悬浮颗粒的迁移作用机理研究论文

COD是指化学氧化剂氧化水中有机物和还原性无机物所消耗的氧量。由于水中各种有机物进行化学氧化的难易程度不同，COD只表示在一定条件下（或规定条件下）水中耗（需）氧有机物需氧量总和的相对值。

按照在水中的存在形式，COD可以分为悬浮性COD和溶解性COD。国外称悬浮性COD为颗粒COD，它是由悬浮在水中聚集成微小颗粒的有机污染物的化学需氧量构成，它与溶解性COD的区别在于它不溶于水，作为悬浮物的一部分，可以通过机械过滤大部分得以去除。此外，悬浮性COD中可生物降解部分COD也可以通过微生物降解去除。溶解性COD的去除则主要是由于吸附作用，即由于渗透介质表面所带电荷对水中带电离子或胶体产生吸附，将部分溶解性COD及部分悬浮性COD固定在渗透介质表面，进而在微生物的作用下降解去除。从COD的定义可以看出，实际上COD的组成应包括这样三部分：一部分是可以被微生物降解的有机物，另一部分是不可以被微生物降解的有机物，还有一部分是消耗氧量的其他物质（包括一些无机离子）。所以，COD并非水中有机污染物的含量，而是一个替代参数，用此参数可以反映或指示水体受有机污染的程度，COD越高，表明水体受有机污染越严重。在其组成的三部分中，通过生物降解的仅是第一部分，第二部分主要靠吸附作用、挥发作用以及化学降解等其他作用得到很少部分的去除。

微生物对有机污染物的降解过程实际是有机污染物在微生物的异化分解过程中减少或降低，是有机污染物在微生物作用下的氧化还原反应过程，可以分为有氧生物降解和无氧生物降解，这两种过程是截然不同的，它们对有机污染物降解的过程、产物、速率以及产生的能量等均有明显区别，可以分别用下面两个反应方程式来代表：

河流渗滤系统污染去除机理研究

比较以上两个反应方程式，可以得出以下几点不同：

（1）前一反应是在有溶解氧存在的条件下，由好氧微生物完成，后一种是在无溶解氧存在的条件下，由厌氧微生物完成。

（2）前一生物氧化反应的受氢体（电子受体）是分子态的氧，后一生物氧化反应的受氢体（电子受体）是分解形成的有机物（如CH3CH2OH）。

（3）前一反应进行得彻底，其COD值由192g/mol降低到92g/mol，后者的降低值仅为前者的。

（4）前一反应释放的能量较大，约为，后一反应释放的能量较小，约为，后者仅为前者的。此外，在能量利用上，前者能量利用率为，后者仅为。

（5）好氧生物降解的产物比较单一（如CO2和H2O），而厌氧生物降解的产物则因菌种及环境条件的不同而多种多样，如CH3CH2OH、CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2COOH、CH3COOH、CH3COCH3或其他。

（6）由于能量代谢水平不同，好氧微生物的合成速率快，菌体增量多，而厌氧微生物的合成速率慢，菌体增量少（张希衡等，1995）。

排污河水化学成分复杂，既接纳了沿岸城镇大量的生活污水，又有两岸工厂大量的工业废水注入。一般来说，由于生活污水中有机污染物浓度含量不是很高，而且可生化降解的有机物所占比重较大，约为70%～80%（表2-18），因此好氧生物降解更能发挥较好的作用。厌氧生物降解则对高浓度有机废水比较合适。通过厌氧降解，废水中很多微生物难以降解的大分子有机物可转变成易生物降解的小分子有机物。在试验初期饱水条件下，好氧生物降解更能发挥较好的作用。随着渗透介质由饱水向非饱水的过渡，随污水进入渗透介质的溶解氧逐渐减少，渗透介质内部也由开始的好氧转变成为厌氧环境，这时COD则主要通过厌氧生物降解去除。试验中在相同的进水浓度下，在第93d以前，柱1出水的COD浓度是柱2和柱3出水浓度的1～2倍，而在第93d以后则是柱2和柱3出水浓度的2～6倍。从去除率的角度来说，三柱COD的去除率总体上都是非饱水大于饱水阶段，如柱1在第68d、柱2和柱3在第59d以后的非饱水阶段的去除率分别为：28%～70%、74%～94%和61%～91%，而在这之前的饱水阶段三柱的去除率分别为：10%～36%、58%～82%和47%～81%。中砂对COD的去除效果明显好于粗砂，这主要是由于介质本身的性质所决定的。与粗砂相比，两种中砂的砂粒直径小，比表面积大，介质孔隙直径小，水流通道曲折复杂，污水在介质中的迁移距离长，渗流速度慢，水力停留时间长，并且黏粒物质含量和黏土矿物含量多，又含有一定量的有机质和微生物，所以，中砂对COD的过滤截留、吸附和生物降解作用进行的较粗砂充分和彻底。

