、76.73%、2.86%;铁碳微电解处理72 h后静置96 h,水体总磷浓度从静置前的0.052 mg/L降至0.012 mg/L,水体总磷达《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类标准,水体浊度和水体总铁浓度均变化不明显,最终分别为4.14 NTU和0.089 mg/L;悬挂于水体中的新型铁碳微电解材料未出现填料板结、沟流等现象,且水处理过程中仅产生铁絮凝物,克服了传统铁碳填料中因碳颗粒脱落导致产泥量增大等问题,提高了水体磷的去除率,而且水体浊度和总铁浓度增加不明显。研究成果有助于探寻水体富营养化治理的新途径。     

铬污染土壤动态浸出特征及对地下水影响的模拟

以原长沙铬盐厂污染土壤为研究对象,利用动态淋溶试验,研究不同淋溶模式下土壤六价铬[Cr(VI)]淋出特征及其对地下水的影响。结果显示,淋溶流速会影响土柱中Cr(VI)达到解吸稳定所需要的时间,即在连续淋溶模式的高、中、低3种流速条件下,达到平衡的时间分别为1 、4 、15 d,而间歇淋溶模式的Cr(VI)浸出效率略低于连续淋溶模式,这主要是受到土壤中孔隙水更新效率的控制。利用COMSOL Multiphysics?5.6构建试验中Cr(VI)迁移的模型,计算连续、间歇2种淋溶模式下6种不同情景中Cr(VI)的质量浓度变化及累积浸出质量,结合模型计算与柱实验结果分析发现,当土壤中Cr(VI)质量分数达到二类用地筛选值（5.7 mg/kg）后,淋出液中Cr(VI)质量浓度仍为地下水V类水标准（0.1 mg/L）,此时淋出液中Cr(VI)质量浓度仍对地下水环境造成威胁;同一时间段内,间歇淋溶柱高流速情景下有最小淋出率（33.67 %）,连续淋溶柱高流速情景有最大浸出率（83.99 %）。研究表明,在场地地下水污染治理过程中,需要考虑土壤修复标准对地下水的影响,即水土共治。研究成果可为重金属污染场地修复工程提供参考。     

有机硅生产排放废水综合处理的工艺路线研究

针对有机硅生产废水含盐量高、难生物降解的特性,采用铁碳微电解预处理、电催化氧化、PSB(photosynthetic bacteria)菌降解CODCr后,出水进入水解+好氧工艺,再经泥水分离后通过Fenton反应,进一步降低废水中CODCr含量,最后经活性炭吸附处理后,CODCr从1 880 mg/L降到100 mg/L以下,出水CODCr平均浓度为98.6 mg/L,去除率为94.8％.     

PRB对地下水硝酸盐去除效果分析

在室内试验的基础上,通过研究不同PRB填料介质对硝酸盐的处理效果,得出适合野外工程的PRB填料介质及比例。结果表明:PRB填料零价铁+活性炭+中粗砂对硝酸盐的处理效果较好,硝酸盐去除率达到53.7%~56.2%,处理后硝酸盐浓度在10.6~11.2 mg/L,符合饮用水标准。     

厌氧生物滤池+生物接触氧化组合工艺处理地表微污染水技术研究

通对通惠河通州段地表微污染水进行水质改善处理技术研究,确定采用厌氧生物滤池+生物接触氧化的组合工艺进行处理,通过试验确定工艺的最佳运行参数为厌氧生物滤池HRT=15 h,生物接触氧化池气水比10,水力停留时间为4 h,回流比为100%。出水中氨氮浓度为0.34 mg/L,总氮浓度为3.2 mg/L,总磷浓度为0.38 mg/L,CODCr浓度为34 mg/L,出水各指标完全满足《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中Ⅴ类水体质量标准,其中总氮浓度远低于课题研究目标的15 mg/L。     

气候变暖停滞； 气温； 降水； 变化趋势； 毛乌素沙地

针对某场地地下水Cr(Ⅵ)污染问题,运用单一变量法研究了4种单一药剂及4种复合药剂对Cr（Ⅵ）的去除率,分析了浸提浓度、药剂施用量、药剂稀释倍数、酸的添加等因素对场地地下水原位修复效果的影响,并通过扫描电镜和X射线衍射对反应产物进行分析。结果表明：药剂多硫化钙与Cr（Ⅵ）的摩尔比为2∶1时修复效果最佳。场地含水层砂粒用不同浓度污染水浸提后Cr（Ⅵ）浓度呈线性分布;每立方米Cr（Ⅵ）污染含水层（浸提浓度为100 mg/L）需要1.65 L多硫化钙药剂（浓度为2.9×10⁵ mg/L）实现还原修复;多硫化钙的稀释倍数对Cr（Ⅵ）的去除率影响不大;酸的添加对多硫化钙还原Cr（Ⅵ）有促进作用;多硫化钙与Cr（Ⅵ）的反应产物中有羟基磷灰石和单质硫。研究表明柠檬酸和多硫化钙的组合药剂对某Cr（Ⅵ）污染场地地下水修复效果较好,但其反应产物可能会对场地含水层的渗透性造成一定的影响。     

