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2020年  第38卷  第5期

水污染防治
好氧颗粒污泥快速培养影响参数及方法研究进展
王磊, 湛含辉, 王晴晴, 吴刚
2020, 38(5): 1-7,29. doi: 10.13205/j.hjgc.202005001
摘要:
针对好氧颗粒污泥培养速度慢、启动周期长等突出问题,通过综述好氧颗粒污泥的形成机理、颗粒化主要影响参数以及促进颗粒化的方法,发现调整反应器的水力剪切力、沉降时间、有机负荷、饥饿期等参数有利于诱导微生物分泌更多的胞外聚合物(EPS),促进初期微生物聚集体的快速形成,从而缩短好氧颗粒化时间。因此,当前快速颗粒化的方法基本上是基于诱导初期颗粒聚集体快速形成或直接投加聚集体的方法缩短好氧颗粒化时。最后,总结好氧颗粒快速培养过程中存在问题,并提出好氧颗粒污泥形成机理的明晰、好氧颗粒化的标准以及培养指标体系的建立是解决相关问题的关键,以及今后的研究重点。
淡水湖泊底泥微生物优势属及其生态位分析:以八里河为例
张磊, 王中玉, 王华林, 钟美芳, 黄海, 张化永
2020, 38(5): 8-12,35. doi: 10.13205/j.hjgc.202005002
摘要:
基于2017年7月—2018年4月4个季节的八里河底泥微生物采样分析,分别计算细菌和古菌优势度指数并筛选出优势属,通过生态位宽度、生态位重叠指数和生态响应速率分析,对细菌和古菌优势属进行生存能力分类,并分析其在各季节的发展空间。结果表明:5门13属细菌优势属以变形菌门和厚壁菌门为主,4门8属古菌优势属以广古菌门为主;细菌和古菌优势属按照生存和环境适应能力强弱可划分为4类和3类;多数细菌优势属在除春季外的其他季节具有发展空间,而多数古菌优势属在4个季节交替发展或抑制。
微波与酶联用对印染污泥脱水性能的影响
刘二燕, 薛飞, 许士洪, 李登新
2020, 38(5): 13-17,42. doi: 10.13205/j.hjgc.202005003
摘要:
比较微波、酶、微波与酶联用处理对印染污泥脱水性能的影响,在单因素考察的基础上,以印染污泥中毛细吸水时间(CST)、沉降曲线、扫描电镜(SEM)及EPS的三维荧光光谱等指标,通过正交试验法优选微波与酶联用预处理对破解印染污泥的最佳条件来表征污泥脱水性能,获得联合预处理最佳条件为:酶解温度40 ℃,加酶量0.09 g/g(TSS),酶解时间3 h,微波功率400 W,微波时间150 s。单因素实验结果表明:单独微波(400 W,180 s)和酶(0.09 g/g(TSS),40 ℃,4 h)处理在适当条件下均能促进污泥的破解和胞外聚合物的溶出,多糖和蛋白质的增长率分别为609%和306%,CST分别下降了12.2%和22.0%;而微波与酶联用溶出多糖和蛋白质和的增长率为1353%,CST下降了49.3%,污泥沉降性能最好。扫描电镜结果显示,微波与酶联用使污泥结构变化明显,污泥菌胶团破裂,絮体结构松散,胞内结合水转化为自由水,有利于污泥脱水。
煤制甲醇循环水系统中块状污垢的分析和控制
徐明芝, 叶姜瑜, 李大荣, 于瑶, 王端
2020, 38(5): 18-22. doi: 10.13205/j.hjgc.202005004
摘要:
煤制甲醇厂的循环冷却水系统中因轻微泄漏出现泡沫和微小块状污垢,取样后通过光学显微观察、扫描电镜和化学显色分析表明,该污垢主要为细菌纤维素,并采用微生物学分离手段获得1株优势菌。经16S rDNA基因序列及BIOLOG碳源利用分析表明,该菌为木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)。甲醇浓度和pH值对该菌产纤维素能力影响较大,甲醇浓度为15~25 mL/L时产纤维素最强,pH值为8~9时纤维素产量仅为pH值5.0时的50%。当与其他甲醇降解菌共同生长时,由于竞争性排除、生态位争夺等作用,该菌产纤维素能力下降超过37.9%。该发现为生物法控制煤制甲醇循环冷却水系统中的纤维素污垢提供科学依据。
水环境中PAEs的赋存、环境风险及水质标准
黄盼盼, 王晨晨, 邱春生, 孙力平, 胡帅龙, 张轶凡
2020, 38(5): 23-29. doi: 10.13205/j.hjgc.202005005
摘要:
邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类广泛存在于各类水环境中的内分泌干扰物,长期赋存会对水生生物产生毒害效应,也可通过多种暴露途径对人体健康产生危害。综述了PAEs在不同国家和地区的地表水、沉积物、地下水、污水厂和饮用水中的污染状况,阐述了PAEs对人体和水生生物的毒性效应及其环境风险研究现状,总结了国内外不同类型水质标准对PAEs的限定要求,并对水环境中PAEs的环境风险研究趋势进行了展望。
