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2025年 第43卷 第11期
2025, 43(11): 1-10.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511001
摘要:
水处理过程中存在多类颗粒物，准确检测其浓度和粒径分布对保障水厂运行和环境监测至关重要。然而，实际环境中各类颗粒物常相互混杂，现有检测方法难以实现混合颗粒体系中的精准检测。为实现水厂智能化监测需求，研究提出一种结合电敏感区法（ESZ）与机器学习（ML）的方法，首次实现了水处理中典型纯物质颗粒物的高精度分类识别。通过优化ESZ采集条件，确定3 mL/min抽吸速度和300 r/min搅拌速度为最佳参数，并从理论上分析了ESZ信号的形成机制，发现其波形受流体速度、颗粒直径、密度及形状等多因素影响。基于ESZ构建了纯物质颗粒数据库，通过对比多种机器学习分类算法，最终采用支持向量机（SVM）模型。该模型对气泡、石英砂、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和草履虫4类纯物质颗粒的识别准确率达95.3%。其中，气泡与石英砂识别效果优异，但PET与草履虫存在一定混淆，需进一步优化算法。该研究为水处理工艺中颗粒物识别提供了新思路，未来可通过混合体系验证拓展应用，为水处理监测的精准化与智能化提供技术支持。
水处理过程中存在多类颗粒物，准确检测其浓度和粒径分布对保障水厂运行和环境监测至关重要。然而，实际环境中各类颗粒物常相互混杂，现有检测方法难以实现混合颗粒体系中的精准检测。为实现水厂智能化监测需求，研究提出一种结合电敏感区法（ESZ）与机器学习（ML）的方法，首次实现了水处理中典型纯物质颗粒物的高精度分类识别。通过优化ESZ采集条件，确定3 mL/min抽吸速度和300 r/min搅拌速度为最佳参数，并从理论上分析了ESZ信号的形成机制，发现其波形受流体速度、颗粒直径、密度及形状等多因素影响。基于ESZ构建了纯物质颗粒数据库，通过对比多种机器学习分类算法，最终采用支持向量机（SVM）模型。该模型对气泡、石英砂、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和草履虫4类纯物质颗粒的识别准确率达95.3%。其中，气泡与石英砂识别效果优异，但PET与草履虫存在一定混淆，需进一步优化算法。该研究为水处理工艺中颗粒物识别提供了新思路，未来可通过混合体系验证拓展应用，为水处理监测的精准化与智能化提供技术支持。
2025, 43(11): 11-20.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511002
摘要:
城市河流作为城市生态系统中重要组成部分，在城市发展发挥着关键作用，了解其水环境变化并对其进行水质评价对于城市规划以及制定环境保护政策具有重要的理论指导意义。以上海市杨浦区城市河流为研究对象，基于18个监测点位2018—2022年逐月数据，使用综合水质标识指数、季节性Mann-Kendall趋势检验以及主成分分析等方法，分析了城市河流水质时空变化。结果表明：从水质参数变化来看，DO呈上升趋势，NH+4-N、CODMn和TP呈相反趋势，但其趋势不明显；从空间来看，监测点位水质均呈现出显著改善趋势，但上游水质要优于下游；从时间来看，综合水质标识指数（WQI）显示2018—2022年上海市城市河流逐年改善，水质评价从Ⅲ类到Ⅱ类，这说明通过水环境治理，城市河流水质显著改善；主成分分析显示DO和TP是影响2018—2022年上海市城市河流状况的主要水质因素；此外，上海市城市河流非汛期水质要优于汛期，同样DO和TP是影响汛期和非汛期水质状况主要因素，这表明未来城市河流管理中要特别关注DO和TP两个指标变化。