曝气生物滤池+混凝沉淀组合工艺处理地表微污染水技术研究

通过对通惠河通州段微污染水进行水质改善处理技术的研究,确定采用曝气生物滤池+混凝沉淀的组合工艺进行处理,试验确定了工艺的最佳运行参数为:气水比10,水力停留时间4 h,PAC絮凝剂投加量30 mg/L,出水中氨氮浓度(0.27～0.71)mg/L,总氮浓度(6.5～10.2)mg/L,总磷浓度(0.17～0.37)mg/L,CODCr浓度(30～39)mg/L,出水各指标完全满足<地表水环境质量标准(GB3838-2002)>中V类水体质量标准,其中总氮浓度远低于课题研究目标的15 mg/L.     

利用对斑马鱼的在线监测实现对水体重金属铬污染的预警

以发光细菌和斑马鱼为试验对象,利用DeltaTox毒性检测仪和多物种净水监测仪(MFB)来监测水体中的重金属铬(Cr6+).目的是通过与国际标准认证的方法-发光细菌方法(DeltaTox)进行比较,探讨使用MFB作为预警系统的可行性.结果表明:发光细菌发光强度有20%、50%变化时DeltaTox对Cr6+的检出限分别是35.2 mg/L、60 mg/L;斑马鱼行为强度有20%、50%变化时MFB对Cr6+的检出限分别是26.9 mg/L、57.9 mg/L.结果表明:MFB与DeltaTox对Cr6+监测的检出限很接近,使用MFB作为预警系统实现对重金属铬(Cr6+)的监测是可行的.     

地下水中乙醇汽油溶解组分运移与生物降解的研究

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移,开展了含水砂槽多孔介质的投注试验,投注物是含有溴化物、乙醇和汽油的混合溶液。试验结果表明：水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和单环芳香烃(BTEX)自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性(阻滞系数为1.0),在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失;但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18,乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28;苯的晕体延伸最长,持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正,乙醇与BTEX的一级降解速率存在明显的大小顺序,即乙醇>甲苯>乙苯>间、对二甲苯>邻二甲苯／苯,与它们的迁移晕体长度大小顺序(即苯>间、对二甲苯／邻二甲苯>乙苯>甲苯／乙醇)具有相反的对应关系。这表明改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率,是BTEX污染修复的一个有效策略。     

河北某电镀污染场地Cr6+污染调查

为查明河北某电镀污染场地Cr~(6+)的污染程度和空间分布,并对其可能影响的污染范围及风险进行预测,采用取样化验、三维数值模拟等方法对污染场地进行调查和评价。结果表明:污染场地在未进行人工干预治理时,污染物受到地下水流向和含水层介质的影响,在电镀废水停止泄露后的180 d内,调查区西南部大片区域的地下水有被污染的风险。     

河道再生水入渗的水岩相互作用机理研究

依托引温济潮工程受水区,通过室内淋溶试验,研究再生水经过河床底部介质过程中阳离子的交换吸附机理以及河床底部介质对TN和NO_3~--N的去除效果。根据受水河道周边的地下水水质监测数据,验证了再生水与河床底部介质的水岩相互作用机理。结果表明:再生水资源利用9年以来,地下水中盐度增加;尽管再生水入渗引起了水中K+与河道底部介质中Ca~(2+)之间的交换吸附,但仍然对地下水总硬度具有稀释作用,导致总硬度降低;河道底部介质对再生水中的NO_3~--N具有显著的去除效果,使得地下水中NO_3~--N浓度很低。对于无机组分而言,再生水资源利用对地下水水质基本没有负面影响。     

南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应

为了准确评价南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应,根据南通市的水文地质条件,概化出了南通市的水文地质概念模型,建立了南通市地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型,分别预测了现状开采和压缩开采条件下2018-2034年逐年地下水水位和地下水中氯离子质量浓度的变化趋势。预测结果表明:现状开采条件下2034年底南通市第Ⅲ承压含水层中氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别达到355.17 km^2和30.67 km^2,2030-2034年咸化速率为9.59 km^2/a;压缩开采条件下2034年底氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别为329.21 km^2和1.76 km^2,2030-2034年咸化速率为7.52 km^2/a,压缩开采方案能有效控制第Ⅲ承压水的咸化问题。     

Observations on Vertical Variability in Groundwater Quality: Implications for Aquifer Management

