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2024年 第42卷 第5期
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2024, 42(5): 1-9.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405001
摘要:
通过逐步减少外加碳源降低进水碳氮比(C/N)、降低好氧曝气速率、延长好氧和缺氧阶段停留时间的方式,在厌氧/好氧/缺氧交替运行的SBR反应器(AOA-SBR)内,成功实现了生活污水同步脱氮除磷过程(SNDPR),并利用化学计量学方法考察了不同反应条件下AOA-SBR内PAOs、GAOs间竞争特性,确定了系统脱氮除磷性能及N2O释放。结果表明:C/N降低同时减少好氧曝气量,增加好氧停留时间,有利于AOA-SBR内PAOs增殖,促进了反硝化除磷过程;C/N由7.0降至3.3,反应器平均TN去除率均达到80%以上,平均TP去除率则由65.2%增至81.2%。不同C/N条件下,AOA-SBR内厌氧、缺氧、好氧阶段微生物内源物质变化均呈现PAOs-GAOs共存特性,高COD/N条件下(COD/N=7.0),AOA-SBR倾向于富集GAOs的内源物质变化特性。高C/N条件促进了DGAOs内源反硝化过程,N2O释放量增加,低COD/N条件下(COD/N=3.0),DPAOs大量增殖,DGAOs-DGAOs两者耦合内源反硝化过程,促进了N2O还原,减少了N2O释放;C/N由7.0降至3.3,N2O释放量由2.23 mg/L降至1.05 mg/L,产率由7.21%降至3.94%。DGAOs内源反硝化与DPAOs反硝化除磷过程协同,能够充分利用原水中碳源,破解城市生活污水脱氮瓶颈。
通过逐步减少外加碳源降低进水碳氮比(C/N)、降低好氧曝气速率、延长好氧和缺氧阶段停留时间的方式,在厌氧/好氧/缺氧交替运行的SBR反应器(AOA-SBR)内,成功实现了生活污水同步脱氮除磷过程(SNDPR),并利用化学计量学方法考察了不同反应条件下AOA-SBR内PAOs、GAOs间竞争特性,确定了系统脱氮除磷性能及N2O释放。结果表明:C/N降低同时减少好氧曝气量,增加好氧停留时间,有利于AOA-SBR内PAOs增殖,促进了反硝化除磷过程;C/N由7.0降至3.3,反应器平均TN去除率均达到80%以上,平均TP去除率则由65.2%增至81.2%。不同C/N条件下,AOA-SBR内厌氧、缺氧、好氧阶段微生物内源物质变化均呈现PAOs-GAOs共存特性,高COD/N条件下(COD/N=7.0),AOA-SBR倾向于富集GAOs的内源物质变化特性。高C/N条件促进了DGAOs内源反硝化过程,N2O释放量增加,低COD/N条件下(COD/N=3.0),DPAOs大量增殖,DGAOs-DGAOs两者耦合内源反硝化过程,促进了N2O还原,减少了N2O释放;C/N由7.0降至3.3,N2O释放量由2.23 mg/L降至1.05 mg/L,产率由7.21%降至3.94%。DGAOs内源反硝化与DPAOs反硝化除磷过程协同,能够充分利用原水中碳源,破解城市生活污水脱氮瓶颈。
2024, 42(5): 10-17.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405002
摘要:
鄱阳湖作为我国第一大淡水湖泊,具有重要的生态功能与社会价值。根据2012—2017年鄱阳湖实际监测数据选择湖区内具有代表性的6个点位,选用综合加权的营养状态指数法(TLI法)对湖泊营养状态进行评价,并采用相关系数法根据生物指标对其准确性进行判断。初步提出了鄱阳湖营养化回归方程,将湖泊水文特征纳入计算,并引入生物指标作为参照。研究发现:1)根据TLI法评价结果,研究时间段内鄱阳湖水体TLI均值在44.00~49.00范围内,多处于“中偏富”营养水平,蚌湖作为碟形湖30.56%的时间均处于富营养状态,其水体营养程度偏高。2)相对于藻细胞密度夏季高、冬季低的季节性变化规律,鄱阳湖内TLI值保持稳定,标准偏差在3.00~5.00内。且TLI值不能匹配湖泊内藻细胞密度存在的显著差异,在藻细胞密度相差300%的情况下TLI值仅变化约2%。其原因为湖泊内单一水体理化指标(TP、TN、SD、COD)并不能很好地反映藻类的增殖状况,而TLI法却高度依赖这些水体理化指标。3)鄱阳湖内的藻类增殖驱动因素具有高度的空间异质性,其中水温均对藻类增殖产生了较高的正面影响,TP在湖口、蚌湖、康山处为藻类增殖的限制因素之一,而流量与水体透明度则由于湖盆形态的空间差异性而对不同点位影响不一。为实现对湖泊水体更有效的管理与保护,需综合考虑其他因素以实现对藻类增殖驱动机制的全面研究,并提出新的综合性湖泊水体营养评价方法。
鄱阳湖作为我国第一大淡水湖泊,具有重要的生态功能与社会价值。根据2012—2017年鄱阳湖实际监测数据选择湖区内具有代表性的6个点位,选用综合加权的营养状态指数法(TLI法)对湖泊营养状态进行评价,并采用相关系数法根据生物指标对其准确性进行判断。初步提出了鄱阳湖营养化回归方程,将湖泊水文特征纳入计算,并引入生物指标作为参照。研究发现:1)根据TLI法评价结果,研究时间段内鄱阳湖水体TLI均值在44.00~49.00范围内,多处于“中偏富”营养水平,蚌湖作为碟形湖30.56%的时间均处于富营养状态,其水体营养程度偏高。2)相对于藻细胞密度夏季高、冬季低的季节性变化规律,鄱阳湖内TLI值保持稳定,标准偏差在3.00~5.00内。且TLI值不能匹配湖泊内藻细胞密度存在的显著差异,在藻细胞密度相差300%的情况下TLI值仅变化约2%。其原因为湖泊内单一水体理化指标(TP、TN、SD、COD)并不能很好地反映藻类的增殖状况,而TLI法却高度依赖这些水体理化指标。3)鄱阳湖内的藻类增殖驱动因素具有高度的空间异质性,其中水温均对藻类增殖产生了较高的正面影响,TP在湖口、蚌湖、康山处为藻类增殖的限制因素之一,而流量与水体透明度则由于湖盆形态的空间差异性而对不同点位影响不一。为实现对湖泊水体更有效的管理与保护,需综合考虑其他因素以实现对藻类增殖驱动机制的全面研究,并提出新的综合性湖泊水体营养评价方法。
2024, 42(5): 18-27.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405003
摘要:
为研究鄱阳湖沉积物氮形态的分布,将鄱阳湖分为北部湖区、中心湖区、河流入湖区3部分,于丰水期、平水期、枯水期对不同区域进行上覆水及沉积物的采集,利用分级浸取法对沉积物中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)进行提取,并对沉积物各形态可转化态氮与沉积物理化性质进行相关性分析。结果表明:丰水期沉积物TN含量为2.05~8.91 g/kg,平水期沉积物TN含量为1885.71~4727.27 mg/kg,枯水期沉积物总氮(TN)含量为480.79~3933.00 mg/kg,总体表现为丰水期含量最高;沉积物中4种可转化态氮含量在不同时期有明显差异,最显著的特征表现为3个时期SOEF-N含量均表现为最高,可见可转化态氮以SOEF-N为主。空间上,鄱阳湖沉积物TN含量表现为河流入湖区＞北部湖区＞中心湖区;沉积物可转化态氮含量的空间分布与水位变化有关,在不同时期4种可转化态氮含量的空间分布存在较大差异。沉积物中各形态氮含量与沉积物的理化性质有极大相关性,并且多受到气候环境等因素的影响。