三维电极法降解阿莫西林模拟废水的工艺研究
史慧敏, 汪群慧, 倪金, 高明, 吴川福
2020, 38(5): 30-35. doi: 10.13205/j.hjgc.202005006
摘要:
电化学氧化法是一种高效且环保的处理技术,在对包括阿莫西林在内的抗生素的处理上具有显著优势。向传统二维电极反应器中添加活性炭作为粒子电极,能降低系统中传质阻力,提高电流效率。探究了利用三维电极反应器处理阿莫西林模拟废水的最佳工艺,并与传统二维电极反应器和单纯活性炭吸附工艺进行对比。结果表明:三维电极反应器处理阿莫西林适宜条件为石英砂占填充粒子总体积为10%,施加电流密度为5 mA/cm2,电解质为17 mmol/L Na2SO4,溶液初始pH为5.56,此时 TOC去除率为49.1%,阿莫西林去除率为99.0%;且三维电极反应器存在电解和吸附的协同作用,使TOC去除率高于单纯活性炭吸附法和二维电极反应器去除率的加和(49.1%>22.0%+8.7%),具有较好的应用前景。
自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展
刘鹏霄, 王旭, 冯玲
2020, 38(5): 36-42. doi: 10.13205/j.hjgc.202005007
摘要:
随着现代分析技术的发展和人们环境安全意识的增强,抗生素等新兴有机污染物在自然水环境中的出现已引起广泛关注。简述了不同自然水体中抗生素的污染现状,分析了自然水环境中抗生素的主要来源和环境危害。分析表明:抗生素在近海海域和河流中的检出频率和浓度均高于湖泊和地下水中的值,这可能是由于人类活动以及污水排放在海洋与河流中较其他水体更频繁所致;污水处理厂出水是自然水环境中抗生素出现的重要来源之一,而抗生素在污水处理厂的去除率与其自身物理化学性质和污水处理工艺有关。
含水层介质中1株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮性能
朱晓明, 赵东华, 阮晓红
2020, 38(5): 43-48. doi: 10.13205/j.hjgc.202005008
摘要:
从受氮污染浅层含水层介质中分离纯化得到1株高效异养硝化-好氧反硝化细菌XK51,经过菌落形态、生理生化特性及16S rDNA基因序列分析,鉴定该菌株为假单胞菌属恶臭假单胞菌(Pseudomonas Putida)。脱氮性能结果表明:XK51为兼性反硝化细菌,能在好氧或缺厌氧条件下高效反硝化脱氮,最大和平均反硝化速率分别为27.3,4.4 mg/(L·h),硝酸盐脱除率为95.3%;该菌株同时具有较高异养硝化能力,最大和平均硝化速率分别为4.2,1.4 mg/(L·h),氨氮脱除率为98.5%。XK51最佳碳源为柠檬酸三钠,适宜生长温度为28~35 ℃,最适温度为30 ℃;适宜生长pH为6.5~8.0,最适pH为7.0。XK51可同时进行异养硝化及同步硝化-反硝化,培养期间未出现明显亚硝酸盐和硝酸盐累积,在含氮污废水处理和地下水氮污染修复方面具有潜在工程应用价值。
微纳米曝气-生态浮岛联合技术处理氮磷污染水体
潘俊, 孙舶洋, 魏炜, 张晋, 谭帅晨, 李瑞昉
2020, 38(5): 49-53,209. doi: 10.13205/j.hjgc.202005009
摘要:
针对传统的曝气-生态浮岛技术搅动水体剧烈,破坏微生物挂膜与根际圈稳定,影响污染水体氮、磷的去除效果等问题,构建了新型微纳米曝气-生态浮岛,在实验室通过微纳米级橡胶曝气管产生微纳米级气泡来提高氮、磷的去除效果。结果表明:新型浮岛在20 d内曝气组的NH4+-N去除率为99.8%,TP去除率为93.03%,NO3--N去除率为78%,使GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水经过处理后可达到Ⅲ类排放标准,水体的弱酸性也可改良至中性。实验证明,微纳米曝气-生态浮岛联合技术能够在短期内有效提升水体的溶解氧含量,且对水体的搅动程度小,有助于提高生物填料挂膜的稳定性,氮、磷去除效果明显高于传统生态浮岛。该成果可为微纳米曝气-生态浮岛联合技术的推广应用提供技术依据。
进水方式及回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷的影响
孙鹏展, 吴俊奇, 康利民
