MICP技术联合多孔硅吸附材料对锌铅复合污染土固化/稳定化修复的试验研究

近年来,工业和科技的快速发展使得重金属污染土固化/稳定化的修复研究成为热点。运用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合吸附材料对锌铅复合重金属污染土进行固化/稳定化的修复,通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,评价处理前后污染土的固化效果与重金属的稳定化效果,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,揭示MICP技术处理锌铅重金属污染土的修复机制。研究结果表明,采用MICP技术对锌铅重金属污染土进行固化/稳定化之后,可以有效降低污染土中有害重金属的浸出性。当矿化时间为10d时,试样无侧限抗压强度为942.5k Pa;铅的浸出浓度为4.20mg/L,比未处理时降低了44.81%;锌的浸出浓度为4.31mg/L,比未处理时降低了46.19%,效果显著。在此基础上,添加10%的多孔硅吸附材料后,试样无侧限抗压强度可达到1 021 kPa,强度提高了8.3%;铅的浸出浓度为2.45mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了67.81%,与单纯MICP方法处理时相比,铅浸出浓度被二次降低了41.67%;锌的浸出浓度仅为2.93 mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了63.4%,与单纯...     

细菌和真菌对复合污染模拟废水的处理研究

本文利用胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和黑曲霉(Aspergillus niger)处理铜-苯酚(简称铜-酚)和镉-苯酚(简称镉-酚)这类有机-无机复合污染模拟废水,采用胶质芽孢杆菌和黑曲霉分别单独、联合或先后处理等5种方式,探讨了这两类菌体对复合污染模拟废水的处理效果及优化方法。结果表明,微生物对铜-酚废水的处理效果优于对镉-酚废水。对于铜-酚废水的处理表明,当废水中苯酚浓度为50~200 mg/L时,去除率可达80%以上,最高可达94.65%,其中铜的去除率较苯酚低;当模拟废水中铜浓度为30 mg/L时,可达最高去除率(60.02%)。微生物对镉-酚废水的处理表明,当废水中镉离子浓度为4 mg/L时,最高去除率为58.44%,苯酚的去除率一直保持在30%左右。     

Cd~(2+)胁迫下小球藻(Chlorella vulgaris)对岩溶水HCO_3~-、Ca~(2+)利用研究——以桂林寨底地下河为例

初级生产者藻类对维持生态系统稳定具有重要的意义。2012年底广西龙江重金属Cd~(2+)污染对其下游水体中水生生物造成了严重的彩响,为了解Cd~(2+)对岩溶水体中藻类碳汇效应的影响,针对广西龙江重金属Cd~(2+)污染,文章通过室内封闭培养体系研究了在0、10、20、40μmol/L不同Cd~(2+)浓度胁迫下,小球藻对岩溶水中游离CO_2、HCO_3和Ca~(2+)的利用情况以及体系中pH和生物量的相应变化。结果表明:当Cd~(2+)浓度在0~10μmol/L时,小球藻对岩溶水中Ca~(2+)和HCO_3~-的利用基本上没有受到影响;当Cd~(2+)浓度在10~40μmol/L时,对小球藻利用Ca~(2+)和HCO_3~-具有一定的抑制作用;当Cd~(2+)浓度高于40μmol/L时,小球藻将不能利用岩溶水中Ca~(2+)和HCO_3~-同时pH漂移实验表明:当Cd~(2+)浓度在0~20μmol/L时,小球藻能同时利用岩溶水中游离CO_2和HCO_3~-进行光合作用;Cd~(2+)浓度为10μmol/L时,体系中藻细胞生物量与空白对照组基本相同;当Cd~(2+)浓度在20~40μmol/L时,小球藻只能利用岩溶水中游离CO_2进行光合作用;当Cd~(2+)浓度为20μmol/L时,藻细胞生物量为空白对照组的一半;当Cd~(2+)浓度为40μmol/L时,小球藻生物量仅为20μmol/L时的一半。     

