登录
注册
E-alert
登录
注册
E-alert
当期目录
2025年 第43卷 第1期
2025, 43(1): 1-11.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501001
摘要:
随着化学品的大量生产和使用,持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在水环境中广泛检出,给水生态环境安全和人体健康带来了新的挑战。文章系统介绍了新污染物的概念、来源和分类,总结了其危害及现有控制技术,分析了新污染物涉及的主要环境伦理问题。以双酚A等为例,探讨了新污染物使用及处理处置过程中所涉及的自然权利、环境公平、代际公平等环境伦理问题,提出了应对新污染物水环境伦理问题的对策和建议。今后,需进一步从技术和管理层面深入探讨新污染物的控制方法和政策措施,以期为我国水环境保护和安全保障提供伦理方面的理论与实践支撑。
随着化学品的大量生产和使用,持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在水环境中广泛检出,给水生态环境安全和人体健康带来了新的挑战。文章系统介绍了新污染物的概念、来源和分类,总结了其危害及现有控制技术,分析了新污染物涉及的主要环境伦理问题。以双酚A等为例,探讨了新污染物使用及处理处置过程中所涉及的自然权利、环境公平、代际公平等环境伦理问题,提出了应对新污染物水环境伦理问题的对策和建议。今后,需进一步从技术和管理层面深入探讨新污染物的控制方法和政策措施,以期为我国水环境保护和安全保障提供伦理方面的理论与实践支撑。
2025, 43(1): 12-20.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501002
摘要:
废PET瓶回收再生制造涤纶长丝不仅可以解决塑料污染问题,也有利于温室气体减排与循环经济发展。构建废PET瓶再生制造涤纶长丝的通用性碳足迹及碳减排核算方法,结合实际生产案例及本地化数据库定量评估了再生涤纶长丝碳足迹和与原生长丝相比的碳减排量,基于技术调研提出了高品质再生长丝深度降碳措施并估算其降碳潜力。结果显示:高品质再生长丝碳足迹为1139~1779 kg CO2eq/t,较原生长丝降低了64%~77%。电力消耗是产品碳足迹的主要贡献环节和深度降碳的切入点,深度降碳可通过自主光伏发电替代、热回收节电等方式实现,进一步降低再生长丝约20%的碳足迹可通过16%的光伏绿电替代并同时节电16%实现。研究结果可为再生长丝碳足迹核算提供方法学及本地化数据,为再生长丝生产深度降碳提供具体支撑,进而推动我国纺织行业的绿色低碳转型。
废PET瓶回收再生制造涤纶长丝不仅可以解决塑料污染问题,也有利于温室气体减排与循环经济发展。构建废PET瓶再生制造涤纶长丝的通用性碳足迹及碳减排核算方法,结合实际生产案例及本地化数据库定量评估了再生涤纶长丝碳足迹和与原生长丝相比的碳减排量,基于技术调研提出了高品质再生长丝深度降碳措施并估算其降碳潜力。结果显示:高品质再生长丝碳足迹为1139~1779 kg CO2eq/t,较原生长丝降低了64%~77%。电力消耗是产品碳足迹的主要贡献环节和深度降碳的切入点,深度降碳可通过自主光伏发电替代、热回收节电等方式实现,进一步降低再生长丝约20%的碳足迹可通过16%的光伏绿电替代并同时节电16%实现。研究结果可为再生长丝碳足迹核算提供方法学及本地化数据,为再生长丝生产深度降碳提供具体支撑,进而推动我国纺织行业的绿色低碳转型。
2025, 43(1): 21-30.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501003
摘要:
原铝生产碳排放约占全社会碳排放量5%左右,对国家“双碳”目标意义重大。为探索原铝生产碳排放来源,基于能源消耗角度设计了一种原铝生产碳排放核算新算法,选取区域、基准线、全国3种电网排放因子,对2012—2021年我国原铝生产碳排放进行核算,寻找制约原铝生产的关键因素。结果表明:2012—2021年,我国原铝生产碳排放总体呈上升趋势,但增速放缓,原铝生产减排效果明显。以基准线电网排放因子计算为例:1)2012年,我国原铝生产吨铝碳排放为18.14 t/t,2021年为12.48 t/t,下降31.21%。2)从占比上看,在我国原铝生产碳排放始终是以电力消耗碳排放为主导。2021年,近90%的原铝生产碳排放均来自于自备电力及网电消耗。3)原铝产量、自备电力占比、原铝综合交流电耗及全国单位火电发电量碳排放4个因素是制约原铝生产碳排放的关键因素。向南方等低碳排放因子地区转移电解铝产业对减排有较大推动作用。同时应尽快更新区域电网排放因子,准确反映各区域能源消费结构,为制定相关政策引导原铝生产减排提供参考。
原铝生产碳排放约占全社会碳排放量5%左右,对国家“双碳”目标意义重大。为探索原铝生产碳排放来源,基于能源消耗角度设计了一种原铝生产碳排放核算新算法,选取区域、基准线、全国3种电网排放因子,对2012—2021年我国原铝生产碳排放进行核算,寻找制约原铝生产的关键因素。结果表明:2012—2021年,我国原铝生产碳排放总体呈上升趋势,但增速放缓,原铝生产减排效果明显。以基准线电网排放因子计算为例:1)2012年,我国原铝生产吨铝碳排放为18.14 t/t,2021年为12.48 t/t,下降31.21%。2)从占比上看,在我国原铝生产碳排放始终是以电力消耗碳排放为主导。2021年,近90%的原铝生产碳排放均来自于自备电力及网电消耗。3)原铝产量、自备电力占比、原铝综合交流电耗及全国单位火电发电量碳排放4个因素是制约原铝生产碳排放的关键因素。向南方等低碳排放因子地区转移电解铝产业对减排有较大推动作用。同时应尽快更新区域电网排放因子,准确反映各区域能源消费结构,为制定相关政策引导原铝生产减排提供参考。