2020, 38(5): 54-59,195. doi: 10.13205/j.hjgc.202005010
摘要:
以实际生活污水(C/N(碳氮比)约为3)为处理对象,研究了进水方式和回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷性能的影响,同时研究了微生物群落结构的变化特征。结果表明:在连续进水和间歇进水条件下,系统对COD去除率分别为87.61%和78.94%,但出水COD平均浓度达GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,系统耐冲击负荷能力较强。当混合液从第6格回流到第1格时,COD和TN去除率分别为88.78%和83.10%,满足GB 18918—2002一级A排放标准,TN处理效果与回流点位置相关。系统污泥量较少,无剩余污泥排放,TP去除效果稍差,采用化学除磷,TP去除效果与回流点位置无关。通过对系统生物多样性和生物膜干质量的分析,表明增加回流改变了系统的微生物种群结构,提高了系统脱氮效率。
2015—2018年河南省辖海河流域水质改善效果评价
李婧, 唐敏, 梁亦欣
2020, 38(5): 60-64,190. doi: 10.13205/j.hjgc.202005011
摘要:
分别采用单因子评价法、综合污染指数评价法和模糊综合评价法对2015—2018年河南省辖海河流域的水质改善效果进行评价分析。结果表明:3种方法的评价结果基本一致,2015—2018年河南省辖海河流域整体水质呈现改善趋势。但各方法侧重点有所不同。单因子评价结果显示,海河流域21项污染因子Ⅰ—Ⅲ类数量占比由2015年的69.63%增加至2018年的89.52%,劣Ⅴ类占比由2015年的15.13%减少至2018年的0.85%;海河流域综合污染指数由2015年的0.89降低至2018年的0.56,水质级别由中度污染改善为轻度污染,其中卫河、共产主义渠、大沙河、安阳河、汤河、马颊河的水质状况均有一定改善;模糊评价结果显示,NH3-N和TP在9项评价因子中权重占比较大,是河南省辖海河流域的主要污染因子;2018年8条河流均达到Ⅰ—Ⅲ类水质。前2种评价方法适用于管理分析,模糊评价法可补充说明河流存在的问题,更适用于研究工作。
陕西省城镇污泥养分与重金属含量特征分析
承书振, 孙长顺, 王丽香, 郭新超, 李元瀚
2020, 38(5): 65-69. doi: 10.13205/j.hjgc.202005012
摘要:
分不同水期调查研究了陕西省不同地区32家城镇污水处理厂出厂污泥中总氮、总磷、总钾、有机质以及Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As 6种重金属元素的含量特征。结果表明:1)陕西省城镇污泥中氮、磷养分及有机物含量较为丰富,但总钾含量不高;污泥总养分含量大体呈现枯水期>平水期>丰水期的分布特征,其中总氮与有机物含量受水期的影响极显著(PJ-T<0.001),而总磷和总钾含量受水期的影响并不显著(PJ-T>0.05)。2)陕西省城镇污泥中重金属含量呈对数正态分布,6种重金属元素含量顺序为Zn>Cu>Cr>Pb>Ni>As;不同水期污泥重金属含量不存在显著性差异(PANOVA>0.05)。3)总体而言,陕西省城镇污泥具有较高的农用价值,且重金属含量处于相对较低的水平,较适合施用于林地、牧草地和不种植食用农作物的耕地,以及用于中碱性土质的土地改良,同时需特别注意,As含量必须控制在标准限值以内。
新型厌氧多级喷动床及其厌氧氨氧化脱氮性能分析
蔡泽祥, 肖隆文, 张大超, 苏昊, 李勇超, 赖城
2020, 38(5): 70-75,83. doi: 10.13205/j.hjgc.202005013
摘要:
为改善厌氧反应器内的流态,加快污泥的颗粒化和形成具有生态梯度的微生物生态系统,设计并制作了新型厌氧多级喷动床,实验测试了反应器的水力喷动、气体喷涌和污泥分层分级现象。在常温下,利用新型厌氧多级喷动床接种混合污泥,经过42 d的培养,成功启动厌氧氨氧化反应器,稳定运行18 d后,NH4+-N、NO2--N去除率均达到90%以上。启动60 d后,反应器底部出现大量粒径2 mm左右的颗粒污泥,且污泥具有良好的稳定性和沉降性能,沉降速度达到70 m/h。结果表明:厌氧多级喷动床因其特殊的水力结构,可有效加快污泥的颗粒化。
亚铁氧化反硝化生物膜反应器中铁矿物的多样性及其对重金属Cd的吸附
粟畅, 李颖芬, 严兴, 种云霄
2020, 38(5): 76-83. doi: 10.13205/j.hjgc.202005014
