酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化

酸性矿山排水一直是难以处理的矿山环境问题之一。课题组前期研究表明,硫酸盐矿物和铁氧化物矿物能够促进垃圾渗滤液中有机物的降解。而硫铁矿的酸性矿山排水中既含有大量的硫酸盐也还有较高浓度的铁离子,因此,我们进一步研究了将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧处理的效果,并通过小瓶实验优化得到在m(COD)/m(SO2-4)为3的配比下,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液进行混合调节后处理,调节废水中的COD、硫酸根以及其他金属离子都可以得到较好的去除效果。因此,本文采用工作体积为4 L的连续运行反应器,长期考察将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化的效果。在连续运行实验中,参照小瓶实验结果,按照m(COD)/m(SO2-4)为3的配比,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合,之后用NaO H溶液调节混合液的p H,得到p H为7.5左右的调节废水,调节废水中COD、硫酸盐浓度分别约为7 500 mg/L和2 500 mg/L。将调节废水加入反应器,鼓氩气,不接种其他微生物,维持厌氧运行,水力停留时间和温度分别为20 d和35℃。厌氧反应器稳定运行一年后,反应器出水中的COD和硫酸盐浓度分别约为800 mg/L和500 mg/L,调节废水中COD和硫酸根的去除率分别达到90%和80%,Fe、Mn、Ca、Zn等重金属离子的去除率均在80%~90%。微生物群落分析的结果表明,种群上占优势的微生物主要有硫酸盐还原菌、产酸菌、产甲烷菌与铁还原菌等厌氧微生物。硫酸盐还原菌是能够适应苛刻环境的微生物,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌利用混合废水中的有机质还原硫酸盐生成单质硫和S2-,而生成的S2-可以用于还原三价铁离子,并同时与调节废水中的重金属离子生成金属硫化物沉淀,从而实现单质硫、硫离子和重金属离子的去除,亦解除了游离的S2-对微生物的毒性作用。此外,铁还原菌也能够将三价铁还原成Fe2+,Fe2+能提高硫酸盐还原菌、产酸菌等厌氧微生物的活性。本文的研究结果表明,将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化,能够同时高效处理两种废水,达到以废治废目的,具有一定的实际应用价值。另一方面,由于垃圾渗滤液的可生化性较差,而本实验中调节废水的COD去除率高达90%,这说明垃圾渗滤液中的一些难降解物质也被分解转化,因此,酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化过程中涉及的具体机制还需要进一步进行深入的研究。     

垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合处理配比的优化

酸性矿山排水和垃圾渗滤液这两种废水均对环境污染严重,且对人类危害极大。垃圾渗滤液的突出特点是有机污染物种类多且浓度高、生物降解性差、氨氮浓度高。矿山酸性排水特点是水量大、p H较低(一般为2~3),硫酸盐和可溶性重金属离子的浓度高。生物法在对这两种废水处理中都有着广泛的应用,但目前对这两种废水都是采用单独处理方法,其工艺复杂且处理成本高。有国内学者以生活污水与酸性矿山排水进行混合厌氧处理的可行性探究,发现混合法处理比单独处理两种废水能实现污染物更好的去除。考虑到垃圾渗滤液中有机物含量高和氨氮浓度高等特点,理论上以垃圾渗滤液中有机物作为碳源,将垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合后进行生物处理是可行的。因此本实验研究在不同m(COD)/m(SO2-4)配比下,即不同垃圾渗滤液和酸性矿山排水配比下,混合液中各种污染物的降解情况,主要是以硫酸盐和COD去除率为指标来优化两种废水的配比。本实验中所用垃圾渗滤液取自合肥市龙泉山垃圾填埋场渗滤液原液,酸性矿山排水取自马鞍山向山尾矿库的酸水坑。实验设计4组不同的配比,以只含垃圾渗滤液的实验组为对照组,其余3组将垃圾渗滤液和酸性矿山排水混合,使其m(COD)/m(SO2-4)比分别为0.5、1和3。实验以500 mL血清瓶作为反应器,每组做3个平行样以减少实验误差。两种废水混合后用1 mol/L的NaO H溶液调节p H至中性,鼓入氩气以置换瓶中的空气,使反应环境保持厌氧。所有实验组均置于35℃恒温培养箱培养,间隔一定时间进行产气情况及水质指标的测定,测试指标主要有CODCr、硫酸盐、氨氮和总氮等。实验结果表明,m(COD)/m(SO2-4)比显著影响混合液中硫酸盐的还原和有机物的厌氧消化效率。对比4个实验组的结果,发现所有实验组中的硫酸盐和COD都有所降解,但降解效果不同。只含垃圾渗滤液的对照组和m(COD)/m(SO2-4)分别为0.5、1、3的实验组中,硫酸盐去除率分别为和83.23%、12.62%、22.84%、60.31%,COD去除率分别为68.23%、43.35%、29.66%、66.04%。对照组中的硫酸盐去除率最大是因为垃圾渗滤液中硫酸盐含量低,硫酸盐还原生成的S2-相对也少,对体系的毒害作用就小,所以反应进行得相对彻底。m(COD)/m(SO2-4)值为3的实验组中硫酸盐去除率为60.31%,显著高于m(COD)/m(SO2-4)值为0.5和1的实验组。因此,确定在m(COD)/m(SO2-4)比为3的条件下,混合液中的硫酸盐和COD可以同时得到较好的去除。在本实验的厌氧消化体系中,存在多种厌氧微生物,如硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷菌(MPA)等。前人研究表明,在m(COD)/m(SO2-4)值大于2.7的情况下,MPA占优势,其受抑制作用小;m(COD)/m(SO2-4)值小于1.7的情况下,SRB占优势,而MPA受抑制作用大。m(COD)/m(SO2-4)值在1.7~2.7之间时,SRB与MPA之间存在着激烈的竞争,但相较而言,SRB比与MPA更具有竞争优势,因为:1)反应热力学有利于硫酸盐还原作用。硫酸盐还原反应比产甲烷过程更容易进行,因为硫酸盐还原作用所释放的能量比产甲烷反应所释放的能量要多;2)SRB对于产甲烷的前体H2和乙酸具有更高的亲和力,即较低的Km值;3)MPA反应过程中所要求的氧化还原电位比SRB更低。在本实验中,m(COD)/m(SO2-4)值为0.5和1的两个反应组,由于m(COD)/m(SO2-4)值小于1.7,因此SRB占优势,但硫酸盐还原率较低,可能的原因包括:1)SRB在与MPA的竞争中,虽有热力学优势,但它增殖速率缓慢,基质不足时需要较长时间才能成为优势菌种;2)发生SO2-4还原反应的理论m(COD)/m(SO2-4)值是0.67,该反应在SRB体内进行,但由于COD和SO2-4的渗透能力不同,使得在其体内要比体外的低,小于理论值0.67,所以SO2-4不能达到很高的还原率。3)反应体系中硫化物含量很高,对微生物有毒害作用。尤其以H2S对SRB的毒害作用最大,硫化物严重抑制了微生物在体系中的生长及作用。m(COD)/m(SO2-4)值为3的反应组,SO2-4去除效果较好,这说明在环境为SRB提供了充分基质的情况下,SRB也能在短时间内占优势。垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合处理过程中的具体机制还需要进一步的深入研究。     

可渗透反应墙处理垃圾渗滤液的实验研究

文章以垃圾渗滤液为研究对象,分别用铁粉、改性膨润土、活性炭及其混合物为反应介质,设计4种不同介质配比的PRB反应器进行实验研究。结果表明,PRB对垃圾渗滤液有较好的处理效果,其中,以还原铁粉、改性膨润土为介质的反应器,对氨氮的去除效率最大为97.58%,以还原铁粉、活性炭为介质的反应器对COD的去除效率为84.87%,对总磷的去除效率最大为80%。     

膨润土研究现状及其作为PRB反应介质的探讨

在阐述膨润土的矿物学特性、类型及其改性方法（包括酸活化、焙烧、无机盐,有机铵盐）的基础上,探讨了其在废水处理、垃圾填埋场和土壤改良中的应用现状,并以膨润土作为反应介质,COD（化学需氧量）、Cr⁶⁺和NH₄⁺为靶污染物,进行垃圾渗滤液对地下水污染的渗透反应格栅（PRB）实验研究,结果表明：pH值和DO（垃圾渗滤液中的溶解氧）对靶污染物的去除效果有一定的影响,且反应介质对COD、Cr⁶⁺和NH₄⁺的去除率分别为53%、51%和53%,此结果说明了以膨润土作为PRB的反应介质是可行的.     

