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2019年  第37卷  第3期

污水厂剩余污泥处理处置技术的研究进展
不同反应条件对污泥水热碳化脱水性能的影响
徐振佳, 陆宇倩, 李莲, 周俊, 顾立锋, 王长智, 丁志农, 张雪英
2019, 37(3): 1-6. doi: 10.13205/j.hjgc.201903001
摘要:
随着城市化进程的加快,我国剩余活性污泥的产生量逐年增加,活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,因此破坏污泥絮体、释放和水解黏性有机物是改善污泥脱水性能的有效途径。通过分析水热碳化调理前后污泥比阻(SRF)、黏度(μ)、絮体形态特征及上清液的理化性质,考察了温度、时间以及促进剂Fe_2(SO_4)_3对水热碳化污泥脱水性能的影响。结果表明:反应温度为220℃、反应时间为2 h、Fe_2(SO_4)_3浓度为0. 5 mol/L时的水热碳化处理,污泥的脱水性能最好,比阻和黏度分别比对照组降低了97. 7%和98. 7%。水热碳化的高温高压环境破坏了污泥的絮体,使污泥胶体结构的内聚力降低,污泥的脱水性能得到改善。
污泥常温干化及其影响因素
袁福林, 王惠, 伏小勇, 张晓宇, 高承煜, 许洁, 陈学民
2019, 37(3): 7-12. doi: 10.13205/j.hjgc.201903002
摘要:
通过改变相对湿度、环境温度和空气流速3个环境因素,对不同比表面积的城镇脱水污泥进行干化。结果表明:随着污泥比表面积增大,干化时间显著缩短,缩短幅度为11. 5%~38. 5%。相对湿度、环境温度和空气流速对常温干化影响程度大小顺序为相对湿度>空气流速>环境温度。污泥常温干化主要分为第1升速阶段、第2升速阶段和降速阶段,第2升速阶段在总干化时长中最短,但单位时间水分蒸发量最高。污泥干化接近结束时,环境条件对降低含水率影响不大,对干化时间影响较大。常温干化过程应以控制环境相对湿度为主,在不同阶段适当提高空气流速和环境温度有利于缩短干化时间,降低能耗。污泥常温干化对设备保温要求低,干化耗能小,干化条件在自然状态下极易达到,利于后续处置及资源化利用。
高压脉冲电解-压滤联合实现城市污泥深度脱水
甘永平, 饶祎, 姚兵, 贺馨平, 梁初, 夏阳, 王家德, 张文魁
2019, 37(3): 13-16. doi: 10.13205/j.hjgc.201903003
摘要:
设计了一种新型的聚丙烯/不锈钢绝缘复合电极及装置,采用高压脉冲电解-压滤联合处理城市污水厂离心污泥深度脱水,考察了脉冲电场强度、机械压力和处理时间对污泥脱水性能指标-比阻(SRF)和滤饼含水率的影响,并测定处理前后滤液中COD、胞外聚合物(EPS)和重金属离子的含量。结果表明:以7. 5 k V/cm电场强度,50 k Pa机械压力联合处理污泥15 min,污泥比阻由10. 8×10~(12)m/kg降低至4. 47×10~(12)m/kg,泥饼含水率由85. 60%降低至57. 83%;污泥滤出液蛋白质、多糖、SCOD浓度增大为原来的290. 2%、350. 1%、1070. 4%。高压脉冲电解-压滤法可有效破解污泥EPS并降低污泥含水率。
城市污泥中蛋白质资源化的研究进展
蔡家璇, 张盼月, 张光明
2019, 37(3): 17-22. doi: 10.13205/j.hjgc.201903004
摘要:
资源化是城市污泥处理处置的必然趋势,回收利用污泥中丰富的蛋白质用作动物饲料添加剂、发泡剂原料和肥料等是一个新的研究方向。蛋白质资源化包括污泥水解提取蛋白质、蛋白质的纯化分离和污泥蛋白质的开发应用3个步骤。其中,提取蛋白质的方法中热-碱法、热-酸法、超声-碱法和超声-酶法的蛋白质提取率在65%以上。蛋白质纯化的过程中循环水解和膜技术能进一步提高提取液中蛋白质的浓度,盐析沉淀法和等电点沉淀法可回收其中85%以上的蛋白质。用作动物饲料添加剂和肥料是提取纯化出的蛋白质最有前景的应用方式。最后对城市污泥中蛋白质资源化的研究方向提出了建议与展望。
污泥基吸附剂耦合混凝剂深度处理有机物的应用研究
王园园, 张源凯, 查亦飞, 杨雅琼, 徐相龙, 陈瑾惠, 齐鲁, 王洪臣, 刘国华
2019, 37(3): 23-28. doi: 10.13205/j.hjgc.201903005
摘要:
以超低泥龄活性污泥工艺产生的剩余污泥为研究对象,通过高温化学活化的方法将其制备成不同的污泥基吸附剂(sludge-based adsorbents,SBAs),并表征了SBAs的物理化学性质,针对现有工艺出水有机物较高的问题,以有机物(TCOD)去除率为评价指标,优选出性能良好的2种污泥基吸附剂(SBA1、SBA5),并将其与2种混凝剂(Fe_2(SO_4)_3和Al_2(SO_4)_3)耦合使用进一步去除水中有机物。研究结果表明:制备污泥基吸附剂的孔隙结构得到了很大改善,SBA5的有机物去除效率优于SBA1。联用试验中,SBA5与Fe_2(SO_4)_3联用的TCOD去除率达到最高为48%。相比于混凝剂对溶解态COD的去除率,联用试验的去除率从25. 5%~34. 7%提升到49. 3%~60. 1%,实现污泥资源化的同时提高了有机物的去除率。
高温热解对污泥炭特性及其重金属形态变化的影响
刁韩杰, 张进, 王敏艳, 许思涵, 张建云, 曹玉成
2019, 37(3): 29-34. doi: 10.13205/j.hjgc.201903006
摘要:
温度是影响污泥热解产物性质的主要因素之一。研究了热解温度(550,700,850℃)对污泥炭性质、结构和重金属含量及其形态变化的影响。结果表明:污泥炭产率(55. 83%)和H/C(0. 05)在热解温度为850℃时达到最小值。而当热解温度为700℃时,其pH值、比表面积及污泥炭中各重金属总量与残渣态百分比(F4)均为最大值,同时其所含各重金属中生物有效态(F1+F2)的质量分数也均为最低值,即污泥中各重金属潜在的生态风险水平处于最低水平。而当温度升至850℃时,污泥中各重金属相对稳定态质量分数(F3+F4)有所减小,这可能是由于高温条件下金属易随热解气挥发所导致。故700℃是提升污泥炭质量和钝化污泥中重金属、降低其生态风险的最佳温度。
热水解预处理剩余污泥的有机物分布及厌氧消化特性
王磊, 谭学军, 王逸贤, 袁悦, 郑舍予
2019, 37(3): 35-39. doi: 10.13205/j.hjgc.201903007
摘要:
研究了热水解后剩余污泥中有机物分布以及热水解对污泥厌氧消化效果的影响。剩余污泥经过热水解处理后,VSS含量从51. 0%降低至42. 7%,溶解性COD占总COD的比例从0. 5%提高至33. 5%;进一步厌氧消化时,总COD和VS降解率分别提高至35%和41%,甲烷产率提高至0. 25 L/g,累积甲烷产量比未热水解的污泥提高了101. 2%。脱水污泥液累积甲烷产量占热水解污泥甲烷产量的59%,是厌氧消化所产甲烷的主要来源,而脱水泥饼COD转化成甲烷的比例相对较低。根据剩余污泥热水解后液相和固相有机物的厌氧消化特性差异,提出了基于热水解的污泥厌氧消化工艺优化方案。
酸碱调质对污水厂剩余污泥电渗深度脱水的影响
董丽, 柴志福
2019, 37(3): 40-43. doi: 10.13205/j.hjgc.201903008
摘要:
以城市污水处理厂机械脱水后的剩余污泥为对象,研究了不同pH条件下酸碱调质对污泥电渗脱水的影响。试验结果表明:电渗脱水过程的前30 min污泥含水率下降迅速,之后逐渐变缓。Matlab拟合结果表明:含水率随时间的变化曲线与高斯函数(二维)高度吻合(R~2>0. 99)。pH5时,pH越大电渗脱水效果越差。说明微酸性环境有助于污泥的电渗脱水;当pH为5时,脱水所得泥饼的含水率为32. 5%,耗电量和腐蚀量分别为201. 7 k W·h/t和20. 1 kg/t,为试验最低值。
以超声波破解剩余污泥为碳源强化污水脱氮
赵薇, 陈男, 刘永杰, 彭彤, 冯传平
2019, 37(3): 44-49. doi: 10.13205/j.hjgc.201903009
摘要:
针对污水厂生物脱氮碳源不足和剩余污泥难以处置的问题,探讨了利用超声波处理后的剩余污泥作为生物脱氮外加碳源的可行性。研究采用三因素三水平的响应曲面分析法,考察了超声波声能密度、时间和pH对剩余污泥可生化性(BOD_5)的影响,确定了超声波破解剩余污泥的最佳工艺条件。结果表明:在超声波声能密度为2. 0 W/m L,超声波时间为40 min和pH=7. 0的条件下,剩余污泥ρ(BOD_5)为2195 mg/L,增加为原来(88 mg/L)的24. 9倍,大大增强了其可生化性。超声波破解前后剩余污泥的大肠菌群检测结果证明,超声波破解也可将致病菌灭活,使剩余污泥无害化。在以3种剩余污泥产物为外加碳源的反硝化实验中,利用最佳参数条件下处理的剩余污泥为碳源时反硝化效果最好,反应仅进行14 h,ρ(NO_3~--N)从108 mg/L迅速降至3 mg/L,去除率达到95%以上,NH_4~+-N几乎无积累,整个反硝化过程完成仅需24 h,表明采用优化后的超声波预处理条件可以有效提升以剩余污泥为碳源的反硝化效果。