摘要:
亚铁氧化反硝化过程,是指亚铁氧化和NO3--N还原相结合的生物矿化过程,该过程不仅可以实现水中NO3--N脱除,还可以得到对多种污染物有较强吸附去除能力的铁矿物。构建了亚铁氧化反硝化过程的连续流式生物膜反应器,分析了反应器运行3个月后内部生成的颗粒物特性及其对重金属镉(Cd)的吸附效果。结果表明:反应器内不同位置会生成颗粒成分不同的铁矿物,下部和中部以菱铁矿为主,上部以针铁矿为主。这些颗粒均具有较大的比表面积和多种有利于吸附的有机官能团,对于水中Cd2+具有较强的吸附能力,不同位置形成的颗粒物的吸附去除率从大到小依次为出水>上部>中部>下部,去除率均可达到84%以上,吸附动力学和热力学方程更符合准二级动力学方程和Freundlich模型。
磁性纳米复合吸附剂PFM对铜的吸附性能与吸附机理研究
李静, 鲍东杰, 王向宁, 刘占孟
2020, 38(5): 84-88. doi: 10.13205/j.hjgc.202005015
摘要:
制备了磁性纳米复合吸附剂PAM@Fe3O4/MnO2(PFM),用于含铜废水的吸附实验研究,考察了吸附剂投加量、重金属溶液初始浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验结果表明:磁性纳米复合吸附剂PFM可有效去除水中的铜离子,在Cu2+浓度为50 mg/L,pH为6.0,吸附剂量为1.6 g/L的条件下,在400 min达到吸附平衡,吸附容量可达到30.29 mg/g,Cu2+去除率可达到97%。吸附-再生循环实验证实PFM具有良好的再生性能,在去除Cu2+方面具有很好的实际应用前景。VSM分析表明:纳米PFM具备超顺磁性和铁磁性的优势;PFM的XRD图谱显示,PAM附着于纳米Fe3O4/MnO2表面,增强了其与溶液中金属离子接触的表面积,有利于对金属离子的吸附;在纳米PFM吸附剂的FTIR中出现PAM中的酰胺键,印证了Fe3O4/MnO2与PAM成功制备为磁性纳米复合吸附剂PFM。
大气污染防治
CuO-WO3/TiO2催化剂制备方法对NH3-SCR脱硝性能的影响
刘海岩, 李冬, 苗雪, 朱元元, 刘小峰, 吕莹, 李杰, 吴萍霞, 彭悦, 陈建军, 李俊华
2020, 38(5): 89-95. doi: 10.13205/j.hjgc.202005016
摘要:
分别采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备xCuO-yWO3/TiO2催化剂(x,y分别代表样品中ω(CuO)和ω(WO3)),并在微型固定床反应器中对制备的xCuO-yWO3/TiO2催化剂进行选择性催化还原脱硝(NH3-SCR)性能评价。结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的2CuO-6WO3/TiO2催化剂具有较好的脱硝性能,在250~350 ℃,NOx转化率达到90%以上,相较于浸渍法制备的2CuO-6WO3/TiO2催化剂活性明显提高。并采用BET、XRD、H2-TPR、NH3-TPD和XPS等表征手段对制备的催化剂进一步表征分析,结果表明:通过溶胶-凝胶法制备2CuO-6WO3/TiO2催化剂的比表面积和表面化学吸附氧明显提高,且还原能力和酸性增强,对NH3的吸附能力亦有所提高,因此溶胶-凝胶法制备的2CuO-6WO3/TiO2催化剂表现出较好的NH3-SCR脱硝性能。
2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发数值模拟
周川, 吴其荣, 喻江涛, 秦福初
2020, 38(5): 96-101. doi: 10.13205/j.hjgc.202005017
摘要:
针对某2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发过程进行了CFD数值模拟,分析了蒸发过程中烟道内的气液分布和变化规律,喷嘴参数对蒸发性能的影响,以及蒸发过程随着负荷降低的变化规律。结果表明:液滴颗粒可在烟道内完全蒸发;粒径从40 μm增加到80 μm时,液滴蒸发时间从0.26 s增加到0.62 s,蒸发距离从6.15 m增加到13.41 m;蒸发时间和蒸发距离与液滴粒径近似呈线性关系;蒸发时间随着喷射角度的增加而减小;喷射角度为90°时,蒸发距离最短;喷射角度为120°时,蒸发距离最大;3种喷射方向中,逆流喷射方式蒸发时间最长,但蒸发距离最短;负荷降低,蒸发时间增加;负荷由75%降低至50%时,蒸发距离有显著提升。
O3氧化-湿式镁法同步脱除烧结烟气中NOx和SO2的中试研究
