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2022年 第40卷 第10期
2022, 40(10): 1-8,79.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210001
摘要:
研究系统分析了黄河流域9个省(自治区)及68个主要城市的水资源状况、供水用水状况、污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。2020年,黄河流域68个主要城市再生水利用总量为18.1亿m3,预计未来年利用量仍有22.0亿~25.9亿m3的增长空间。黄河流域不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。黄河上游11个城市的再生水利用率在25%以下;中下游20个城市的再生水利用率在30%以下,低于国家规划目标。对于黄河上游兰州、包头等城市,中下游榆林、太原、济源和泰安等城市,需进一步加快推进污水资源化利用,提高再生水利用率。今后需进一步拓展再生水利用途径,特别是提高工业利用水平,加强再生水配置利用规划、再生水利用分类统计等工作。
研究系统分析了黄河流域9个省(自治区)及68个主要城市的水资源状况、供水用水状况、污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。2020年,黄河流域68个主要城市再生水利用总量为18.1亿m3,预计未来年利用量仍有22.0亿~25.9亿m3的增长空间。黄河流域不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。黄河上游11个城市的再生水利用率在25%以下;中下游20个城市的再生水利用率在30%以下,低于国家规划目标。对于黄河上游兰州、包头等城市,中下游榆林、太原、济源和泰安等城市,需进一步加快推进污水资源化利用,提高再生水利用率。今后需进一步拓展再生水利用途径,特别是提高工业利用水平,加强再生水配置利用规划、再生水利用分类统计等工作。
2022, 40(10): 9-14.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210002
摘要:
以低碳氮比的生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过减少好氧阶段的搅拌时间快速启动短程硝化脱氮过程,对典型运行周期内氮去除规律进行研究,并从微生物角度进一步验证了短程硝化脱氮工艺的实现。结果表明:减少50%好氧搅拌时间后,亚硝酸盐积累率(NAR)由36.05%增加到54.06%,好氧阶段停止搅拌后,NAR被提高到90.17%,并且以此状态持续稳定运行;典型运行周期内SBR具有良好的NH4+-N去除效果和较高的NAR,实测NH4+-N去除率达89.46%,出水NAR达89.13%;实时荧光定量PCR技术(q-PCR)检测表明,经过140 d的种群优化,污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)含量分别占总菌数的70.3%和2.1%,从分子生物学角度验证了短程硝化工艺的实现。
以低碳氮比的生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过减少好氧阶段的搅拌时间快速启动短程硝化脱氮过程,对典型运行周期内氮去除规律进行研究,并从微生物角度进一步验证了短程硝化脱氮工艺的实现。结果表明:减少50%好氧搅拌时间后,亚硝酸盐积累率(NAR)由36.05%增加到54.06%,好氧阶段停止搅拌后,NAR被提高到90.17%,并且以此状态持续稳定运行;典型运行周期内SBR具有良好的NH4+-N去除效果和较高的NAR,实测NH4+-N去除率达89.46%,出水NAR达89.13%;实时荧光定量PCR技术(q-PCR)检测表明,经过140 d的种群优化,污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)含量分别占总菌数的70.3%和2.1%,从分子生物学角度验证了短程硝化工艺的实现。
2022, 40(10): 15-23,70.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210003
摘要:
研究了长期暴露条件下磺胺甲噁唑(SMX)对序批式生物反应器(SBR)脱氮性能及微生物群落的影响。结果表明:长期暴露于6 mg/L的SMX环境中,SBR对有机物和NH4+-N的去除无明显变化。COD的平均去除率为(92.57±0.92)%,NH4+-N的平均去除率达到(98.71±0.34)%;NO2--N和NO3--N的出水浓度随运行时间的增加而升高;在第104天时反应器比耗氧速率(SOUR)、比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝酸盐氧化速率(SNOR)、比硝酸盐还原速率(SNRR)和比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)较添加SMX前分别下降了23.33%、24.47%、28.29%、14.97%和15.81%。SMX的存在致使胞外聚合物(EPS)、松散型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密型胞外聚合物(TB-EPS)及其中的蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随运行时间的增长而增加,PN/PS呈上升趋势。活性氧(ROS)的生成量和乳酸脱氢酶(LDH)的释放量随运行时间的增长而增加。6 mg/L的SMX可使活性污泥微生物群落的丰富度降低,多样性升高,降低了变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的相对丰度,从而影响了SBR的脱氮性能。
研究了长期暴露条件下磺胺甲噁唑(SMX)对序批式生物反应器(SBR)脱氮性能及微生物群落的影响。结果表明:长期暴露于6 mg/L的SMX环境中,SBR对有机物和NH4+-N的去除无明显变化。COD的平均去除率为(92.57±0.92)%,NH4+-N的平均去除率达到(98.71±0.34)%;NO2--N和NO3--N的出水浓度随运行时间的增加而升高;在第104天时反应器比耗氧速率(SOUR)、比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝酸盐氧化速率(SNOR)、比硝酸盐还原速率(SNRR)和比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)较添加SMX前分别下降了23.33%、24.47%、28.29%、14.97%和15.81%。SMX的存在致使胞外聚合物(EPS)、松散型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密型胞外聚合物(TB-EPS)及其中的蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随运行时间的增长而增加,PN/PS呈上升趋势。活性氧(ROS)的生成量和乳酸脱氢酶(LDH)的释放量随运行时间的增长而增加。6 mg/L的SMX可使活性污泥微生物群落的丰富度降低,多样性升高,降低了变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的相对丰度,从而影响了SBR的脱氮性能。