水污染防治
利用剩余污泥制备微生物絮凝剂及其絮凝性能与机理分析
张秀红, 王文轩, 张廉, 沈伟林
2019, 37(3): 50-54. doi: 10.13205/j.hjgc.201903010
摘要:
以城市污水处理厂的剩余活性污泥为原料,以稀盐酸为提取剂制备了污泥絮凝剂,并优化了污泥絮凝剂的制备方法及絮凝条件。当稀盐酸浓度为1. 2 mol/L,破解时间为20 min时,制得的絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝率可达到99. 5%。对于30 g污泥,提取剂稀盐酸的用量为200 m L,浓度为1. 2 mol/L时,连续提取2次,主要絮凝活性成分可基本提取出来。采用加碱溶液的方法对污泥絮凝剂进行提纯,制备得到纯化的絮凝剂PSF-1~3。当絮凝体系pH在4. 0~12. 0时,纯化絮凝剂对高岭土悬浮液的絮凝率均在95%以上。采用红外光谱对3个提纯絮凝剂进行结构解析,结果表明:纯化的污泥絮凝剂中存在O—H和N—H或二者之一,且存及酰胺键,推测絮凝剂的主要絮凝活性成分为多糖和蛋白质。采用扫描电镜对絮凝剂絮凝前后的形貌进行检测,絮凝后高岭土颗粒团聚在絮凝剂周围,由此推测在高岭土和絮凝剂之间产生吸附架桥作用。
好氧颗粒污泥与膜生物反应器组合工艺处理城市生活污水
张文静, 刘彤宙, 董文艺, 尚文涛, 孙飞云
2019, 37(3): 55-60. doi: 10.13205/j.hjgc.201903011
摘要:
为解决城市生活污水处理工艺存在水力停留时间较长、占地面积较大、脱氮除磷效果较差等问题,研究开发一套处理城市生活污水的AGS-MBR新工艺。以20%的实际生活污水和80%的人工配水混合为原水,基于逐步增加有机负荷和缩短沉淀时间的启动方式,连续运行AGS-MBR工艺100 d,考察AGS的污泥特性变化,并监测进、出水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除效果。结果表明:在40 d时,SBR内培养出粒径达到2 mm的好氧颗粒污泥,比耗氧速率为46. 5 mg/(g·h),微生物代谢活性较高。工艺稳定运行期间,出水ρ(COD)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为22,0. 07,9. 5,0. 43mg/L,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。
基于氮气保护膜的超临界水氧化系统模拟与经济性分析
陈久林, 陈海峰, 张凤鸣, 陈智宇, 苏闯建, 杨杰, 贾翠杰, 苗硕, 莫明
2019, 37(3): 61-66. doi: 10.13205/j.hjgc.201903012
摘要:
利用空分装置将空气制成氮气和氧气,以氮气作为保护膜替换水膜反应器中的水膜,可同时解决超临界水氧化系统中氧化剂和蒸发水的消耗。建立基于氮气膜反应器的超临界水氧化(SCWO)系统模拟流程,研究主要运行参数对氮气膜反应器混合段、反应段以及冷凝段流体温度的影响,确定优化的运行参数。在此基础上,对基于氮气膜反应器与水膜反应器的SCWO系统经济性进行对比。研究表明:在系统启动阶段,氮气膜反应器混合段流体温度随着上支路氮气流量以及温度的升高而升高,其中上支路氮气温度对混合段流体温度影响较大;提高混合段流体温度有助于加快有机废液去除速率;冷凝段流体温度随着下支路氮气流量的增加而降低。基于氮气膜反应器的SCWO系统处理成本为195. 87元/t,低于基于水膜反应器的SCWO系统处理成本(222. 78元/t),具有良好的工业应用前景。
PDS协同g-C_3N_4可见光催化降解水体中布洛芬
邓智瀚, 刘国, 谢志豪, 余雯雯, 辜昊
2019, 37(3): 67-74. doi: 10.13205/j.hjgc.201903013
摘要:
以尿素为主要原料,采用热聚合法制备光催化剂g-C_3N_4(石墨相碳化氮),对其进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪分析仪(FT-IR)表征。通过过硫酸钾(PDS)协同g-C_3N_4可见光催化降解布洛芬实验,探究各种因素对布洛芬光解效率的影响;通过淬灭实验、荧光光谱(PL)测试以及降解中间产物分析,推导了PDS协同g-C_3N_4光催化降解布洛芬的反应机理。结果表明:g-C_3N_4是由片状薄层堆积而成的,在g-C_3N_4投加量为1. 0 g/L,布洛芬初始浓度为10 mg/L,PDS的最佳添加量为3. 334 mmol/L,pH为3时,布洛芬的光催化降解效果最佳,光反应4 h内布洛芬的降解率达到90%以上。PDS的加入显著提升了g-C_3N_4对布洛芬的光催化降解率,其中h~+在光解过程中起主导作用,加入PDS不仅会生成能光解布洛芬的SO_4~-·,还可以降低催化剂g-C_3N_4光生空穴和电子的复合程度,提高h~+的利用率。布洛芬降解过程生成一系列小分子中间产物,最终生成无机盐和水。
低温条件对SBR工艺亚硝酸氧化菌种群结构的影响
张琼, 包鹏, 彭永臻, 张亮
2019, 37(3): 75-81. doi: 10.13205/j.hjgc.201903014
摘要:
为了解低温条件对SBR工艺亚硝酸氧化菌种群结构的影响,以模拟废水为处理对象,在低温条件下(12~20℃),分别启动全程硝化SBR反应器和亚硝酸氧化SBR反应器,检测分析主要亚硝酸氧化微生物丰度变化及种群结构特性。结果表明:全程硝化SBR反应器和亚硝酸氧化SBR反应器经过驯化后均可在低温条件下完成全程硝化和亚硝酸氧化过程,且可检测的优势NOB菌均为Nitrobacter和Nitrotoga,其主要优势菌种分别为Nitrobacter winogradskyi和Candidatus nitrotoga arctica。
毒性物质苯酚对除磷系统污泥活性及性能的影响
王雅平, 杨宁波, 马桂香, 王素娥
2019, 37(3): 82-86. doi: 10.13205/j.hjgc.201903015
摘要:
为了探究毒性物质苯酚对生物除磷系统污泥性质及性能的影响,建立序批式厌氧/好氧(A/O)序批式反应器,通过控制进水苯酚含量分析了苯酚对生物除磷系统活性污泥及除磷性能的影响。结果表明:低浓度苯酚对活性污泥及生物除磷性能影响不明显,而高浓度苯酚(50 mg/L)条件下COD去除率为77. 8%~79. 2%,出水ρ(PO_4~(3-)-P)为1. 27 mg/L,PO_4~(3-)-P去除率仅为79. 3%。此外,高浓度苯酚能够减少污泥中总悬浮固体(MLSS)和提高污泥体积指数(SVI),从而导致污泥膨胀。苯酚存在可抑制聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷,当苯酚含量为50 mg/L时,厌氧最大释磷量仅为41. 9 mg/L,远低于空白组。此外,苯酚在活性污泥系统中能被部分降解,并且好氧降解高于厌氧降解。苯酚存在能够抑制生物除磷相关关键酶的活性。
猪场沼液的卷式反渗透膜浓缩试验研究
武林, 迟翔, 周文兵, 杜德利, 彭嘉炜, 肖乃东
2019, 37(3): 87-91. doi: 10.13205/j.hjgc.201903016
摘要:
沼液的养分浓缩和体积的减量化是其高效利用的前提。研究了不同条件下反渗透膜对预处理后沼液的浓缩效果,比较了不同反渗透膜操作压力、沼液初始pH值、沼液温度以及不同体积浓缩倍数对沼液浓缩的影响及规律。在此基础上,通过正交试验综合考虑体积浓缩速率、主要养分浓度和养分截留率,得出最适宜的反渗透膜浓缩条件为:操作压力为3500 k Pa、沼液温度为35℃,初始pH值为5. 0。
氮掺杂二氧化钛光催化氧化降解污水中四环素
梁钊, 李子富, 周晓琴, 倪结文
2019, 37(3): 92-97. doi: 10.13205/j.hjgc.201903017
摘要:
以氮掺杂二氧化钛(N-TiO_2)作为催化剂,四环素作为目标污染物,以可见光作为光源,研究N-TiO_2在可见光源条件下,光催化氧化降解四环素的效果。当四环素初始浓度为50 mg/L时,在pH=8,催化剂投加量为1. 0 g/L较优的反应条件下,N-TiO_2光催化氧化降解四环素的效率可达到97%以上。研究表明:阴离子对降解过程有抑制作用,但对最终降解效果无显著影响。反应过程中起主要作用的活性基团为光生空穴。