胡沈达, 苏伟, 邢奕, 张振威, 周静, 王键, 夏经亮
2020, 38(5): 102-106. doi: 10.13205/j.hjgc.202005018
摘要:
为了探究烧结烟气O3镁法吸收技术的实际应用情况,对模拟烧结烟气开展O3氧化镁法吸收技术的中试研究。采用中晶中试试验平台研究验证O3氧化镁法吸收技术的脱硫脱硝超低排放路线,研究表明:在烟气量为1000 m3/h,ρ(SO2)为1500 mg/m3,ρ(NO)为280 mg/m3,烟温为130 ℃的条件下,将n(O3)∶n(NO)控制在1.5∶1以上时,NO氧化效率可稳定达到100%,系统整体NOx脱除率可达到90%,出口的ρ(NOx)可维持在20~35 mg/m3。研究结果表明,中试条件下O3氧化镁法吸收技术应用于烧结烟气脱硫脱硝满足钢铁行业对硫氧化物和NOx的超低排放标准。
ZrO2掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响
吴彦霞, 梁海龙, 陈鑫, 陈琛, 王献忠, 陈玉峰, 戴长友, 胡利明
2020, 38(5): 107-112,119. doi: 10.13205/j.hjgc.202005019
摘要:
采用浸渍法制备了一系列V2O5-MoO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2-ZrO2催化剂,考察了ω(V2O5/TiO2)、ω(MoO3/TiO2)及ω(ZrO2/TiO2)对催化剂选择性催化还原NO性能的影响。结果表明:ω(V2O5/TiO2)为3%,ω(MoO3/TiO2)为6%,ω(ZrO2/TiO2)为30%的催化剂具有最佳的脱硝活性、较低的SO2氧化率及较好的抗硫抗水性能。采用XRD、TG、BET、SEM、H2-TPR及NH3-TPD等手段,对上述催化剂的理化性能及结构进行表征。结果表明:掺杂ZrO2的催化剂具有更好的选择性催化还原NO活性,这与其较大的比表面积、较多的表面羟基、均匀的粒径、优良的氧化还原性能和较多的弱酸性位有关。
雾霾频发区域典型城市大气PM2.5中金属污染特征及来源分析
邓林俐, 张凯山
2020, 38(5): 113-119. doi: 10.13205/j.hjgc.202005020
摘要:
吸附在大气细颗粒物PM2.5中的金属元素具有强稳定性和富集性,随着城市大气PM2.5污染加剧,对公众健康构成极大的威胁。为了解大气PM2.5中金属污染的地区特征,选取中国雾霾发生频次较高区域中典型城市作为研究对象,概述了2013—2017年城市大气PM2.5中金属污染水平、时空分布特征及其主要来源。经分析,地区气象条件、工业布局和污染源的差别是各城市大气PM2.5中金属元素污染水平及时空分布存在较大差异的主要原因。二次气溶胶、燃煤和生物质燃烧在研究城市大气PM2.5金属元素来源中占据主要贡献,其他源类在各个地区贡献率有所不同。未来的工作应进一步探讨工业布局的改变对大气PM2.5及其中金属元素污染及来源的影响,以期为环保部门制定有效的大气污染防治措施提供参考。
组合袋式除尘器的内部流场模拟
乐文毅, 段超龙, 谢冬明
2020, 38(5): 120-125,95. doi: 10.13205/j.hjgc.202005021
摘要:
采用CFD数值模拟方法对4种边界条件下组合袋式除尘器内的气流分布规律进行了研究,获取了在高负压、高入口风速条件下,导流板的设置与否及进出风口的相对角度对除尘器内部气流分布的影响规律。结果表明:滤袋下部设置导流板不仅可避免活性炭颗粒冲击滤袋,也进一步提升了滤袋的过滤性能;进风口与出风口相对角度为90°时,该除尘器的过滤效果较优;进风口处的入口射流效应使得靠近除尘器边缘处滤袋的过滤效果优于远离除尘器边缘处的效果。以上研究结果可为进一步优化组合袋式除尘器结构提供参考。
宝鸡城市主干道植被叶子滞尘对环境污染的磁学响应
张俊辉, 李东兴, 刘滨, 林青, 周雄辉, 康秀丽
2020, 38(5): 126-132. doi: 10.13205/j.hjgc.202005022
摘要:
为探究城市主干道植被滞尘对环境污染的磁学响应,采集宝鸡市道路两侧不同类型植被叶子进行系统的环境磁学测试。结果表明:街道两侧植被叶子主要为低矫顽力的多畴磁铁矿和磁赤铁矿,同时含有高矫顽力赤铁矿。城市道路叶子磁性矿物浓度高于校园清洁区,载磁矿物粒径集中在0.1~5 μm,其中离交通线较远的草本粒径相对较细,为0.1~1 μm。同一高度不同时间(5月和11月)植被记录的环境污染存在差异,距地表0.05 m草本和4 m处乔木的叶子5月记录的污染较11月严重,而0.25 m和1 m处的灌木11月污染较重。城市主干道空间分布呈现两个污染峰值区,分别为包含姜谭路与宝福路的A区和东风路所在B区,这与繁忙的交通和区域内分布的重工业企业有关。