2022, 40(10): 24-31.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210004
摘要:
为探究游离氨(FA)影响强化生物除磷(EBPR)系统除磷效能的生物学机制,采用SBR反应器,以EBPR系统的活性污泥为研究对象,探究了FA浓度分别为0,0.2,1,4,10,15,25,50 mg/L对EBPR系统除磷效能及菌群结构的影响。结果显示,FA浓度为0.2 mg/L时,对EBPR系统除磷产生促进作用,当FA浓度为1~50 mg/L时,对EBPR系统除磷产生抑制作用;门水平下,变形杆菌门Proteobacteria的丰度随着FA浓度的升高而升高;纲水平下,γ-变形菌纲Gammaproteobacteria的丰度与FA浓度呈正相关;属水平下,聚磷菌Ca. Accumulibacter与 Tetrasphaera相比,Tetrasphaera的丰度变化趋势更符合FA对除磷性能的影响;LEfSe分析显示低、中、高浓度样品的微生物标记物分别为绿弯菌门Chloroflexi、拟杆菌门Bacteroidetes及β-变形菌纲Betaproteobacteriales。研究结果明确了FA对 EBPR 系统影响的过程,加深了对EBPR系统除磷过程菌群结构的认识,可为深入研究生物除磷的抑制机理提供借鉴。
为探究游离氨(FA)影响强化生物除磷(EBPR)系统除磷效能的生物学机制,采用SBR反应器,以EBPR系统的活性污泥为研究对象,探究了FA浓度分别为0,0.2,1,4,10,15,25,50 mg/L对EBPR系统除磷效能及菌群结构的影响。结果显示,FA浓度为0.2 mg/L时,对EBPR系统除磷产生促进作用,当FA浓度为1~50 mg/L时,对EBPR系统除磷产生抑制作用;门水平下,变形杆菌门Proteobacteria的丰度随着FA浓度的升高而升高;纲水平下,γ-变形菌纲Gammaproteobacteria的丰度与FA浓度呈正相关;属水平下,聚磷菌Ca. Accumulibacter与 Tetrasphaera相比,Tetrasphaera的丰度变化趋势更符合FA对除磷性能的影响;LEfSe分析显示低、中、高浓度样品的微生物标记物分别为绿弯菌门Chloroflexi、拟杆菌门Bacteroidetes及β-变形菌纲Betaproteobacteriales。研究结果明确了FA对 EBPR 系统影响的过程,加深了对EBPR系统除磷过程菌群结构的认识,可为深入研究生物除磷的抑制机理提供借鉴。
2022, 40(10): 32-39.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210005
摘要:
以印染污泥为原料制备污泥基生物炭(SC),分别考察了炭化温度、吸附时间等参数对SC处理废水吸附性能的影响规律,对比研究了SC与专用商业活性炭处理废水的吸附性能。结果表明:高温炭化有利于增加污泥炭的比表面积、孔容、石墨化程度以提高其吸附性能,高温污泥炭SC-900℃的比表面积为140.65 m2/g,介孔孔容占比 ≥ 90%,其处理焦化废水、消化滤液的COD脱除率均可达到商业炭的70%,并表现出优异的脱色能力,对于高色度消化滤液的浊度脱除率(89.56%)显著高于商业炭(16.70%);SC对较大分子污染物具有较高的吸附速率,处理消化滤液达到吸附平衡时间(≤ 120 min)显著低于商业炭(>24 h),尤其对其中含致色官能团的类腐殖质大分子有机物具有选择性吸附能力,且吸附行为主要发生在3.8~5.4 nm的介孔孔道内。并为污泥炭吸附处理废水工业应用提出了指导性建议。
以印染污泥为原料制备污泥基生物炭(SC),分别考察了炭化温度、吸附时间等参数对SC处理废水吸附性能的影响规律,对比研究了SC与专用商业活性炭处理废水的吸附性能。结果表明:高温炭化有利于增加污泥炭的比表面积、孔容、石墨化程度以提高其吸附性能,高温污泥炭SC-900℃的比表面积为140.65 m2/g,介孔孔容占比 ≥ 90%,其处理焦化废水、消化滤液的COD脱除率均可达到商业炭的70%,并表现出优异的脱色能力,对于高色度消化滤液的浊度脱除率(89.56%)显著高于商业炭(16.70%);SC对较大分子污染物具有较高的吸附速率,处理消化滤液达到吸附平衡时间(≤ 120 min)显著低于商业炭(>24 h),尤其对其中含致色官能团的类腐殖质大分子有机物具有选择性吸附能力,且吸附行为主要发生在3.8~5.4 nm的介孔孔道内。并为污泥炭吸附处理废水工业应用提出了指导性建议。
2022, 40(10): 40-48.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210006
摘要:
采用水热-煅烧法合成了CuO/g-C3N4催化剂,利用X射线衍射仪、扫描电镜、红外吸收光谱和X射线能谱对其基本性能进行表征,进一步研究了不同参数下CuO/g-C3N4活化过二硫酸盐(PDS)体系对有机污染物(甲基橙,MO)的去除效果。活化实验结果表明:CuO/g-C3N4对活化PDS降解MO具有明显效果。优化实验结果表明:在催化剂的水热时间为8 h,CuO复合比为10%,反应体系中催化剂初始浓度为1.00 g/L,PDS初始浓度为4 mmol/L,pH=3的条件下,30 min内MO的降解率高达99.20%。机理分析表明催化剂表面的硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)是降解MO的主要活性物质,并且有少量超氧自由基(·O2-)参与其中。对该催化剂进行5次重复实验后,活化PDS对MO降解率仍保持在90%以上,表明该催化剂有较好的稳定性。
采用水热-煅烧法合成了CuO/g-C3N4催化剂,利用X射线衍射仪、扫描电镜、红外吸收光谱和X射线能谱对其基本性能进行表征,进一步研究了不同参数下CuO/g-C3N4活化过二硫酸盐(PDS)体系对有机污染物(甲基橙,MO)的去除效果。活化实验结果表明:CuO/g-C3N4对活化PDS降解MO具有明显效果。优化实验结果表明:在催化剂的水热时间为8 h,CuO复合比为10%,反应体系中催化剂初始浓度为1.00 g/L,PDS初始浓度为4 mmol/L,pH=3的条件下,30 min内MO的降解率高达99.20%。机理分析表明催化剂表面的硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)是降解MO的主要活性物质,并且有少量超氧自由基(·O2-)参与其中。对该催化剂进行5次重复实验后,活化PDS对MO降解率仍保持在90%以上,表明该催化剂有较好的稳定性。
2022, 40(10): 49-54.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210007
