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2021年  第39卷  第4期

水污染防治
双室隔膜法电解NH4Cl废液
徐元晟, 史慧敏, 倪金, 丁德才, 高明, 汪莉
2021, 39(4): 1-6. doi: 10.13205/j.hjgc.202104001
摘要:
为解决稀土、化肥工业中NH4Cl废水难以处理,危害较大的问题,针对广东某厂处理碱性氯化铜蚀刻液废水产生大量NH4Cl的实际废液,提出用电解法处理NH4Cl废液并对最优实验条件进行探究。发现采用阴离子交换膜将电解槽分隔为两极室可防止Cl2与NH4+接触产生易爆炸的NCl3,保证操作安全,且能有效分离阳极产生的Cl2和阴极产生的H2,便于产物收集。在此基础上,通过探究阳极室电解质种类及浓度、阴极室NH4Cl溶液浓度、电解时间对处理效果的影响,得到最佳实验条件为向阳极室加入20 mL浓度为5 g/L的NaCl溶液,向阴极室加入相同体积浓度为100 g/L的NH4Cl溶液,在0.3 A恒电流下电解3 h。在此条件下,反应器中93%的Cl-转化为Cl2和NaClO。该厂每天处理15 t NH4Cl废液,可为企业创收至少1950元。该双室隔膜电解法在有效去除NH4Cl废水中Cl-的同时能够产生NH2·H2O、Cl2和可用于消毒的NaClO,具有装置简单,去除率高的优势,是速率可控、清洁高效的处理技术。
再生水补给水体中丝状藻爆发成因分析:以华南某水体为例
高帅强, 邵辉煌, 柏春荫, 胡星宝, 余光伟, 种云霄, 李锋民, 胡洪营
2021, 39(4): 7-12,91. doi: 10.13205/j.hjgc.202104002
摘要:
利用再生水作为河流、湖泊补给水已成为城市水环境治理的重要措施,但是再生水的汇入也为一些水体带来了"藻华"爆发的风险。针对再生水补给水体中易出现的丝状藻"藻华"现象,以华南地区某再生水补给的河流水体为例,通过现场调研和实验室实验,分析了丝状藻的生长模式及爆发成因。研究结果表明:丝状藻生长过程分为休眠、萌发、扩增和爆发4个阶段,在前3个阶段,丝状藻底部附着在河流底泥上并不断向水中分生出丝状体,积累到一定程度后挣脱底质上浮形成爆发。水网藻是案例河段"藻华"中的优势种类,生长速率和最大密度都远远高于伴生种类单歧藻,属于丝状藻"藻华"藻;水网藻的最适生长温度在25℃左右,但在15℃的低温下也具有生物量扩增能力;丝状藻的低温生长优势、在底质上的锚定和底质表面充足的光照是案例河段丝状藻"藻华"爆发的主要原因;建议通过底质铺设砾石层、抚育耐寒型沉水植被和以丝状藻为食的水生动物及采取早期生物量监控预警等措施对丝状藻"藻华"进行控制。
磷酸钙对铀矿下游水系沉积物中铀的钝化效果
彭燕, 陈迪云, 陈南, 曾林威
2021, 39(4): 13-19,24. doi: 10.13205/j.hjgc.202104003
摘要:
利用Ca3(PO42对模拟铀污染土壤进行钝化处理,分析了Ca3(PO42投加量对其中有效态铀的钝化效果,基于此,采集粤北某铀矿下游水系沉积物,利用逐级化学提取法开展了Ca3(PO42固定前后铀赋存形态研究。结果表明:沉积物中铀主要赋存于铁锰氧化物结合态中,添加Ca3(PO42可降低沉积物中有效态铀的含量。溪流沉积物、池塘底泥、水稻田土壤中可交换态铀含量分别平均下降58.27%、58.04%、52.62%;碳酸盐结合态铀含量分别平均下降33.58%、47.98%、32.58%。Ca3(PO42的投加显著增加了活性较低形态以及活性最低的残渣态铀含量;溪流沉积物、池塘底泥、水稻田土壤中有机质结合态铀含量分别增高32.95%、46.86%、30.50%;残渣态铀含量分别增高252.67%、61.90%、98.96%。钝化前,原处于中等风险的池塘底泥、水稻田土壤降为低风险,原处于低风险的溪流沉积物中有效态铀含量占比下降1/3。Ca3(PO42能有效降低沉积物中铀的危害,可为放射性核素污染治理和环境修复提供一定参考。