为研究鄱阳湖沉积物氮形态的分布,将鄱阳湖分为北部湖区、中心湖区、河流入湖区3部分,于丰水期、平水期、枯水期对不同区域进行上覆水及沉积物的采集,利用分级浸取法对沉积物中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)进行提取,并对沉积物各形态可转化态氮与沉积物理化性质进行相关性分析。结果表明:丰水期沉积物TN含量为2.05~8.91 g/kg,平水期沉积物TN含量为1885.71~4727.27 mg/kg,枯水期沉积物总氮(TN)含量为480.79~3933.00 mg/kg,总体表现为丰水期含量最高;沉积物中4种可转化态氮含量在不同时期有明显差异,最显著的特征表现为3个时期SOEF-N含量均表现为最高,可见可转化态氮以SOEF-N为主。空间上,鄱阳湖沉积物TN含量表现为河流入湖区＞北部湖区＞中心湖区;沉积物可转化态氮含量的空间分布与水位变化有关,在不同时期4种可转化态氮含量的空间分布存在较大差异。沉积物中各形态氮含量与沉积物的理化性质有极大相关性,并且多受到气候环境等因素的影响。
2024, 42(5): 28-34.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405004
摘要:
以颗粒活性炭为载体,在其上负载锰铁铈多金属氧化物,采用浸渍煅烧法制备了Mn-Fe-Ce/GAC催化剂。通过SEM、XRD、XPS、BET对催化剂结构进行表征,结果表明金属在催化剂表面均匀分散。研究了不同因素对催化臭氧氧化降解DOC和TN效果的影响,并且探究了催化剂的重复利用及稳定性。在臭氧投加量为1.9 mg/(L·min),废水初始pH为6.3,进水苯胺浓度为19.89 mg/L的条件下,反应150 min后,DOC和TN去除率分别达到88.88%和86.73%,催化剂处理效果良好,且重复使用5次后,DOC和TN去除率仍保持在75%和70%以上,其重复使用性能稳定。
以颗粒活性炭为载体,在其上负载锰铁铈多金属氧化物,采用浸渍煅烧法制备了Mn-Fe-Ce/GAC催化剂。通过SEM、XRD、XPS、BET对催化剂结构进行表征,结果表明金属在催化剂表面均匀分散。研究了不同因素对催化臭氧氧化降解DOC和TN效果的影响,并且探究了催化剂的重复利用及稳定性。在臭氧投加量为1.9 mg/(L·min),废水初始pH为6.3,进水苯胺浓度为19.89 mg/L的条件下,反应150 min后,DOC和TN去除率分别达到88.88%和86.73%,催化剂处理效果良好,且重复使用5次后,DOC和TN去除率仍保持在75%和70%以上,其重复使用性能稳定。
2024, 42(5): 35-41.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405005
摘要:
为实现水中典型的药物类新污染物尼泊金丁酯(BPB)的氧化降解,通过构建过渡金属的活性位点以及调控材料的结构特性,利用水热法及煅烧法合成了MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化剂用于催化H2O2降解水中BPB。详细探究了催化剂投加量和水环境化学条件(如初始pH、温度、共存离子等)对MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化体系降解水中BPB的影响,同时对反应体系中活性物种进行鉴定分析。结果表明:MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化体系在较宽pH范围和不同溶液温度范围(10 ℃~40 ℃)内均表现出良好的催化性能,且适当提高催化剂投加量有助于活化H2O2氧化水中BPB,优选pH=7.0、298 K(25 ℃)反应条件下投加0.2 g/L催化剂,然后加入1 mmol/L的H2O2可实现反应15 min内氧化降解96%的BPB。另外,反应体系中引入HCO3-对BPB降解起明显的抑制作用,但不同浓度的NO3-和Cl-对水中BPB降解效果影响不大。MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化剂通过Fe、Mn金属离子之间的协同作用,可促进H2O2分解产生·OH,进而快速氧化水中BPB。
为实现水中典型的药物类新污染物尼泊金丁酯(BPB)的氧化降解,通过构建过渡金属的活性位点以及调控材料的结构特性,利用水热法及煅烧法合成了MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化剂用于催化H2O2降解水中BPB。详细探究了催化剂投加量和水环境化学条件(如初始pH、温度、共存离子等)对MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化体系降解水中BPB的影响,同时对反应体系中活性物种进行鉴定分析。结果表明:MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化体系在较宽pH范围和不同溶液温度范围(10 ℃~40 ℃)内均表现出良好的催化性能,且适当提高催化剂投加量有助于活化H2O2氧化水中BPB,优选pH=7.0、298 K(25 ℃)反应条件下投加0.2 g/L催化剂,然后加入1 mmol/L的H2O2可实现反应15 min内氧化降解96%的BPB。另外,反应体系中引入HCO3-对BPB降解起明显的抑制作用,但不同浓度的NO3-和Cl-对水中BPB降解效果影响不大。MIL-100(Fe,Mn)衍生物催化剂通过Fe、Mn金属离子之间的协同作用,可促进H2O2分解产生·OH,进而快速氧化水中BPB。
2024, 42(5): 42-52.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405006
摘要:
通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺,探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(DO)浓度、氨氧化菌(AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌及群落结构的影响。水质测定结果表明:在16000 Lux光照强度和添加1170 mL小球藻培养液(OD680=1.6±0.4)的条件下,亚硝酸盐积累率达到88.88%,实现了良好的短程硝化效果。DO监测结果表明:反应器中ρ(DO)一直在0.1~0.11 mg/L,并且藻浓度是反应器中DO浓度的主要影响因素。AOB菌的氨单加氧酶(ammonia monooxygenase,AMO)活性和amoA基因拷贝数,以及藻的3种光合作用色素含量在反应器运行后期逐渐趋于稳定,说明反应器内AOB菌和藻逐渐形成了稳定的共生系统。高通量测序结果显示,AOB菌属Nitrosomonas和小球藻属Chlorella是主要的功能微生物,并且扫描电子显微镜观察到2种功能微生物的形貌。通过探究不同藻供氧条件对短程硝化工艺中功能微生物活性、数量和微生物群落结构的影响,为该工艺启动和稳定运行的藻供氧调控提供了理论参考。
通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺,探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(DO)浓度、氨氧化菌(AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌及群落结构的影响。水质测定结果表明:在16000 Lux光照强度和添加1170 mL小球藻培养液(OD680=1.6±0.4)的条件下,亚硝酸盐积累率达到88.88%,实现了良好的短程硝化效果。DO监测结果表明:反应器中ρ(DO)一直在0.1~0.11 mg/L,并且藻浓度是反应器中DO浓度的主要影响因素。AOB菌的氨单加氧酶(ammonia monooxygenase,AMO)活性和amoA基因拷贝数,以及藻的3种光合作用色素含量在反应器运行后期逐渐趋于稳定,说明反应器内AOB菌和藻逐渐形成了稳定的共生系统。高通量测序结果显示,AOB菌属Nitrosomonas和小球藻属Chlorella是主要的功能微生物,并且扫描电子显微镜观察到2种功能微生物的形貌。通过探究不同藻供氧条件对短程硝化工艺中功能微生物活性、数量和微生物群落结构的影响,为该工艺启动和稳定运行的藻供氧调控提供了理论参考。
2024, 42(5): 53-61.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405007
摘要:
为探究细颗粒物(PM2.5)的健康风险及其来源,采用二硫苏糖醇(DTT)法测定了常州春季PM2.5的氧化潜势(OP),用DTTv(体积归一化的DTT)和DTTm(质量归一化的DTT)表征。采用正定矩阵因子分解法(PMF)、主成分分析(PCA)联合多元线性回归(MLR)2种方法解析了DTTv的来源。结果表明:采样期间大气PM2.5的DTTv和DTTm日平均值分别为(0.83±0.09)nmol/(min·m3)和(12.52±4.22)pmol/(min·μg),处于国内相对较低的暴露水平。有机碳、二次离子(SO42-、NO3-和NH4+)和交通源特征元素(Cu、Zn等)与DTTv呈中度相关,说明二次源、交通源等对健康相关的PM暴露产生一定影响。PMF对DTTv的源解析结果也表明,交通源(40.1%)和二次源(35.6%)对DTTv的贡献高于扬尘源(18.6%)和燃烧源(5.8%),MLR-PCA解析结果进一步证实了交通源和二次源对DTTv的重要贡献。该成果可为大气污染精准防控和健康影响分析提供参考。
为探究细颗粒物(PM2.5)的健康风险及其来源,采用二硫苏糖醇(DTT)法测定了常州春季PM2.5的氧化潜势(OP),用DTTv(体积归一化的DTT)和DTTm(质量归一化的DTT)表征。采用正定矩阵因子分解法(PMF)、主成分分析(PCA)联合多元线性回归(MLR)2种方法解析了DTTv的来源。结果表明:采样期间大气PM2.5的DTTv和DTTm日平均值分别为(0.83±0.09)nmol/(min·m3)和(12.52±4.22)pmol/(min·μg),处于国内相对较低的暴露水平。有机碳、二次离子(SO42-、NO3-和NH4+)和交通源特征元素(Cu、Zn等)与DTTv呈中度相关,说明二次源、交通源等对健康相关的PM暴露产生一定影响。PMF对DTTv的源解析结果也表明,交通源(40.1%)和二次源(35.6%)对DTTv的贡献高于扬尘源(18.6%)和燃烧源(5.8%),MLR-PCA解析结果进一步证实了交通源和二次源对DTTv的重要贡献。该成果可为大气污染精准防控和健康影响分析提供参考。
2024, 42(5): 62-69.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405008
摘要:
低共熔溶剂(deep eutectic solvents, DESs)作为一种新型的“绿色溶剂”,具有无毒无害、不易蒸发、热稳定性良好等特点,被用于吸收烟气中的有毒气体(NO)。采用甲基脲(MTU)和氯化乙酰胆碱(AchCl)制备低共熔溶剂(MTU-AchCl DESs)进行NO吸收性能研究,重点探究了DESs配比、NO浓度、O2、H2O和CO2对其吸收效果的影响。结果表明:MTU-AchCl DESs在摩尔比为2∶1时的脱硝性能最佳。当烟气中存在O2时,MTU-AchCl DESs对NO由最大吸收量为0.223 g/g,O2通过转化NO为NO2促进其吸收。当烟气中通入CO2时,MTU-AchCl DESs对NO的吸收效果有一定促进。当通入H2O时,DESs的吸收量下降,H2O对DESs体系吸收NO有抑制效果。通过FI-IR和Gaussian模拟计算结果发现,MTU-AchCl DESs与NO以氮氧双键(NO)、氮氧单键(N—O)以及氮氮单键(N—N)的形式结合。加入O2、CO2和H2O后,DESs体系的反应焓从-53.334 kJ/mol分别变化到-56.212,-55.423,-50.982 kJ/mol,模拟结果进一步验证了烟气组分对NO的吸收效果有不同影响。
低共熔溶剂(deep eutectic solvents, DESs)作为一种新型的“绿色溶剂”,具有无毒无害、不易蒸发、热稳定性良好等特点,被用于吸收烟气中的有毒气体(NO)。采用甲基脲(MTU)和氯化乙酰胆碱(AchCl)制备低共熔溶剂(MTU-AchCl DESs)进行NO吸收性能研究,重点探究了DESs配比、NO浓度、O2、H2O和CO2对其吸收效果的影响。结果表明:MTU-AchCl DESs在摩尔比为2∶1时的脱硝性能最佳。当烟气中存在O2时,MTU-AchCl DESs对NO由最大吸收量为0.223 g/g,O2通过转化NO为NO2促进其吸收。当烟气中通入CO2时,MTU-AchCl DESs对NO的吸收效果有一定促进。当通入H2O时,DESs的吸收量下降,H2O对DESs体系吸收NO有抑制效果。通过FI-IR和Gaussian模拟计算结果发现,MTU-AchCl DESs与NO以氮氧双键(NO)、氮氧单键(N—O)以及氮氮单键(N—N)的形式结合。加入O2、CO2和H2O后,DESs体系的反应焓从-53.334 kJ/mol分别变化到-56.212,-55.423,-50.982 kJ/mol,模拟结果进一步验证了烟气组分对NO的吸收效果有不同影响。