摘要:
制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H2O2投加量、pH、m(Fe2+)/m(H2O2)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4,H2O2投加量为6667 mg/L,m(Fe2+)/m(H2O2)=1,反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H2O2投加量分级数(q=1.065)高于有机物的底物分级数(a=0.858),表明Fenton体系降解TP的反应速率主要受H2O2投加量制约。
制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H2O2投加量、pH、m(Fe2+)/m(H2O2)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4,H2O2投加量为6667 mg/L,m(Fe2+)/m(H2O2)=1,反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H2O2投加量分级数(q=1.065)高于有机物的底物分级数(a=0.858),表明Fenton体系降解TP的反应速率主要受H2O2投加量制约。
2022, 40(10): 55-61.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210008
摘要:
探究NH4+-N冲击对微压反应器(MPR)污染物去除效率的影响,通过提高单周期瞬时进水NH4+-N浓度至40,50 mg/L,对MPR进行冲击。结果表明:常规负荷下,MPR具有良好的污染物去除效果。冲击周期降解历时数据显示,在进水40 mg/L NH4+-N冲击周期内进水ρ(COD)、ρ(NH4+-N)、ρ(TP)分别为192.58,40.96,2.52 mg/L,出水分别为38.16,0.70,0.26 mg/L,去除效果无显著变化,出水TN浓度上升至16.04 mg/L。增加NH4+-N冲击浓度至50 mg/L,冲击周期内NH4+-N降解速率不变,反硝化速率提高,出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)升高至4.95,17.62 mg/L,TN降解主要受碳源不足影响;TP去除效果无变化,冲击后57个周期内除磷系统受到影响,出水TP出现较大波动,最高浓度达到2.6 mg/L。以上结果表明,MPR系统受到NH4+-N冲击后1个周期内,脱氮性能即可恢复,说明冲击对脱氮系统造成了可逆的短期影响,但对除磷系统造成不可逆的长期影响。
探究NH4+-N冲击对微压反应器(MPR)污染物去除效率的影响,通过提高单周期瞬时进水NH4+-N浓度至40,50 mg/L,对MPR进行冲击。结果表明:常规负荷下,MPR具有良好的污染物去除效果。冲击周期降解历时数据显示,在进水40 mg/L NH4+-N冲击周期内进水ρ(COD)、ρ(NH4+-N)、ρ(TP)分别为192.58,40.96,2.52 mg/L,出水分别为38.16,0.70,0.26 mg/L,去除效果无显著变化,出水TN浓度上升至16.04 mg/L。增加NH4+-N冲击浓度至50 mg/L,冲击周期内NH4+-N降解速率不变,反硝化速率提高,出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)升高至4.95,17.62 mg/L,TN降解主要受碳源不足影响;TP去除效果无变化,冲击后57个周期内除磷系统受到影响,出水TP出现较大波动,最高浓度达到2.6 mg/L。以上结果表明,MPR系统受到NH4+-N冲击后1个周期内,脱氮性能即可恢复,说明冲击对脱氮系统造成了可逆的短期影响,但对除磷系统造成不可逆的长期影响。
2022, 40(10): 62-70.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210009
摘要:
针对农村生活污水低碳氮比(C/N)限制反硝化脱氮效果的问题,采用复合固体碳源强化SBR工艺(SCS-SBR)对实际农村水利枢纽污水及村庄污水进行处理,并对特定功能性菌群进行深入分析,发现通过投加PHBV+秸秆复合固体碳源可以有效提高SBR工艺的反硝化能力。结果表明:SCS-SBR工艺稳定运行期出水ρ(COD)、ρ(NH4+-N)和ρ(TN)均保持在25.0,0.4,5.0 mg/L以下,其中村庄污水的TN去除率达到83.1%。微生物测序结果表明,复合固体碳源的投加促进SCS-SBR工艺筛选出特定功能性微生物。不同于传统活性污泥中的硝化细菌(Nitrosomonas)与反硝化细菌(Pseudomonas),SCS-SBR工艺中硝化功能菌主要是norank_f_JG30-KF-CM45,反硝化功能菌主要为Thermomonas和Rubrivivax,其中,Thermomonas的相对丰度在未加固体碳源阶段(AS1、AS2)未检测出(含量过低),在添加固体碳源阶段(SCS1、SCS2)其相对丰度为2.54%和7.55%。此外,活性污泥中好氧型和氧胁迫耐受型菌属Nakamurella的相对丰度由AS1、AS2中的44.52%和57.66%锐减到SCS1、SCS2中的1.06%和0.86%,表明工艺内不能利用固体碳源的微生物被逐渐淘汰。因此,PHBV+秸秆复合固体碳源在规避液体碳源缺陷的同时,能有效提高SBR工艺的反硝化能力,并对系统内功能性微生物进行有效筛选,从而为农村生活污水处理提供了理论基础和技术支持。
针对农村生活污水低碳氮比(C/N)限制反硝化脱氮效果的问题,采用复合固体碳源强化SBR工艺(SCS-SBR)对实际农村水利枢纽污水及村庄污水进行处理,并对特定功能性菌群进行深入分析,发现通过投加PHBV+秸秆复合固体碳源可以有效提高SBR工艺的反硝化能力。结果表明:SCS-SBR工艺稳定运行期出水ρ(COD)、ρ(NH4+-N)和ρ(TN)均保持在25.0,0.4,5.0 mg/L以下,其中村庄污水的TN去除率达到83.1%。微生物测序结果表明,复合固体碳源的投加促进SCS-SBR工艺筛选出特定功能性微生物。不同于传统活性污泥中的硝化细菌(Nitrosomonas)与反硝化细菌(Pseudomonas),SCS-SBR工艺中硝化功能菌主要是norank_f_JG30-KF-CM45,反硝化功能菌主要为Thermomonas和Rubrivivax,其中,Thermomonas的相对丰度在未加固体碳源阶段(AS1、AS2)未检测出(含量过低),在添加固体碳源阶段(SCS1、SCS2)其相对丰度为2.54%和7.55%。此外,活性污泥中好氧型和氧胁迫耐受型菌属Nakamurella的相对丰度由AS1、AS2中的44.52%和57.66%锐减到SCS1、SCS2中的1.06%和0.86%,表明工艺内不能利用固体碳源的微生物被逐渐淘汰。因此,PHBV+秸秆复合固体碳源在规避液体碳源缺陷的同时,能有效提高SBR工艺的反硝化能力,并对系统内功能性微生物进行有效筛选,从而为农村生活污水处理提供了理论基础和技术支持。