AAO-MBR工艺用于污水处理厂的不停产扩能提标改造
白玉华, 马林伟, 贾韬, 张繁, 周云, 唐怀彬, 刘百仓
2021, 39(4): 20-24. doi: 10.13205/j.hjgc.202104004
摘要:
成都市某污水处理厂在不新增土地、不停产情况下,采用AAO-MBR主体工艺,通过改造生化处理单元和深度处理单元等,将污水处理规模从10万m3/d提升至15万m3/d,同时将出水水质中的主要指标COD、BOD5、NH3-N和TP由GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准A标准提升至GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。
栅条絮凝池内部流场及颗粒运动状态模拟分析
伏雨, 龙云, 肖波, 程怀玉, 龙新平
2021, 39(4): 25-29,85. doi: 10.13205/j.hjgc.202104005
摘要:
利用数值模拟方法对栅条絮凝池前段内部流场进行模拟分析,以涡旋速度梯度和湍动能作为综合评价指标,对其结构设计的合理性进行了验证。在流场中加入了11组不同粒径和有效密度的絮凝颗粒,每组在流场入口处随机释放98560个粒子,利用DPM模型对粒子运动轨迹进行追踪统计。结果表明:随着絮凝颗粒的增大,其有效密度呈相应下降趋势。絮凝颗粒直径为1~1000 μm,沉积率<10%,且在各竖井内沉积均匀,能够很好地满足絮凝要求。当颗粒粒径为1000~5000 μm时,沉积率呈急剧上升趋势,但在各竖井内沉积较为均匀。当颗粒粒径进一步增大至10000 μm时,大量粒子在第1段竖井内沉积,不利于排泥的均匀性。综合考虑沉积率和排泥均匀性,实际工程中应尽量避免出现1000 μm以上的大粒径絮凝体。
中新天津生态城青坨子雨水泵站泵池及雨水管网臭味源分析
周国华, 张蓓, 王刚, 李萌萌, 陈亮
2021, 39(4): 30-35,127. doi: 10.13205/j.hjgc.202104006
摘要:
雨水泵站外排水体的恶臭对收纳水体水质具有重大影响。以中新天津生态城青坨子雨水泵站为研究区,通过对其泵池水样、雨水管网水样和底泥以及区域地下水的采样监测,分析了导致其外排水体黑臭的主要原因及潜在污染源。结果发现:雨水泵站泵池、雨水管网以及地下水中主要检出污染指标或污染物为电导率、溶解性总固体、总硬度、总碱度、化学需氧量、氯化物、SO42-、HCO3-、钠、钾、钙和镁,其中雨水管网水样水质要略优于雨水泵站泵池水样和区域地下水水样。雨水管网底泥中主要检出污染物为氨氮和硫。雨水泵站泵池和雨水管网水体中的碳、氮和硫等在低氧环境中被还原生成CH4、NH3及H2S,是导致泵池以及雨水管网水体恶臭的主要原因,而泵池及雨水管网水体和底泥中的硫化物在扰动条件下形成硫化铁、硫化锰是导致泵池以及雨水管网水体发黑的主要原因。另外,初期雨水及降雨径流污染是中新天津生态城青坨子雨水泵站污染物的主要来源。结合以上结论,中新天津生态城青坨子雨水泵站及雨水管网臭味处置拟采用曝气为主,防渗、清淤等技术相结合的方案。
共存Zn(Ⅱ)抑制Pannonibacter phragmitetus BB还原Cr(Ⅵ)的分子机理
唐佳琪, 杨卫春, 杨志辉, 廖骐
2021, 39(4): 36-41. doi: 10.13205/j.hjgc.202104007
摘要:
通过电子传递体系活性、酶活性以及实时定量PCR技术,揭示共存Zn(Ⅱ)延迟Pannonibacter phragmitetus BB(BB)生长,抑制Cr(Ⅵ)还原的分子机理。结果表明:共存Zn(Ⅱ)抑制BB菌还原Cr(Ⅵ)主要表现为胞内和胞外抑制,共存Zn(Ⅱ)通过降低电子传递体系活性和细胞色素c氧化酶活性,抑制其胞外Cr(Ⅵ)还原;共存Zn(Ⅱ)通过降低铬转运效率的方式,抑制其胞内Cr(Ⅵ)还原。SOD、CAT、POD、GST 4种抗氧化酶活性的研究表明:共存Zn(Ⅱ)引起的胞内氧化压力较小,对BB菌造成的毒性较低,从侧面印证了共存Zn(Ⅱ)对BB菌生长的延迟作用。