2025, 43(1): 31-41.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501004
摘要:
在城市化进程加速与基础设施持续建设的背景下,交通行业所引发的碳排放已成为制约全球可持续发展的关键问题。系统性回顾了2019—2024年交通碳排放领域的主要文献成果,从宏观尺度和公路运输层面深入剖析该领域的研究进展、现状挑战及发展趋势。研究指出:交通碳排放研究呈显著增长态势,以碳排放清单核算、模拟研究、影响因素和政策评估作为主要研究切入点;“自上而下”是主要的测算方法,研究模型趋向于多模型融合与模型创新;社会经济指标作为核心考量因素,对交通碳排放具有显著影响,交通结构优化与技术创新被视为降低碳排放的有效途径。政策引导可有效降低碳排放,加强城市交通建设管理、推动碳排放交易市场的建立与完善是政策制定的主要方向。交通碳排放研究应进一步聚焦城镇化背景下的碳排放特征、可视化动态仿真技术,并深化对多元化、全要素影响因素的综合分析,为实现更加精准、高效的交通碳减排策略提供理论支撑与实践指导。
在城市化进程加速与基础设施持续建设的背景下,交通行业所引发的碳排放已成为制约全球可持续发展的关键问题。系统性回顾了2019—2024年交通碳排放领域的主要文献成果,从宏观尺度和公路运输层面深入剖析该领域的研究进展、现状挑战及发展趋势。研究指出:交通碳排放研究呈显著增长态势,以碳排放清单核算、模拟研究、影响因素和政策评估作为主要研究切入点;“自上而下”是主要的测算方法,研究模型趋向于多模型融合与模型创新;社会经济指标作为核心考量因素,对交通碳排放具有显著影响,交通结构优化与技术创新被视为降低碳排放的有效途径。政策引导可有效降低碳排放,加强城市交通建设管理、推动碳排放交易市场的建立与完善是政策制定的主要方向。交通碳排放研究应进一步聚焦城镇化背景下的碳排放特征、可视化动态仿真技术,并深化对多元化、全要素影响因素的综合分析,为实现更加精准、高效的交通碳减排策略提供理论支撑与实践指导。
2025, 43(1): 42-50.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501005
摘要:
面向我国铁路施工建设过程中所产生工程渣土、钻渣等废弃物对场地周边环境的污染风险,以钻渣、渣土和泥饼为研究目标,分析不同废弃物重金属元素构成、矿物成分等资源环境属性。以再生陶粒作为施工废弃物资源化目标产物,探究不同废弃物配比下,再生陶粒表观密度、堆积密度和浸出行为的变化规律,解析不同再生产品的微观形态。结果表明:1)不同施工废弃物中重金属元素含量以及矿物成分等资源环境属性具有明显差异;2)受不同施工废弃物掺和量影响,再生陶粒表观密度、堆积密度具有一定区别;3)相较于原材料,再生陶粒中重金属元素浓度存在有一定的上升,因此需考虑再生陶粒对于生态环境的污染性。
面向我国铁路施工建设过程中所产生工程渣土、钻渣等废弃物对场地周边环境的污染风险,以钻渣、渣土和泥饼为研究目标,分析不同废弃物重金属元素构成、矿物成分等资源环境属性。以再生陶粒作为施工废弃物资源化目标产物,探究不同废弃物配比下,再生陶粒表观密度、堆积密度和浸出行为的变化规律,解析不同再生产品的微观形态。结果表明:1)不同施工废弃物中重金属元素含量以及矿物成分等资源环境属性具有明显差异;2)受不同施工废弃物掺和量影响,再生陶粒表观密度、堆积密度具有一定区别;3)相较于原材料,再生陶粒中重金属元素浓度存在有一定的上升,因此需考虑再生陶粒对于生态环境的污染性。
2025, 43(1): 51-61.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501006
摘要:
当前,碳循环以及能源再生利用正成为引导固废处理处置的新思路。静脉产业园区一体化处理废弃物的发展模式兼顾了碳减排与资源再生利用,在当今国家实施“双碳”战略的大背景下,静脉产业园区的建设与发展对如期实现“碳达峰、碳中和”目标有着重要意义。科学评价静脉产业园的碳减排绩效,可以探索静脉产业园的发展方向,为管理部门制定节能减排政策提供实证支持。基于CDM方法学、有无对比法,排放因子法等方法学,选取典型的以生活垃圾焚烧厂为核心的综合型静脉产业园区,估算分析了园内垃圾焚烧热电联产、建筑垃圾资源化、餐厨垃圾处理等主要项目的碳减排量,结果表明园区内年处理各类废物总量140.7万t,主体项目年碳减排量达80.4716万t CO2 e。该研究可为静脉产业园区参加碳汇交易,实现经济效益、环境效益协同发展提供参考。
当前,碳循环以及能源再生利用正成为引导固废处理处置的新思路。静脉产业园区一体化处理废弃物的发展模式兼顾了碳减排与资源再生利用,在当今国家实施“双碳”战略的大背景下,静脉产业园区的建设与发展对如期实现“碳达峰、碳中和”目标有着重要意义。科学评价静脉产业园的碳减排绩效,可以探索静脉产业园的发展方向,为管理部门制定节能减排政策提供实证支持。基于CDM方法学、有无对比法,排放因子法等方法学,选取典型的以生活垃圾焚烧厂为核心的综合型静脉产业园区,估算分析了园内垃圾焚烧热电联产、建筑垃圾资源化、餐厨垃圾处理等主要项目的碳减排量,结果表明园区内年处理各类废物总量140.7万t,主体项目年碳减排量达80.4716万t CO2 e。该研究可为静脉产业园区参加碳汇交易,实现经济效益、环境效益协同发展提供参考。