2022, 40(10): 71-79.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210010
摘要:
我国东部大型浅水湖泊太湖的富营养化和藻华暴发一直是困扰该地区社会经济高质量发展的重要水问题之一,其中水资源分配不均及部分营养盐浓度较高,严重制约了太湖水体生态环境的健康发展。基于1999-2019年太湖水质、气象等逐月观测资料,构建了基于协变量(TN、TP、CODMn、降水量和引排水量)的叶绿素a(Chl-a)预测模型ARIMA(1, 1, 1)(0, 1, 1)12,并结合2007-2019年历史引排水方案经验和效果,提出了未来平水年情景下降低太湖藻华大面积暴发风险的引排水方案优化策略。结果表明:所构建的ARIMA(1, 1, 1)(0, 1, 1)12模型能有效预测太湖水体Chl-a浓度;且在预设未来情景下,通过同步增加引、排水量可有效降低水体营养盐含量。引排水方案的优化关键在于季节性水资源的合理调配,在满足水安全的基础上适当加大冬春季节引排水,可达到改善水动力和排出营养盐的效果。
我国东部大型浅水湖泊太湖的富营养化和藻华暴发一直是困扰该地区社会经济高质量发展的重要水问题之一,其中水资源分配不均及部分营养盐浓度较高,严重制约了太湖水体生态环境的健康发展。基于1999-2019年太湖水质、气象等逐月观测资料,构建了基于协变量(TN、TP、CODMn、降水量和引排水量)的叶绿素a(Chl-a)预测模型ARIMA(1, 1, 1)(0, 1, 1)12,并结合2007-2019年历史引排水方案经验和效果,提出了未来平水年情景下降低太湖藻华大面积暴发风险的引排水方案优化策略。结果表明:所构建的ARIMA(1, 1, 1)(0, 1, 1)12模型能有效预测太湖水体Chl-a浓度;且在预设未来情景下,通过同步增加引、排水量可有效降低水体营养盐含量。引排水方案的优化关键在于季节性水资源的合理调配,在满足水安全的基础上适当加大冬春季节引排水,可达到改善水动力和排出营养盐的效果。
2022, 40(10): 80-87,175.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210011
摘要:
为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH4、CO2、H2O、CO、CO、SO2 6种气态产物及官能团,表明CO2是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。
为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH4、CO2、H2O、CO、CO、SO2 6种气态产物及官能团,表明CO2是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。
2022, 40(10): 88-97.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210012
摘要:
以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO2浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO2去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO2浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO2的平均去除率为(62.07±5.94)%。
以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO2浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO2去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO2浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO2的平均去除率为(62.07±5.94)%。
2022, 40(10): 98-104,111.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210013
摘要:
基于水泥窑热工条件参数,结合响应曲面设计基本原理,开展了十溴二苯醚(BDE-209)热分解规律及影响因素研究,并分析了BDE-209的脱溴路径。结果表明:烟气中多溴二苯醚(PBDEs)含量随着溴取代数降低而降低;不同PBDEs单体受不同因素影响明显,烟气中BDE-209浓度主要受样品中原始浓度和温度的影响,九溴二苯醚和八溴二苯醚浓度主要受温度和氧气交互作用的影响;结合文献研究与本实验结果推测BDE-209在水泥窑热工条件下的最主要的两条降解路径,生成九溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-207;生成八溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-206,再由BDE-206脱去一个溴再生成BDE-203。明确BDE-209的热分解规律及影响因素,能够为水泥窑热工条件下处置含PBDEs废物提供理论支撑。
基于水泥窑热工条件参数,结合响应曲面设计基本原理,开展了十溴二苯醚(BDE-209)热分解规律及影响因素研究,并分析了BDE-209的脱溴路径。结果表明:烟气中多溴二苯醚(PBDEs)含量随着溴取代数降低而降低;不同PBDEs单体受不同因素影响明显,烟气中BDE-209浓度主要受样品中原始浓度和温度的影响,九溴二苯醚和八溴二苯醚浓度主要受温度和氧气交互作用的影响;结合文献研究与本实验结果推测BDE-209在水泥窑热工条件下的最主要的两条降解路径,生成九溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-207;生成八溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-206,再由BDE-206脱去一个溴再生成BDE-203。明确BDE-209的热分解规律及影响因素,能够为水泥窑热工条件下处置含PBDEs废物提供理论支撑。
2022, 40(10): 105-111.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210014
摘要:
清洁燃烧是各类有机固废热解油高效能源化利用的主要途径。全钢废轮胎热解油产物中芳香烃含量约占30%,其热值及黏度与柴油相似,但闪点偏低,仅为20℃。在自建燃烧炉膛中进行燃烧实验,研究了废轮胎热解油的燃烧温度及烟气排放特性。实验发现,当过量空气系数为1.3时,热解油燃烧温度最高;当过量空气系数为1.4时,烟气中CO浓度降至0;NOx浓度随着过量空气系数增大而升高;过量空气系数超过1.3后,SO2浓度大幅降低。喷射油压提升可提高燃烧温度,使热解油燃烧更加充分,同时可降低烟气中CO浓度,促进热力型NOx生成。当压力由1.5 MPa升至1.75 MPa时,燃烧温度、CO浓度与NOx浓度变化幅度最大。喷嘴喷孔直径增大会使雾化锥角增大,燃油雾束更易展开与空气接触反应,CO浓度随之降低;同时雾化锥角的增大可减小喷雾贯穿距,缩短火焰长度,减少烟气在高温区的停留时间,降低NOx浓度。