固废处理与处置
钢渣改性研究进展及展望
王会刚, 彭犇, 岳昌盛, 吴龙, 邱桂博, 白智韬, 张梅, 郭敏
2020, 38(5): 133-137,106. doi: 10.13205/j.hjgc.202005023
摘要:
我国钢渣产生量巨大,随着日益严格的环保要求,为使钢渣达到资源化利用的目的,钢渣改性成为需要迫切解决的工作。简述了我国钢铁行业产生的钢渣的组成特点、资源化利用存在的问题;重点综述了钢渣改性的研究进展。结合现存钢渣改性工艺的特点,指出热态钢渣碳酸化改性,不仅可以充分利用钢渣本身的巨大热能,实现钢厂内CO2减排,还能够实现钢渣稳定性和胶凝性能的改善,是今后钢渣改性研究的重要方向。
基于清洁生产理念的建筑垃圾减量技术
曾光, 李方芳, 唐堂, 鲁官友, 雷国元
2020, 38(5): 138-143. doi: 10.13205/j.hjgc.202005024
摘要:
建筑垃圾的处理仍是一个世界性难题,在中国其主要处理方式仍是传统填埋。垃圾填埋会占用土地、污染土壤和地下水、释放温室气体甲烷等。建筑垃圾产生于建筑工业,在建筑工业整个环节中贯彻清洁生产理念是解决建筑垃圾问题的根本措施。调研世界建筑垃圾处置现状和发展趋势,可知建筑垃圾管理的主要措施是源头减量、施工减量和资源化利用,贯彻"避免产生、尽量减少、资源化利用和安全弃置"的原则,具体通过优化设计、采用先进施工技术、健全法律法规、强化施工过程管理和废物就地利用等方式实现,最终降低外运至消纳场的建筑垃圾量。结合中国实际情况,建筑垃圾用于道路材料有很大发展空间。
热水解污泥-香蕉秸秆改善厌氧消化性能实验
邓清华, 张健, 冼萍, 方晴, 蒙政成
2020, 38(5): 144-149. doi: 10.13205/j.hjgc.202005025
摘要:
采用添加高有机质含量的香蕉秸秆协同厌氧以及高温高压热水解预处理的方法,可显著提高低有机质污泥甲烷产率和厌氧消化性能。生化甲烷潜力实验结果表明:经过预处理后的污泥、香蕉秸秆及其混合物厌氧消化最大累积甲烷产量分别为388,372,537 mL/gVS,甲烷提升产量及协同效应显著。在污泥、香蕉秸秆及其混合物各自的最佳预处理条件下,甲烷产量达到80%的时间(T80)分别为12,19,17 d;SCOD溶出值分别为预处理前的14.4,2.8,5.9倍;厌氧消化结束后,SCOD去除率分别为93.7%、89.8%、94.5%;VS去除率分别为48.4%、48.8%、59.2%;热水解预处理使液相中溶解性蛋白质和VFA、溶解性多糖的浓度增加明显,分别为预处理前的14.5,5.1,8.2倍,随后的厌氧消化阶段的去除率分别为94.4%、94.9%和95.2%,稍高于单独厌氧消化的有机质降解率。
污泥基发泡保温材料的制备及性能分析
汪艺惟, 孙奇, 周彩玲, 宋鑫, 葛仕福
2020, 38(5): 150-154. doi: 10.13205/j.hjgc.202005026
摘要:
随着污水处理厂污泥产量急剧增长,污泥资源化利用至关重要,将污泥制备成泡沫保温材料,可满足我国可持续发展战略的需求。主要研究了发泡剂和稳泡剂复配比对发泡倍数及泡沫半衰期影响,优选出最佳发泡材料OP及纤维素醚的配比分别为0.6%和0.3%。在此基础上,通过正交实验研究污泥添加比、水泥添加比和水料比对发泡保温材料性能的影响,建立综合性能指标,获得污泥基发泡保温材料性能影响因素顺序为水料比>污泥添加比>水泥添加比。当污泥添加比、水泥添加比、水料比分别为12.5%、55.5%、0.5%时,材料性能最佳,抗压强度、导热系数和密度分别为0.32 MPa、0.072 W/(m·K)和624.4 kg/m3,满足无机发泡材料抗压强度C0.3,干密度等级A07 (JG/T 266—2014《国家建筑工业行业标准》)。
拟自然堆存条件下pH值对赤泥中稀有金属的浸出影响
荣思睿, 彭道平, 陈剑楠
2020, 38(5): 155-159,178. doi: 10.13205/j.hjgc.202005027
摘要:
通过采集5个不同铝厂的赤泥样品进行序批式浸出实验,模拟自然堆存条件下赤泥中稀有金属在不同pH值时的浸出行为。结果表明:样品中La、Sc、Y的浸出率随pH值升高而降低,在极酸条件(2
不同含水率污泥和小麦秸秆混合热解制备富氢合成气
郭朝强, 尚双, 兰奎, 李泽善, 熊涛, 张娟娟, 王艳, 秦振华, 李建芬