铁有机骨架材料对偶氮型阴离子染料的吸附
许倩倩, 孙德帅, 亓雁飞, 段良燕, 李润浩, 朱洪堂
2019, 37(3): 98-103. doi: 10.13205/j.hjgc.201903018
摘要:
金属有机骨架材料由于结构可调、可选择性吸附和可再生性等优点成为处理染料废水的新型材料。以常温下合成的铁有机骨架材料作为吸附剂,探索铁有机骨架材料对具有相似结构的阴离子染料吸附性能的影响。结果表明:在酸性条件下,铁有机骨架材料对染料的脱色率更高;并且材料对阴离子染料的吸附量随着染料初始浓度的增大而增大。Langmuir恒温吸附模型可以很好地描述吸附过程,计算得到的饱和吸附量随着染料分子截面积的增加而减小。对吸附机理进行探讨发现:Fe-BDC的电荷中心与阴离子染料之间的静电引力是吸附的主要作用力,染料分子中羟基、氨基等含有孤对电子的官能团与Fe-BDC中铁原子的相互作用也是吸附的重要作用力。
湿法脱硫系统中二水硫酸钙结晶特性分析
石少晴, 余琬冰, 蒋惠梦, 王祖武, 陈超
2019, 37(3): 104-108. doi: 10.13205/j.hjgc.201903019
摘要:
为解决脱硫塔内部结垢问题,通过探究系统温度、pH值、过饱和度对二水硫酸钙结晶诱导时间的影响,以及不同过饱和度下Cl~-、Na~+和Mg~(2+)对晶体诱导时间、抑制效率、表面能和成核率的影响来表征结晶成垢的趋势。结果表明:温度和过饱和度升高均会显著缩短二水硫酸钙结晶诱导时间,而pH值的影响相对较小;添加Mg~(2+)、Cl~-、Na~+可以延长结晶诱导时间、增大晶体表面能并缩小晶体成核速率,且均对二水硫酸钙的结晶起到抑制作用,抑制强度遵循Mg~(2+)>Cl~->Na~+的规律。
大气污染防治
济南市冬季大气颗粒物粒径谱分布特征
夏志勇, 吕波, 李海滨, 付华轩, 王治非, 石梓含
2019, 37(3): 109-112. doi: 10.13205/j.hjgc.201903020
摘要:
2015年2月,采用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)和空气动力学粒径谱仪(APS)对济南市冬季大气中粒径为14. 6 nm~10μm的颗粒物粒径谱的分布进行连续监测和分析研究。结果表明:济南市冬季大气颗粒物数浓度较高,平均为47472个/cm~3。各模态对颗粒物数浓度、表面积浓度和体积浓度的贡献表明,济南市冬季大气颗粒物偏细,积聚模态粒子是可吸入颗粒物(PM_(10))的主要组成部分。数浓度谱日变化特征表明,济南市冬季大气颗粒物污染主要受道路交通源排放和新粒子生成转化的影响。春节期间,烟花爆竹的燃放会导致大气颗粒物数浓度和质量浓度明显升高,烟花爆竹燃放对颗粒物数浓度的影响主要由爱根核模态和积聚模态共同作用形成。
基于混合氧化剂的液相氧化法同时脱硫脱硝效能的优化
许源, 陶汉中, 张栋玮
2019, 37(3): 113-117. doi: 10.13205/j.hjgc.201903021
摘要:
在玻璃鼓泡反应瓶中进行H_2O_2和Na_2S_2O_8两种混合氧化剂吸收SO_2和NO的实验研究,结果表明,混合氧化剂的脱硫脱硝总效率(系统脱硫与脱硝效率之和)明显大于其各自单独使用的情况。选取浓度为2%H_2O_2和10%Na_2S_2O_8混合氧化剂溶液作为实验工质,研究混合氧化剂不同浓度、温度、pH、液位高度、混合气速以及反应级数等参数对系统脱硫脱硝效果的影响。结果表明:随着混合氧化剂温度从15℃升高到90℃,系统的脱硫脱硝率分别提高了3. 64%、11. 95%;随着混合氧化剂pH值从7增加到13,系统脱硫率提高了2. 14%;随着混合氧化剂pH值从7增加到11,系统脱硝率提高了1. 36%,pH值从11增加到13,系统脱硝率下降了0. 57%;随着混合氧化剂的液位高度从2 cm增加到8 cm,系统的脱硫脱硝率分别提高了12. 84%、7. 78%;随着混合流量从2. 5 L/min增加到12. 5 L/min,系统的脱硫脱硝率分别下降了5%、4. 34%。随着反应瓶级数从1增加到4,系统的脱硫脱硝率分别提高了22. 06%、15. 34%。系统的脱硫脱硝率随混合氧化剂的温度、液位高度、反应瓶级数增加而提高,随烟气气速增加而降低。而随着混合氧化剂pH值的升高,系统脱硫率呈上升趋势,而脱硝率呈先升后降趋势。
非热等离子体强化尿素-SCR脱除NO_x