2024, 42(5): 70-74.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405009
摘要:
采用废弃活性炭和K2S2O8对污泥进行预处理,发现不同配比的活性炭和K2S2O8可以破坏污泥结构,增强污泥脱水性能。当污泥中加入1.00 g/g VS活性炭和1.60 mmol/g VS S2O82-,反应20 min后进行抽滤实验,污泥经过60,120,180,240,300 s抽滤,失水量分别为(4.95±0.05),(6.65±0.15),(7.45±0.05),(7.90±0.10),(7.90±0.01)g;相比原始污泥,在相同时刻下,失水量分别上升了32.00%、20.91%、19.20%、17.04%和16.18%;抽滤后泥饼含水率为(62.63±1.09)%,相较原始污泥泥饼,含水率下降了19.97%。说明活性炭和K2S2O8可以大大提高污泥脱水性能,加快污泥脱水速率,降低泥饼含水率。在工业应用中,活性炭和K2S2O8具有成本低廉的优势,用于污泥脱水可降低污泥预处理费用,节约成本。同时,高效的污泥处理可降低污泥综合处理以及后续处置成本。
采用废弃活性炭和K2S2O8对污泥进行预处理,发现不同配比的活性炭和K2S2O8可以破坏污泥结构,增强污泥脱水性能。当污泥中加入1.00 g/g VS活性炭和1.60 mmol/g VS S2O82-,反应20 min后进行抽滤实验,污泥经过60,120,180,240,300 s抽滤,失水量分别为(4.95±0.05),(6.65±0.15),(7.45±0.05),(7.90±0.10),(7.90±0.01)g;相比原始污泥,在相同时刻下,失水量分别上升了32.00%、20.91%、19.20%、17.04%和16.18%;抽滤后泥饼含水率为(62.63±1.09)%,相较原始污泥泥饼,含水率下降了19.97%。说明活性炭和K2S2O8可以大大提高污泥脱水性能,加快污泥脱水速率,降低泥饼含水率。在工业应用中,活性炭和K2S2O8具有成本低廉的优势,用于污泥脱水可降低污泥预处理费用,节约成本。同时,高效的污泥处理可降低污泥综合处理以及后续处置成本。
2024, 42(5): 75-82.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405010
摘要:
有机废物制备生物炭技术近年来已在多领域成为研究热点。以市政污泥(MS)为原料通过热解制备生物炭(MS-BC),利用红外扫描光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和比表面积分析(BET)对MS-BC进行表征,并将其用于吸附去除四环素,考察了制备条件和操作条件对MS-BC吸附四环素性能的影响。研究结果表明:高温热解制备的MS-BC1000孔隙结构发达,比表面积大,可提供较多的吸附位点,吸附性能良好。当投加量(m(MS-BC))为0.3 g,吸附时间(t)为4 h,吸附温度(T)为25 ℃,振荡频率(v)为200 r/min,初始pH值为6,初始浓度(C0)为50 mg/L时,四环素去除率可达到98.5%左右,Langmuir吸附等温模型和Lagergren准二级动力学方程可以较好地拟合四环素在MS-BC的吸附行为,以单分子层化学吸附为主,通过键的极性相互作用和π-π 相互作用吸附到MS-BC表面,最大吸附量可达到333.3 mg/g。该成果可为市政污泥的资源化利用和四环素抗生素废水的处理提供理论依据。
有机废物制备生物炭技术近年来已在多领域成为研究热点。以市政污泥(MS)为原料通过热解制备生物炭(MS-BC),利用红外扫描光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和比表面积分析(BET)对MS-BC进行表征,并将其用于吸附去除四环素,考察了制备条件和操作条件对MS-BC吸附四环素性能的影响。研究结果表明:高温热解制备的MS-BC1000孔隙结构发达,比表面积大,可提供较多的吸附位点,吸附性能良好。当投加量(m(MS-BC))为0.3 g,吸附时间(t)为4 h,吸附温度(T)为25 ℃,振荡频率(v)为200 r/min,初始pH值为6,初始浓度(C0)为50 mg/L时,四环素去除率可达到98.5%左右,Langmuir吸附等温模型和Lagergren准二级动力学方程可以较好地拟合四环素在MS-BC的吸附行为,以单分子层化学吸附为主,通过键的极性相互作用和π-π 相互作用吸附到MS-BC表面,最大吸附量可达到333.3 mg/g。该成果可为市政污泥的资源化利用和四环素抗生素废水的处理提供理论依据。
2024, 42(5): 83-89.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405011
摘要:
目前对于纤维素类废弃物发酵产氢效率提升的研究,大多集中于各种预处理方式对比及实验条件优化方向,但对低温常压预处理技术研究较少。采用正交试验设计(OED)和中心复合设计(CCD)设计了预处理条件,并通过直接测量法和响应面法对预处理温度条件和时间条件进行了优化。利用修正Gompertz模型(MGM)和Logistic函数模型(LFM)对低温预处理后的花生壳生物产氢进行了动力学模拟,并分析了其应用潜力。正交试验结果表明:花生壳在50 ℃下预处理12 h,最大TRS(总还原糖)为3.16%,优于中心复合设计。PSP在-80 ℃下处理12 h,产氢量达到最大值109.2 mL,相比对照组提高了54.46%。模型模拟表明:LFM对氢气产量的预测要比MGM更准确,预测值与实际值之间较高的相关系数和皮尔逊相关性也证明了这一点。低温预处理能有效提高花生壳的还原糖释放量,提升其产氢效率,在个别温度适宜的花生产区(如东北、河南等地),可借助自然气温实现花生壳的低能耗预处理,为经济高效、稳定地从花生壳中回收生物能源提供了一种新思路。
目前对于纤维素类废弃物发酵产氢效率提升的研究,大多集中于各种预处理方式对比及实验条件优化方向,但对低温常压预处理技术研究较少。采用正交试验设计(OED)和中心复合设计(CCD)设计了预处理条件,并通过直接测量法和响应面法对预处理温度条件和时间条件进行了优化。利用修正Gompertz模型(MGM)和Logistic函数模型(LFM)对低温预处理后的花生壳生物产氢进行了动力学模拟,并分析了其应用潜力。正交试验结果表明:花生壳在50 ℃下预处理12 h,最大TRS(总还原糖)为3.16%,优于中心复合设计。PSP在-80 ℃下处理12 h,产氢量达到最大值109.2 mL,相比对照组提高了54.46%。模型模拟表明:LFM对氢气产量的预测要比MGM更准确,预测值与实际值之间较高的相关系数和皮尔逊相关性也证明了这一点。低温预处理能有效提高花生壳的还原糖释放量,提升其产氢效率,在个别温度适宜的花生产区(如东北、河南等地),可借助自然气温实现花生壳的低能耗预处理,为经济高效、稳定地从花生壳中回收生物能源提供了一种新思路。