城市河流作为城市生态系统中重要组成部分，在城市发展发挥着关键作用，了解其水环境变化并对其进行水质评价对于城市规划以及制定环境保护政策具有重要的理论指导意义。以上海市杨浦区城市河流为研究对象，基于18个监测点位2018—2022年逐月数据，使用综合水质标识指数、季节性Mann-Kendall趋势检验以及主成分分析等方法，分析了城市河流水质时空变化。结果表明：从水质参数变化来看，DO呈上升趋势，NH+4-N、CODMn和TP呈相反趋势，但其趋势不明显；从空间来看，监测点位水质均呈现出显著改善趋势，但上游水质要优于下游；从时间来看，综合水质标识指数（WQI）显示2018—2022年上海市城市河流逐年改善，水质评价从Ⅲ类到Ⅱ类，这说明通过水环境治理，城市河流水质显著改善；主成分分析显示DO和TP是影响2018—2022年上海市城市河流状况的主要水质因素；此外，上海市城市河流非汛期水质要优于汛期，同样DO和TP是影响汛期和非汛期水质状况主要因素，这表明未来城市河流管理中要特别关注DO和TP两个指标变化。
2025, 43(11): 21-29.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511003
摘要:
在城市发展进程中，部分现状污水处理厂面临处理能力不足的问题，新建污水处理厂在城市已建成区中面临诸多限制，目前原位扩容技术成为有效解决方案。广州市某污水处理厂原设计规模为15万m3/d，随着区域发展，污水量剧增，故已超负荷运行。针对该污水厂处理能力不足的问题，设计并实施了原位扩容技术改造策略，将处理规模从15万m3/d提升至20万m3/d。污水处理厂原位扩容技术改造重点在于各处理工艺段的扩容策略，包括工艺流程的升级，由“改良AAO+二沉池+高效沉淀”改进为“改良AAO+二沉池（曝气沉淀一体化）+磁混凝沉淀”。同时，提出了基于实际进水水质的分期技改实施策略，以实现成本效益最大化。与传统新建方式相比，原位扩容技术在节约用地、降低工程投资和减少运营成本方面具有显著优势，为城市污水处理厂的扩容扩建提供了一种经济高效的解决方案。
在城市发展进程中，部分现状污水处理厂面临处理能力不足的问题，新建污水处理厂在城市已建成区中面临诸多限制，目前原位扩容技术成为有效解决方案。广州市某污水处理厂原设计规模为15万m3/d，随着区域发展，污水量剧增，故已超负荷运行。针对该污水厂处理能力不足的问题，设计并实施了原位扩容技术改造策略，将处理规模从15万m3/d提升至20万m3/d。污水处理厂原位扩容技术改造重点在于各处理工艺段的扩容策略，包括工艺流程的升级，由“改良AAO+二沉池+高效沉淀”改进为“改良AAO+二沉池（曝气沉淀一体化）+磁混凝沉淀”。同时，提出了基于实际进水水质的分期技改实施策略，以实现成本效益最大化。与传统新建方式相比，原位扩容技术在节约用地、降低工程投资和减少运营成本方面具有显著优势，为城市污水处理厂的扩容扩建提供了一种经济高效的解决方案。
2025, 43(11): 30-39.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511004
摘要:
针对城市污水处理厂尾水抗生素残留问题，利用菖蒲基生物炭填料强化人工湿地（construct wetlands， CWs）去除磺胺甲恶唑（sulfamethoxazole， SMX）及红霉素（Erythromycin， ERY），并优化了其运行方式和运行参数，解析抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes， ARGs）的分布及微生物结构。结果表明：1）水平潜流人工湿地对SMX、ERY和氮素营养盐的去除率均显著高于垂直潜流人工湿地（P<0.05），具备较优水质深度净化性能。2）当菖蒲基生物炭填料投加量为4%，水力停留时间为3 d时，CWs对SMX和ERY的去除效果最佳，分别可达90.5%和92.7%。3）生物炭填料投加量由2%提高至4%和6%，CWs出水中ARGs分别下降了81.2%和74.4%，基质中耐药细菌（Rhodococcus和Luteolibacter）丰度下降16%，降低水生态风险。研究结果可为CWs系统长期有效去除污水处理厂尾水抗生素残留提供重要参考。