This work demonstrates significant vertical variability in the chemical composition of groundwater (Cl⁻ from 150 to 550 mg/L, NO₃^-{\rm{NO}}_{3}^{-} from 3 to 70 mg/L, trichloroethene from 350 to 55,000 μg/L and Cr_Total from 3 to 2,900 μg/L) along a 130 m thick vertical section passing through two subaquifers of the Costal Plain aquifer of Israel. Water samples were obtained by multilevel sampler under natural gradient flow conditions from a monitoring well which penetrates the entire aquifer. The vertical chemical variability detected at a single point in time in this well was found to be similar to the range of concentrations detected for Cl⁻ in pumping wells located over an area of about 1,000 km² in the same aquifer. Similarly, vertical variations in NO₃^-{\rm{NO}}_{3}^{-} concentration in the single monitoring well represent more than 50% of the total variation in nitrate levels in pumping wells sampled across the entire aquifer. These results graphically illustrate that data from pumping wells, which extract unknown mixtures of groundwater from different depths, cannot provide adequate information about groundwater quality for management purposes.     

臭氧-非均相Fenton工艺在焦化废水处理中的应用研究

通过对江苏沙钢集团厂区现有的焦化废水处理工艺进行深入的调研后,合理优化现有处理单元,采用增加前处理以及末端深度处理环节的方式,达到提高污染去除效率的目的。通过现场中试实验,获取改良工艺对焦化废水去除效果的最优工况参数。中试实验的工艺路线为“破乳→隔油→臭氧催化Fenton→气浮→EGSB→BACT→臭氧催化Fenton→气浮”,在前处理段臭氧浓度设置为100mg/L、深度处理单元臭氧浓度设置为50mg/L、BACT段分流比为1∶1、污泥回流比为1∶1时,工艺运行稳定后,在COD进水浓度为4100~5600mg/L时,系统对COD去除率可稳定达到95%以上,在氨氮进水浓度为250~310mg/L时,系统对氨氮去除率可稳定达到91%以上。     

多孔介质中乙醇混合汽油溶解组分的运移与生物降解研究

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移与归宿，开展了含水砂槽多孔介质的投注实验，投注物是含有溴化物、乙醇和汽油溶解组分的混合溶液。结果表明：水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和BTEX自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性（阻滞系数为1.0），在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失；但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18，乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28；苯的晕体延伸最长，持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正，乙醇与单环芳香烃（BTEX）的一级降解速率存在明显的大小顺序，即乙醇>甲苯>乙苯>m,p-二甲苯>o-二甲苯/苯，与它们的迁移晕体长度大小顺序（即苯>二甲苯>乙苯>甲苯/乙醇）具有相反的对应关系。这意味着改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率，是一个BTEX污染修复的有效策略。     

In situ source zone sediment mixing coupled to groundwater biostimulation to enhance phenol natural attenuation

Phenol is an industrially key compound that has a wide range of applications and also one of the most commonly found toxic pollutants in wastewaters and groundwater. This paper demonstrates the applicability of in situ remediation at a deactivated industrial site using source zone excavation and sediment mixing associated with nutrients delivery into groundwater. Sediment excavation and mixing displaced the entrapped source zone enhancing mass transfer into groundwater and contaminant bioavailability. A nutrient solution prepared with nitrate, phosphate, sodium hydroxide and hydrogen peroxide was continuously delivered into groundwater to stimulate biodegradation and restrict plume migration. The observed correlation between phenol-dependent Enterobacteriaceae concentrations throughout the remediation time frame supported circumstantial evidence of biodegradation. Phenol concentration in groundwater (up to 1,300 mg/L) was reduced >99% after 5 months following remediation and remained under the established site specific target level (4 mg/L). Nitrate and phosphate concentrations returned to background concentrations levels at the end of the remediation. Overall, the proposed in situ remediation scheme was effective to remediate this particular aquifer contaminated with phenol for over 20 years.     

Fe3+对活性污泥系统的影响

通过小试研究了微量Fe3+对活性污泥系统的影响.将浓度为3 mg/L,5 mg/L,10 mg/L,20 mg/L,30 mg/L,50 mg/L和80 mg/L的Fe3+分别投加到活性污泥系统中,反应4 h后测定系统出水COD、活性污泥的SVI、脱氢酶活性及其EPS组分.结果表明,Fe3+浓度小于50 mg/L时对活性污泥的脱氢酶活性具有促进作用,浓度为10 mg/L时促进作用最强;Fe3+浓度在80 mg/L以下均具有良好的絮凝作用,浓度在30 mg/L以下时絮凝作用最强.两种作用的共同结果影响系统对COD的去除效果.对活性污泥EPS组分的测定表明,Fe3+的絮凝作用对SVI的影响是主要的.