针铁矿为填料的反硝化生物滤池的启动及运行

随着我国经济的发展和城市化进程的加快,日均产生的各种工业废水和生活污水也在增加。我国目前城市污水处理厂的出水普遍能够达到一级B标准,然而其中的总氮浓度依然是湖泊水体二类标准的10倍甚至更多。污水处理厂出水中的总氮主要是以硝态氮的形式存在,因此,我国的部分天然水体中面临着严重的硝酸盐污染的风险。另一方面,我国北方部分地区长期饮用含有高硝酸盐的地下水,某些地区的地下水中硝酸盐含量高达392 mg·L-1,远超过世界卫生组织规定的10 mg·L-1。鉴于此,为了保障饮水安全,亟需发展反硝化脱氮的污水深度处理技术。反硝化生物滤池(denitrification biofilter,DNBF)是一种由曝气生物滤池(BAF)演化而来用于处理污水中氮素污染的新型工艺,其具有占地小、出水水质好、抗冲击负荷强、快速启动、生物量大、处理效率高等优点。填料是影响DNBF运行及反硝化处理效果的重要因素之一。常规的DNBF填料有火山岩、陶粒、沸石、石英砂等。课题组近几年系统研究了天然针铁矿在有机物厌氧消化及C、N等元素的生物地球化学过程中的作用,前期研究结果表明天然针铁矿可以提高生物反硝化的速率和效率。因此,本文以石英砂为对照,探索DNBF在以天然针铁矿作为填料时的反硝化效果,并具体分析了两个DNBF在启动和稳定运行阶段的性能差异。实验装置采用实验室规模的上流式连续流反应器,有效容积为1.2 L。整个装置的接口处均用硅胶密封。反应器运行的控制参数为:进水p H 7.50±0.15(通过0.1 mol·L-1 HCL调节),C/N为4,水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)为4和2 h,当HRT为4 h时反应器氮容积负荷(以N计,下同)保持在0.6 kg·(m3·d)-1。本研究采用人工接种挂膜法,接种污泥采用实验室培养驯化的反硝化污泥。每天采样,分析测定两个反应器启动阶段以及不同HRT运行阶段时的进出水中的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、NO-3、NO-2等指标。DNBF启动运行阶段HRT设为4 h时,以针铁矿和石英为填料的DNBF分别在第8天时和第15天时进入稳定运行状态,COD的去除率在84%~85%,NO-3的去除率均为99%。实验结果表明DNBF反应器以针铁矿为填料,能够缩短反应器的启动时间。这可能是因为天然针铁矿颗粒表面粗糙,比表面积更大,有利于微生物附着生长,因此反应器的启动时间更短。在DNBF稳定运行阶段,当HRT为4 h时,针铁矿为填料的DNBF对COD和NO-3的去除率约为85.45%±0.65%和99.17%±0.11%,石英砂为填料的反应器对COD和NO-3的去除率约为84.56%±0.79%和99%±0.12%,两种填料的反应器的反硝化效果区别不大;当HRT降为2 h并连续运行10 d后,以针铁矿为填料的DNBF对COD和NO-3的去除率分别为84.98%和99.48%,以石英砂为填料的DNBF对COD和NO--3的去除率分别为74.01%和84.51%,且以石英砂为填料的DNBF中出现了NO2的积累,最大积累量达到0.6 mg/L。实验结果表明,针铁矿为填料的DNBF有更好的抗冲击负荷的能力,且不易产生亚硝酸盐氮的累积。引起上述实验现象的原因之一是由于天然针铁矿中含有铁以及其他的一些微量金属元素,当三价铁被还原为微生物可利用的二价铁时,其他金属元素也随之释放到滤池中用作微生物的营养物质。因此,以针铁矿为填料的DNBF中的生物量较多,反硝化菌活性较高。针铁矿促进反硝化过程的具体机制还有待进一步的深入研究。     

亚硝酸根作为电子受体的反硝化吸磷特性

为了考察聚磷污泥以NO2-为电子受体的反硝化吸磷特性,通过静态烧杯试验,研究了不同NO2-浓度聚磷污泥的反硝化同时吸磷能力及动力学。实验结果表明:NO2-质量浓度在31.25 mg/L以下时,反硝化聚磷菌可以利用NO2-为电子受体完成反硝化吸磷;在高于37.50 mg/L时,NO2-对缺氧吸磷有明显的抑制作用。但是反硝化聚磷菌经过驯化之后,即使NO2-质量浓度达到很高(75.00 mg/L),仍然可以利用NO2-作为电子受体完成反硝化吸磷,而没有发现抑制吸磷的现象,而且NO2-的浓度对吸磷速率没有明显影响。以NO2-为电子受体平均吸磷速率为3.16 mg P/(gMLVSS.h),平均反硝化速率为5.14mg NO2--N/(gMLVSS.h),吸磷速率小于以氧和NO3-为电子受体时的速率。     