2025, 43(1): 62-69.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501007
摘要:
Ti4O7由于具有较高的电化学稳定性和电子导电性,广泛应用于电化学领域,并展现出优异的性能。采用抽滤法制备了高性能的碳改性Ti4O7电极膜,并将其用于流通式过滤体系中,实现对苯酚的高效降解。利用SEM、XPS、XRD等对负载不同比例和不同结构碳材料的形貌和晶体结构进行了表征,研究不同催化剂类型和碳材料负载量、施加电压、溶液pH和流速对苯酚降解效率的影响。实验结果表明:当乙炔炭黑 (ATCE) 添加量为5%,电压为4 V,溶液pH为3.0,流速为1.5 mL/min时,电极膜在流通体系中的氧化通量达到1208.5 mg/(h·m2)。比较负载碳材料前后的电化学性能测试结果发现,存在于Ti4O7晶体之间的碳材料显著提升了电子转移速率,这进一步证实了电极表面性质与阳极电催化氧化性能之间的关系,为电极改进和反应器优化提供了新的方向。
Ti4O7由于具有较高的电化学稳定性和电子导电性,广泛应用于电化学领域,并展现出优异的性能。采用抽滤法制备了高性能的碳改性Ti4O7电极膜,并将其用于流通式过滤体系中,实现对苯酚的高效降解。利用SEM、XPS、XRD等对负载不同比例和不同结构碳材料的形貌和晶体结构进行了表征,研究不同催化剂类型和碳材料负载量、施加电压、溶液pH和流速对苯酚降解效率的影响。实验结果表明:当乙炔炭黑 (ATCE) 添加量为5%,电压为4 V,溶液pH为3.0,流速为1.5 mL/min时,电极膜在流通体系中的氧化通量达到1208.5 mg/(h·m2)。比较负载碳材料前后的电化学性能测试结果发现,存在于Ti4O7晶体之间的碳材料显著提升了电子转移速率,这进一步证实了电极表面性质与阳极电催化氧化性能之间的关系,为电极改进和反应器优化提供了新的方向。
2025, 43(1): 70-79.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501008
摘要:
基于双碳背景下,对污水处理中的碳捕集技术研究进行了现状分析,从Web of Science上共筛选出2654篇相关文献。通过分析文献的发文年份、机构、作者以及关键词图谱,得出目前发展前沿为:1)碳捕集工艺的选择与优化;2)碳捕获产物和资源能源利用途径及程度;3)对水环境进行动态生命周期评估,建立污水处理厂碳足迹和能耗潜力的计算模型。未来的研究趋势将集中在数学建模和非技术分析(社会经济和环境基础)的扩展上。文章旨在利用CiteSpace软件可视化污水处理的碳捕集研究,发现新的研究前沿以及可能面临的挑战,从而促进污水处理行业未来的可持续发展。
基于双碳背景下,对污水处理中的碳捕集技术研究进行了现状分析,从Web of Science上共筛选出2654篇相关文献。通过分析文献的发文年份、机构、作者以及关键词图谱,得出目前发展前沿为:1)碳捕集工艺的选择与优化;2)碳捕获产物和资源能源利用途径及程度;3)对水环境进行动态生命周期评估,建立污水处理厂碳足迹和能耗潜力的计算模型。未来的研究趋势将集中在数学建模和非技术分析(社会经济和环境基础)的扩展上。文章旨在利用CiteSpace软件可视化污水处理的碳捕集研究,发现新的研究前沿以及可能面临的挑战,从而促进污水处理行业未来的可持续发展。
2025, 43(1): 80-88.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501009
摘要:
造纸工业在生产过程中产生大量含有机污染物和重金属的废水和污泥,导致造纸厂及周边地块的土壤修复工程难度增加。因此,环境影响评价有助于降低修复过程中的环境足迹。以某造纸污染地块为例,采用生命周期评价方法对地块的修复过程进行环境足迹分析,探索绿色可持续的土壤修复方法,以期为我国造纸行业的土壤污染治理提供科学的理论支持和实践指导。采用SEFA工具计算3种备选方案的环境足迹,分别为:异位化学氧化与水泥窑协同处置(方案1),水泥窑协同处置(方案2),异位热脱附与土壤淋洗(方案3)。结果表明:材料消耗量、能源消耗总量、温室气体排放总量、大气污染物排放总量均表现为方案3<方案2<方案1;各修复技术的单方土碳排放量为0.05~0.66 t CO2e/m3,蒙特卡罗不确定性分析也表明模拟结果合理,说明SEFA工具在修复方案的评估框架和评估结果均适用于造纸行业的土壤污染修复,对复杂的有机物和重金属污染地块的修复提供环境足迹定量计算具有一定的潜力和优势。
造纸工业在生产过程中产生大量含有机污染物和重金属的废水和污泥,导致造纸厂及周边地块的土壤修复工程难度增加。因此,环境影响评价有助于降低修复过程中的环境足迹。以某造纸污染地块为例,采用生命周期评价方法对地块的修复过程进行环境足迹分析,探索绿色可持续的土壤修复方法,以期为我国造纸行业的土壤污染治理提供科学的理论支持和实践指导。采用SEFA工具计算3种备选方案的环境足迹,分别为:异位化学氧化与水泥窑协同处置(方案1),水泥窑协同处置(方案2),异位热脱附与土壤淋洗(方案3)。结果表明:材料消耗量、能源消耗总量、温室气体排放总量、大气污染物排放总量均表现为方案3<方案2<方案1;各修复技术的单方土碳排放量为0.05~0.66 t CO2e/m3,蒙特卡罗不确定性分析也表明模拟结果合理,说明SEFA工具在修复方案的评估框架和评估结果均适用于造纸行业的土壤污染修复,对复杂的有机物和重金属污染地块的修复提供环境足迹定量计算具有一定的潜力和优势。
2025, 43(1): 89-96.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501010
摘要:
近年来,城镇排水管网的安全运维备受关注,通沟污泥的合理处置已成为重要挑战。为了满足2022 年发布的《城镇排水系统通沟污泥处理处置技术规程》要求,通沟污泥的有机组分须降至5%以下,才能进行安全填埋或回用。其关键在于通沟污泥有机和无机组分有效分离,然而目前相关研究相对不足。综述了通沟污泥的组分特性及其对环境的影响,重点探讨了传统水力淘洗、典型水解方法以及新型离子交换技术在通沟污泥处理中的应用现状,但已有研究仍较为有限。通过对比分析不同处理方法对有机/无机组分分离的效能和机制,评估其优缺点,包括工程实施难度、环境影响和经济效益。结果表明:基于树脂的离子交换处理因其高效分离效果和可持续性,成为未来通沟污泥处理的前沿方向。研究结果为进一步完善通沟污泥有机/无机组分分离理论提供了理论支持和实践指导,促进了新型通沟污泥处理技术的发展与应用。
近年来,城镇排水管网的安全运维备受关注,通沟污泥的合理处置已成为重要挑战。为了满足2022 年发布的《城镇排水系统通沟污泥处理处置技术规程》要求,通沟污泥的有机组分须降至5%以下,才能进行安全填埋或回用。其关键在于通沟污泥有机和无机组分有效分离,然而目前相关研究相对不足。综述了通沟污泥的组分特性及其对环境的影响,重点探讨了传统水力淘洗、典型水解方法以及新型离子交换技术在通沟污泥处理中的应用现状,但已有研究仍较为有限。通过对比分析不同处理方法对有机/无机组分分离的效能和机制,评估其优缺点,包括工程实施难度、环境影响和经济效益。结果表明:基于树脂的离子交换处理因其高效分离效果和可持续性,成为未来通沟污泥处理的前沿方向。研究结果为进一步完善通沟污泥有机/无机组分分离理论提供了理论支持和实践指导,促进了新型通沟污泥处理技术的发展与应用。
2025, 43(1): 97-106.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501011
摘要:
针对污水处理厂在低温环境下脱氮效率较低的问题,在PY@DE复合粉末载体材料物化表征的基础上,对比分析了高浓度复合粉末载体生物流化床(HPB)技术与传统AAO工艺在污染物去除效能、污泥胞外聚合物(EPS)及微生物群落结构方面的差异。结果表明:添加PY@DE复合粉末载体后,HPB系统出水TN平均浓度为6.85 mg/L,远低于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准,TN平均去除率高达89%,相较于AAO工艺提高了14%。其中,PY@DE复合粉末载体的接触角为14.6°,界面吸附自由能达到46.28 mJ/m2,具有较高的吸附性能。同时,复合粉末载体改善了系统的微生物群落结构,并对Dokdonella、Rhodobacter和Hydrogenophaga等脱氮功能菌属实现了选择性富集。PY@DE复合粉末载体具有较好的生物亲和性,可以促进脱氮功能微生物在HPB系统中的富集,提高生物膜-载体的稳定性,从而维持其在低温下的高效脱氮性能。
针对污水处理厂在低温环境下脱氮效率较低的问题,在PY@DE复合粉末载体材料物化表征的基础上,对比分析了高浓度复合粉末载体生物流化床(HPB)技术与传统AAO工艺在污染物去除效能、污泥胞外聚合物(EPS)及微生物群落结构方面的差异。结果表明:添加PY@DE复合粉末载体后,HPB系统出水TN平均浓度为6.85 mg/L,远低于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准,TN平均去除率高达89%,相较于AAO工艺提高了14%。其中,PY@DE复合粉末载体的接触角为14.6°,界面吸附自由能达到46.28 mJ/m2,具有较高的吸附性能。同时,复合粉末载体改善了系统的微生物群落结构,并对Dokdonella、Rhodobacter和Hydrogenophaga等脱氮功能菌属实现了选择性富集。PY@DE复合粉末载体具有较好的生物亲和性,可以促进脱氮功能微生物在HPB系统中的富集,提高生物膜-载体的稳定性,从而维持其在低温下的高效脱氮性能。
2025, 43(1): 107-117.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501012
摘要:
运用吸附法处理水体磷(P)污染时,吸附剂的吸附性能与回收性影响其实际应用的可行性。通过简易的浸渍焙烧法,成功研制出一种兼具优良吸附性能和良好回收性的镁改性纤维状磷酸盐吸附剂(MgO@CFF)。以该吸附剂为对象,在不同初始P浓度、共存离子及pH值的条件下,对所制备的MgO@CFF性能进行评估。实验结果表明:在3~7的宽泛pH值区间内,MgO@CFF对P的最大吸附量可达到11.23 mg/g;在各类外来阴离子存在时,其对磷酸盐仍具备超过50%的优先选择性;并且,MgO@CFF展现出快速吸附的特性,60 min时吸附量约达吸附平衡量的75%,约120 min达到吸附平衡;进行10次循环吸附/解吸实验,在后9次循环中MgO@CFF的吸附平衡量衰减仅为8%~10%,再生能力出色。经表征手段证实,MgO@CFF对磷酸盐主要通过放射性线状化学沉淀吸附。纤维状P吸附剂具备吸附效率高、速度快、选择性强以及易于与水分离等优势,在水体除磷领域或许具有广阔的应用前景。