表2-18 生活污水的典型成分

通过以上数据分析说明在深度下，三种砂土均对COD有一定的去除作用，中砂优于粗砂，但如果进水COD浓度比较高时，COD也能有一部分穿过渗透介质进入地下水中，尤其是粗砂。

光.光电效应.激光无限爱因斯坦1905年6月发表的第一篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，解释了光的本质，这使他在1921年荣获了诺贝尔物理学奖。在论文中，爱因斯坦将量子概念应用于解释光电效应：当一块带静电的金属受到光线照射时会释放电子。他认为光束是由粒子(后来被称作光子)组成，从而与光只有波动属性的主流观念相矛盾。这篇论文为构成量子力学基石的光的波粒二重性获得广泛接受铺平了道路。光电效应后来成为众多技术的基础。爱因斯坦对光的研究一直影响着现代光学的发展，仅以激光技术为例。1917年，爱因斯坦在论文《论辐射的量子性》中，继续探索着光和物质的问题。他认识到如果原子吸收了光，它们可以变为激发态，也就是说跳到更高的能级，它们自然发光返回到较低能级。除了吸收和自发辐射之外，爱因斯坦推断出一定存在第三种作用，那就是光子可以诱导受激原子发出另外一个光子，这两个光子可以激发另外两个原子放出光子，于是产生了四个光子，四个光子又可以产生八个，依此类推。这种产生相干光束的把戏，会建立“粒子数反转”，即受激原子多于未受激原子，从而找到使光子发射聚集成强光束的方法。这一设想直到1954年才得以实现，哥伦比亚大学的和他的同事们从“爱因斯坦的超前理论”得到启示，发明了激光的前身微波激射器“maser”。原子.悬浮小粒子.现代统计力学爱因斯坦1905年7月发表的论文《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》，被认为是第二篇“对世界产生革命性影响”的论文。在论文中，爱因斯坦为“特定大小原子的存在”提供了证明。在19世纪至20世纪初，原子是否存在是有争议的。爱因斯坦在这篇论文中，创立了支配“布朗运动”的数学定律，推进了“布朗运动”和原子存在的观点。他预测了给定体积的液体中分子的数量和质量，以及这些分子如何快速运动。这种飘忽不定的运动被称作“布朗运动”，以罗伯特.布朗在19世纪初对水中花粉粒不规则的“之”字型运动的观察而命名。爱因斯坦认为，水分子的运动足够剧烈，从而能够推动悬浮的颗粒，使得颗粒的飘舞在显微镜下能够观察得到。该文是对现代统计力学的一项重大贡献，其导出的方法可用于模拟空气污染物的行为或股票市场涨落走势。2003年，利用类似于制造微芯片的技术，美国普林斯顿大学的及其合作者制造了布朗棘轮，它看上去有点像大拇指甲大小的弹球盘机。在几次测试中，Sturm进行了分离实验，他将水和两种不同病毒的DNA混合物通过棘轮，结果很可靠地把较重的病毒基因组与较轻的分离开来。利用这一爱因斯坦式的技术，能够节省分离大DNA片段所需用的时间，较之当前所用的方法，可省时2/3，而且更廉价且设备更便携。相对论.时间空间概念.质量能量转换爱因斯坦在1905年9月和11月发表的两篇论文《论动体的电动力学》和《物体的惯性是否决定其内能》，被简述为“狭义相对论”，被认为是最具有划时代意义的理论革命。在《论动体的电动力学》中，爱因斯坦提出的一种理解时空关系的新方式；在《物体的惯性是否决定其内能》上，爱因斯坦论述了建立在狭义相对论基础上，质量和能量是可以互换的。相对性原理的出现要早于爱因斯坦数百年。1632年伽利略就提出：无论观察者的运动状态如何，只要其运动速度不变，所有物理定律都相同。在一艘匀速运动轮船的甲板上观察，石块从桅杆上垂直落下；从静止轮船的甲板上看到的将是同样的情况。对于牛顿在17世纪中期提出的力学定律而言，该相对性原理也成立。但是随着19世纪后期电磁学的出现，这种一致性被打乱了。爱因斯坦着手处理的是电磁学与物理学其他领域的不调和。作为一位具有深刻审美意识的科学家，他无法容忍相对性原理不能像解释牛顿力学一样去解释电磁学。1905年的这篇关于狭义相对论的文章，通过将相对性原理应用于电磁学，他重新肯定了该原理适合于所有物理学，并且确认光速为一个常数。在解决了相对性悖论的同时，文章还提出一个与人们常规直觉相违背的新的相对性原理，即无论观察者是坐在前廊的摇椅上，还是乘坐以接近光速飞升的未来太空船上，光速对他都保持不变。光速不变原理彻底摧毁了我们的绝对时空观。速度等于距离除以时间。他们的体重将比飞船起飞前增加了。爱因斯坦奇迹年的第5篇论文作为狭义相对论的补遗，他在文中描述道：“物体质量是其内能的一个尺度”。爱因斯坦于1907年将内能概念重新表述为有史以来最著名的科学方程。方程E=mc2同样适用于动能。相对于摇椅中观察者，太空船的速度越快，则其动能和质量也越大，从而使得它越来越难以加速。当飞船速度接近光速时，提升飞行速度所需要能量增量太过巨大，以至于继续加速越来越费劲，这也是为什么超光速火箭飞船只可能出现在科幻小说中的原因之一。1905年之后，最佳成就才真正出现。作为一项知识成果，爱因斯坦1916年又发表了广义相对论。从证明原子的存在、推出E=mc2公式到原子弹爆炸，爱因斯坦的理论与现实很近很近。1939年8月，爱因斯坦曾致函罗斯福总统，建议美国开展对原子核的研究，担忧德国法西斯可能制造原子弹。随之美国有了研制原子弹的“曼哈顿计划”。但是，爱因斯坦并未参与其中。他的理论被广泛应用各个领域。