水力旋转填料生物接触氧化处理城市污水的研究

通过对中试规模的新型水力旋转填料生物接触氧化法处理城市污水的试验研究,利用新型填料的独特构型,增强反应器的传质性能,探讨了接触氧化池对COD、NH+4-N的去除,及水力停留时间、气水比、温度对处理效果的影响。试验结果表明在水力停留时间为2~2.5h,气水比为(7~8)∶1,进水COD、NH4+-N浓度分别为130.1~366.5mg/L、11.3~19.2mg/L的条件下,两者的平均去除率为75.9%、65.4%,出水COD、NH4+-N浓度均已达到国家二级排放标准;气水比和水力停留时间对接触氧化池处理效果的影响较为明显;低温下接触氧化池对有机物、氨氮的去除仍具有较好的效果。     

新型一体化水族箱对养鱼循环水中三氮的去除实验

针对目前我国养鱼水处理器体积大、易生物堵塞、氨氮或亚硝酸盐氮积累等问题,设计了水族箱与水处理器一体化设备,采用物理过滤+生物降解+活性炭吸附工艺对养鱼水进行处理后循环利用;研究了不同工况条件下,水温、水力停留时间(HRT)、曝气量、曝气频率对养鱼水中三氮(NH4+、NO3-、NO2-)去除效果的影响。实验结果表明:水处理器污泥产量低,不易堵塞;当水温为25℃、曝气量为1.5 L/min、水力停留时间为1.5 h时,采用曝气频率0.5运行,NH4+、NO3-、NO2-皆未检出,即NH4+去除率大于97.5%,NO3-去除率大于96%,NO2-去除率大于98.7%。     

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。     

硝化载体选择试验研究

实验结果表明,以活性炭和甲壳素为悬浮载体的生物反应器,进水中NH3-N质量分数为50mg/L,水力停留时间为20h,投加量分别为8.93g/L、2.71g/L时,氨氮去除率接近于100%,为适宜的硝化细菌生长载体.     

SMBR中污染物处理效率随污泥浓度变化的数学模型

以一体式膜生物反应器(SMBR)对生活污水进行处理,研究不同水力停留时间(HRT)条件下污泥浓度对有机物去除率的影响,并对所得试验数据进行曲线拟合,建立有机物去除率与污泥浓度的数学模型。试验结果表明:在溶解氧(DO)浓度为2.0～3.0mg/L的条件下,HRT为3h、2h和1h时,有机物去除率(η)随着污泥浓度的增大而增大,但当污泥浓度增大到6000mg/L时,η增大趋势逐渐减小,并趋于稳定。有机物去除率与污泥浓度的数学模型表明:有机物去除率(η)与水力停留时间(τ)、进水COD浓度(S_o)和污泥负荷率(N_s)等主要运行参数有关,并可以通过调节运行参数τ、S_o和N_s来达到所需要的COD去除率。     

三相生物流化床处理啤酒废水

通过三相生物流化床处理啤酒废水的实验研究,探讨曝气量和水力停留时间对处理效果的影响,确定最佳曝气量为0.25 m³/h,最佳水力停留时间为1.5 h。在该实验条件下,COD_cr平均去除率在85％以上,生物浓度高达28.31 mg/L,生物膜活性强,同时反应器具有较强的抗冲击负荷能力。     

Effectiveness of Wastewater Treatment Using an Anaerobic/Anoxic/Aerobic-membrane Bioreactor

采用厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器对北京某城市污水处理厂的初沉池出水进行中试试验,约200 d的研究表明,在水力停留时间保持12.5 h后,化学需氧量、生物需氧量及总有机碳的去除率分别稳定在92%、98%、85%左右,其中生化降解部分与膜过滤部分对COD去除的贡献率分别为89%和11%;NH4＋-N、总氮（total nitrogen,TN）的去除率分别为98%、79%左右,出水ρ（TN）平均在10 mg/L左右;系统在污泥龄为40 d左右时,总磷（totalphosphorus,TP）平均去除率为85%,出水ρ（TP）在0.93 mg/L左右;反硝化除磷、好氧吸磷、膜截留对总磷的去除所占的比例分别为44.6%、51.8%、3.6%;出水浊度极低且几乎无悬浮物,可直接回用于城市杂用水.间歇抽吸、曝气冲刷、在线水力反冲及定期药洗保证了该系统的可持续运行.     