清洁燃烧是各类有机固废热解油高效能源化利用的主要途径。全钢废轮胎热解油产物中芳香烃含量约占30%,其热值及黏度与柴油相似,但闪点偏低,仅为20℃。在自建燃烧炉膛中进行燃烧实验,研究了废轮胎热解油的燃烧温度及烟气排放特性。实验发现,当过量空气系数为1.3时,热解油燃烧温度最高;当过量空气系数为1.4时,烟气中CO浓度降至0;NOx浓度随着过量空气系数增大而升高;过量空气系数超过1.3后,SO2浓度大幅降低。喷射油压提升可提高燃烧温度,使热解油燃烧更加充分,同时可降低烟气中CO浓度,促进热力型NOx生成。当压力由1.5 MPa升至1.75 MPa时,燃烧温度、CO浓度与NOx浓度变化幅度最大。喷嘴喷孔直径增大会使雾化锥角增大,燃油雾束更易展开与空气接触反应,CO浓度随之降低;同时雾化锥角的增大可减小喷雾贯穿距,缩短火焰长度,减少烟气在高温区的停留时间,降低NOx浓度。
2022, 40(10): 112-119.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210015
摘要:
针对餐厨废弃物堆肥速效磷含量低、添加低品位磷矿粉的活化效率有限的问题,在富磷餐厨废弃物堆肥(添加磷矿粉处理,CP)基础上,分别添加表面活性剂(CSP)、解磷菌(CMSP)、生物炭(CBMSP),探究不同外源添加剂对餐厨废弃物富磷堆肥磷素转化的影响。结果表明:1)经过35 d的好氧堆肥,CSP、CMSP、CBMSP处理较CP速效磷增量分别提升2.00%、9.00%、39.00%,解磷菌与生物炭、表面活性剂共同添加显著促进难溶性磷活化效率(P<0.05),达到16.00%;2)CMSP处理堆肥产品中细菌数量较CP处理显著提升(P<0.05),增加至CP的1.85倍,生物炭添加进一步提高了餐厨废弃物堆肥产品放线菌和真菌丰度,分别达到CP的1.56,10.66倍,说明表面活性剂、生物炭与解磷菌共同添加有助于改善堆肥微生物生长环境,促进微生物生长;3)相关性分析表明,微生物量磷(MBP)与速效磷、真菌丰度均在CMSP和CBMSP中呈显著相关(P<0.01),表面活性剂、解磷菌接种和生物炭协同添加可通过强化微生物量磷累积促进难溶性磷矿粉的活化。该成果可为提升堆肥养分资源和难溶性磷利用效率提供有效途径。
针对餐厨废弃物堆肥速效磷含量低、添加低品位磷矿粉的活化效率有限的问题,在富磷餐厨废弃物堆肥(添加磷矿粉处理,CP)基础上,分别添加表面活性剂(CSP)、解磷菌(CMSP)、生物炭(CBMSP),探究不同外源添加剂对餐厨废弃物富磷堆肥磷素转化的影响。结果表明:1)经过35 d的好氧堆肥,CSP、CMSP、CBMSP处理较CP速效磷增量分别提升2.00%、9.00%、39.00%,解磷菌与生物炭、表面活性剂共同添加显著促进难溶性磷活化效率(P<0.05),达到16.00%;2)CMSP处理堆肥产品中细菌数量较CP处理显著提升(P<0.05),增加至CP的1.85倍,生物炭添加进一步提高了餐厨废弃物堆肥产品放线菌和真菌丰度,分别达到CP的1.56,10.66倍,说明表面活性剂、生物炭与解磷菌共同添加有助于改善堆肥微生物生长环境,促进微生物生长;3)相关性分析表明,微生物量磷(MBP)与速效磷、真菌丰度均在CMSP和CBMSP中呈显著相关(P<0.01),表面活性剂、解磷菌接种和生物炭协同添加可通过强化微生物量磷累积促进难溶性磷矿粉的活化。该成果可为提升堆肥养分资源和难溶性磷利用效率提供有效途径。
2022, 40(10): 120-125,133.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210016
摘要:
可燃固废无害化处理需求日益增长,采用焚烧方法可有效实现其资源化、减量化和无害化。可燃固废的热化学特性对燃烧过程的组织具有重要意义,但由于可燃固废来源和种类的多样性,可燃固废特别是混合可燃固废的热化学性质表征是一个亟待解决的难题。以某几种典型的可燃固废作为基元,可以简化、高效、系统地表征其他可燃固废的热化学特性。采用主成分分析方法进行降维,再通过层次聚类方法将可燃固废归类,基于完备性、独立性和确定性3种基元性质和中心原则、简单原则2种筛选机制的约束下,量化比选出乳胶手套、硬塑料袋、PE、PET、淀粉、木质素、纤维素和半纤维素8种物质作为基元,并对基元的热重特性进行表征,依据热重特性分析并建立了可燃固废热转化基元表征的方法。并通过对一种工业可燃固废(包装布)进行拟合(灰色关联度高达0.989),验证了降维和聚类筛选基元方法的实用性和准确性,为可燃固废的热转化特性和处置方法提供参考。
可燃固废无害化处理需求日益增长,采用焚烧方法可有效实现其资源化、减量化和无害化。可燃固废的热化学特性对燃烧过程的组织具有重要意义,但由于可燃固废来源和种类的多样性,可燃固废特别是混合可燃固废的热化学性质表征是一个亟待解决的难题。以某几种典型的可燃固废作为基元,可以简化、高效、系统地表征其他可燃固废的热化学特性。采用主成分分析方法进行降维,再通过层次聚类方法将可燃固废归类,基于完备性、独立性和确定性3种基元性质和中心原则、简单原则2种筛选机制的约束下,量化比选出乳胶手套、硬塑料袋、PE、PET、淀粉、木质素、纤维素和半纤维素8种物质作为基元,并对基元的热重特性进行表征,依据热重特性分析并建立了可燃固废热转化基元表征的方法。并通过对一种工业可燃固废(包装布)进行拟合(灰色关联度高达0.989),验证了降维和聚类筛选基元方法的实用性和准确性,为可燃固废的热转化特性和处置方法提供参考。
2022, 40(10): 126-133.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210017
摘要:
电热再生是一种效率高、通用性强、能耗低的活性炭材料再生方式,备受挥发性有机化合物治理、室内空气净化及化学防护领域的关注。以活性炭纤维网装填吸附床为研究对象,系统研究了通电电压、吹扫气流比速以及床层吸水率对吸附床电热行为的影响。结果表明:以50 V电压为干燥床层输入1 W·h电能,床层温度可升至144.6℃,与20 V通电电压相比,温度提升了63.8℃;增大吹扫气流比速可降低床层电热过程结束时的温度,并延长通电加热的时间;吸水床层在电热期间出现升温平台,在通电电压为40 V、吹扫气流比速为0.08 L/(min·cm2)条件下,根据吸水率的不同,升温平台最长可持续30 min。此外,通电电压和吹扫气流均能影响升温平台对应的温度和持续时间。
电热再生是一种效率高、通用性强、能耗低的活性炭材料再生方式,备受挥发性有机化合物治理、室内空气净化及化学防护领域的关注。以活性炭纤维网装填吸附床为研究对象,系统研究了通电电压、吹扫气流比速以及床层吸水率对吸附床电热行为的影响。结果表明:以50 V电压为干燥床层输入1 W·h电能,床层温度可升至144.6℃,与20 V通电电压相比,温度提升了63.8℃;增大吹扫气流比速可降低床层电热过程结束时的温度,并延长通电加热的时间;吸水床层在电热期间出现升温平台,在通电电压为40 V、吹扫气流比速为0.08 L/(min·cm2)条件下,根据吸水率的不同,升温平台最长可持续30 min。此外,通电电压和吹扫气流均能影响升温平台对应的温度和持续时间。