樊星, 亢思静, 李坚, 安登飞
2019, 37(3): 118-123. doi: 10.13205/j.hjgc.201903022
摘要:
针对低温条件下尿素-SCR存在的尿素分解不完全以及脱硝效率低的问题,利用介质阻挡放电产生非热等离子体,并将其与同时具有催化尿素分解和催化NO_x还原活性的MnO_x/Al_2O_3催化剂相结合,考察了非热等离子体对于低温(100℃)下尿素催化分解制氨以及NH_3-SCR和尿素-SCR脱除NO_x的强化作用。结果表明:仅有催化作用时100℃下尿素难以分解,NH_3-SCR也仅能脱除23. 0%的NO_x。在催化床层内施加较低放电功率(约10 W)的非热等离子体既可促使尿素在低温下高效分解制氨,又可显著强化NH_3-SCR对于NO的脱除,并最终在MnO_x/Al_2O_3催化剂表面实现尿素-SCR高效脱除NO。
燃煤热电厂烟气超低排放改造工程实践
盛洪产, 周为莉, 楼军, 邹思敏, 杨梦亚, 李昌旭, 吴祖良
2019, 37(3): 124-127. doi: 10.13205/j.hjgc.201903023
摘要:
某燃煤热电厂采用SNCR-SCR耦合脱硝+布袋除尘+湿法石灰石-石膏烟气脱硫+湿式静电除尘的组合工艺对原烟气净化设施进行改造,以实现烟气污染物的超低排放。随机抽取1个月的污染物排放数据进行分析,结果表明:SO_2排放浓度非常低,平均浓度仅为6. 32 mg/m~3,应进一步优化控制参数实现经济运行。NO_x排放浓度稳定,98. 2%的时段排放浓度<50 mg/m~3,但氨逃逸控制不理想。经过湿法脱硫和湿式静电除尘后,96%的时段粉尘排放浓度<2. 5 mg/m~3。综合分析,组合工艺是一种适合燃煤烟气超低排放改造的可靠工艺。
介质阻挡等离子体协同催化处理VOCs的研究进展
杨阳, 刘盛余, 李燕, 何廷宇, 贾冰阳, 陈力
2019, 37(3): 128-131. doi: 10.13205/j.hjgc.201903024
摘要:
针对低浓度、大风量VOCs的治理,传统技术存在技术和经济上的局限性,而低温等离子体技术作为一种新技术,在处理VOCs方面具有成本低、结构简单、适用性广等优点,但仍存在矿化度低,去除率不稳定,副产物二次污染等问题。从反应器结构、介质种类、催化剂种类及放置方式、烟气湿度等方面综述了介质阻挡等离子体协同催化处理VOCs技术的研究进展及影响因素,并对该项技术的发展进行展望。
城市地面对大气污染贡献的计算与分析——以保定市主城区为例
安丽娜, 赵文廷, 杜哲
2019, 37(3): 132-135. doi: 10.13205/j.hjgc.201903025
摘要:
固体地球对大气的净化能力主要受地面透气和透水性能的影响。以气体和水循环理论为基础,改进大气污染箱式模型,通过不同地面类型的透气、透水性试验,计算和分析了保定市主城区地面对大气污染的贡献。结果表明:城市房屋建设和地面硬化阻隔了大气与固体地球之间的气和水循环,降低了固体地球对大气的净化能力。保定市主城区混凝土地面和房屋覆盖区地面共占84. 6%,与裸地、水域、草地、林地相比,城市地面气体通量分别降低了82. 1%、81. 9%、83. 0%、84. 2%;水的入渗通量分别降低了84. 6%、0. 0%、84. 6%、84. 6%;水的蒸发通量分别降低了82. 9%、81. 5%、82. 4%、81. 8%。因此,地面类型变化使保定市主城区固体地球对大气的净化能力也相应降低了81. 5%~84. 6%。由此可见,改善城市地面透气和透水性是大气污染防治新途径。
贵金属催化剂催化燃烧挥发性有机物(VOCs)的研究进展
高寒, 董艳春, 周术元
2019, 37(3): 136-141. doi: 10.13205/j.hjgc.201903026
摘要:
催化燃烧技术是目前处理挥发性有机物(VOCs)最有效的技术之一。在用于催化燃烧VOCs的催化剂中,贵金属因其优异的催化活性而受到众多关注。从活性组分和载体两方面,对贵金属催化剂催化燃烧VOCs的最新报道进行综述。目前,催化剂活性组分的研究重点在于铂、钯、金等单组分贵金属的改性和双组分贵金属的设计合成;对载体的研究主要涉及酸性、孔结构以及载体与金属的强相互作用。未来还需进一步提高贵金属催化剂的抗中毒性能。
等离子体净化TCB影响参数实验
马名烽, 陈扬, 竹涛, 冯钦忠, 王俊峰