运用吸附法处理水体磷(P)污染时,吸附剂的吸附性能与回收性影响其实际应用的可行性。通过简易的浸渍焙烧法,成功研制出一种兼具优良吸附性能和良好回收性的镁改性纤维状磷酸盐吸附剂(MgO@CFF)。以该吸附剂为对象,在不同初始P浓度、共存离子及pH值的条件下,对所制备的MgO@CFF性能进行评估。实验结果表明:在3~7的宽泛pH值区间内,MgO@CFF对P的最大吸附量可达到11.23 mg/g;在各类外来阴离子存在时,其对磷酸盐仍具备超过50%的优先选择性;并且,MgO@CFF展现出快速吸附的特性,60 min时吸附量约达吸附平衡量的75%,约120 min达到吸附平衡;进行10次循环吸附/解吸实验,在后9次循环中MgO@CFF的吸附平衡量衰减仅为8%~10%,再生能力出色。经表征手段证实,MgO@CFF对磷酸盐主要通过放射性线状化学沉淀吸附。纤维状P吸附剂具备吸附效率高、速度快、选择性强以及易于与水分离等优势,在水体除磷领域或许具有广阔的应用前景。
2025, 43(1): 118-124.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501013
摘要:
高原污水处理厂受低温、低压影响,微生物活性较低,氮、磷出水指标普遍较高,能耗、药耗运行成本居高不下。选取A2/O-MBR工艺,研究在低温运行时不同DO浓度、C/N对系统脱氮除磷性能的影响。试验结果表明:反应器内水温10 ℃,HRT为12 h,两段混合液回流比200%时,系统MLSS为7000 mg/L,远超传统活性污泥法,一定程度上弥补了因低温造成的微生物活性不足;DO浓度在1.0~1.5 mg/L时,系统脱氮性能最佳,NH4+-N和TN的平均去除率为99.80%、91.28%,远超一级A标准,当DO过低时主要影响系统硝化能力,从而影响系统脱氮性能;C/N=5时,NH4+-N和TN的平均去除率为99.80%、91.28%,系统具有较好的脱氮效果,当C/N过低时,反硝化受到抑制,从而影响系统脱氮性能;在不同DO浓度、C/N条件下,TP平均去除率均在95%以上,远超一级A标准。据此,建议高原污水处理厂可适当降低曝气,降低运行能耗。该研究结果可为低温条件下的污水处理系统效能提升提供参考。
高原污水处理厂受低温、低压影响,微生物活性较低,氮、磷出水指标普遍较高,能耗、药耗运行成本居高不下。选取A2/O-MBR工艺,研究在低温运行时不同DO浓度、C/N对系统脱氮除磷性能的影响。试验结果表明:反应器内水温10 ℃,HRT为12 h,两段混合液回流比200%时,系统MLSS为7000 mg/L,远超传统活性污泥法,一定程度上弥补了因低温造成的微生物活性不足;DO浓度在1.0~1.5 mg/L时,系统脱氮性能最佳,NH4+-N和TN的平均去除率为99.80%、91.28%,远超一级A标准,当DO过低时主要影响系统硝化能力,从而影响系统脱氮性能;C/N=5时,NH4+-N和TN的平均去除率为99.80%、91.28%,系统具有较好的脱氮效果,当C/N过低时,反硝化受到抑制,从而影响系统脱氮性能;在不同DO浓度、C/N条件下,TP平均去除率均在95%以上,远超一级A标准。据此,建议高原污水处理厂可适当降低曝气,降低运行能耗。该研究结果可为低温条件下的污水处理系统效能提升提供参考。
2025, 43(1): 125-134.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501014
摘要:
为了改善城市内涝和水生态、水污染等问题,我国开始城市雨水收集系统的建设。为充分发挥雨水收集系统效果,建立了一种基于能值分析的雨水收集系统全寿命周期综合效益评价方法,来评价雨水收集系统的综合效益。应用能值法将雨水收集系统的物质流、能量流和货币流的输入和输出转换为太阳能值,以典型区为案例,分别计算出建设期、运行期和拆除期3个阶段各类基本能值指标,选取生态、经济和社会方面的能值评价指标计算其结果,解析系统的效益产出情况并进行评价。结果表明:案例中能值输入为2.45E+18sej,输出为5.61E+18sej,输出大于输入能值,系统的有效性较强;系统在经济、社会和生态环境方面均具有良好的产出效益,生态环境效益占92.90%,尤其在生物多样性保护、年径流污染去除和补充水源方面;系统在运行使用阶段能值/环境可持续指标ESI为0.8256,展现了综合可持续发展能力。该研究提出的能值分析方法可用于不同区域雨水收集系统的评价,为城市雨水收集利用体系的评价提供了参考。
为了改善城市内涝和水生态、水污染等问题,我国开始城市雨水收集系统的建设。为充分发挥雨水收集系统效果,建立了一种基于能值分析的雨水收集系统全寿命周期综合效益评价方法,来评价雨水收集系统的综合效益。应用能值法将雨水收集系统的物质流、能量流和货币流的输入和输出转换为太阳能值,以典型区为案例,分别计算出建设期、运行期和拆除期3个阶段各类基本能值指标,选取生态、经济和社会方面的能值评价指标计算其结果,解析系统的效益产出情况并进行评价。结果表明:案例中能值输入为2.45E+18sej,输出为5.61E+18sej,输出大于输入能值,系统的有效性较强;系统在经济、社会和生态环境方面均具有良好的产出效益,生态环境效益占92.90%,尤其在生物多样性保护、年径流污染去除和补充水源方面;系统在运行使用阶段能值/环境可持续指标ESI为0.8256,展现了综合可持续发展能力。该研究提出的能值分析方法可用于不同区域雨水收集系统的评价,为城市雨水收集利用体系的评价提供了参考。
2025, 43(1): 135-143.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501015
摘要:
泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负荷影响进行评价。此外,采用多因子评估方法评估尾水富营养风险,采用EPA Method 1694方法分析药物和个人护理用品(PPCPs)检出频率、检出浓度与风险商。在大多数情况下,污水处理厂尾水的TP无法达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水要求,且超出全国污水处理厂出水中位值的概率为64.3%~100%。因此识别出TP为常规污染物中的关键污染物。各污水处理厂进水均存在反硝化碳源不足的问题,而尾水富营养化风险高,对长江的TP污染负荷增量不容忽视。在尾水检出的13种PPCPs中,共识别到2种中高风险的PPCPs,其中高风险污染物为磺胺嘧啶,中风险污染物为磺胺甲基异噁唑,其余PPCPs均为低生态风险。针对TP与PPCPs这2类关键污染物,分别给出了实际的工艺提升建议:1)适当增加PFS投量,并将D型滤池改造为Ⅴ型滤池以提升除磷效率。2)增添臭氧与活性炭的处理工艺,以有效去除目前传统工艺难以处理的PPCPs。
泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负荷影响进行评价。此外,采用多因子评估方法评估尾水富营养风险,采用EPA Method 1694方法分析药物和个人护理用品(PPCPs)检出频率、检出浓度与风险商。在大多数情况下,污水处理厂尾水的TP无法达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水要求,且超出全国污水处理厂出水中位值的概率为64.3%~100%。因此识别出TP为常规污染物中的关键污染物。各污水处理厂进水均存在反硝化碳源不足的问题,而尾水富营养化风险高,对长江的TP污染负荷增量不容忽视。在尾水检出的13种PPCPs中,共识别到2种中高风险的PPCPs,其中高风险污染物为磺胺嘧啶,中风险污染物为磺胺甲基异噁唑,其余PPCPs均为低生态风险。针对TP与PPCPs这2类关键污染物,分别给出了实际的工艺提升建议:1)适当增加PFS投量,并将D型滤池改造为Ⅴ型滤池以提升除磷效率。2)增添臭氧与活性炭的处理工艺,以有效去除目前传统工艺难以处理的PPCPs。
2025, 43(1): 144-154.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501016
摘要:
排水系统溢流污染问题已成为制约我国城市水环境质量改善的关键因素,研究探索了磁混凝工艺用于溢流污染削减的可行性,并进行了工艺参数优化。结果表明,经优化后的磁混凝条件为:PAC、PAM、磁粉投加量分别为100,1.00,100 mg/L,磁粉为300目,投加顺序为磁粉-PAC-PAM。最佳工况下,出水COD、TP平均浓度分别为(12±8.83),(0.03±0.03) mg/L,均可达到GB 3838—2002《地表水质量标准》中Ⅲ类水标准。通过数据分析发现,COD、浊度、SS、TP的去除率间呈显著正相关。此外,基于进水SS浓度变化建立了调整药剂投加量的经验公式,可应对实际应用中复杂多变的水质。研究结果为溢流污水的就地快速净化提供了重要借鉴。
排水系统溢流污染问题已成为制约我国城市水环境质量改善的关键因素,研究探索了磁混凝工艺用于溢流污染削减的可行性,并进行了工艺参数优化。结果表明,经优化后的磁混凝条件为:PAC、PAM、磁粉投加量分别为100,1.00,100 mg/L,磁粉为300目,投加顺序为磁粉-PAC-PAM。最佳工况下,出水COD、TP平均浓度分别为(12±8.83),(0.03±0.03) mg/L,均可达到GB 3838—2002《地表水质量标准》中Ⅲ类水标准。通过数据分析发现,COD、浊度、SS、TP的去除率间呈显著正相关。此外,基于进水SS浓度变化建立了调整药剂投加量的经验公式,可应对实际应用中复杂多变的水质。研究结果为溢流污水的就地快速净化提供了重要借鉴。
2025, 43(1): 155-166.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501017
摘要:
为了解中国东部地区细颗粒物中SNA离子的沉降特征差异,对2015—2022年中国东部地区98个城市的PM2.5浓度数据,采用K-means算法进行分析,将其按照浓度由低到高归集为LPC、MPC和HPC三类。结果表明:几乎所有城市的PM2.5日平均浓度均呈下降趋势,但不同分类属性的城市间差异显著,类型分布与区域位置密切相关。采用WRF/CAMx模式模拟了济南、郑州、合肥、南京、杭州、上海6个典型城市的颗粒物组分和干湿沉降速率,发现PM2.5中重要的水溶性离子——SNA离子(NO3-、SO42-、NH4+)存在着显著的季节变化,1月MPC类型城市NO3-质量浓度为HPC、LPC城市的1.46~1.88倍,4,7,10月NO3-质量浓度下降且不同类别间的差异缩小;NH4+的变化规律与NO3-相近;SO42-浓度相对较低且差异最不显著。模拟结果表明,不同离子组分的湿沉降通量不仅与PM2.5浓度及离子质量浓度相关,而且受降水量影响显著。干湿沉降作用可以持续和稳定地降低空气中的颗粒物浓度,特别是在污染过程后期其贡献更加显著。
为了解中国东部地区细颗粒物中SNA离子的沉降特征差异,对2015—2022年中国东部地区98个城市的PM2.5浓度数据,采用K-means算法进行分析,将其按照浓度由低到高归集为LPC、MPC和HPC三类。结果表明:几乎所有城市的PM2.5日平均浓度均呈下降趋势,但不同分类属性的城市间差异显著,类型分布与区域位置密切相关。采用WRF/CAMx模式模拟了济南、郑州、合肥、南京、杭州、上海6个典型城市的颗粒物组分和干湿沉降速率,发现PM2.5中重要的水溶性离子——SNA离子(NO3-、SO42-、NH4+)存在着显著的季节变化,1月MPC类型城市NO3-质量浓度为HPC、LPC城市的1.46~1.88倍,4,7,10月NO3-质量浓度下降且不同类别间的差异缩小;NH4+的变化规律与NO3-相近;SO42-浓度相对较低且差异最不显著。模拟结果表明,不同离子组分的湿沉降通量不仅与PM2.5浓度及离子质量浓度相关,而且受降水量影响显著。干湿沉降作用可以持续和稳定地降低空气中的颗粒物浓度,特别是在污染过程后期其贡献更加显著。