预处理／复合水解酸化／复合好氧氧化工艺处理综合制药废水

针对传统水解酸化和好氧氧化处理工艺存在的问题,对水解酸化工艺及好氧氧化处理工艺进行了改进;并针对东北制药集团制药废水水质特征,设计开发了预处理 复合水解酸化 复合好氧氧化的生物处理技术。工程设计规模为30000 m3/d,两年的运行结果表明,此工艺运行稳定,耐冲击负荷能力强。当平均进水浓度COD为3600 mg/L、BOD5为1000 mg/L、SS为450 mg/L时,平均出水浓度COD≤300mg/L、BOD5≤100 mg/L、SS≤50 mg/L,达到了国家城市排水三级标准医药企业污水排放标准(COD300mg/L)。     

基于聚丙烯扩散皿的碱解扩散分离-酸碱滴定法测定土壤中水解性氮

传统的碱解扩散分离-酸碱滴定法测定土壤样品中的水解性氮,通常采用玻璃扩散皿进行碱解扩散分离。但是使用该法对样品进行前处理和碱解扩散分离过程中,操作者常会面临如下三种困扰：一是玻璃扩散皿内室溶液极易被氢氧化钠溶液和碱性胶液污染;二是玻璃扩散皿和盖子之间容易出现氨气泄漏,而且发现时往往无法解决;三是玻璃扩散皿比较笨重易碎,实验操作不方便;最终导致测定结果不稳定性和操作者对该法体验不佳。本文采用聚丙烯扩散皿,通过改进扩散皿清洗方法和提升扩散皿密封性、统一还原剂加入量和氢氧化钠溶液浓度(1.8mol/L)、适当增加氢氧化钠溶液的加入体积和降低盐酸标准溶液浓度,提高了水解性氮测定的稳定性和准确性。该方法中发生的污染明显降低,避免了发生氨气泄漏,操作便捷。应用于分析土壤有效态标准物质的测定值与标准值一致,如水解性氮测定值<50mg/kg的标准物质GBW07416a,其绝对偏差为0.2～1.8mg/kg;水解性氮测定值在50～200mg/kg的标准物质GBW07415a、NSA-1、NSA-4、NSA-5、NSA-6,其绝对偏差为0～4.0mg/kg。还原剂对硝态氮转化为铵态氮的加标回收率在8...     

海州湾近岸海域水质状况调查与风险评价

随着我国沿海经济的快速发展,人类活动强度不断加剧,对海洋生态系统的干扰和破坏不断加剧。为了解海州湾近岸海域水质状况,本文于2016年4月、9月对海州湾近岸海域表层海水的温度、盐度、pH值、悬浮物(SS)、溶解氧(DO)、化学需氧量(CODMn)、亚硝酸盐(NO2--N)、硝酸盐(NO3--N)、铵氮(NH4+-N)、活性磷酸盐(PO34--P)、铜、铅、锌、镉、石油类等指标进行了两次采样调查,应用分光光度法和ICP-MS等技术分析各指标;应用单因子法、富营养化指数法和有机污染指数法对该海域海水的质量状况进行了评价分析,以期为研究区环境预警、环境管理和保护提供依据。结果表明:研究海域表层海水中CODMn在4月均值为1. 34mg/L,9月为1. 22mg/L;石油类4月均值为0. 031mg/L,9月为0. 034mg/L;活性磷酸盐4月均值为0. 013mg/L,9月为0. 012mg/L;溶解无机氮4月均值为0. 34mg/L,9月为0. 16mg/L; CODMn、石油类、活性磷酸盐、溶解无机氮的质量浓度大致呈现出由西南部向东北部海域降低的趋势,且无机氮总体浓度水平较高,为该海域主要的污染物。根据营养化评价模式和有机污染指数计算结果,本研究认为海州湾近岸海域表层水质总体营养水平较高,处于氮限制的潜在性富营养水平,有机污染程度属于Ⅱ级,水质已受到污染。     