国内外合流制溢流污染管控体系研究
何俊超, 李明明, 刘睿, 白伟岚, 王琦
2021, 39(4): 42-49. doi: 10.13205/j.hjgc.202104008
摘要:
通过梳理美国、德国、日本合流制溢流控制的政策法规、管控方法以及标准规范,总结典型发达国家长期实践形成的合流制溢流污染管控体系。结合国内排水管理的历史脉络和国内外对比分析,剖析我国存在的瓶颈问题,提出我国合流制溢流控制需要进一步完善的内容,初步构建出一套管控体系框架,以期为我国后继合流制溢流污染控制工作提供指导。
碳纳米管掺杂PbO2复合电极的制备及其催化氧化双酚A
吴梦怡, 龙昕, 高丛浩, 秦晓, 陈月, 唐玉霖
2021, 39(4): 50-56,106. doi: 10.13205/j.hjgc.202104009
摘要:
采用电化学沉积法将不同浓度的碳纳米管(CNT)掺入PbO2电极,得到具有高稳定性和催化活性的CNT-PbO2复合电极。扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)等测试分析发现CNT掺杂到PbO2电极表面活性层中,CNT掺杂使得PbO2晶粒尺寸减小,活性表面积增大。CNT-PbO2电极降解双酚A体系中自由基生成量减少,但其降解效果反而提升。循环伏安测试(CV)、电极加速寿命测试表明,CNT-PbO2电极降解双酚A的机理主要是改性后的电极具有更强的电化学直接氧化能力和更高的稳定性。最后通过UPLC&Q-TOF MS测试得到双酚A的主要降解产物和降解路径。
大气污染防治
添加CaCl2对烟气净化装置联合脱汞的规律分析
韩磊, 仲兆平, 姜超
2021, 39(4): 57-63. doi: 10.13205/j.hjgc.202104010
摘要:
煤炭燃烧向大气中排放了大量汞。为了探究经济有效的汞排放控制方法,在管式炉中进行了CaCl2晶体的水解实验,CaCl2在一定温度和气氛下会水解产生HCl,HCl有利于烟气中Hg0的氧化。且随着反应温度的增加,水解率呈上升趋势。在流化床炉中进行了CaCl2溶液蒸发协同脱汞实验。CaCl2溶液喷洒在燃煤中可显著提高SCR脱销装置对Hg0的氧化率;煤中喷洒CaCl2溶液可提高烟气中Hg2+的浓度和占比,从而提高湿法烟气脱硫装置(WFGD)对气态Hg的脱除效果。相比于喷洒在原煤中,将CaCl2溶液喷洒在布袋除尘器(FF)前的蒸发干燥塔中,可显著提高FF脱除Hg的效果。整体上看,当温度越高,氯添加比越高时,烟气净化装置协同脱汞的效率也越高。
典型城市轻型汽油车尾气排放模式分析
殷子渊, 张凯山
2021, 39(4): 64-71. doi: 10.13205/j.hjgc.202104011
摘要:
为建立典型城市机动车驾驶模式并量化其尾气排放,研究选取成都市内26辆满足国Ⅴ排放标准(GB 18352.5-2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》)的轻型汽油车,利用便携式尾气测量系统测量其现实条件下的行驶工况及尾气排放,并根据实际情况结合分类回归树方法构建本地化的驾驶模式并分析各模式的尾气排放。结果表明:划分的加速、减速、匀速、怠速、停走5种驾驶模式,可以反映车辆行驶过程中尾气排放和油耗特征。不同驾驶模式间的尾气排放有显著差异。通常情况下,以加速最大,其次为匀速、停走、减速,以怠速最小。根据污染物不同,不同模式间的尾气排放差异可达到12倍。此外,现实条件下车辆尾气超标排放的情况严重,且存在间歇性高排放的现象。这说明构建典型城市驾驶模式并分析其模式排放特征有助于估算小尺度的机动车尾气排放清单,并为交通管理和尾气排放控制提供数据参考。