2025, 43(1): 167-174.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501018
摘要:
W火焰炉是燃用低挥发分煤种的主要炉型,其NOx排放远高于常规煤粉锅炉,如何减排成为亟待解决的关键问题。在高温沉降炉试验平台上详细研究了无烟煤燃烧过程中过量空气系数、氨氮摩尔比(NH3/NOx)、温度等因素对高温富燃料区直喷尿素溶液降低NOx排放的影响。结果表明:过量空气系数由1.05降低至0.75时,空气分级燃烧可以降低约30%的NOx排放。在空气分级基础上向高温富燃料区通入尿素溶液可以进一步降低NOx排放,较低的过量空气系数和较高的温度有利于提高尿素溶液的NOx还原效率。1400 ℃或氧化性气氛下,最佳氨氮摩尔比为1.5;此时过量空气系数为0.75,高温富燃料区直喷尿素溶液可在空气分级基础上实现32.47%的NOx还原效率,炉膛出口NOx排放浓度最低可降至438.30 mg/Nm3。而在较低温度、还原性气氛下,最佳氨氮摩尔比为2.0。研究结果验证了燃无烟煤W火焰炉采用高温富燃料区直喷尿素溶液在降低NOx排放方面的有效性。
W火焰炉是燃用低挥发分煤种的主要炉型,其NOx排放远高于常规煤粉锅炉,如何减排成为亟待解决的关键问题。在高温沉降炉试验平台上详细研究了无烟煤燃烧过程中过量空气系数、氨氮摩尔比(NH3/NOx)、温度等因素对高温富燃料区直喷尿素溶液降低NOx排放的影响。结果表明:过量空气系数由1.05降低至0.75时,空气分级燃烧可以降低约30%的NOx排放。在空气分级基础上向高温富燃料区通入尿素溶液可以进一步降低NOx排放,较低的过量空气系数和较高的温度有利于提高尿素溶液的NOx还原效率。1400 ℃或氧化性气氛下,最佳氨氮摩尔比为1.5;此时过量空气系数为0.75,高温富燃料区直喷尿素溶液可在空气分级基础上实现32.47%的NOx还原效率,炉膛出口NOx排放浓度最低可降至438.30 mg/Nm3。而在较低温度、还原性气氛下,最佳氨氮摩尔比为2.0。研究结果验证了燃无烟煤W火焰炉采用高温富燃料区直喷尿素溶液在降低NOx排放方面的有效性。
2025, 43(1): 175-184.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501019
摘要:
采用液相沉积法制备了一系列含有不同钙磷摩尔比的羟基磷灰石[HAP(X),X为n(Ca)/n(P)],通过尿素均相沉积沉淀法将钌(Ru)负载于HAP(X)表面,制得Ru/HAP(X)催化剂。由XRD、FT-IR、SEM、TEM、H2-TPR、NH3-TPD等表征结果可知:Ru纳米颗粒在HAP表面呈高度分散状态,Ru/HAP(1.67)表现出最佳的低温氧化还原性能,同时具有最丰富的中、强酸性位点。以二氯甲烷(DCM)为典型含氯挥发性有机物(CVOCs),考察了Ru/HAP(X)对DCM催化氧化活性、选择性和稳定性,结果表明:Ru/HAP(1.67)对DCM催化氧化性能最好,且稳定性良好。钙磷摩尔比对DCM反应副产物的分布有显著影响,Ru/HAP(1.50)由于酸性较强,检测到不完全分解产物CH3Cl,随着钙磷摩尔比增加,Ru/HAP(1.60)和Ru/HAP(1.67)则以CHCl3和CCl4为主要副产物。研究成果可为CVOCs催化氧化工业应用和磷资源高附加值利用提供参考。
采用液相沉积法制备了一系列含有不同钙磷摩尔比的羟基磷灰石[HAP(X),X为n(Ca)/n(P)],通过尿素均相沉积沉淀法将钌(Ru)负载于HAP(X)表面,制得Ru/HAP(X)催化剂。由XRD、FT-IR、SEM、TEM、H2-TPR、NH3-TPD等表征结果可知:Ru纳米颗粒在HAP表面呈高度分散状态,Ru/HAP(1.67)表现出最佳的低温氧化还原性能,同时具有最丰富的中、强酸性位点。以二氯甲烷(DCM)为典型含氯挥发性有机物(CVOCs),考察了Ru/HAP(X)对DCM催化氧化活性、选择性和稳定性,结果表明:Ru/HAP(1.67)对DCM催化氧化性能最好,且稳定性良好。钙磷摩尔比对DCM反应副产物的分布有显著影响,Ru/HAP(1.50)由于酸性较强,检测到不完全分解产物CH3Cl,随着钙磷摩尔比增加,Ru/HAP(1.60)和Ru/HAP(1.67)则以CHCl3和CCl4为主要副产物。研究成果可为CVOCs催化氧化工业应用和磷资源高附加值利用提供参考。
2025, 43(1): 185-194.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501020
摘要:
沼气工程是一项以开发利用养殖粪污为对象,实现农业生态良性循环的农村能源工程。智能化监控技术可以通过采集和监控沼气工程运行过程中各项指标来提高工程运行的稳定性。对沼气工程的主要监测技术、自动化控制技术及其装备研发应用进行了分析,结果表明:沼气工程监控制技术目前存在监测指标不完善、传感器使用寿命低、自动化程度低等问题;为进一步提升沼气工程智能化水平,还应对发酵过程机理进行深入研究,研发、改进适用于实际沼气工程高精度、高寿命的监测传感器,推动物联网等技术在实际工程的应用,提高智能化运行效率。并基于对沼气工程监控技术的梳理,结合当下相对成熟的技术,以PLC控制系统为例构建了一套可靠、可行、低成本易于推广的沼气工程智能监控系统,为沼气工程智能化监控技术提供了参考。