2020, 38(5): 160-164,214. doi: 10.13205/j.hjgc.202005028
摘要:
为拓展活性污泥资源化利用方向,在固定床反应器中研究了不同含水率污泥与小麦秸秆的共热解。将不同含水率的污泥和秸秆在600~900 ℃范围内混合热解,研究了热解温度、污泥含水率和秸秆添加量对气体组成的影响。当污泥含水率一定时,随着反应器温度的升高,H2和CO的含量逐渐增加。在相同温度下,随着污泥含水率的增加,H2的含量呈现先增加后减少的趋势,而CO含量呈逐渐下降趋势。当污泥含水率为60%时,H2的含量达到最大值。当热解温度为800 ℃时,制备富氢合成气的最佳比例为40%的秸秆与含水率为60%的污泥混合热解。
土壤修复
化学氧化法修复TPH污染土壤的效果比较及工艺研究
缪周伟
2020, 38(5): 165-170. doi: 10.13205/j.hjgc.202005029
摘要:
以TPH污染土壤为研究对象,研究了不同化学氧化体系对TPH污染土壤的修复效果及影响因素。研究表明:Fenton、类Fenton及碱活化过硫酸盐3个体系都对TPH污染土壤有较好的修复效果。柠檬酸的加入改善了Fenton体系的催化作用,类Fenton体系降解效果最佳。TPH在类Fenton及碱活化过硫酸盐体系中的降解符合准一级反应动力学,提高H2O2、柠檬酸和过硫酸盐的浓度均有利于TPH的降解。强化混合、分次投加氧化剂及减小土壤粒径均可以提高TPH的降解效率,节约氧化剂用量。类Fenton体系中有效成分主要为·OH,碱活化过硫酸盐体系中除了·OH外,还存在SO4-·或O2-·等的作用,因此氧化剂利用率较高。
汞污染生物修复研究进展
贾威, 陈金全, 常军军
2020, 38(5): 171-178. doi: 10.13205/j.hjgc.202005030
摘要:
汞污染的人为来源主要包括化石燃料燃烧、矿产开采与加工、垃圾焚烧及涉汞产品的生产使用等。生物修复法因具有成本低、易操作、生态友好等优点,在汞污染的治理与修复中具有良好的应用前景。综述了环境中汞污染的主要来源和污染现状,分析总结了基于植物和微生物作用的生态友好型技术在汞污染土壤和水体修复中的应用及作用机理的研究进展,并提出汞污染生物修复中应进一步研究和实践的问题,旨在为汞污染的生物修复提供科学参考。
环境因子对沙土覆盖底泥抑制有机磷释放的影响
辜昊, 张雯, 刘国, 陈春梅, 邓智瀚, 谢志豪
2020, 38(5): 179-184. doi: 10.13205/j.hjgc.202005031
摘要:
通过室内模拟试验,探究沙土覆盖后环境因子对底泥中有机磷(OP)释放与转化的影响。研究结果表明:河沙加红土的组合覆盖控制底泥OP释放的最佳应用环境条件为温度为25 ℃的好氧中性环境,该条件下的原位覆盖能增加底泥中OP含量,减少上覆水总磷(TP)的浓度。环境因子改变对底泥中的中等活性磷(MLOP)的转化影响最大,主要通过抑制底泥中MLOP转化,使底泥中OP含量和OP/TP比例增加。碱性磷酸酶活性(APA)与底泥中各形态磷含量的相关性研究表明,磷酸酶活性能反映底泥中OP的转化释放过程,APA与底泥中TP、OP含量呈正相关。
表面活性剂强化好氧生物修复PAHs污染土壤效果研究
陈俊华, 祝红, 单晖峰, 邢轶兰
2020, 38(5): 185-190. doi: 10.13205/j.hjgc.202005032
摘要:
通过实验测试不同浓度梯度表面活性剂对PAHs的增溶效果,筛选出一种能够提升PAHs脱附于液相的表面活性剂,利用其与好氧生物促进剂的协同作用,强化土壤中PAHs的脱附及生物降解过程,并应用于中低浓度PAHs污染土壤的中试实验。通过对比营养物质投加量、氧气供给方式、含水率控制、人工翻抛频次等条件确定最佳的现场实施方式,其中氧气供给方式采用缓释氧药剂和人工翻抛2种曝气方式。结果显示:缓释氧+生物促进剂,辅以定期补水的养护操作,是最为有效的处理方式,总PAHs降解率可达91.24%,苯并(a)芘降解率可达89.86%,此技术路线不需要人工曝气,可大幅节省实施成本。该成果为国内中低浓度PAHs污染土壤提供了一种更加经济高效的解决方案。
氢气和氮气对厌氧甲烷降解过程及微生物多样性的影响
尹莹, 迟子芳, 黄华铮, 王文静
2020, 38(5): 191-195. doi: 10.13205/j.hjgc.202005033
摘要:
针对厌氧甲烷氧化过程,考察了填埋场稳定化过程中气态物质(H2、N2)的影响,阐明了微生物群落结构的响应。结果表明:在N2氛围下,存在甲烷氧化、固氮、硝化、反硝化的循环过程;通入H2对于厌氧甲烷降解过程有一定影响,CH4含量呈先下降后升高再降低的趋势,CO2含量则呈先升高后降低趋势,表明H2可将CO2还原为CH4。经过N2和H2长期驯化后,土壤微生物群落结构发生了显著变化,放线菌门中具有硝化、反硝化及固氮作用的菌群增加,出现了具有甲烷氧化功能的Methylococcale菌群。好氧菌(如甲烷氧化菌、硝化菌)对O2的消耗有利于反硝化和厌氧甲烷氧化的进行,为反硝化型厌氧甲烷氧化的发生提供了有利条件。研究揭示了填埋场稳定化过程中气态物质影响厌氧甲烷氧化的过程。
监测与评价
基于蒙特卡罗模拟的沈阳城市表层土壤中多环芳烃的健康风险评价
罗庆, 谷雷严, 单岳, 孙丽娜
2020, 38(5): 196-201,222. doi: 10.13205/j.hjgc.202005034
摘要:
为研究沈阳城市表层土壤中多环芳烃(PAHs)污染特征,于2017年9月采集了沈阳城区74个表层土壤样品,检测了土壤中16种优控PAHs的含量,并利用基于蒙特卡罗模拟的概率风险评价模型定量评估了其健康风险。结果表明:沈阳城市表层土壤中PAHs含量为283~21821 μg/kg,平均值为2370 μg/kg;与国内外其他城市土壤污染状况相比,沈阳城市表层土壤中PAHs的污染较为严重。健康风险评价结果表明,沈阳城市表层土壤中PAHs对儿童和成人造成的总致癌和非致癌风险均处于可接受的水平;其中,苯并[a]芘是致癌风险的最主要贡献物质,芘、荧蒽和菲是非致癌风险的最主要贡献物质。
长沙市近郊莲花镇土壤重金属生态风险评价
崔勇, 柏连阳, 龙岳林, 杨凯钦
2020, 38(5): 202-209. doi: 10.13205/j.hjgc.202005035
摘要:
选择长沙市近郊的莲花镇作为研究对象,采集了镇域范围内54个土壤样品,运用综合的生态风险评价方法对Hg、Cd、As、Pb、Cr 5种土壤重金属元素污染程度及对人体的健康危害程度进行评价。结果表明:1)5种重金属元素的污染程度排序为Cd > Hg > Pb > As > Cr,Cd呈现重度污染;Cd和Pb空间变异显著,其来源受人为干扰程度高。2)5种重金属元素的潜在生态危害排序为Cd > Hg > As > Pb > Cr,Cd和Hg处于强生态危害程度,是研究区域土壤重金属污染的主要因子;研究区域综合潜在生态风险达到强生态危害等级。3)"手-口"摄入是土壤重金属暴露的主要途径,儿童的非致癌暴露剂量远大于成人。5种重金属对儿童和成人所产生的非致癌风险商和非致癌风险指数均<1,不存在非致癌健康风险。4)Cr的致癌风险指数>10-4,具有极高的致癌风险;Cd和As的致癌风险指数为10-6~10-4,处于可以接受的风险范围。Cr、As的污染有不断加剧的趋势,成为影响人体健康的主要因子,应引起关注。
接种AM真菌对玉米生长的影响及叶片全氮含量的高光谱估测
龚云丽, 毕银丽, 胡晶晶, 郭晨
2020, 38(5): 210-214. doi: 10.13205/j.hjgc.202005036
摘要:
为了快速、准确测定玉米叶片中的全氮含量,实现利用高光谱遥感技术对微生物修复作用下氮元素的监测,现设接种丛枝菌根(M)和不接种菌根的对照组(CK),分别测定2个处理下叶片理化参数和光谱反射率数据,研究接种AM真菌对玉米生长的影响并采用逐步回归分析法建模反演叶片全氮含量。结果表明:接种AM真菌可提高不同叶位的叶片全氮、全磷、全钾及叶绿素含量,同时显著提高玉米的生物量和叶片含水率;不同的处理组中全氮含量对不同特征参数的相关性显著情况相同,但相关系数有所差异;2个处理均使用逐步线性回归法,以筛选出的9个极显著相关的光谱特征参数为自变量,对玉米叶片氮含量建模。其中,CK中模型决定系数R2最高可达0.8361,M组中模型的决定系数最高可达0.893,可以较好地估测玉米叶片全氮含量。
西安市平原区地下水污染风险研究
耿艺成, 周维博, 史方方, 董艳慧
2020, 38(5): 215-222. doi: 10.13205/j.hjgc.202005037
摘要:
地下水污染风险评价对地下水污染防治及土地的合理开发利用具有重要意义。通过分析西安市平原区浅层地下水特征,建立了包含地下水脆弱性、污染源荷载及水功能价值的地下水污染风险评价概念模型,对西安市平原区地下水污染风险进行了评价。结果表明:西安市平原区地下水污染高、中、低风险区分别占研究区总面积的0.2%、28.8%、71.1%。平原区地下水污染中等以上风险区主要集中分布在周至县的渭河沿岸、长安区的浐河沿岸以及蓝田县的灞河沿岸,地下水脆弱性高、污染源荷载相对较强是造成该地区污染风险相对较高的主要原因。