吗啉废水的生化处理工艺

以含有吗啉、甲基吗啉的高浓度有机废水为研究对象,提出了曝气吹脱-吸附-生物处理的联合工艺,并在室内进行了小试实验。结果表明：原废水经过2次曝气吹脱后,ρ(NH₃-N)从62 500 mg/L降为431 mg/L,ρ(COD)从50 840 mg/L降为26 051 mg/L。通过吸附实验,ρ(COD)从26 051 mg/L降为2 769 mg/L,ρ(NH₃-N)从412 mg/L降为134 mg/L。在生物处理室内小试实验中,采用了活性污泥反应器与曝气生物滤池相结合的处理工艺。在活性污泥反应系统中,当废水pH为7.5、ρ(DO)为4.3 mg/L、水力停留时间为30 h时,COD的去除率最高,可以达到83.1%。在曝气生物滤池中,当ρ(DO)为3.3 mg/L时,COD去除率最高,达到55.8%。在生物处理的最佳参数条件下进行连续监测,当进水ρ(COD)为2 769 mg/L、出水ρ(COD)平均值为387 mg/L时,COD去除率可达到85.9%。吗啉废水经过此联合工艺的处理,ρ(COD)从50 840 mg/L降为387 mg/L。     

利用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水模拟实验

采用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水,分析了Tween80溶液质量浓度和冲洗流速对修复效果的影响,并考察了Tween80溶液对萘的增溶效果及对萘在介质上吸附特性的影响。结果表明：萘和Tween80在中砂介质上的吸附分别符合线性吸附和F型吸附;Tween80增溶萘效果较好,10.0 g/L Tween80溶液中,萘的表观溶解度达到500 mg/L,约为水相饱和溶解度的17倍;确定Tween80洗脱萘的临界解吸质量浓度为2.0 g/L;不同质量浓度、不同冲洗流速修复萘污染地下水实验结果表明,10.0 g/L Tween80溶液、3.0 mL/min流速为最佳冲洗修复参数,萘的去除率达到90%以上。     

太湖流域长兴县浅层地下水氮污染特征及影响因素研究

对太湖流域长兴县浅层地下水的氮污染进行了系统的调查与研究,共取地下水样43个并测定了其三氮含量.结果表明氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的超标率分别为13.95％、16.27％和16.27％.三氮污染最严重的地区主要为农业活动集中区,即夹浦镇、小浦镇、洪桥镇和虹星桥镇等,其中虹星桥镇硝酸盐污染最为严重,高达22mg/L.采用地质统计学方法对太湖流域长兴县43个浅层地下水样“三氮”含量进行了区域空间变异分析,结果表明长兴县地下水NO3-N和NO2-N浓度变异函数满足球状模型,而NH3-N浓度变异函数为高斯模型,硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮浓度的空间自相关距离分别为9.98、1.51和3.82kmn.对硝酸盐污染因素进行了分析,结果表明:硝酸盐浓度与氮肥使用量呈明显正相关关系,年平均施肥量(以N计)为300kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度达6.7mg/L,年平均施肥量(以N计)为100kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度为2.2mg/L;地下水硝酸盐与地下水位埋深有直接关系,埋深较浅(1～3m)地区的硝酸盐浓度较高;当土地利用类型相同时,硝酸盐氮浓度与人口密度具有线性正相关关系.     

生物炭对磷石膏中磷的固化作用

磷石膏中的磷在雨水淋滤作用下浸出,将污染堆场附近水体。本研究采用生物炭固化磷石膏中的磷,以减少其对周遭水体的污染。主要通过模拟固化实验和对照浸出实验,分析生物炭用量、反应时间和温度、初始pH值对固化效果的影响,通过XRD、SEM-EDS分析固化后的生成物。实验结果显示,在生物炭用量为25 mg时,单位固化量达到最大值13.20 mg/g;在反应温度T=293 K、初始pH=7条件下,反应平衡时间72 h时浸出液的磷平衡浓度C_e= 1.40 mg/L;温度提升有助于提高生物炭的固化效果,当T=308 K时,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.167 mg/L;碱性条件有利于固化反应持续进行,在pH=11条件下,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.153 mg/L。实验结果表明生物炭对磷石膏中的磷具有明显的固化效果。磷石膏中的二水硫酸钙溶解后,Ca²⁺与表面带负电的生物炭结合,在生物炭显微结构的凹陷处,化学吸附溶液中的磷酸根生成了絮状、团簇状的羟基磷灰石(HAP)沉淀,从而使浸出磷得到有效控制。     