再生水干湿交替回灌过程氮素动态变化特征研究

再生水地下回灌过程中,研究了前处理和含水层中氮污染物在干湿交替回灌过程中的变化特征。结果表明:回灌期间,在臭氧氧化作用下会发生硝化反应,使NH4-N平均浓度降低0.196 mg/L,NO_3-N平均浓度上升为2.26 mg/L。再生水进入含水层后,水中游离氧仍然较高(6.89 mg/L),注入井附近会继续发生硝化反应,使5#井中NH4-N下降至0.07 mg/L;NO_3-N浓度在3#井到5#井之间符合线性方程y=-0.172 8 x+31.245;NO_2-N在3#井、4#井和5#井中平均浓度分别为2.02 mg/L、2.023 mg/L和2.427 mg/L。非回灌期地下水中反硝化反应使NO_3-N降低了12.241 mg/L,NO_2-N均上升了0.918 mg/L。另外,TN的变化规律与NO_3-N类似,非回灌期5#井中TN的去除率达56.6%。     

Partition of magnesium and iron between Olivine and spinel,and between pyroxene and spinel

Partition of Fe²⁺ and Mg between coexisting (Mg, Fe)₂SiO₄ spinel and (Mg, Fe)SiO₃ pyroxene was investigated at pressures 80 and 90 kbar and at temperatures 840 and 1050° C, using tetrahedral-anvil type of high pressure apparatus. Olivine-spinel solid solution equilibria in the system Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄ were discussed in the light of the partition reaction. Partition of Fe²⁺ and Mg in both olivine-spinel and pyroxene-spinel systems can not be regarded as that between ideal solid solutions. By applying the simple solution model for the partition of Fe²⁺ and Mg, sign of the heat of mixing was estimated to be positive for all olivine, spinel and pyroxene. Relative concentration of Fe²⁺ in spinel in the pyroxene-spinel system is likely to cause some change in the chemical composition of modified spinel () or spinel () in the transition zone of the mantle. A considerable change is also expected in the transition pressure of to ( + ) and ( + ) to .Presented at the symposium Recent Advances in the Studies of Rocks and Minerals at High Pressures and Temperatures held in Montreal, 1972. Jointly sponsored by the International Mineralogical Association and the Commission on Experimental Petrology.     

Tectonics and oil and gas potentials of the Kolyma and Primor'ye lowlands and adjacent shelves

The impact of gigantic meteorites momentarily creates extremely high pressures and temperatures, leading to the formation of distinctive objects — impact breccias and impactites — at the points where they fall. The Zhamanshin crater is one such place. This annular structure has a diameter of about 10 km, contoured by a low rim made up of a body of shattered Paleozoic rocks thrown out from the ring's center, from depths exceeding 100 - 200 m. Among these breccias have been found pieces and lenticular bodies of remelted rocks — impactites, called zhamanshinites. These thermally altered rocks from a series ranging from baked clays to cinder-like, partly recrystallized substances, glass, and black drops and spattered droplets (up to 1 - 5 cm) of isotropic glass that undoubtedly hardened as they fell through the air. The refused neogenic substances formed by selective evaporation are characterized by a considerable deficit of K and Na, excess Al₂O₃ and SiO₂, a lack of H₂O, and a sharp predominance of Fe⁺² over Fe⁺³. Their characteristic shape and distinctive structure and composition suggests that these remelted droplets are tektites, which were called irgizites when first found in the USSR. Their occurrence in the meteorite crater confirms the idea of a genetic unity between tektites and impactites. Selective evaporation of the more volatile elements is characteristic of the surfaces of small planets lacking an atmosphere, but is not characteristic of the earth's surface. The processes and substances occurring at the impact points of gigantic meteorites are therefore unique on the earth, but highly typical of the surfaces of the Moon, Mars, Mercury, and other relatively small celestial bodies.     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

Nano-Geology and Unconventional Oil and Gas

<正>Numerous Striking achievements have been made in micro and macro geology after the development for hundreds of years.Two trends branches of geology are divided into microcosmic nano-geology and macroeconomic astrono-geology with the enormous technology progress.The unique characteristics related to the nano-particles and nano-pores may be significant for     

Resource-based industrialization and country size: Venezuela and Trinidad and Tobago

There are scale advantages in resource-based industrialization (RBI). Trinidad and Tobago's small size meant that its RBI projects resulted in: relatively low revenue retention, heavy dependence on export markets, skilled personnel shortages and severe ‘Dutch disease’ effects. However Venezuela squandered its size advantage because its RBI strategy was over-ambitious. Instead of taking advantage of its ample scope for risk-reducing diversification, Venezuela concentrated largely on metals processing in a single location. Although it captured more backward linkage than Trinidad and Tobago it did so at high cost as a result of inefficient project execution. Worse, Venezuela's metals projects greatly exceeded its sizeable domestic demand, overtaxed its human resources and exacerbated existing distortions in the economy. Since poorly implemented RBI projects can overwhelm even a large developing economy, RBI is risky and should therefore only be pursued as part of a flexible, broadly-based diversification drive.     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。