2019, 37(3): 142-145. doi: 10.13205/j.hjgc.201903027
摘要:
等离子体对污染物拥有高效破坏能力。利用自行设计的脉冲放电实验平台,用1,2,4-三氯苯(TCB)模拟二噁英,考察等离子体体系的运行参数,如电源电压、频率、TCB浓度、流量、O_2含量、水分含量对净化TCB的影响。电压和频率增大,输入功率增加,TCB去除率增加;在10~90 mg/m~3浓度内,初始浓度增加,TCB去除率先增加后降低;气体流量所反映的停留时间,在低频率时去除率随停留时间增加而增加,高放电频率时停留时间对TCB去除率影响较小。
固废处理与处置
新疆地区电厂脱硫石膏增强的水泥基污泥固化剂的制备及性能分析
李诗尧, 赵纯, 孙志华, 陈海婴, 张森, 李子晨, 刘焕芳
2019, 37(3): 146-151. doi: 10.13205/j.hjgc.201903028
摘要:
利用水泥基和电厂废弃脱硫石膏研制适用于新疆地区经济高效污泥固化剂,采用单因素多水平和响应面分析的方法研究硅酸盐水泥、脱硫石膏、粉煤灰、过硫酸钾(KPS)的掺比和固化时间对污泥固化体无侧限抗压强度的影响,运用Design-expert优化污泥固化体的无侧限抗压强度,并利用扫描电镜分析污泥固化体的微观结构。实验表明:水泥基和电厂废弃的脱硫石膏能够有效改善污泥固化体的抗压强度;当工程应用中,需要抗压强度最佳时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)∶m(粉煤灰)∶m(KPS)=100∶3∶1∶1∶0. 5、固化时间为3 d;而需要经济最优时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)=100∶1∶1、固化时间为7 d,处理每吨污泥的药剂成本为5~6元。
城市生活垃圾与园林废物的热解实验
邢文龙, 张蒙蒙, 朱赫男, 宋强, 宋丽华, 贾晋炜, 舒新前
2019, 37(3): 152-157. doi: 10.13205/j.hjgc.201903029
摘要:
以城市生活垃圾与园林废弃的松木和柏木作为实验原料,采用实验室固定床反应器进行共热解实验研究,考察了松木、柏木添加对生活垃圾热解失重率、热解产物产率的影响,利用GC-MS、FT-IR分析热解油成分。实验结果表明:生活垃圾和松木(4∶1)、柏木(3∶2)共热解时热解油产率分别增加了6. 6,4. 7百分点,热解油的热值分别提高10. 31,8. 01 MJ/kg;混合物在热解过程中出现明显的协同作用,共热解最大失重率比生活垃圾单独热解分别增加了11,8百分点;热解动力学分析表明,共热解反应的表观活化能较单独热解时分别降低了3. 85,6. 10 k J/mol;热解油的GC-MS及FT-IR分析表明,共热解降低了醇类、羧酸类、脂肪烃类等含氧有机物含量,提高了热解油的热值,使热解油品质得到有效改善。
基于新测试方法的市政污泥干化过程中的黏滞特性研究
周丕仁, 姚杰, 邓文义
2019, 37(3): 158-162. doi: 10.13205/j.hjgc.201903030
摘要:
采用新型污泥黏滞特性测量装置检测了市政污泥干化过程黏滞特性的变化规律,采用黏性正应力、黏性切应力和结团应力表征污泥黏滞特性,并探讨了污泥含水率、CaO添加剂和温度的影响。实验结果表明:随着温度升高,污泥的黏性正应力、黏性切应力和结团应力均有明显降低,而添加CaO则会增大污泥的黏滞性。相比温度和CaO的影响,污泥含水率对黏滞性的影响最为显著。
掺加垃圾焚烧飞灰的水泥土重金属浸出毒性及力学特性分析
梁仕华, 陈俊涛, 龚星, 刘亮, 冯德銮, 邓秋月
2019, 37(3): 163-167. doi: 10.13205/j.hjgc.201903031
摘要:
以广州某垃圾焚烧场的焚烧飞灰为研究对象,通过浸出试验研究了不同预处理方法处理飞灰以及掺预处理飞灰的水泥土重金属浸出毒性,并通过无侧限抗压强度(UCS)试验探讨了垃圾焚烧飞灰对水泥土力学特性的影响。结果表明:焚烧飞灰在固液比1∶8条件下,水洗40 min后仅出现铬浸出浓度超标的现象;除硫酸亚铁外,EDTA二钠、磷酸钠和硫化钠均未能同时有效减少飞灰中铬和铅的含量;掺预处理飞灰的水泥土试样强度随着飞灰掺量、水泥含量及龄期的增加而提高; 10%预处理飞灰替代5%水泥后两者水泥土强度相近,说明掺入飞灰可以有效减少水泥用量。掺入飞灰的水泥土重金属浸出浓度远低于预处理飞灰的重金属浸出浓度,符合GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》排放标准限值。