PM2.5与土地利用类型关系的四季差异分析:以潍坊市为例
张阔, 张永彬, 李成名, 戴昭鑫
2021, 39(4): 72-78. doi: 10.13205/j.hjgc.202104012
摘要:
土地利用类型可显著影响PM2.5的污染浓度,研究两者间的关系,对于大气污染治理具有重要意义。目前现有研究大多基于回归模型分析土地利用类型,在年尺度上对PM2.5的固定影响,而土地利用类型与PM2.5之间关系复杂,且在不同季节影响力度也不尽相同。基于此,利用增强回归树定量化探讨了不同季节土地利用类型对PM2.5浓度影响的贡献率,结果表明:土地利用类型在不同季节中对PM2.5浓度影响存在显著差异,春、夏、秋、冬四季的主导因素分别为支路(27.37%)、次干路(19.17%)、植被覆盖面(37.23%)、建设用地(86.37%)。此外,根据不同季节各土地利用类型对PM2.5的影响力变化曲线,提供了在优化绿化建设布局和加强交通管控力度两方面的量化指标,可为潍坊市PM2.5污染治理提供规划参考。
室内密闭与通风空间气溶胶扩散特性
殷越, 李永曦, 符昊, 栾一刚
2021, 39(4): 79-85. doi: 10.13205/j.hjgc.202104013
摘要:
由于气溶胶具有传播病毒的特性,室内密闭与通风空间的气溶胶扩散特性具有重要的研究意义。针对密闭空间、人体模型进行等比例建模、数值仿真计算,获取气溶胶颗粒瞬态传播途径与范围。并采用Realizable k-ε湍流模型、DPM(离散项模型)开展两相瞬态计算。结果表明:打喷嚏、咳嗽等呼出条件下,大直径颗粒降沉,小直径颗粒将随气流传播到2 m外人体头部区域。由于人体体温高于室内环境温度,在体表附近将出现热羽流现象,气溶胶颗粒将随其向上流动,并在顶部随环流向下运动。通过稳态通风方案仿真研究,发现在前侧、左侧、右侧(相对与门)3种通风方案中,左侧与右侧通风均在人体模型下方出现2个回流涡,占据中央区域的涡流将造成颗粒在此停留。前侧通风方案中64.8%的颗粒随气流流出,左侧方案占59.3%次之,而右侧通风的颗粒流出效果较差,占46.9%。因此,3种方案中,前侧通风方案效果最佳。可为有人员在室内时,室内空间通风方式的选取,以及减少室内呼吸气溶胶颗粒物提供参考。
高炉生产过程中氯的来源、迁移转化及影响
程正霖, 朱晓华, 李鹏飞
2021, 39(4): 86-91. doi: 10.13205/j.hjgc.202104014
摘要:
入炉原料中氯元素在高炉内经过一系列迁移转化,主要以氯化氢(HCl)形式汇入高炉煤气,会导致系统腐蚀、后续高炉煤气脱硫催化剂中毒等,对高炉生产和环境造成影响。概述了高炉中氯的来源及在各炉料中的赋存状态;基于高炉氯平衡的研究,分析了氯的主要收入项和支出项的贡献比重;介绍了有机态和无机态氯在高炉中的迁移转化行为。虽然氯在高炉生产过程中具有改善烧结矿的低温还原粉化性能、提高熔化区透气性等正面作用,但同时对高炉运行和环境等产生诸多不利影响。而高炉除氯措施中,从源头控制入炉原料中氯元素的含量是最直接、最有效、最经济的措施。
固废处理与处置
餐厨垃圾营养复配及其在复合微生物菌剂作用下的好氧降解
赵紫萱, 邱卫华, 王攀
2021, 39(4): 92-99. doi: 10.13205/j.hjgc.202104015
摘要:
针对餐厨垃圾自身特点,选用花生壳、香蕉皮对餐厨垃圾进行复配以改善其营养结构,并通过微生物强化其好氧降解。对餐厨垃圾降解菌剂CCJ-Bac-1进行多样性分析及鉴定发现,该菌剂以芽孢杆菌(Bacillus spp.)为主,主要包括贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)、栗褐芽孢杆菌(B.badius)、热噬淀粉芽孢杆菌(B.thermoamylovorans)、普鲁兰类芽孢杆菌(Paenibacillus pueri)、格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)、食蔗糖驹形氏杆菌(Komagataeibacter saccharivorans),其中栗褐芽胞杆菌、热噬淀粉芽孢杆菌和普鲁兰类芽孢杆菌均为首次在餐厨垃圾降解中报道。以花生壳和香蕉皮对餐厨垃圾原料进行理化性质调控,确定出最适的复配比为餐厨垃圾(湿料):花生壳(干料):香蕉皮(干料)=0.7:0.2:0.1。此复配原料经CCJ-Bac-1与嗜热毁丝霉、嗜热链球菌按照1:1:1复合制备的菌剂降解后,减重率达到63.9%。该成果可为餐厨垃圾制作可生物转化的原料提供基础数据。
预处理及物料配比对有机垃圾厌氧发酵的影响
徐一雯, 杨国栋, 王凤侠, 陈辉艇, 黄爱莲, 刘丽婷, 江燕航, 宋迎春, 蒋建国
2021, 39(4): 100-106. doi: 10.13205/j.hjgc.202104016
摘要:
针对我国推行垃圾分类政策后产生的大量有机垃圾难以有效消纳的问题,开展了厨余、果蔬与园林垃圾连续式厌氧发酵实验,并通过超声与碱热预处理技术改善产甲烷性能,并以厨余垃圾单独厌氧发酵作为对照实验组。根据进料有机负荷(OLR),将反应周期分为低有机负荷[OLR=1,2 g/(L·d)]和高有机负荷[OLR=4,6 g/(L·d)]2个阶段。结果表明:在低有机负荷阶段,反应体系均表现出较强的稳定性。其中,厨余垃圾实验组的有机质(VS)去除率和甲烷产率最高,分别可达到90.3%,460 mL/g。并且超声与碱热预处理可以使混合物料甲烷产率分别提高7%~8%和3%~7%;在高有机负荷阶段,厨余垃圾实验组稳定性明显降低,具体表现为pH值降低至6.70,挥发性脂肪酸(VFA)和氨氮(TAN)积累浓度分别达到1230,1519 mg/L,且VS去除率与甲烷产率分别降低了2.8%、11%。此时混合物料反应体系表现出较强的抗冲击负荷的能力。与厨余垃圾相比,混合物料的甲烷产率有所提高,可达到420 mL/g。其中,超声预处理后甲烷产率可进一步提高3%,而碱热预处理后甲烷产率降低了4%。
塑料废弃物热催化制备碳纳米管的研究进展
冯时宇, 李洋, 李凯, 胡斌, 刘吉, 陆强
2021, 39(4): 107-114. doi: 10.13205/j.hjgc.202104017
摘要:
碳纳米管(CNTs)具有优异的理化特性,在多个领域拥有广阔的应用前景。然而,原料成本高等因素限制了其大规模生产与应用。废塑料年产量巨大,富含C、H元素,在催化热解过程中可产生大量CNTs生长所需的气态碳源,因而废塑料在热催化制备CNTs方面极具潜力。以塑料废弃物为原料制备CNTs,既可以降低CNTs的生产成本,又能够实现塑料废弃物的高效处置与高值化利用。梳理了近年来以废塑料为原料制备CNTs领域的相关文献,介绍了CNTs的生长机理,概述了塑料种类、催化剂及反应条件等因素对CNTs产率与品质的影响,并对废塑料热催化制备CNTs进行展望,以期为废塑料资源化利用提供理论参考。
废锂离子电池正极材料的火法资源化技术研究进展
李之钦, 庄绪宁, 宋小龙, 李斐, 李英顺, 顾卫华, 白建峰
2021, 39(4): 115-122,146. doi: 10.13205/j.hjgc.202104018
摘要:
废锂离子电池兼具资源化价值与环境危害双重属性,故对其进行有价资源的二次回收再生,并同时实现无害化处理具有重要现实意义。火法技术因其处理流程短、高效、易工业化应用等特点,已成为废锂离子电池资源化研究热点之一,其主要基于高温条件下的化学转化,实现有价金属Li、Co、Ni等的回收或资源化再生。系统介绍了火法技术在废锂离子电池正极材料资源化中的应用及其研究现状,包括电极材料解离、有价金属冶炼回收、正极活性材料再生等方面,分析了不同热处理技术的优势及其存在的问题,并展望了未来废锂离子电池正极材料火法资源化处理技术的研究方向。