针对城市污水处理厂尾水抗生素残留问题，利用菖蒲基生物炭填料强化人工湿地（construct wetlands， CWs）去除磺胺甲恶唑（sulfamethoxazole， SMX）及红霉素（Erythromycin， ERY），并优化了其运行方式和运行参数，解析抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes， ARGs）的分布及微生物结构。结果表明：1）水平潜流人工湿地对SMX、ERY和氮素营养盐的去除率均显著高于垂直潜流人工湿地（P<0.05），具备较优水质深度净化性能。2）当菖蒲基生物炭填料投加量为4%，水力停留时间为3 d时，CWs对SMX和ERY的去除效果最佳，分别可达90.5%和92.7%。3）生物炭填料投加量由2%提高至4%和6%，CWs出水中ARGs分别下降了81.2%和74.4%，基质中耐药细菌（Rhodococcus和Luteolibacter）丰度下降16%，降低水生态风险。研究结果可为CWs系统长期有效去除污水处理厂尾水抗生素残留提供重要参考。
2025, 43(11): 40-49.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511005
摘要:
铁、锰矿物在水处理领域的应用是近年来研究较多的课题，因其具有较强的离子交换、吸附和氧化等性能，被认为是具有应用潜力的基质材料。为比较铁、锰矿物在人工湿地中的脱氮除磷效果，选用海绵铁、锰砂作为基质进行吸附试验，并通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）探究基质的物相组成与表面形貌，旨在研究基质吸附过程中的特征与差异。结果表明：静态试验中，海绵铁、锰砂对总磷（TP）的吸附效果均优于氨氮（NH+4-N），TP的理论饱和吸附量分别达到587.38，284.51 mg/kg，解吸率仅为10%左右。动态垂直流试验中，海绵铁通过吸附作用以及金属矿物组分的共沉淀作用，能有效去除TP，可溶性磷酸盐（SRP）和颗粒磷（PP）也展现良好的去除效果，但受离子交换作用不足的限制，NH+4-N去除率均值仅40%左右。锰砂因其金属矿物组分、表面形貌特征和以化学吸附为主导的吸附机制，对不同污染物均有较强的吸附能力。此外，锰砂能有效去除芳香族蛋白中的大分子物质，改善DOM组分，净化水质。试验表明锰砂具有规模化、广泛应用的前景。
铁、锰矿物在水处理领域的应用是近年来研究较多的课题，因其具有较强的离子交换、吸附和氧化等性能，被认为是具有应用潜力的基质材料。为比较铁、锰矿物在人工湿地中的脱氮除磷效果，选用海绵铁、锰砂作为基质进行吸附试验，并通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）探究基质的物相组成与表面形貌，旨在研究基质吸附过程中的特征与差异。结果表明：静态试验中，海绵铁、锰砂对总磷（TP）的吸附效果均优于氨氮（NH+4-N），TP的理论饱和吸附量分别达到587.38，284.51 mg/kg，解吸率仅为10%左右。动态垂直流试验中，海绵铁通过吸附作用以及金属矿物组分的共沉淀作用，能有效去除TP，可溶性磷酸盐（SRP）和颗粒磷（PP）也展现良好的去除效果，但受离子交换作用不足的限制，NH+4-N去除率均值仅40%左右。锰砂因其金属矿物组分、表面形貌特征和以化学吸附为主导的吸附机制，对不同污染物均有较强的吸附能力。此外，锰砂能有效去除芳香族蛋白中的大分子物质，改善DOM组分，净化水质。试验表明锰砂具有规模化、广泛应用的前景。
2025, 43(11): 50-57.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511006
摘要:
氯代烃是典型的地下水污染物之一。采用常规的抽出处理技术处理氯代烃后期易产生拖尾现象。表面活性剂强化含水层修复（SEAR）是一种富有前景的修复技术，但在国内工程应用报道较少。在中试规模下，针对氯代烃污染地下水采用原位微乳液淋洗技术执行强化修复，在氯代烃污染区域地面下5~10 m深度注入由3.0% SDS（十二烷基硫酸钠）-7.0% 正丁醇-2.0% KCl组成的淋洗液（即微乳液前驱液），每天注入1 m3，采取边注入边抽出的方式，连续注入14 d。中试监测数据显示，抽出井内淋洗液各成分——SDS、正丁醇、K+和Cl-的浓度在第10~12天达到峰值，对应的淋洗体积约为1倍有效孔隙体积。各氯代烃经原位微乳液淋洗后显著增溶，地下水中的浓度为淋洗前的1.06~86.90倍，呈现出四氯乙烯（PCE）>三氯乙烯（TCE） >氯乙烯（VC） >顺-1，2-二氯乙烯（cis-DCE）的增溶效率差异。氯代烃的疏水性越强，微乳液对氯代烃的增溶效率越高。含水层介质（土壤）中各氯代烃污染物的去除率达到88.81%~100%，表明原位微乳液淋洗能有效脱附土壤中附着的氯代烃。该中试研究实地验证了此微乳液前驱液配方的有效性，对原位微乳液淋洗技术在国内氯代烃污染地下水修复工程中的推广应用具有参考价值。