沼气工程是一项以开发利用养殖粪污为对象,实现农业生态良性循环的农村能源工程。智能化监控技术可以通过采集和监控沼气工程运行过程中各项指标来提高工程运行的稳定性。对沼气工程的主要监测技术、自动化控制技术及其装备研发应用进行了分析,结果表明:沼气工程监控制技术目前存在监测指标不完善、传感器使用寿命低、自动化程度低等问题;为进一步提升沼气工程智能化水平,还应对发酵过程机理进行深入研究,研发、改进适用于实际沼气工程高精度、高寿命的监测传感器,推动物联网等技术在实际工程的应用,提高智能化运行效率。并基于对沼气工程监控技术的梳理,结合当下相对成熟的技术,以PLC控制系统为例构建了一套可靠、可行、低成本易于推广的沼气工程智能监控系统,为沼气工程智能化监控技术提供了参考。
2025, 43(1): 195-203.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501021
摘要:
铝污泥(aluminum sludge)作为高铝含量的地聚物,可以作为一种补充胶凝材料以改善混凝土耐腐蚀性能。采用低温煅烧配合碱激发的污泥预处理手段,探讨了2种碱激发剂(NaOH和Na2SiO3)在不同投量下对水泥基涂层材料水化过程的影响,并且对涂层的耐酸腐蚀能力进行了探索。结果表明:350 ℃低温处理的铝污泥灰(ASA)替代部分水泥配合碱激发剂的作用,会促进水化铝酸钙(C-A-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶产物生成。6%Na2SiO3+10%ASA配比的涂层材料的耐酸腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥,腐蚀中期能够形成Al(OH)3耐酸屏障。该成果为给水铝污泥的资源化利用提供了低能耗处理方法,其制成的涂层材料可以应用于酸腐蚀环境。
铝污泥(aluminum sludge)作为高铝含量的地聚物,可以作为一种补充胶凝材料以改善混凝土耐腐蚀性能。采用低温煅烧配合碱激发的污泥预处理手段,探讨了2种碱激发剂(NaOH和Na2SiO3)在不同投量下对水泥基涂层材料水化过程的影响,并且对涂层的耐酸腐蚀能力进行了探索。结果表明:350 ℃低温处理的铝污泥灰(ASA)替代部分水泥配合碱激发剂的作用,会促进水化铝酸钙(C-A-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶产物生成。6%Na2SiO3+10%ASA配比的涂层材料的耐酸腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥,腐蚀中期能够形成Al(OH)3耐酸屏障。该成果为给水铝污泥的资源化利用提供了低能耗处理方法,其制成的涂层材料可以应用于酸腐蚀环境。
2025, 43(1): 204-210.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501022
摘要:
曝气法是处理地下水和土壤有机污染的重要技术。结合数值模拟,可对修复条件进行优化。通过TOUGH2软件的T2VOC模块模拟研究了对二甲苯在研究区域的泄露、重新分布和曝气修复过程中污染物的运移规律。结果表明:在污染物泄露过程中,非饱和带中的对二甲苯会在重力和毛细压力的作用下竖直迁移并横向扩展;饱和带中的对二甲苯主要为水平扩散,并溶于地下水;在考虑本研究区域的场地条件(土壤的渗透性和地下水位高度)的基础上,采用曝气法实施修复的最佳曝气流量为12 m3/h,最佳曝气深度为10.4 m。
曝气法是处理地下水和土壤有机污染的重要技术。结合数值模拟,可对修复条件进行优化。通过TOUGH2软件的T2VOC模块模拟研究了对二甲苯在研究区域的泄露、重新分布和曝气修复过程中污染物的运移规律。结果表明:在污染物泄露过程中,非饱和带中的对二甲苯会在重力和毛细压力的作用下竖直迁移并横向扩展;饱和带中的对二甲苯主要为水平扩散,并溶于地下水;在考虑本研究区域的场地条件(土壤的渗透性和地下水位高度)的基础上,采用曝气法实施修复的最佳曝气流量为12 m3/h,最佳曝气深度为10.4 m。
2025, 43(1): 211-222.
doi: 10.13205/j.hjgc.202501023
摘要:
科学选择适宜的组合修复技术是石化聚集区环境治理中的一项重要挑战。为应对这一难题,提出了一套石化聚集区修复组合技术筛选方法体系。该体系包括构建全面的石化聚集区修复数据库、确立筛选指标体系与评分准则、设计权重计算方法、基于逼近理想解排序法(TOPSIS)对备选组合技术进行排序与筛选。在此基础上,开发了修复技术筛选辅助系统,并将其应用于江苏省南京市某石化聚集区的组合技术筛选。结果表明:最优组合技术为“自然衰减+抽出处理-注入循环+原位化学氧化”,与场地实际应用情况一致。该研究结果为解决我国石化聚集区组合修复技术筛选的难题提供了方法依据和实践指导。
科学选择适宜的组合修复技术是石化聚集区环境治理中的一项重要挑战。为应对这一难题,提出了一套石化聚集区修复组合技术筛选方法体系。该体系包括构建全面的石化聚集区修复数据库、确立筛选指标体系与评分准则、设计权重计算方法、基于逼近理想解排序法(TOPSIS)对备选组合技术进行排序与筛选。在此基础上,开发了修复技术筛选辅助系统,并将其应用于江苏省南京市某石化聚集区的组合技术筛选。结果表明:最优组合技术为“自然衰减+抽出处理-注入循环+原位化学氧化”,与场地实际应用情况一致。该研究结果为解决我国石化聚集区组合修复技术筛选的难题提供了方法依据和实践指导。