水文地质钻探冲洗液的选用

水文地质钻探工作中,钻探冲洗液对含水层的淤堵和对出水量的影响一直是值得关注的问题。优质冲洗液的泥皮薄而韧,有利于洗井,洗井时间短。优质冲洗液在钻进过程中泥皮形成快,而不侵入含水层的空隙通道,固相扩散半径小,提高出水量,有利于对水文地质参数的评价。在条件允许的情况下,水文地质钻探冲洗液选择按照先后顺序可排列如下：低密度冲洗介质、无固相冲洗液、粗分散冲洗液、细分散冲洗液、清水。本文简要介绍了水文钻探冲洗液的要求、选型和性能指标控制,为使用和管理好水文地质钻探冲洗液提供一些参考。     

汶川科钻WFSD-4孔钻井液CO2污染及其处理

汶川地震科学钻探四号孔（ WFSD-4）在二开钻进过程中,钻井液受到了较为严重的CO2污染,造成钻井液性能变坏,具体表现为粘切升高,流动性变差,影响了正常钻进。通过分析CO2污染钻井液的影响因素,并结合钻井液遭受CO2污染的机理和特点,在室内实验和现场应用的基础上,总结出了CO2污染的规律、性能特征及相应的处理措施：即在保证钻井液pH值的条件下,通过石灰除去钻井液中的酸根离子等。     

深部盐岩层绳索取心钻井液技术研究与应用

由于次生应力场的作用以及盐岩易溶于水的特性,深部盐岩层钻进存在岩层蠕动、钻井液易遭受盐钙侵等问题;钻进参数选择不合理易导致盐岩层取心效率低、岩心冲蚀严重。本文以河南省叶舞凹陷ZK3井为例,采用石油钻井与绳索取心相结合的措施,解决了普通固体矿产钻探设备在深部地层取心中效力不足的问题;通过阳离子交换容量测定、矿物组分鉴定、钻井液体系优选及性能测试等试验,确定了针对上部泥岩地层的聚合物钻井液体系,中部含膏泥岩的欠饱和盐水钻井液体系,下部盐岩层取心段的饱和盐水钻井液体系。通过确定合适的钻井液密度与临界环空返速,可以有效控制深部盐岩层蠕变与井壁冲蚀,适度提高排量以成倍提高钻进速度。钻进过程中钻井液性能稳定,体系转换顺利且性能易于调整,为取心任务的顺利完成提供了有力保证。     

聚合物钻井液在河北广宗勘探区深孔施工中的应用

在河北广宗勘探区深孔施工中,由于地表钻探用水水质影响及原钻井液体系不合适,造成钻井液性能指标达不到要求,性能难以控制,尤其失水量严重超标,接连发生孔内事故。针对存在的问题,经过分析和实验,采用化学方法处理钻探用水,选用聚合物钻井液,解决了深部钻孔施工存在的难点,收到了较好的效果,单孔深度达到1937.35m,并刷新了本单位及局属单位的钻探记录。     

南极冰层取心钻探钻井液对雪层影响的模拟研究

深冰层取心钻探是极地科学考察的重要组成部分。在极地勘探取样过程中做到在获得高质量冰岩心样品的同时,将钻井液对极地环境的污染降低到最低程度,对保护极地原生环境具有重要意义。依据南极科学钻探的地层条件,应用Visual Modflow建立了污染物在雪层中的运移模型,在污染物浓度保持恒定时,对钻孔内污染物进行了数值模拟,预测了10年后污染物在雪中污染羽扩散范围。在此基础上,对比分析了不同弥散系数时,雪对污染物弥散的能力。极地科学钻探使用的钻井液粘度通常是水的10倍,随着污染物粘度的增大,其扩散的距离也将相应减少。研究结果为深入开展极地冰层取心钻探钻井液对极地环境影响评价研究奠定了重要的理论与技术基础。     