大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒物质的总称。各种颗粒物质均匀的分散在空气中构成一个相对稳定的庞大悬浮体系，即为气溶胶体系，因此大气颗粒物也称大气气溶胶。

大气颗粒物的化学组成

（1）       无机颗粒物

天然来源的无机颗粒物的成分由其形成过程决定的。如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。火山爆发所嘭出的火山灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有如锌、锑、硒、锰、铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分除主要含有氯化钠粒子、硫酸盐粒子，此外，还含有一些镁化合物。

人为释放出来的无机颗粒物，如动力发电厂由于燃煤及石油排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍、钒等的化合物。市政焚烧炉会派出砷、铍、镉、铜、铁、汞、镁、钛、钒和锌等的化合物。

硫酸主要是由污染源排放出来的二氧化硫氧化后溶于水而生成的。硫酸与大气中的氨气化合生成硫酸铵颗粒物。硫酸也可以与大气中其它金属离子化合生陈各种硫酸盐颗粒物。硫酸盐粒子对光吸收和散射的能力较强，从而降低大气的能见度。

无机颗粒物还包括一些特别的有毒物。如：① 石棉，主要用于建材、绝缘等行业，以粉尘的形式进入大气。② 汞，不仅以颗粒物的形式进入大气，而且在大气中还能检测到二甲基汞和单甲基汞。③ 铅，过去由于汽油中含有四乙基铅，是大气颗粒物卤化铅的主要来源；④ 铍，随着高科技的发展，铍的使用量逐渐增加，铍的颗粒物污染应引起重视。

（2）       有机颗粒物

大气有机颗粒物的组成范围很广。颗粒物可以收集到膜上，用有机试剂取，分馏成中性、酸性和碱性组分，用气相色谱和质谱分析特定的组分。中性组分主要是碳氢化合物，包括脂肪烃、芳香烃和含碳氢。脂肪烃中长链烃碳氢所占比例大，主要的碳数为16~28。这些化合物活性和毒性都比较小，较少参与大气化学反应。芳香烃却含有致癌性的多环芳烃。醛类、酮类、环氧物类、过氧化物类、醚类和内酯类等，在中性含氧组分中都有发现，其中一些是致突变和致癌的。酸性组分含有长链脂肪酸和非挥发性的酚类。污染空气颗粒物检测到的酸包括月桂酸、硬脂酸、油酸以及亚油酸等。碱性组分很大部分是碱性的含氮杂环碳氢化合物。

（3）       生物颗粒物

生物气溶胶粒子是指空气中起源于生物体的固体粒子，包括微生物和所有各种生物体的碎片。其粒径分布非常广泛，从最少的病毒颗粒（µm

大气颗粒物的去除过程

（1）       干沉降

干沉降是指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。一种是通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上。沉降的速度可用斯托克斯定律求出：

V = gd2(ρ1-ρ2)/η

另一种沉降机制是粒径小于µm的颗粒物，即爱根粒子，靠布朗运动扩散而凝聚成较大的颗粒，通过大气流扩散到地面或碰撞而去除。

（2）       湿沉降

是指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程。是去除大气颗粒物和恒量气态污染物的有效方法。湿沉降可分为雨除和冲刷两种机制。雨除是指一些颗粒物可称为云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴进一步形成雨降落到地面。雨除对半径小于1µm的颗粒物去除效率较高。冲刷是指降雨时在云的下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除。冲刷对颗粒物半径为4µm以上的颗粒物效率较高。

一种细微粒状介质在另一种液态物质中受到浮力和重力相互抵消，叫悬浮，，，，，颗粒受到浮力大于重力而在液态物质表面就是漂浮！