2022, 40(10): 134-140.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210018
摘要:
为探索工程改良、植物修复、钝化修复、拮抗修复、钝化-拮抗修复技术在污灌区镉(Cd)污染麦田安全利用工程中的应用效果,研究了上述5类技术在河南省某典型污灌区应用后小麦籽粒Cd含量、土壤Cd含量和小麦Cd富集程度。结果表明:拮抗-钝化单一或复合修复可通过影响小麦籽粒Cd的富集和土壤Cd含量来降低小麦受重金属Cd的污染,如施用适量磷基+铁基矿物复合材料可降低38%小麦籽粒Cd含量,施用适量磷基矿物材料B小麦籽粒Cd含量可降低27%~48%,2种处理修复效果显著;其他技术虽有一定修复效果,但并不显著。小麦Cd富集系数(PUFCd)可作为评价污灌区Cd污染麦田安全利用工程中技术应用效果的参考指标之一。
为探索工程改良、植物修复、钝化修复、拮抗修复、钝化-拮抗修复技术在污灌区镉(Cd)污染麦田安全利用工程中的应用效果,研究了上述5类技术在河南省某典型污灌区应用后小麦籽粒Cd含量、土壤Cd含量和小麦Cd富集程度。结果表明:拮抗-钝化单一或复合修复可通过影响小麦籽粒Cd的富集和土壤Cd含量来降低小麦受重金属Cd的污染,如施用适量磷基+铁基矿物复合材料可降低38%小麦籽粒Cd含量,施用适量磷基矿物材料B小麦籽粒Cd含量可降低27%~48%,2种处理修复效果显著;其他技术虽有一定修复效果,但并不显著。小麦Cd富集系数(PUFCd)可作为评价污灌区Cd污染麦田安全利用工程中技术应用效果的参考指标之一。
2022, 40(10): 141-149.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210019
摘要:
基于高光谱图像技术和机器学习算法,提出了一种对重金属污染蛤仔进行快速无损检测的新方法。该方法分为3步:采集蛤仔样本高光谱图像并使用3种方法进行预处理;采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)对高光谱数据降维;应用支持向量机(support vector machine, SVM)实现重金属污染蛤仔分类检测。对于以单类重金属污染样本和健康样本为样本集的二分类检测,LDA-SVM模型检测重金属污染样本的准确率可达到99.33%以上。对于以Cd、Cu、Pb、Zn 4类重金属污染样本和健康样本为样本集的五分类检测,检测准确率可达到93.33%。结果表明:LDA-SVM模型能够实现对蛤仔重金属污染快速无损检测,且该模型性能基本不受预处理方法和模型参数的影响,鲁棒性强。
基于高光谱图像技术和机器学习算法,提出了一种对重金属污染蛤仔进行快速无损检测的新方法。该方法分为3步:采集蛤仔样本高光谱图像并使用3种方法进行预处理;采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)对高光谱数据降维;应用支持向量机(support vector machine, SVM)实现重金属污染蛤仔分类检测。对于以单类重金属污染样本和健康样本为样本集的二分类检测,LDA-SVM模型检测重金属污染样本的准确率可达到99.33%以上。对于以Cd、Cu、Pb、Zn 4类重金属污染样本和健康样本为样本集的五分类检测,检测准确率可达到93.33%。结果表明:LDA-SVM模型能够实现对蛤仔重金属污染快速无损检测,且该模型性能基本不受预处理方法和模型参数的影响,鲁棒性强。
2022, 40(10): 150-155,168.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210020
摘要:
工程化阴燃技术是一种针对难降解、难治理重质(低挥发性)油泥或石油烃污染土壤等重度有机污染介质, 基于阴燃机理的自持主动修复技术,其在国内的研发、实践还处于早期阶段。湖北某焦化厂存量含油污泥的治理工程是工程化阴燃技术用于油泥治理在国内的首演。通过现场中试确定了油泥预处理方法、药剂配比和阴燃治理工艺条件。工程示范分为2步:第1步为预处理阶段,采用"化学调质+板框压滤"工艺对含油污泥进行脱水、减量;第2步为治理阶段,采用4台工程化异位阴燃反应装置执行。含油污泥的含水率经预处理后降至50%左右,经阴燃治理后的油泥总量减少90%,目标污染物去除率达到98%以上,满足项目验收指标。
工程化阴燃技术是一种针对难降解、难治理重质(低挥发性)油泥或石油烃污染土壤等重度有机污染介质, 基于阴燃机理的自持主动修复技术,其在国内的研发、实践还处于早期阶段。湖北某焦化厂存量含油污泥的治理工程是工程化阴燃技术用于油泥治理在国内的首演。通过现场中试确定了油泥预处理方法、药剂配比和阴燃治理工艺条件。工程示范分为2步:第1步为预处理阶段,采用"化学调质+板框压滤"工艺对含油污泥进行脱水、减量;第2步为治理阶段,采用4台工程化异位阴燃反应装置执行。含油污泥的含水率经预处理后降至50%左右,经阴燃治理后的油泥总量减少90%,目标污染物去除率达到98%以上,满足项目验收指标。
2022, 40(10): 156-161.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210021
摘要:
为探明混合器形式对于燃煤机组SCR脱硝系统性能的影响,运用数值三维模拟对330 MW燃煤机组SCR脱硝系统烟道中烟气流动速度、温度、氨浓度以及流动方向进行了模拟计算,并采用物理模型对数值模拟结果进行验证。对比研究了使用不同形式混合器上下游速度场、NH3浓度场、压力损失及加工难度。结果表明:梯形板混合器加工简单、扰动范围大、压力损失大、对下游速度场影响大;扭叶片式混合器阻力小、对下游速度场几乎没有影响,但扰动范围小、安装角度要求高;六角星形混合器综合性能介于梯形板及扭叶片式混合器之间。六角星形混合器能够较好地实现NH3与烟气混合,下游速度场均匀性及NH3浓度均匀性满足设计要求。
为探明混合器形式对于燃煤机组SCR脱硝系统性能的影响,运用数值三维模拟对330 MW燃煤机组SCR脱硝系统烟道中烟气流动速度、温度、氨浓度以及流动方向进行了模拟计算,并采用物理模型对数值模拟结果进行验证。对比研究了使用不同形式混合器上下游速度场、NH3浓度场、压力损失及加工难度。结果表明:梯形板混合器加工简单、扰动范围大、压力损失大、对下游速度场影响大;扭叶片式混合器阻力小、对下游速度场几乎没有影响,但扰动范围小、安装角度要求高;六角星形混合器综合性能介于梯形板及扭叶片式混合器之间。六角星形混合器能够较好地实现NH3与烟气混合,下游速度场均匀性及NH3浓度均匀性满足设计要求。
2022, 40(10): 162-168.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210022
摘要:
针对目前处置村镇垃圾的小型热处理炉运行不稳定、排放难以达标等问题,介绍了一种新型村镇垃圾热解气化炉(30 t/d),并对其系统烟气及炉渣的二噁英生成排放特性进行研究。结果表明:炉渣中的二噁英浓度为0.723 μg I-TEQ/kg,可满足GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中二噁英排放的要求;在正常喷射活性炭时尾部烟气二噁英浓度为0.029 ng I-TEQ/Nm3,低于GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中二噁英排放限值;气化燃烧过程的烟气二噁英原始排放浓度较低,低温异相合成反应是该垃圾炉烟气二噁英的主要来源;在质量浓度分布上占优势的为高氯代PCDD/Fs,对总毒性当量起主导作用的为2,3,4,7,8-PeCDF,喷射活性炭对二噁英具有良好的去除效果。以期为村镇垃圾热解气化规范处置提供示范,并为热解气化炉二噁英排放控制提供参考。
针对目前处置村镇垃圾的小型热处理炉运行不稳定、排放难以达标等问题,介绍了一种新型村镇垃圾热解气化炉(30 t/d),并对其系统烟气及炉渣的二噁英生成排放特性进行研究。结果表明:炉渣中的二噁英浓度为0.723 μg I-TEQ/kg,可满足GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中二噁英排放的要求;在正常喷射活性炭时尾部烟气二噁英浓度为0.029 ng I-TEQ/Nm3,低于GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中二噁英排放限值;气化燃烧过程的烟气二噁英原始排放浓度较低,低温异相合成反应是该垃圾炉烟气二噁英的主要来源;在质量浓度分布上占优势的为高氯代PCDD/Fs,对总毒性当量起主导作用的为2,3,4,7,8-PeCDF,喷射活性炭对二噁英具有良好的去除效果。以期为村镇垃圾热解气化规范处置提供示范,并为热解气化炉二噁英排放控制提供参考。
2022, 40(10): 169-175.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210023
摘要:
基于水质特性分析,以物质资源化为核心,构建了脱硫废水强化递级分盐预处理-膜浓缩电解制氯零排放工艺,并进行了35 d的中试试验(500 L/d)。结果表明:该工艺能够在稳定运行的基础上实现污染物的高效去除和物质的充分资源化。预处理模块出水SS、Mg2+、SO2-4和Ca2+去除率分别为100%、96.6%、99.8%和98.9%;各处理单元沉淀物分别为CaSO4、Mg(OH)2、钙矾石和CaCO3,其纯度可分别达到86.9%、99.8%、88.3%和99.9%,可作为脱硫石膏、除磷剂、阻燃剂和脱硫剂进行资源化利用;膜浓缩电解制氯模块所得次氯酸钠符合GB 19106-2013《次氯酸钠》中A型Ⅲ级要求,可用于消毒、杀菌与水处理。
基于水质特性分析,以物质资源化为核心,构建了脱硫废水强化递级分盐预处理-膜浓缩电解制氯零排放工艺,并进行了35 d的中试试验(500 L/d)。结果表明:该工艺能够在稳定运行的基础上实现污染物的高效去除和物质的充分资源化。预处理模块出水SS、Mg2+、SO2-4和Ca2+去除率分别为100%、96.6%、99.8%和98.9%;各处理单元沉淀物分别为CaSO4、Mg(OH)2、钙矾石和CaCO3,其纯度可分别达到86.9%、99.8%、88.3%和99.9%,可作为脱硫石膏、除磷剂、阻燃剂和脱硫剂进行资源化利用;膜浓缩电解制氯模块所得次氯酸钠符合GB 19106-2013《次氯酸钠》中A型Ⅲ级要求,可用于消毒、杀菌与水处理。
2022, 40(10): 176-182,191.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210024
摘要:
针对太湖流域水环境质量改善的特殊要求,聚焦太湖流域印染行业,构建了涵盖生产工艺与设备、资源能源利用、污染物产生、经济效益、工艺设备、处理效果以及管理水平等指标的企业先进性评价指标体系,并将印染产品由GB 4287-2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的5大类细化为14类。结果表明:采用企业监测数据、行业标准、环统数据以及排污许可申报数据4种方式计算取严得到的单位产品污染物排放负荷限值,远低于GB 4287-2012的排放限值,并在此基础上形成了完整的技术方案,可为基于先进技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术参考。
针对太湖流域水环境质量改善的特殊要求,聚焦太湖流域印染行业,构建了涵盖生产工艺与设备、资源能源利用、污染物产生、经济效益、工艺设备、处理效果以及管理水平等指标的企业先进性评价指标体系,并将印染产品由GB 4287-2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的5大类细化为14类。结果表明:采用企业监测数据、行业标准、环统数据以及排污许可申报数据4种方式计算取严得到的单位产品污染物排放负荷限值,远低于GB 4287-2012的排放限值,并在此基础上形成了完整的技术方案,可为基于先进技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术参考。
2022, 40(10): 183-191.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210025
摘要:
开发城市矿产资源对补充原生矿产资源的不足具有重要意义,准确估算城市矿产资源储量也成为研究重点。针对城市住宅建筑,在社区尺度上进行住宅建筑的矿产资源储量估算,通过定量评估北京市回龙观21个小区662栋住宅建筑的在用存量,基于我国住宅建筑的生命周期,在对住宅建筑矿产资源储量进行估算的基础上,计算未来的资源可采量,同时对现有住宅1年的温室气体排放进行预估。结果表明:1)城市住宅建筑中的矿产资源循环利用潜力巨大,21个小区矿产资源储量达到729.3万t;2)研究区562栋框架和70栋剪刀墙结构住宅占95.48%,框架、剪刀墙结构住宅温室气体排放量远高于砖混结构,随着新建住宅中框架和剪刀墙结构不断增加,未来的环境压力也随之增大;3)研究区预计可回收利用的建材365.8万t,通过对建筑垃圾分类处理和循环利用带来积极的资源、环境和经济效益。
开发城市矿产资源对补充原生矿产资源的不足具有重要意义,准确估算城市矿产资源储量也成为研究重点。针对城市住宅建筑,在社区尺度上进行住宅建筑的矿产资源储量估算,通过定量评估北京市回龙观21个小区662栋住宅建筑的在用存量,基于我国住宅建筑的生命周期,在对住宅建筑矿产资源储量进行估算的基础上,计算未来的资源可采量,同时对现有住宅1年的温室气体排放进行预估。结果表明:1)城市住宅建筑中的矿产资源循环利用潜力巨大,21个小区矿产资源储量达到729.3万t;2)研究区562栋框架和70栋剪刀墙结构住宅占95.48%,框架、剪刀墙结构住宅温室气体排放量远高于砖混结构,随着新建住宅中框架和剪刀墙结构不断增加,未来的环境压力也随之增大;3)研究区预计可回收利用的建材365.8万t,通过对建筑垃圾分类处理和循环利用带来积极的资源、环境和经济效益。
2022, 40(10): 192-202,241.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210026