氯代烃是典型的地下水污染物之一。采用常规的抽出处理技术处理氯代烃后期易产生拖尾现象。表面活性剂强化含水层修复（SEAR）是一种富有前景的修复技术，但在国内工程应用报道较少。在中试规模下，针对氯代烃污染地下水采用原位微乳液淋洗技术执行强化修复，在氯代烃污染区域地面下5~10 m深度注入由3.0% SDS（十二烷基硫酸钠）-7.0% 正丁醇-2.0% KCl组成的淋洗液（即微乳液前驱液），每天注入1 m3，采取边注入边抽出的方式，连续注入14 d。中试监测数据显示，抽出井内淋洗液各成分——SDS、正丁醇、K+和Cl-的浓度在第10~12天达到峰值，对应的淋洗体积约为1倍有效孔隙体积。各氯代烃经原位微乳液淋洗后显著增溶，地下水中的浓度为淋洗前的1.06~86.90倍，呈现出四氯乙烯（PCE）>三氯乙烯（TCE） >氯乙烯（VC） >顺-1，2-二氯乙烯（cis-DCE）的增溶效率差异。氯代烃的疏水性越强，微乳液对氯代烃的增溶效率越高。含水层介质（土壤）中各氯代烃污染物的去除率达到88.81%~100%，表明原位微乳液淋洗能有效脱附土壤中附着的氯代烃。该中试研究实地验证了此微乳液前驱液配方的有效性，对原位微乳液淋洗技术在国内氯代烃污染地下水修复工程中的推广应用具有参考价值。
2025, 43(11): 58-66.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511007
摘要:
基于对城市地下水长期监测数据，通过整理和分析城市地下水水位与水温的监测资料，旨在探讨其动态变化特征和规律。了解这些变化对于保护城市地下水环境和确保城市供水安全至关重要。利用2022年11月至2023年10月1年期间沈阳市内五区的地下水监测数据，详细分析该年度地下水动态变化的特点，并从气象、水文以及人为活动等多角度综合评估地下水水位、地下水流场以及地下水温的变化特征，得出沈阳城区1年间地下水位与水温动态变化的基本规律。研究结果显示，沈阳市地下水动态受季节性降水、河流水位变化以及人类活动（如开采、热泵系统使用等）的影响明显。这些发现揭示了沈阳市1年间地下水动态变化规律，有助于为编制沈阳市水资源公报提供必要技术支持，还能为水行政管理部门未来科学管理和合理开发利用地下水资源提供技术支持。
基于对城市地下水长期监测数据，通过整理和分析城市地下水水位与水温的监测资料，旨在探讨其动态变化特征和规律。了解这些变化对于保护城市地下水环境和确保城市供水安全至关重要。利用2022年11月至2023年10月1年期间沈阳市内五区的地下水监测数据，详细分析该年度地下水动态变化的特点，并从气象、水文以及人为活动等多角度综合评估地下水水位、地下水流场以及地下水温的变化特征，得出沈阳城区1年间地下水位与水温动态变化的基本规律。研究结果显示，沈阳市地下水动态受季节性降水、河流水位变化以及人类活动（如开采、热泵系统使用等）的影响明显。这些发现揭示了沈阳市1年间地下水动态变化规律，有助于为编制沈阳市水资源公报提供必要技术支持，还能为水行政管理部门未来科学管理和合理开发利用地下水资源提供技术支持。
2025, 43(11): 67-72.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511008
摘要:
城市雨水径流中植物群落物种组成在水体自然净化过程中起关键作用。通过模拟城市雨水径流水培试验将菖蒲（Acorus calamus）、千屈菜（Lythrum salicaria）、再力花（Thalia dealbata）、鸢尾（Iris tectorum）作为试验对象，来评估其对雨水中TP、TN、COD的处理效能。发现鸢尾与再力花（IT）、鸢尾与菖蒲（IA）、再力花与千屈菜（TL）、千屈菜与菖蒲（LA）4种植物组合对雨水径流污染物的去除效果有所差异。结果表明：4种植物组合的TN去除率分别为90%~97%、87%~93%、90%~93%与93%~97%。对于TN去除效果最好的组合是再力花与千屈菜。4种植物组合的TP去除率分别为83%~91%、78%~85%、75%~86%与83%~86%。综合4种植物组合的生长特点及对氮、磷的去除能力，优先选用再力花与千屈菜作为去除TN和TP的净化植物。4种植物组合对COD的去除能力存在差异，其去除率分别为28%~94%、35%~95%、65%~97%与15%~87%。其中，鸢尾与菖蒲共养在城市雨水径流COD处理方面表现优异，具有较强的净化能力，千屈菜与菖蒲共养的净化能力最弱。
城市雨水径流中植物群落物种组成在水体自然净化过程中起关键作用。通过模拟城市雨水径流水培试验将菖蒲（Acorus calamus）、千屈菜（Lythrum salicaria）、再力花（Thalia dealbata）、鸢尾（Iris tectorum）作为试验对象，来评估其对雨水中TP、TN、COD的处理效能。发现鸢尾与再力花（IT）、鸢尾与菖蒲（IA）、再力花与千屈菜（TL）、千屈菜与菖蒲（LA）4种植物组合对雨水径流污染物的去除效果有所差异。结果表明：4种植物组合的TN去除率分别为90%~97%、87%~93%、90%~93%与93%~97%。对于TN去除效果最好的组合是再力花与千屈菜。4种植物组合的TP去除率分别为83%~91%、78%~85%、75%~86%与83%~86%。综合4种植物组合的生长特点及对氮、磷的去除能力，优先选用再力花与千屈菜作为去除TN和TP的净化植物。4种植物组合对COD的去除能力存在差异，其去除率分别为28%~94%、35%~95%、65%~97%与15%~87%。其中，鸢尾与菖蒲共养在城市雨水径流COD处理方面表现优异，具有较强的净化能力，千屈菜与菖蒲共养的净化能力最弱。
2025, 43(11): 73-83.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511009
摘要:
国家“十四五”规划和2035年远景目标提出，要基本消除重污染天气，持续改善京津冀及周边地区的环境质量。根据2021年京津冀及周边地区大气污染物浓度数据和GDAS（global data assimilation system）气象数据，探究区域重污染时空变化特征，分析典型过程中主要气流轨迹和污染物潜在来源分布。结果表明：时间分布上，1，3月重污染日数最多，8，9月无重污染日；重污染期间首要污染物以PM2.5、PM10和O3为主。空间分布上，春、冬季在全域均发生重污染过程，夏、秋季仅局部发生；重度和严重污染天数呈空间显著聚集。典型重污染过程中，春季石家庄市PM10以东部短距离输送和西北方向长距离输送为主，夏季太原市O3以外来源排放和西北长距离输送为主，秋季鹤壁市PM2.5以本地源排放和短距离输送为主，冬季开封市PM2.5主要来自东部短距离输送。因此，应挖掘各重污染过程中首要污染物的分布特征和潜在源区，针对性制定联防联控措施，统筹协调重点区域内大气污染防治工作。
国家“十四五”规划和2035年远景目标提出，要基本消除重污染天气，持续改善京津冀及周边地区的环境质量。根据2021年京津冀及周边地区大气污染物浓度数据和GDAS（global data assimilation system）气象数据，探究区域重污染时空变化特征，分析典型过程中主要气流轨迹和污染物潜在来源分布。结果表明：时间分布上，1，3月重污染日数最多，8，9月无重污染日；重污染期间首要污染物以PM2.5、PM10和O3为主。空间分布上，春、冬季在全域均发生重污染过程，夏、秋季仅局部发生；重度和严重污染天数呈空间显著聚集。典型重污染过程中，春季石家庄市PM10以东部短距离输送和西北方向长距离输送为主，夏季太原市O3以外来源排放和西北长距离输送为主，秋季鹤壁市PM2.5以本地源排放和短距离输送为主，冬季开封市PM2.5主要来自东部短距离输送。因此，应挖掘各重污染过程中首要污染物的分布特征和潜在源区，针对性制定联防联控措施，统筹协调重点区域内大气污染防治工作。