多级厌氧系统处理阿卡波糖废渣的中试
杨涛, 刘鹏宇, 徐亚强, 陈代杰, 金美英, 储消和
2021, 39(4): 123-127. doi: 10.13205/j.hjgc.202104019
摘要:
阿卡波糖在生产过程中产生大量发酵废渣,目前采用焚烧法进行处理成本高昂,亟须一种环保低廉的处理方法。采用多级厌氧系统对阿卡波糖废渣进行处理,进料负荷达到4.173 kg/(m3·d)时,多级厌氧系统平均总产气量为390.4 m3/d,出料平均可溶性COD为8946 mg/L,系统可将废渣中残余的菌丝体降解完全,废渣固体质量去除率达到52.9%,废渣中残留的阿卡波糖由初始的0.361 mg/g(干渣)下降至0.027 mg/g(干渣),药物残留去除率达到92.5%。且厌氧出料的腐殖化程度大幅提高,实现了对阿卡波糖废渣的减量化和无害化处理。
城镇生活垃圾产量预测模型综述
吴凡, 牛冬杰
2021, 39(4): 128-133. doi: 10.13205/j.hjgc.202104020
摘要:
城镇生活垃圾产生情况的预测,对于城镇生活垃圾的规划和后续处置有实际参考意义。将已研究的模型进行梳理,将其分为适用于大范围预测的回归分析模型和适用于小范围精准预测的时间序列模型2大类,并对每一大类下各小类模型具体比较分析。并将城镇生活垃圾产生的影响因素分为地区整体因素、居民生活因素和其他因素3类,并对每一类因素的选取情况进行分别讨论;最后对预测过程中区域规模的选择、时间间隔的确定和输入变量的选择3个主要步骤提出参考意见,并对城镇生活垃圾产量预测模型目前尚存的问题进行总结。
新冠肺炎疫情环境下医疗废物的信息化储运策略
王艳, 张俊林, 周丽
2021, 39(4): 134-139. doi: 10.13205/j.hjgc.202104021
摘要:
新冠肺炎疫情突发时,医疗废物的有效处理是防疫工作的重要支撑保障环节。首先对新冠肺炎医疗废物的性质及特点进行剖析,收集疫区相关统计数据,获取疫情期间医疗废物储运问题的特征。然后结合物联网及大数据相关的信息化技术,构建了一个医疗废物智能管控平台,并对疫情环境下医疗废物储运的应急指挥系统进行了详细设计。同时提出了构建疫情下医疗废物储运问题的数学模型,利用优化算法对其进行优化,得到了适应疫情突发状况的医疗废物储运策略,可为公共卫生安全防护防治决策提供理论支持。
CaO对高浓度污泥厌氧消化性能的影响机理及动力学分析
张博, 赵益华, 陶君, 季民, 马同宇, 尚辰
2021, 39(4): 140-146. doi: 10.13205/j.hjgc.202104022
摘要:
为解决高固体浓度污泥厌氧消化水解速率慢的问题,采用CaO对高固体浓度污泥进行碱解预处理。采用粒径分析及溶解性COD、蛋白质和多糖浓度监测考察碱解预处理前后污泥物理化学特性的变化,评估碱解预处理对高固体浓度污泥厌氧消化产甲烷潜力及有机物降解规律的影响,研究不同碱量下EPS、细胞壁和细胞膜破解程度对厌氧消化性能的影响机理,分析厌氧消化过程的动力学特性。结果显示:CaO碱解预处理高固体浓度污泥后,污泥粒径变化不明显,而溶解性COD、蛋白质和多糖的浓度均有增加;碱解预处理的破解程度随着碱投加量的增加而增加;碱解预处理后,高固体浓度厌氧消化的累积甲烷产率提升了22.9%~34.8%;分析机理低碱量预处理时只能释放EPS中的有机质,从而促进厌氧消化的累积甲烷产率,而高碱量预处理时,EPS内的有机质和胞内聚合物都得到释放,使累积甲烷产率增加。动力学研究结果表明:碱解预处理可以显著提高污泥甲烷产率,加快厌氧消化速率,并明显缩短延滞期。
冻融破解预处理剩余污泥及强化微生物电解池处理效能
孙杏, 胡凯, 雷晨雨, 陈卫
2021, 39(4): 147-155. doi: 10.13205/j.hjgc.202104023
摘要:
针对微生物电解池(MEC)处理剩余污泥时水解速率慢、有机质降解率低的问题,采用冻融破解预处理剩余污泥,探讨了冻融对污泥泥质的影响及对后续MEC处理效能的强化作用。结果表明:冻融处理可以有效促进污泥絮体解散、细胞破裂及有机物溶出,在-18℃冷冻72 h,26℃融解3 h后,污泥SCOD增加了2.58倍。以冻融污泥为底物的MEC装置,在0.7 V外加电压条件下,污泥SS和TCOD去除率分别超过40%和60%。与未经处理的原泥相比,冻融处理提高了MEC装置的库伦效率和阴极H2回收率,分别提高了5.8%和6.7%。微生物群落分析表明,冻融预处理促进了微生物电解过程中产电菌群(如变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes))的生长和富集,改善了剩余污泥的资源利用和能源回收效益。
基于指数分析和GIS方法的垃圾填埋场地下水环境影响分析
贾超, 杨霄, 刘森, 王松涛, 王辉辉, 刘建章
2021, 39(4): 156-163,155. doi: 10.13205/j.hjgc.202104024
摘要:
为合理评估垃圾填埋场的污染潜力及其对周边地下水环境的影响,以山东省某垃圾填埋场为例,采用LPI指数法和WQI指数法评估了垃圾填埋场渗滤液的污染情况和周围地下水的水质情况;利用GIS的空间分析等功能对污染影响分布进行评估;结合地下水数值模拟,以氨氮为典型特征污染物,计算分析了渗滤液污染物迁移扩散的规律。结果表明:研究区渗滤液的污染潜力较大,具有污染周围地下水的风险,目前周边地下水水质虽处于WHO和国家标准的限制内,水质状况良好,但随着渗滤液的渗漏,氨氮等污染物的污染区域会逐步扩散为羽毛状,水质将持续变差。预计到2025年,渗滤液将开始污染周边一处居民区的地下水并逐渐扩大范围,需采取相应的防渗措施对周边地下水进行防护。
污泥堆肥技术及工艺优化研究进展
车悦驰, 颜蓓蓓, 王旭彤, 陈冠益, 旦增, 孟德安
2021, 39(4): 164-173. doi: 10.13205/j.hjgc.202104025
摘要:
我国污泥产量逐年增长,污泥处置问题面临严峻挑战。污泥堆肥技术因其符合绿色发展理念,是极具发展潜力的污泥处置技术。高效化、高值化、智能化是目前污泥堆肥技术的发展方向。从堆肥调理剂的优化发展、污泥堆肥的曝气策略、除臭工艺及堆肥设备的工艺优化等方面,归纳总结了目前污泥堆肥技术工艺的发展现状及面临的主要问题。提出从废物利用、可回收设备研发利用、生物生命活动利用的角度开发堆肥调理剂;结合传感器反馈、软件数值模拟等技术,改良堆肥工艺设备;引进新型曝气及除臭工艺,研发高效堆肥设备。以期为可为我国污泥堆肥工艺的发展及相关研究工作提供参考。
土壤修复
高分子聚合物与钝化剂复配对汞污染土壤钝化修复研究
余高, 陈芬, 赵成刚, 侯建伟, 邓晓梅
2021, 39(4): 174-179,186. doi: 10.13205/j.hjgc.202104026
摘要:
采用盆栽试验方法,研究了添加1种耐酸性较强的高分子聚合物与传统的有机或无机类钝化剂复配来钝化土壤重金属汞,并探讨其对土壤理化特性、植物生长发育、土壤汞形态以及酶活性等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,添加不同钝化剂均能有效改善汞污染土壤理化状况和土壤微环境,促进植物生长。不同钝化剂处理均显著降低了土壤有效态汞的比例,土壤水溶态、可交换态汞比例分别较CK降低了106%~315%、12.61%~34.60%;与单一钝化剂相比,添加高分子聚合物的钝化剂能更有效吸附、固定土壤中的汞,并降低土壤重金属汞的生物有效性;生物炭-聚丙烯酰胺(BI-PAM)处理对土壤有机质含量和pH增加最为明显,且对土壤重金属汞的钝化效果最好(水溶态汞、可交换态汞和Fe-Mn氧化物结合态汞占总汞比例最小,分别为1.05%、12.14%、12.72%,而强有机结合态汞和残渣态汞比例最高,分别为15.86%和58.23%),能促进增产且减少白菜叶片对汞的吸收富集。根据试验结果,针对汞污染酸性土壤,建议施用生物炭与聚丙烯酰胺复配而成的钝化剂。