鸟粪石结晶法预处理垃圾渗滤液中高浓度氨氮的研究

利用鸟粪石结晶法预处理垃圾渗滤液中的高浓度氨氮,通过单因素实验和正交实验探讨了pH值、添加剂种类、添加剂比例、反应时间4个因素对氨氮去除率的影响,结合反应过程中的经济成本得出鸟粪石结晶法最佳工艺条件为:pH=9,添加剂为MgC12·6H2O和Na2HPO4·12H2O,n(Mg2+):n(NH4+):n(PO43-)=1:1:1,反应时间15min,氨氮去除率达到90.13%,剩余氨氮在300mg/L以下。通过XRD和ESEM分析,沉淀产物为鸟粪石。实验表明鸟粪石结晶法可以有效去除垃圾渗滤液中的高浓度氨氮,为后续使用生物法处理提供条件,也可以弥补矿物吸附法去除氨氮的不足。可将其与生物法、矿物吸附法等方法组合使用,综合处理垃圾渗滤液。     

中温UBF与UASB两相厌氧系统处理垃圾渗滤液的实验研究

针对石碑岭垃圾场渗滤液水质特性,采用以高效生物陶粒为填料的UBF反应器作酸化相,以UASB反应器作甲烷相的两相厌氧系统进行了处理垃圾渗滤液的实验研究.实验结果表明:在系统进水CODCr和BOD5质量浓度分别为3 887 mg/L和819 mg/L,UBF与UASB的HRT分别控制在10.3 h和61.7 h时,CODCr和BOD5总去除率分别为85.4%和90.1%,UBF酸化率达42.9%,BOD5/CODCr比值由0.21提高到0.39.     

生物去除地下水中硫酸盐的实验研究

使用平皿夹层厌氧法分离得到纯化的硫酸盐还原菌,通过对比封口、敞口两种情况下细菌培养过程中产生的现象和细菌的生长曲线,表明SRB并非严格的厌氧菌,能耐受一定浓度的环境溶解氧.将该菌用于去除溶液中的SO42-,发现SRB在还原SO42-的过程中,随着SO42-去除率的增加,溶液的pH值会减小,而当SO42-去除率降低时,溶液的pH有增加的趋势;COD/SO42-比值对SO42-的去除率有很重要的影响,在封口情况下,COD/SO42-=0.75时SO42-的最大去除率约为48.60%,COD/SO42比值增加至2.5时,SO42-最大去除率可以达到89.72%,要达到SO42-高去除率,必须增加COD/SO42-比值.     

矿物法组合处理垃圾填埋场渗滤液的研究

垃圾填埋场渗滤液水质复杂,危害性大,对其无害化处理尚未得到很好解决。研究发现,垃圾渗滤液中有机污染物可标识划分为亲水性和疏水性两大类物质。实验针对性采用亲水的天然膨润土处理亲水性有机物,疏水的有机膨润土处理疏水性有机物,再结合鸟粪石结晶法去除氨氮,从而获得一套处理中晚期垃圾渗滤液的经济高效的矿物法组合处理技术。采用GC-MS技术鉴定经矿物法处理后的垃圾渗滤液,亲水性和疏水性有机污染物的种类和含量都明显降低。检测进水与出水的COD、氨氮及重金属浓度这三项关键指标,垃圾渗滤液原液COD为2566 mg/L,氨氮3859 mg/L,重金属Hg为0.305 mg/L。矿物法组合处理后出水的COD为245mg/L,氨氮48 mg/L,重金属Hg未检出。矿物组合法为垃圾渗滤液的无害化处理提供了一条新的思路。     

贝壳填料酸化反应器预处理生活污水试验

在中国沿海一带,海产品废弃物贝壳多数进行废弃处理,成为潜在的环境隐患,对其进行废物资源化利用将是很好的选择.利用贝壳做填料,通过98 d的小试研究,考察了厌氧固定膜反应器在18～25 ℃条件下的运行效果.在水力停留时间分别为4 h、8 h和12 h的条件下,考察了反应器处于酸化段对污染物的处理效能.运行期间获得了较高的TP去除率,水力停留时间4 h、8 h和12 h对应的平均COD去除率分别为55.0%,58.0%和58.9%,平均TP去除率分别为16.90%,25.95%和27.43%.在试验条件下,贝壳释放的碱度足以调节系统的pH值,水力停留时间8 h和12 h对应的出水pH值较进水增加11.6%和16.5%.试验结果表明,贝壳是一种理想的酸化反应器微生物附着和生长载体,从技术和经济角度,水力停留时间设定为8 h较佳.     

利用黄钾铁矾类矿物形成过程预处理高浓度含硫废水

利用黄钾铁矾类矿物形成过程对某高浓度工业含硫废水进行预处理,除去一定量的SO42-,使溶液中低价态的硫继续转化成SO42-,再进行氧化处理。采取二次沉淀除去溶液中更多的SO42-,大大降低了该水样的COD值。通过实验得出沉淀的最佳工艺条件为pH值为2.50～3.20,氯化铁晶体(FeCl3.6H2O)最佳投入量为50g/L。经过两次黄钾铁矾类矿物沉淀过程,该废水COD的去除率达到85.29%,结合H2O2的氧化处理,COD去除率可达96%。为高浓度含硫废水进入生化处理前的预处理提供了实验依据。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999