2025, 43(11): 84-92.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511010
摘要:
目前恶臭污染已成为制约堆肥产业化的关键问题。为研究生物炭对生物滤池强化作用及其填料微生物群落变化，以堆肥尾气中NH3为目标污染物，以竹子生物炭强化生物滤池为研究对象，开展了不同生物炭添加量（体积比分别为10%、20%以及不添加）、不同填料高度（20，40 cm）的生物滤池对NH3去除效果的试验，深入分析了填料中NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N及微生物群落变化规律。研究结果表明：不同处理的生物滤池对NH3的平均去除率均在92%以上。当生物炭含量为20%、填料高度为40 cm时，生物滤池的去除效果最佳，去除率为99.17%；并且，当生物炭含量为20%、填料高度为20，40 cm时，NH+4-N更多地转化为NO-3-N、NO-2-N或其他化合物，其中NO-2-N含量在24 d时达到最高，分别为0.37，0.31 g/kg。生物群落分析表明：微生物多样性在生物炭添加量为20%的处理中最高。在高度为20，40 cm时，微生物多样性指数分别为4.42和4.34；Brumimicrobium、norank-f-MWH-CFBk5和norank-f-Fodinicurvataceae为通入NH3后的优势菌属 。因此，采用生物炭强化生物滤池处理NH3有较好的应用前景。
目前恶臭污染已成为制约堆肥产业化的关键问题。为研究生物炭对生物滤池强化作用及其填料微生物群落变化，以堆肥尾气中NH3为目标污染物，以竹子生物炭强化生物滤池为研究对象，开展了不同生物炭添加量（体积比分别为10%、20%以及不添加）、不同填料高度（20，40 cm）的生物滤池对NH3去除效果的试验，深入分析了填料中NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N及微生物群落变化规律。研究结果表明：不同处理的生物滤池对NH3的平均去除率均在92%以上。当生物炭含量为20%、填料高度为40 cm时，生物滤池的去除效果最佳，去除率为99.17%；并且，当生物炭含量为20%、填料高度为20，40 cm时，NH+4-N更多地转化为NO-3-N、NO-2-N或其他化合物，其中NO-2-N含量在24 d时达到最高，分别为0.37，0.31 g/kg。生物群落分析表明：微生物多样性在生物炭添加量为20%的处理中最高。在高度为20，40 cm时，微生物多样性指数分别为4.42和4.34；Brumimicrobium、norank-f-MWH-CFBk5和norank-f-Fodinicurvataceae为通入NH3后的优势菌属 。因此，采用生物炭强化生物滤池处理NH3有较好的应用前景。
2025, 43(11): 93-104.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511011
摘要:
以具有较强电子传输能力、优异的氧化还原性和环境友好性的MnO x 为活性组分，利用磷酸调节Mn/TiO2的酸性和氧化还原性能，制备了MnPO/TiO2催化剂，并对其脱硝性能进行测试，同时采用DFT方法对反应物分子在催化剂表面的吸附特性进行了模拟。结果表明：当n（Mn）/n（P）=2，活性组分负载量为10%，煅烧温度为350 ℃时，催化剂的脱硝活性最好；反应温度为120 ℃时，脱硝率>80%；反应温度为150~210 ℃时，脱硝率>99%。抗硫抗水性测试和表征分析结果显示，Mn2P2O7可有效提高MnPO/TiO2催化剂的抗硫性能。DFT模拟结果表明：NH3和NO在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面都发生稳定的化学吸附，并且NO以N端吸附在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面的吸附作用相对较强。