监测与评价
典型海水淡化工艺的生命周期评价
张杉雪, 张文龙, 熊维, 侯兴, 李轶
2019, 37(3): 168-173. doi: 10.13205/j.hjgc.201903032
摘要:
对以反渗透和低温多效蒸馏为主体工艺的海水淡化厂,从其基础设施建设阶段到运行阶段所造成的环境影响开展了生命周期评价。结果表明:反渗透和低温多效蒸馏工艺均在淡化处理阶段产生的环境负荷最大,分别占总体的70%和60%,并且在酸化、海洋水生生态毒性、全球变暖和光化学氧化环境指标上贡献显著。低温多效蒸馏工艺除在以化学药剂投加量为影响因子的非生物资源耗竭,及臭氧层损耗指标上的贡献值小于反渗透工艺外,在其他环境指标上的贡献值均较高于反渗透。总体来说,能源消耗是导致淡化工艺高环境负荷的主要影响因子,反渗透工艺具有比低温多效蒸馏工艺耗能更低更具环境效益,且兼具出水水质高、占地小、效率高等优点,是未来海水淡化发展的趋势所在。
基于GIS的红枫湖流域平坝区境内农业非点源污染估算
张昊天, 周忠发, 刘贤梅, 但雨生, 蒋翼, 尚梦佳
2019, 37(3): 174-179. doi: 10.13205/j.hjgc.201903033
摘要:
为了探求喀斯特地区非点源污染源,通过地理信息技术对红枫湖流域平坝区境内进行水系提取及流域划分,调查农村居民生活污水、畜禽散养、农村生活污水3大非点源污染源,并运用等标污染负荷法,计算各乡镇TP、TN、COD、NH_3-N 4种污染物的总等标污染负荷比,并利用GIS空间技术分析了各乡镇污染贡献度。结果表明:高峰镇总等标污染负荷比最高,为39. 8%,高峰、马场、乐平三镇的总等标污染负荷之和超过80%。研究区化肥流失、禽畜散养的总等标污染负荷比分别为47%和39%,是红枫湖流域平坝区境内非点源污染的主要来源,并提出了针对性的污染防治对策。
大数据背景下采用互信息与随机森林算法的空气质量预测
杨正理, 史文, 陈海霞, 王长鹏
2019, 37(3): 180-185. doi: 10.13205/j.hjgc.201903034
摘要:
为了实现城市空气质量的精准预测,针对与城市空气质量预测相关的大数据种类多、规模大、维度高和生成速度快等特点,在研究城市不同区域空气质量评价指标的基础上,提出不同区域空气质量子空间聚类分析方法,挖掘不同区域空气质量的特征。通过对不同区域进行群体划分,并利用互信息矩阵从城市功能、地形、气象条件等方面辨识与不同区域空气质量相关联的因素,构建基于随机森林算法的城市空气质量预测模型。该方法可以有效识别城市不同区域空气质量的强关联因素,避免由于关联因素的差异性对空气质量预测造成的不利影响。仿真结果表明:该方法适用于大数据的分析与处理,并具有较高的预测精度。
生态风险评估技术框架及其在环境管理中的应用
李素珍, 闫振飞, 付卫强, 杨颖芳, 冯承莲
2019, 37(3): 186-191. doi: 10.13205/j.hjgc.201903035
摘要:
近年来,我国水环境污染呈现高发态势,生态环境遭到严重损害,生态风险隐患问题突出,环境管理的压力不断增大。环境管理战略正在从总量控制向质量控制转变,最终将实现风险控制。故加强生态风险评估方法研究,深入了解风险评估的技术框架和关键科学问题显得尤为重要。研究综述了生态风险评估技术的理论和方法学框架以及关键科学问题,并指出生态风险评估在我国环境管理中的重要意义。
土壤修复
改性凹凸棒土对土壤中Cd~(2+)吸附解吸及钝化效果影响
章绍康, 弓晓峰, 申钊颖, 易佳璐, 邱滋璐
2019, 37(3): 192-197. doi: 10.13205/j.hjgc.201903036
摘要:
以凹凸棒土为原材料进行了热改性、酸改性、壳聚糖负载改性,并采用SEM、FT-IR、XRD表征其结构变化。通过改性凹凸棒土对土壤Cd~(2+)吸附解吸及土柱淋溶实验表明:凹凸棒土及改性凹凸棒土均能有效提高土壤对Cd~(2+)的吸附容量,减少Cd~(2+)的纵向迁移,降低淋溶风险。改性凹凸棒土主要是通过降低土壤中Cd的交换态和碳酸结合态含量增加土壤中Cd的铁锰氧化结合态及有机态含量,达到钝化土壤中Cd效果,综合处理效果优劣顺序为热改性凹凸棒土>酸改性凹凸棒>凹凸棒土>壳聚糖改性凹凸棒土>空白。