2024, 42(5): 90-97.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405012
摘要:
结合开挖中试,对我国南方某生活垃圾填埋场进行约20万t存量垃圾的开挖大试,以探讨开挖工况和设计参数。结果表明:1)斗轮式挖掘机开挖效率低于50 t/h,作业连续性差。2)垃圾密度在原状体积下为1.04 t/m3,开挖后下降约34%,开挖前取样测得的密度值与开挖后的基本相等。3)装运效率平均为6车次/h,占设计值的46%,作业连续性主要受到发电厂内调度状况的影响。4)在1~18 h内,随着连续作业时间的延长,开挖效率总体上先升高再降低,在10 h处附近出现最大值。昼间、夜间和跨昼夜作业的开挖效率分布存在差异,宜选择跨昼夜作业。5)填埋场厂界和开挖面监测点位空气中6种污染物浓度水平总体上很低,但数据尚不足以用来分析开挖产生的影响。当单小时开挖量≥180 t时,应加强空气的快速监测。6)开挖后的渗滤液产生量和降雨量基本同步变化,与开挖前2个月的基本保持一致,初步说明开挖未引起渗滤液产生量的增加。该研究结果可为正式的开挖工程设计提供支撑。
结合开挖中试,对我国南方某生活垃圾填埋场进行约20万t存量垃圾的开挖大试,以探讨开挖工况和设计参数。结果表明:1)斗轮式挖掘机开挖效率低于50 t/h,作业连续性差。2)垃圾密度在原状体积下为1.04 t/m3,开挖后下降约34%,开挖前取样测得的密度值与开挖后的基本相等。3)装运效率平均为6车次/h,占设计值的46%,作业连续性主要受到发电厂内调度状况的影响。4)在1~18 h内,随着连续作业时间的延长,开挖效率总体上先升高再降低,在10 h处附近出现最大值。昼间、夜间和跨昼夜作业的开挖效率分布存在差异,宜选择跨昼夜作业。5)填埋场厂界和开挖面监测点位空气中6种污染物浓度水平总体上很低,但数据尚不足以用来分析开挖产生的影响。当单小时开挖量≥180 t时,应加强空气的快速监测。6)开挖后的渗滤液产生量和降雨量基本同步变化,与开挖前2个月的基本保持一致,初步说明开挖未引起渗滤液产生量的增加。该研究结果可为正式的开挖工程设计提供支撑。
2024, 42(5): 98-106.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405013
摘要:
“双碳”背景下,为了实现钢渣的再生利用,降低交通行业的能耗及碳排放量,以萍钢废弃钢渣为研究对象,基于废弃钢渣特性设计了钢渣沥青混合料AC-13试验组,与辉绿岩沥青混合料AC-13对照组进行了多种环境条件下的路用性能试验对比,并基于生命周期方法(LCA)对其能耗和CO2排放量进行了对比分析。研究表明:相比辉绿岩沥青混合料,钢渣沥青混合料在不同环境条件下均具有更优良的路用性能,且其能耗和CO2排放量得到有效降低,可作为一种可持续的清洁路面材料。
“双碳”背景下,为了实现钢渣的再生利用,降低交通行业的能耗及碳排放量,以萍钢废弃钢渣为研究对象,基于废弃钢渣特性设计了钢渣沥青混合料AC-13试验组,与辉绿岩沥青混合料AC-13对照组进行了多种环境条件下的路用性能试验对比,并基于生命周期方法(LCA)对其能耗和CO2排放量进行了对比分析。研究表明:相比辉绿岩沥青混合料,钢渣沥青混合料在不同环境条件下均具有更优良的路用性能,且其能耗和CO2排放量得到有效降低,可作为一种可持续的清洁路面材料。
2024, 42(5): 107-113.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405014
摘要:
为研究该技术对不同氯代烃的去除效果,选取珠三角某氯代烃污染场地,采用化学氧化强化修复的常温解吸技术进行了小试试验和现场修复中试。结果表明:经过常温解吸技术,土壤中氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯污染物的平均去除率均高于80%,经过碱活化过硫酸钠化学氧化后,除了重度污染土壤中四氯乙烯外,土壤中污染物去除率均高于90%,不同污染程度土壤中氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯均达到修复目标值。现场修复后土壤氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯均达到修复目标值。污染物初始浓度对氯代烃的去除有较大影响,初始浓度越高,氯代烃解吸速率越高。工程实践表明,该强化常温解吸技术应用于氯代烃污染土壤修复是可行的。
为研究该技术对不同氯代烃的去除效果,选取珠三角某氯代烃污染场地,采用化学氧化强化修复的常温解吸技术进行了小试试验和现场修复中试。结果表明:经过常温解吸技术,土壤中氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯污染物的平均去除率均高于80%,经过碱活化过硫酸钠化学氧化后,除了重度污染土壤中四氯乙烯外,土壤中污染物去除率均高于90%,不同污染程度土壤中氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯均达到修复目标值。现场修复后土壤氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯均达到修复目标值。污染物初始浓度对氯代烃的去除有较大影响,初始浓度越高,氯代烃解吸速率越高。工程实践表明,该强化常温解吸技术应用于氯代烃污染土壤修复是可行的。
2024, 42(5): 114-121.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405015
摘要:
污染场地修复技术筛选是一个多目标决策过程,需要综合考虑决策者的主观偏好与修复技术特征。分析了我国近年开展的596个污染场地修复案例,建立修复技术筛选指标体系与分级量化标准,将层次分析法(AHP)与熵值法(Entropy)结合,确定筛选指标组合权重,运用逼近理想解排序法(TOPSIS)筛选修复技术。以沈阳市某化工有限公司退役场地为例,分别以AHP法、Entropy法、AHP-Entropy组合法计权,筛选最适修复技术,比较其综合评价结果。结果表明:3种计权模式下,各指标的相对重要性显著不同,组合计权法既体现了决策者偏好,又反映了系统信息的贡献,具有较高的实用性和可行性。AHP-Entropy-TOPSIS筛选出的修复技术与该场地实际应用技术一致。
污染场地修复技术筛选是一个多目标决策过程,需要综合考虑决策者的主观偏好与修复技术特征。分析了我国近年开展的596个污染场地修复案例,建立修复技术筛选指标体系与分级量化标准,将层次分析法(AHP)与熵值法(Entropy)结合,确定筛选指标组合权重,运用逼近理想解排序法(TOPSIS)筛选修复技术。以沈阳市某化工有限公司退役场地为例,分别以AHP法、Entropy法、AHP-Entropy组合法计权,筛选最适修复技术,比较其综合评价结果。结果表明:3种计权模式下,各指标的相对重要性显著不同,组合计权法既体现了决策者偏好,又反映了系统信息的贡献,具有较高的实用性和可行性。AHP-Entropy-TOPSIS筛选出的修复技术与该场地实际应用技术一致。