SO2在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面的吸附能均远大于NO的吸附能，SO2与NO在催化剂表面竞争吸附处于劣势。同时，SO2在Mn2P2O7（111）表面的吸附能比在Mn3O4（110）表面的吸附能大，说明SO2在Mn2P2O7表面的吸附能力更弱，Mn2P2O7能够提升MnPO/TiO2催化剂的抗硫性能。H2O分子在Mn2P2O7（111）表面的吸附能为-129.56 kJ/mol，在Mn3O4（110）表面的吸附能分别为-135.2，-133.65 kJ/mol（Mn1、Mn2），均为化学吸附。
以具有较强电子传输能力、优异的氧化还原性和环境友好性的MnO x 为活性组分，利用磷酸调节Mn/TiO2的酸性和氧化还原性能，制备了MnPO/TiO2催化剂，并对其脱硝性能进行测试，同时采用DFT方法对反应物分子在催化剂表面的吸附特性进行了模拟。结果表明：当n（Mn）/n（P）=2，活性组分负载量为10%，煅烧温度为350 ℃时，催化剂的脱硝活性最好；反应温度为120 ℃时，脱硝率>80%；反应温度为150~210 ℃时，脱硝率>99%。抗硫抗水性测试和表征分析结果显示，Mn2P2O7可有效提高MnPO/TiO2催化剂的抗硫性能。DFT模拟结果表明：NH3和NO在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面都发生稳定的化学吸附，并且NO以N端吸附在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面的吸附作用相对较强。SO2在Mn2P2O7（111）和Mn3O4（110）表面的吸附能均远大于NO的吸附能，SO2与NO在催化剂表面竞争吸附处于劣势。同时，SO2在Mn2P2O7（111）表面的吸附能比在Mn3O4（110）表面的吸附能大，说明SO2在Mn2P2O7表面的吸附能力更弱，Mn2P2O7能够提升MnPO/TiO2催化剂的抗硫性能。H2O分子在Mn2P2O7（111）表面的吸附能为-129.56 kJ/mol，在Mn3O4（110）表面的吸附能分别为-135.2，-133.65 kJ/mol（Mn1、Mn2），均为化学吸附。
2025, 43(11): 105-114.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511012
摘要:
利用WRF-CALPUFF 空气质量模式，结合彭州市环境空气质量监测数据、气象观测资料及工业源排放清单，模拟分析2022年12月—2023年2月（2022年冬季）期间，彭州市重点工业源对近地面PM2.5浓度贡献及环境空气质量的影响。结果表明：水泥和金属制品是彭州市冬季PM2.5的重点贡献行业，对彭州市PM2.5浓度平均贡献为1.96 μg/m3，在工业源中占比达70%以上；在污染天气条件下，这些行业对空气质量的影响更为显著，占比达到80%。通过对比分析2023年1—2月两次典型污染过程，发现重点工业源对PM2.5浓度贡献与局部风场特征密切相关，尤其是在北风、东北风的影响下，污染物的累积更加明显。2022年冬季，彭州市PM2.5贡献排名前20家的企业PM2.5贡献浓度为2.26 μg/m3，污染天气条件下更为显著，贡献浓度为3.34 μg/m3，占所有重点企业总贡献的87%左右。因此，研究通过模拟企业的污染影响，突出重点企业管控的重要性，为环境保护部门科学制定秋冬季重点企业错峰生产和应急减排提供科学依据，以支持空气质量的持续改善。
利用WRF-CALPUFF 空气质量模式，结合彭州市环境空气质量监测数据、气象观测资料及工业源排放清单，模拟分析2022年12月—2023年2月（2022年冬季）期间，彭州市重点工业源对近地面PM2.5浓度贡献及环境空气质量的影响。结果表明：水泥和金属制品是彭州市冬季PM2.5的重点贡献行业，对彭州市PM2.5浓度平均贡献为1.96 μg/m3，在工业源中占比达70%以上；在污染天气条件下，这些行业对空气质量的影响更为显著，占比达到80%。通过对比分析2023年1—2月两次典型污染过程，发现重点工业源对PM2.5浓度贡献与局部风场特征密切相关，尤其是在北风、东北风的影响下，污染物的累积更加明显。2022年冬季，彭州市PM2.5贡献排名前20家的企业PM2.5贡献浓度为2.26 μg/m3，污染天气条件下更为显著，贡献浓度为3.34 μg/m3，占所有重点企业总贡献的87%左右。因此，研究通过模拟企业的污染影响，突出重点企业管控的重要性，为环境保护部门科学制定秋冬季重点企业错峰生产和应急减排提供科学依据，以支持空气质量的持续改善。