“等电位”钻进与“零电位”钻井液初探

对“等电位”钻进技术概念和“零电位”钻井液技术概念做了介绍。“等电位”钻进概念认为岩石表面的zeta电位为零,即等电位（ IEP）状态时,能够提高钻进速度和延长钻头寿命,从而提高钻进效率。“零电位”钻井液则是将目前使用的zeta电位（-40～-35 mv）的钠基膨润土变为“零电位”（-5～＋5 mv）的膨润土,改钻井液的“阴离子悬浮体系（ζ电位＞-45 mv）”为“阳离子悬浮体系（ zeta电位接近零电位）”,再将其它阴离子型的处理剂如降滤失剂、提粘剂等改变为阳离子型或非离子型,配成具有相应性能的钻井液。钻进试验表明,“等电位”钻进和“零电位”钻井液可有效提高钻进效率。提出了几点开展相关研究的认识。     

钻井液性能对火山碎屑岩崩解性的影响——以青海阿克楚克塞矿区火山碎屑岩为例

为解决火山碎屑岩在钻进中易剥落、易崩塌的问题,探讨钻井液性能对火山碎屑岩崩解性的影响,以青海阿克楚克塞矿区火山碎屑岩为例,分析了其岩石样品的矿物成分,进行了岩石样品烘干和浸水循环实验,采用多元线性回归分析法分析了原1^#、2^#钻井液的主要参数和耐崩解性指数之间的关系。结果表明,钻井液的动塑比、静切力、失水量和漏斗黏度4项性能指标与火山碎屑岩崩解性的相关性可达83.37%,其中动塑比对火山碎屑岩崩解性的影响尤为显著。通过调整水解聚丙烯酰胺和褐煤树脂质量分数提高了钻井液的动塑比和稳定性,从而获得优选钻井液配方：水+4%膨润土+3% Na₂CO₃+0.1% NaOH+0.15% MV-CMC（中黏钠羧甲基纤维素）+0.5% LV-CMC（低黏钠羧甲基纤维素）+2% SPNH（褐煤树脂）+0.08% PHP（水解聚丙烯酰胺）。现场应用表明,钻进至429.00 m深度时使用优选钻井液孔底沉渣厚度较1^#钻井液降低了89.7%,较2^#钻井液降低了80.3%。     

松科1井（主井）取心钻进钻井液技术

松科1井是全球第1口陆相白垩纪科学探井,由主井(又称北井)和南井组成,主井164.77~1 792 m井段连续取心。分析了主井取心钻进存在的钻井液技术难点;经过室内钻井液体系优选,根据不同地层分别采用了PAM钻井液体系、DFD-LG-CMC钻井液体系和DFD-NH₄HPAN-SAKH钻井液体系;同时结合钻井液粘度的合理控制技术、降低循环压降的钻井液技术等,先后解决了松散砂层、水敏性泥岩和硬脆性泥岩中的取心钻进技术难题,探索出了一条用低成本钻井液进行类似科学钻探工程的成功之路。      

硅酸钾钻井液在页岩气水平井中的可行性研究

页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量＜6 mL),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。     

水合物分解对钻井液侵入影响的一维数值模拟研究

海洋含水合物地层往往是具有渗透性的多孔介质体,钻井过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,水基钻井液驱替侵入水合物地层和温差下热传导导致的水合物分解这二者是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。在综合分析钻井液侵入含水合物地层特性的基础上,结合水合物开采数值模拟以及常规油气藏钻井液侵入模型,建立了一维径向钻井液侵入含水合物地层的侵入模型。利用编程,分析了钻井液侵入水合物地层时地层压力、各相饱和度和温度的分布规律。