摘要:
为了系统地了解厌氧消化及其强化工艺对污泥中抗生素抗性基因的削减效果,明确抗性基因在厌氧消化过程中的降解机制,从几种常见的厌氧消化工艺入手,结合国内外研究进展,综述了高温厌氧消化、预处理和投加外源添加剂等强化工艺对污泥中不同抗生素抗性基因的削减效果和影响因素,发现污泥中抗生素抗性基因的归趋主要与污泥中选择性压力的大小、宿主菌群的丰度、水平转移的效率和抗性基因的耐药机制等有关。厌氧消化及其强化工艺主要通过破坏污泥细胞结构,减少宿主菌群丰度或降低抗性基因水平转移风险的作用机制来实现抗生素抗性基因的高效削减。
为了系统地了解厌氧消化及其强化工艺对污泥中抗生素抗性基因的削减效果,明确抗性基因在厌氧消化过程中的降解机制,从几种常见的厌氧消化工艺入手,结合国内外研究进展,综述了高温厌氧消化、预处理和投加外源添加剂等强化工艺对污泥中不同抗生素抗性基因的削减效果和影响因素,发现污泥中抗生素抗性基因的归趋主要与污泥中选择性压力的大小、宿主菌群的丰度、水平转移的效率和抗性基因的耐药机制等有关。厌氧消化及其强化工艺主要通过破坏污泥细胞结构,减少宿主菌群丰度或降低抗性基因水平转移风险的作用机制来实现抗生素抗性基因的高效削减。
2022, 40(10): 203-214.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210027
摘要:
厌氧氨氧化技术(Anammox)在主流污水处理厂(WWTPs)中脱氮具有巨大应用前景,在高效节能、污泥减量和温室气体减排等方面具有显著优势,成为主流污水处理领域的研究焦点和热点。概述了主流污水Anammox,分析了厌氧氨氧化菌(AAOB)存在于主流污水中的可能原因;针对阻碍其实现Anammox所面临的低温、亚硝酸盐和脱氮效率等问题进行深入分析并提出了解决对策,认为实现高纬度地区主流Anammox更适用短程反硝化耦合Anammox工艺(PDA);提出了实现高纬度地区主流Anammox的工艺路线。AAOB生物特性分析、PDA颗粒污泥/生物膜的形成机制和作用、PDA工艺的中试和现场应用以及主流WWTPs PDA的原位实现等是未来主流Anammox研究的重点。
厌氧氨氧化技术(Anammox)在主流污水处理厂(WWTPs)中脱氮具有巨大应用前景,在高效节能、污泥减量和温室气体减排等方面具有显著优势,成为主流污水处理领域的研究焦点和热点。概述了主流污水Anammox,分析了厌氧氨氧化菌(AAOB)存在于主流污水中的可能原因;针对阻碍其实现Anammox所面临的低温、亚硝酸盐和脱氮效率等问题进行深入分析并提出了解决对策,认为实现高纬度地区主流Anammox更适用短程反硝化耦合Anammox工艺(PDA);提出了实现高纬度地区主流Anammox的工艺路线。AAOB生物特性分析、PDA颗粒污泥/生物膜的形成机制和作用、PDA工艺的中试和现场应用以及主流WWTPs PDA的原位实现等是未来主流Anammox研究的重点。
2022, 40(10): 215-223.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210028
摘要:
热解技术是将有机固废转化为能源的一种有效手段。有机固废热解动力学是对固废热解的反应机理、反应速率的数学表达式以及影响因素的研究,对于有机固废热解结果的预测以及其热解装置的设计和模拟有着重要意义。重点提供了有机固废热解动力学的研究概述,总结了计算有机固废热解反应速率的数学表达式的各种模型和方法,及其应用情况和优缺点;总结了近些年对有机固废热解动力学参数的影响因素的研究,发现转化率、添加剂、原料组分等因素都会影响有机固废热解动力学参数,可为有机固废热解的应用提供参考。
热解技术是将有机固废转化为能源的一种有效手段。有机固废热解动力学是对固废热解的反应机理、反应速率的数学表达式以及影响因素的研究,对于有机固废热解结果的预测以及其热解装置的设计和模拟有着重要意义。重点提供了有机固废热解动力学的研究概述,总结了计算有机固废热解反应速率的数学表达式的各种模型和方法,及其应用情况和优缺点;总结了近些年对有机固废热解动力学参数的影响因素的研究,发现转化率、添加剂、原料组分等因素都会影响有机固废热解动力学参数,可为有机固废热解的应用提供参考。
2022, 40(10): 224-232.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210029
摘要:
我国现役燃煤电厂完成超低排放改造后部分出现NOx排放不达标的现象,为解决燃煤电厂该工程实际难题,对燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究现状进行了综述并开展了横向对比研究。结果表明:为进一步提高SCR脱硝系统数值模拟精确度,应采用非均匀的烟气入口边界条件和采用考虑基于灰层抑制的焦炭燃烧模型;导流板改造应加入对导流板厚度与烟道内烟气流动特性关系之间的考虑;喷氨系统及混合器改造是导致改造成本及引风机能耗较高的重要原因,对工程改造与改造后能耗增加的成本和节省催化剂成本间的对比研究是未来研究的热点。基于上述结论,提出了燃煤电厂SCR脱硝系统工程改造的技术路线,以期为工程实际提供理论指导及技术支撑。
我国现役燃煤电厂完成超低排放改造后部分出现NOx排放不达标的现象,为解决燃煤电厂该工程实际难题,对燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究现状进行了综述并开展了横向对比研究。结果表明:为进一步提高SCR脱硝系统数值模拟精确度,应采用非均匀的烟气入口边界条件和采用考虑基于灰层抑制的焦炭燃烧模型;导流板改造应加入对导流板厚度与烟道内烟气流动特性关系之间的考虑;喷氨系统及混合器改造是导致改造成本及引风机能耗较高的重要原因,对工程改造与改造后能耗增加的成本和节省催化剂成本间的对比研究是未来研究的热点。基于上述结论,提出了燃煤电厂SCR脱硝系统工程改造的技术路线,以期为工程实际提供理论指导及技术支撑。
2022, 40(10): 233-241.
doi: 10.13205/j.hjgc.202210030
摘要:
生态完整性包括物理、化学和生物完整性3部分,因此在系统梳理生态完整性内涵的基础上,深入分类剖析了生物、物理和化学完整性的具体评价方法,包括生物完整性指数法、预测模型法、定性生境评价指数、物理生境指数等,对比分析了不同评价方法的优势和局限性,明确了不同方法所需的监测指标和适用范围。将目前为止国际上已经开展的典型流域水生态完整性评价方法和案例进行了综合集成。针对目前流域水生态环境质量评价的环境管理需求,指出了生态完整性评价目前存在的问题,并对今后水生态环境质量评价工作提出了几点建议。
生态完整性包括物理、化学和生物完整性3部分,因此在系统梳理生态完整性内涵的基础上,深入分类剖析了生物、物理和化学完整性的具体评价方法,包括生物完整性指数法、预测模型法、定性生境评价指数、物理生境指数等,对比分析了不同评价方法的优势和局限性,明确了不同方法所需的监测指标和适用范围。将目前为止国际上已经开展的典型流域水生态完整性评价方法和案例进行了综合集成。针对目前流域水生态环境质量评价的环境管理需求,指出了生态完整性评价目前存在的问题,并对今后水生态环境质量评价工作提出了几点建议。