某非正规填埋场污染地下水监测技术及应用
卢光华, 刘长波, 夏春, 岳昌盛, 刘诗诚, 吴洁
2021, 39(4): 180-186. doi: 10.13205/j.hjgc.202104027
摘要:
以北方某非正规垃圾填埋场为例,提出了一种由垃圾分布特征指导地下水监测方案设计及应用的新方法,结合新型单井多层监测井建井技术,对不同深度地下水进行了高效样品采集和检测。通过结合航空遥感探测技术与场地土壤钻探勘察数据的数值模拟计算,对垃圾总体量及分布特征进行了有效分析,确定了主要地下水污染源(腐殖土型垃圾)的组成和分布特征,进一步结合场地水文地质条件对场地进行了地下水监测方案的设计,建设新型单井三层监测井,分别对地下水监测井不同深度(6,12,18 m)的地下水样品进行了高效采集和分析。填埋场地下水监测技术的设计和应用新方法为场地地下水监测技术的发展提供了有益参考。
某染料化工厂地块苯系物分布特征分析
彭进进, 李琳, 郑川, 胡玲, 吴晓煦
2021, 39(4): 187-194. doi: 10.13205/j.hjgc.202104028
摘要:
为掌握长江中游某染料化工污染地块土壤中苯系物分布特征,对地块17个地下水样品和343个土壤样品进行了测定。结果表明:地下水和土壤苯系物分布区域一致,污染具有同源性;地块地势平坦,土壤水平渗透性差,污染物扩散范围有限。受土壤防污性能影响,苯,间、对-二甲苯及邻-二甲苯主要在7.2 m深度以上土壤中检出;3种物质在土壤中主要以轻质非水相液体(LNAPL)存在,在地下水水位附近出现聚集,在饱和带以溶解态继续向下迁移扩散。土壤中氯苯主要以重质非水相液体(DNAPL)存在,其浓度大,迁移深度深,与氯苯在土壤中存在形态、迁移时间以及地质条件有关。后续修复工程中,建议浅部污染土采用异位常温解吸和化学氧化联合修复技术,深部污染土和受污染地下水一同采用原位化学氧化修复技术。
铁活化过硫酸盐原位修复有机污染土壤研究进展
侯思颖, 邓一荣, 陆海建, 吕明超, 苏嘉韵, 李取生
2021, 39(4): 195-200,194. doi: 10.13205/j.hjgc.202104029
摘要:
原位化学氧化修复技术(in situ chemical oxidation,ISCO)是处理场地污染物的常用方法。过硫酸盐(S2O82-)作为原位化学氧化技术使用的1种新兴修复剂,具有更加稳定、易传质、pH适用范围广的特点。通过光、热、过渡金属等条件可以对S2O82-进行活化,分解产生SO4-·。在分析过硫酸盐氧化机理时,介绍了不同活化方式对过硫酸盐氧化降解有机污染物的影响,重点阐述了不同铁活化方式活化过硫酸盐在有机污染土壤的研究现状,同时对存在的问题及发展趋势进行了展望。
焦化类污染场地原位热脱附修复效果试验
赵涛, 周宇, 马刚平, 李世青, 曹学龙
2021, 39(4): 201-205. doi: 10.13205/j.hjgc.202104030
摘要:
针对苯和多环芳烃污染的焦化类污染场地,开展原位燃气热脱附试验。创新性地将燃烧和抽提结合,通过加入小抽提管设计形式,将有机污染气体二次回燃的处置效果和能源消耗达到最佳状态,在尾气、尾水模块化设计中采用了"二次燃烧+活性炭吸附"和"油水分离+活性炭"的组合工艺,既强化了有机污染物去除效果,又降低了废气活性炭产生量。通过在100 m2的焦化类污染场地开展修复试验发现,热脱附过程4个升温阶段分界明显,修复周期约55 d,修复后检测苯并(a)芘和苯浓度小于GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第Ⅱ类用地筛选值标准,尾气排放符合北京市DB 11/501-2017《大气污染物综合排放标准》。