2024, 42(5): 122-130.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405016
摘要:
区域植被动态变化监测是矿山生态环境修复及其效果评估的重要手段之一。基于GEE(google earth engine)云平台,以MODIS遥感数据为基础,提取2012—2022年德兴市有色金属矿区逐年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据集,采用Sen斜率分析、Mann-Kendall检验及Hurst指数对在产矿区、生态修复工程前后的历史遗留区NDVI时空动态变化特征及未来趋势进行分析。结果表明:1)2012—2017年生态修复工程实施前,历史遗留区处于自然复绿状态,NDVI变化速率为0.0024/a,2018—2022年生态修复工程实施后,NDVI增速显著并达到0.0135/a。2012—2022年在产矿区NDVI变化总体呈波动平稳的低水平状态。2)2012—2017年历史遗留矿区NDVI显著减少比例最高,达到51.52%,2018—2022年该区域NDVI增加比例最高,达到99.09%。而2012—2022年在产矿区NDVI以微显著增加为主导趋势。3)通过预测分析,历史遗留区经过生态修复治理且成效显著,未来将呈强持续性正向发展;德兴市西南部的产矿区有一定比例区域呈反持续性。研究结果可为矿区生态修复工程建设及环境管理提供参考。
区域植被动态变化监测是矿山生态环境修复及其效果评估的重要手段之一。基于GEE(google earth engine)云平台,以MODIS遥感数据为基础,提取2012—2022年德兴市有色金属矿区逐年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据集,采用Sen斜率分析、Mann-Kendall检验及Hurst指数对在产矿区、生态修复工程前后的历史遗留区NDVI时空动态变化特征及未来趋势进行分析。结果表明:1)2012—2017年生态修复工程实施前,历史遗留区处于自然复绿状态,NDVI变化速率为0.0024/a,2018—2022年生态修复工程实施后,NDVI增速显著并达到0.0135/a。2012—2022年在产矿区NDVI变化总体呈波动平稳的低水平状态。2)2012—2017年历史遗留矿区NDVI显著减少比例最高,达到51.52%,2018—2022年该区域NDVI增加比例最高,达到99.09%。而2012—2022年在产矿区NDVI以微显著增加为主导趋势。3)通过预测分析,历史遗留区经过生态修复治理且成效显著,未来将呈强持续性正向发展;德兴市西南部的产矿区有一定比例区域呈反持续性。研究结果可为矿区生态修复工程建设及环境管理提供参考。
2024, 42(5): 131-138.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405017
摘要:
为探明实际工程中生物滞留设施的N、P累积状况,以重庆市悦来海绵城市试点的典型生物滞留设施为研究对象,考察土壤介质不同深度TN、NH4+-N、NO3--N、TP、有效磷(AP)含量,研究介质层氮磷分布规律。结果表明:生态树池、雨水花园、生物滞留带、高位花坛设施中TN、TP在表层土壤(0~10 cm)中的含量最高,并随着深度增加呈逐渐降低趋势,其中雨水花园表层土壤TN含量最高,达到885 mg/kg;NH4+-N主要分布于中层土壤,约占总含量的28%;不同土层NO3--N含量差异较小,为0.31~1.25 mg/kg。含水率(WC)会影响土壤介质NO3--N和AP的分布,其中生态树池中上层土壤NO3--N含量与含水率(WC)在0.05水平上呈显著负相关,较高的WC有利于减少土壤NO3--N累积量;pH对土壤介质NO3--N、TN、TP、AP的分布均有一定影响,其中,NO3--N、AP含量与pH呈负相关,较高的pH有利于减少土壤NO3--N、AP累积量。
为探明实际工程中生物滞留设施的N、P累积状况,以重庆市悦来海绵城市试点的典型生物滞留设施为研究对象,考察土壤介质不同深度TN、NH4+-N、NO3--N、TP、有效磷(AP)含量,研究介质层氮磷分布规律。结果表明:生态树池、雨水花园、生物滞留带、高位花坛设施中TN、TP在表层土壤(0~10 cm)中的含量最高,并随着深度增加呈逐渐降低趋势,其中雨水花园表层土壤TN含量最高,达到885 mg/kg;NH4+-N主要分布于中层土壤,约占总含量的28%;不同土层NO3--N含量差异较小,为0.31~1.25 mg/kg。含水率(WC)会影响土壤介质NO3--N和AP的分布,其中生态树池中上层土壤NO3--N含量与含水率(WC)在0.05水平上呈显著负相关,较高的WC有利于减少土壤NO3--N累积量;pH对土壤介质NO3--N、TN、TP、AP的分布均有一定影响,其中,NO3--N、AP含量与pH呈负相关,较高的pH有利于减少土壤NO3--N、AP累积量。
2024, 42(5): 139-146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405018
摘要:
入河(海)排污口等点源污染与地表水环境质量密切相关,也是造成生态环境污染的主要原因。科学、有效地监测、评价和整治水环境污染,系统全面地掌握入河(海)排污口的各项数据并纳入水生态环境智能监测监管系统数据库中至关重要。针对水下排污口难以排查取证的技术痛点,基于声学、光学等多种探测手段建立了1套多源数据融合的水下排污口二级排查技术体系。以上海市某镇河道水下排污口排查为例,通过多方法协同,在累计35.5 km的岸线排查区域内共识别定位了51处疑似水下排污口,其中49处复核确认存在,排查成功率为96.1%。具体的,新发现水下排污口18处,已有登记的水下排污口31处也均被识别发现,即对已知水下排污口的排查成功率达到100%,进一步验证了二级排查技术体系的可靠性,为透明规范排污、科学精准治污及生态环境保护提供了翔实的基础数据。
入河(海)排污口等点源污染与地表水环境质量密切相关,也是造成生态环境污染的主要原因。科学、有效地监测、评价和整治水环境污染,系统全面地掌握入河(海)排污口的各项数据并纳入水生态环境智能监测监管系统数据库中至关重要。针对水下排污口难以排查取证的技术痛点,基于声学、光学等多种探测手段建立了1套多源数据融合的水下排污口二级排查技术体系。以上海市某镇河道水下排污口排查为例,通过多方法协同,在累计35.5 km的岸线排查区域内共识别定位了51处疑似水下排污口,其中49处复核确认存在,排查成功率为96.1%。具体的,新发现水下排污口18处,已有登记的水下排污口31处也均被识别发现,即对已知水下排污口的排查成功率达到100%,进一步验证了二级排查技术体系的可靠性,为透明规范排污、科学精准治污及生态环境保护提供了翔实的基础数据。
2024, 42(5): 147-153.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405019
摘要:
随着全球气候变暖的问题日趋严重,人们日益关注森林生态系统的碳储量变化。利用遥感技术估算森林碳储量是当前大面积森林碳储量估算的首选方法,而高光谱遥感技术的应用将有助于提高森林碳储量的估算精度。因此,进行了马尾松林碳储量的高光谱遥感估算研究,并将其结果与Landsat TM多光谱遥感估算的森林碳储量进行对比研究,分析了马尾松的光谱特征及其与碳储量之间的相关性,建立了马尾松林碳储量的高光谱、多光谱遥感模型。结果表明:基于高光谱遥感估算的马尾松林碳储量的精度高于多光谱遥感数据,基于高光谱的敏感波长构建的归一化植被指数建立的模型R2可接近0.8,均方根误差(root mean square error,RMSE)低至0.968 t/hm2。显然,高光谱遥感数据由于可以更准确地获取植被的微细光谱变化信息,更有利于植被生物量、碳储量等生化参数的反演,从而有效地提高马尾松林碳储量的估算精度。
随着全球气候变暖的问题日趋严重,人们日益关注森林生态系统的碳储量变化。利用遥感技术估算森林碳储量是当前大面积森林碳储量估算的首选方法,而高光谱遥感技术的应用将有助于提高森林碳储量的估算精度。因此,进行了马尾松林碳储量的高光谱遥感估算研究,并将其结果与Landsat TM多光谱遥感估算的森林碳储量进行对比研究,分析了马尾松的光谱特征及其与碳储量之间的相关性,建立了马尾松林碳储量的高光谱、多光谱遥感模型。结果表明:基于高光谱遥感估算的马尾松林碳储量的精度高于多光谱遥感数据,基于高光谱的敏感波长构建的归一化植被指数建立的模型R2可接近0.8,均方根误差(root mean square error,RMSE)低至0.968 t/hm2。显然,高光谱遥感数据由于可以更准确地获取植被的微细光谱变化信息,更有利于植被生物量、碳储量等生化参数的反演,从而有效地提高马尾松林碳储量的估算精度。
2024, 42(5): 154-162.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405020
摘要:
中国政府提出要力争在2030年前实现碳达峰,因此积极探索不同发展模式下典型地区的碳达峰时间和峰值十分必要。将门限回归模型与STIRPAT模型相结合,构建门限-STIRPAT扩展模型,分析华东地区7个省市2005—2019年的碳排放,结合情景分析法,分别预测华东地区各省市2020—2040年的碳排放。结果表明:在基准情景的发展模式下,华东地区各省市均可在2030年实现碳达峰目标;在节能发展情景和绿色发展情景的模式下,各省市可以提前4~5年实现碳达峰目标。对于华东地区的7个省份,建议上海、江苏和浙江应以节能发展情景为标准进行产业发展规划;安徽、福建、江西和山东适合选择基准情景,并力争以节能发展情景为标准,布局产业发展。
中国政府提出要力争在2030年前实现碳达峰,因此积极探索不同发展模式下典型地区的碳达峰时间和峰值十分必要。将门限回归模型与STIRPAT模型相结合,构建门限-STIRPAT扩展模型,分析华东地区7个省市2005—2019年的碳排放,结合情景分析法,分别预测华东地区各省市2020—2040年的碳排放。结果表明:在基准情景的发展模式下,华东地区各省市均可在2030年实现碳达峰目标;在节能发展情景和绿色发展情景的模式下,各省市可以提前4~5年实现碳达峰目标。对于华东地区的7个省份,建议上海、江苏和浙江应以节能发展情景为标准进行产业发展规划;安徽、福建、江西和山东适合选择基准情景,并力争以节能发展情景为标准,布局产业发展。
2024, 42(5): 163-171.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405021
摘要:
采用挤出-滚圆法制备了改性钙基吸附剂颗粒,基于双固定床反应系统测试了吸附剂CO2循环捕集性能。添加质量分数5%的水泥和10%纤维素模板的吸附剂20个循环后,CO2吸附量最高为0.19 g/g。为再生其CO2捕获性能,采用不同蒸汽体积分数和温度对改性钙基吸附剂进行煅烧后单独水合活化。结果表明:体积分数30%蒸汽、300 ℃为最佳活化再生工况,20个循环后改性吸附剂的CO2吸附量为0.59 g/g。为探究水合处理对吸附剂碳酸化阶段的反应动力学影响,基于热天平进行了水合活化后吸附剂的第1、10、20次碳酸化,发现蒸汽水合活化可提升吸附剂碳酸化过程产物扩散控制阶段的反应速率。水合活化前后吸附剂颗粒的微观形貌、孔隙结构和机械性能测试结果表明,活化后吸附剂表面出现裂隙,破碎力和抗磨性能显著下降。
采用挤出-滚圆法制备了改性钙基吸附剂颗粒,基于双固定床反应系统测试了吸附剂CO2循环捕集性能。添加质量分数5%的水泥和10%纤维素模板的吸附剂20个循环后,CO2吸附量最高为0.19 g/g。为再生其CO2捕获性能,采用不同蒸汽体积分数和温度对改性钙基吸附剂进行煅烧后单独水合活化。结果表明:体积分数30%蒸汽、300 ℃为最佳活化再生工况,20个循环后改性吸附剂的CO2吸附量为0.59 g/g。为探究水合处理对吸附剂碳酸化阶段的反应动力学影响,基于热天平进行了水合活化后吸附剂的第1、10、20次碳酸化,发现蒸汽水合活化可提升吸附剂碳酸化过程产物扩散控制阶段的反应速率。水合活化前后吸附剂颗粒的微观形貌、孔隙结构和机械性能测试结果表明,活化后吸附剂表面出现裂隙,破碎力和抗磨性能显著下降。
2024, 42(5): 172-182.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405022
摘要:
随着工业化的不断推进,人类的生活水平得到巨大提升,在经济快速发展的同时,大量化石燃料燃烧产生的CO2被排放到大气中,加剧了全球变暖。目前,对于减少工业生产中CO2的排放,发展CO2捕集和封存技术(CCS)是行之有效的方法之一。由于钢渣巨大的固碳潜力及较低的经济成本,从经济和环境角度考虑,钢渣固碳技术前景广阔。针对钢渣固碳技术的研究现状及未来的发展进行了综述,包括钢渣的组成性质和资源化利用方式,并重点介绍了钢渣固碳技术反应机理、现存的问题及未来的发展方向。
随着工业化的不断推进,人类的生活水平得到巨大提升,在经济快速发展的同时,大量化石燃料燃烧产生的CO2被排放到大气中,加剧了全球变暖。目前,对于减少工业生产中CO2的排放,发展CO2捕集和封存技术(CCS)是行之有效的方法之一。由于钢渣巨大的固碳潜力及较低的经济成本,从经济和环境角度考虑,钢渣固碳技术前景广阔。针对钢渣固碳技术的研究现状及未来的发展进行了综述,包括钢渣的组成性质和资源化利用方式,并重点介绍了钢渣固碳技术反应机理、现存的问题及未来的发展方向。
2024, 42(5): 183-191.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405023
摘要:
城市生活垃圾分类处置作为城市固废资源化、减量化的重要举措,是助力减少温室气体排放、实现碳中和碳达峰目标的关键一环。经过上海的试点摸索,有效结合再生资源利用网络和城市环卫网络的“两网融合”回收模式显现出减碳优势。但目前有关生活垃圾碳排放的研究仅局限于地区范围,全国时空框架下的温室气体排放核算体系较少,缺乏精确性与统一性,大多研究的核算指标和参数亟待更新。由此构建了“1+4+8”的城市调研脉络,结合实地考察、政策和文献调研,建立中国生活垃圾分类处理过程温室气体排放核算体系。通过数据分析探究了“十三五”期间全国各省市自治区生活垃圾的碳排放情况,并进一步预测“十四五”期间应用“两网融合”的减碳潜力。结果表明:“两网融合”前后垃圾处理的减碳效应(碳排放系数)由0.71 kg CO2-eq/t转变为1.56 kg CO2-eq/t;当全国各省市自治区“两网融合”覆盖率达到10%时,预期2025年全国各省市自治区所能贡献的减碳潜力将达到1310万t。依据总结出的“上海经验”为不同层级城市群给出了针对性的导向建议,以期助力全国生活垃圾处置全生态流程中的节能减排和协同增效。
城市生活垃圾分类处置作为城市固废资源化、减量化的重要举措,是助力减少温室气体排放、实现碳中和碳达峰目标的关键一环。经过上海的试点摸索,有效结合再生资源利用网络和城市环卫网络的“两网融合”回收模式显现出减碳优势。但目前有关生活垃圾碳排放的研究仅局限于地区范围,全国时空框架下的温室气体排放核算体系较少,缺乏精确性与统一性,大多研究的核算指标和参数亟待更新。由此构建了“1+4+8”的城市调研脉络,结合实地考察、政策和文献调研,建立中国生活垃圾分类处理过程温室气体排放核算体系。通过数据分析探究了“十三五”期间全国各省市自治区生活垃圾的碳排放情况,并进一步预测“十四五”期间应用“两网融合”的减碳潜力。结果表明:“两网融合”前后垃圾处理的减碳效应(碳排放系数)由0.71 kg CO2-eq/t转变为1.56 kg CO2-eq/t;当全国各省市自治区“两网融合”覆盖率达到10%时,预期2025年全国各省市自治区所能贡献的减碳潜力将达到1310万t。依据总结出的“上海经验”为不同层级城市群给出了针对性的导向建议,以期助力全国生活垃圾处置全生态流程中的节能减排和协同增效。
2024, 42(5): 192-198.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405024
摘要:
为解决无人机巡检应用于生活垃圾填埋场堆体稳定性监测的技术难点,以国内华南地区最大的兴丰垃圾填埋场为研究对象,对其进行点云数据采集,采用径向基函数、最近邻域、不规则三角网、反距离加权方法4种方法建立数字高程模型,并通过对堆体阴影图、地形相关性、等高线图、最大排水长度图的模型参数分析,比选适宜于垃圾填埋场的点云采集与建模方法。结果表明:垃圾填埋场表面覆盖有反射方向性强的树脂类覆膜,对激光雷达射线的反射有明显的方向性,对无人机的可测试范围有较强的抑制作用。50 m航线高度下,需要航线间隔≤60 m才可保障高于100点/m2的数据采集量。在覆膜坡度较大区域,需布置单独的航线。比对建模及应用效果可知:不规则三角网方法综合性能最佳,地形高程精度偏差≤2 cm,可以较好地应对地形等高线绘制、流水流迹模拟等任务。
为解决无人机巡检应用于生活垃圾填埋场堆体稳定性监测的技术难点,以国内华南地区最大的兴丰垃圾填埋场为研究对象,对其进行点云数据采集,采用径向基函数、最近邻域、不规则三角网、反距离加权方法4种方法建立数字高程模型,并通过对堆体阴影图、地形相关性、等高线图、最大排水长度图的模型参数分析,比选适宜于垃圾填埋场的点云采集与建模方法。结果表明:垃圾填埋场表面覆盖有反射方向性强的树脂类覆膜,对激光雷达射线的反射有明显的方向性,对无人机的可测试范围有较强的抑制作用。50 m航线高度下,需要航线间隔≤60 m才可保障高于100点/m2的数据采集量。在覆膜坡度较大区域,需布置单独的航线。比对建模及应用效果可知:不规则三角网方法综合性能最佳,地形高程精度偏差≤2 cm,可以较好地应对地形等高线绘制、流水流迹模拟等任务。
2024, 42(5): 199-205.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405025
摘要:
为实现生活垃圾转运体系的动态调度,提出了一种基于数字孪生的生活垃圾转运体系的调度优化方法,构建了包含物理转运体系、虚拟转运体系、转运体系孪生数据中心和生活垃圾转运体系调度管控系统4个主体的调度框架。通过遗传算法搭建了相应的虚拟转运体系模型,借助虚实交互实现生活垃圾以天为单位的动态调度,并以武汉市武昌区垃圾分类后的转运体系调度为例,验证了该方法的有效性。
为实现生活垃圾转运体系的动态调度,提出了一种基于数字孪生的生活垃圾转运体系的调度优化方法,构建了包含物理转运体系、虚拟转运体系、转运体系孪生数据中心和生活垃圾转运体系调度管控系统4个主体的调度框架。通过遗传算法搭建了相应的虚拟转运体系模型,借助虚实交互实现生活垃圾以天为单位的动态调度,并以武汉市武昌区垃圾分类后的转运体系调度为例,验证了该方法的有效性。
2024, 42(5): 206-214.
doi: 10.13205/j.hjgc.202405026
摘要:
利用Aspen Plus软件建立了水泥窑协同处置市政污泥的工艺模型,定量分析污泥进料量和含水率对日产万吨熟料的生产线中烟气排放规律、分解炉炉温及煤耗的影响。结果表明:含水率60%的污泥,进料量由1 t/h增加至20 t/h,出口烟气中NO、SO2浓度分别由205.5,26.5 mg/m3变化至56.7,26.8 mg/m3;进料量10 t/h的污泥,含水率由10%提高至90%,烟气中NO由136.5 mg/m3降低到133.1 mg/m3,后又提高至134.6 mg/m3,SO2从27.4 mg/m3降低到26.2 mg/m3。以50%含水率为分界线,高含水率污泥会降低分解炉温度并增加煤耗,低含水率污泥情况则相反。结合模拟结果提出,在维持分解炉温度880~905 ℃条件下,污泥含水率控制在45%~63%,可保证污泥进料量达到20 t/h。该研究结果可为现行工艺优化方向提供参考。
利用Aspen Plus软件建立了水泥窑协同处置市政污泥的工艺模型,定量分析污泥进料量和含水率对日产万吨熟料的生产线中烟气排放规律、分解炉炉温及煤耗的影响。结果表明:含水率60%的污泥,进料量由1 t/h增加至20 t/h,出口烟气中NO、SO2浓度分别由205.5,26.5 mg/m3变化至56.7,26.8 mg/m3;进料量10 t/h的污泥,含水率由10%提高至90%,烟气中NO由136.5 mg/m3降低到133.1 mg/m3,后又提高至134.6 mg/m3,SO2从27.4 mg/m3降低到26.2 mg/m3。以50%含水率为分界线,高含水率污泥会降低分解炉温度并增加煤耗,低含水率污泥情况则相反。结合模拟结果提出,在维持分解炉温度880~905 ℃条件下,污泥含水率控制在45%~63%,可保证污泥进料量达到20 t/h。该研究结果可为现行工艺优化方向提供参考。