2025, 43(11): 115-122.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511013
摘要:
间接空冷、脱硫与排烟功能一体的“三塔合一”技术，近年来在我国火电行业，尤其是西北缺水地区得到了快速发展，其兼具节水、节能和环保优势。但对于1000 MW机组且间冷塔高度接近200 m的大型超高冷却塔，国内外尚无成熟的运行经验。由于2个间冷塔体积较大，而且两塔之间距离较近，其相互之间及周围高大建筑对其性能的影响无相关经验参考，故采用数值模拟的方法来对其进行计算。通过数值模拟方法对2×1000 MW机组空冷系统进行了详细计算，分析了夏季不同风向、风速的环境风，周围高大建筑以及间冷塔之间对塔内空气流场及散热器热力性能以及对机组安全性的影响。结果表明：环境风对空冷系统塔内空气流场和温度场有较大影响，不同风速、风向对间冷塔的散热性能影响是不同的。风速>16 m/s后，塔内散热器高度区域会产生涡流甚至局部穿透流，周围高大建筑在特定风向下会对间冷塔会产生一定的保护作用，2个因素都会影响空冷散热器的散热性能。在夏季极端工况下，机组背压上升，其最高可以达到32.2 kPa，但依然低于机组预警背压48 kPa，在可控范围内，机组可安全运行。
间接空冷、脱硫与排烟功能一体的“三塔合一”技术，近年来在我国火电行业，尤其是西北缺水地区得到了快速发展，其兼具节水、节能和环保优势。但对于1000 MW机组且间冷塔高度接近200 m的大型超高冷却塔，国内外尚无成熟的运行经验。由于2个间冷塔体积较大，而且两塔之间距离较近，其相互之间及周围高大建筑对其性能的影响无相关经验参考，故采用数值模拟的方法来对其进行计算。通过数值模拟方法对2×1000 MW机组空冷系统进行了详细计算，分析了夏季不同风向、风速的环境风，周围高大建筑以及间冷塔之间对塔内空气流场及散热器热力性能以及对机组安全性的影响。结果表明：环境风对空冷系统塔内空气流场和温度场有较大影响，不同风速、风向对间冷塔的散热性能影响是不同的。风速>16 m/s后，塔内散热器高度区域会产生涡流甚至局部穿透流，周围高大建筑在特定风向下会对间冷塔会产生一定的保护作用，2个因素都会影响空冷散热器的散热性能。在夏季极端工况下，机组背压上升，其最高可以达到32.2 kPa，但依然低于机组预警背压48 kPa，在可控范围内，机组可安全运行。
2025, 43(11): 123-132.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511014
摘要:
木质素基生物炭以其多功能性和环保性而闻名，但关于不同生物质来源的木质素基生物炭的结构特征与吸附效果之间关系的相关研究较少。主要对比分析了NaOH/乙醇预处理硬木（杨木木屑）和草本植物（小麦秸秆）后的粗木质素经过不同温度（350，550，750 ℃）和化学改性（KOH/壳聚糖）优化制备的生物炭对Pb2+吸附性能差异。结果表明：壳聚糖改性的小麦秸秆木质素基生物炭表现出优异的吸附性能，对Pb2+的吸附性能达到37.78 mg/g。其独特的结构特性，包括表面活性官能团［—OH、—C（O）NH—等］，使其具有优异的吸附能力。吸附动力学行为符合准二级动力学模型（化学吸附主导）和颗粒内扩散模型（两阶段扩散），等温吸附数据与Freundlich模型拟合最佳，表明化学络合与表面异质性共同调控吸附过程。这些发现为木质素的生物质来源对其衍生生物炭吸附性能的影响提供了理论参考。
木质素基生物炭以其多功能性和环保性而闻名，但关于不同生物质来源的木质素基生物炭的结构特征与吸附效果之间关系的相关研究较少。主要对比分析了NaOH/乙醇预处理硬木（杨木木屑）和草本植物（小麦秸秆）后的粗木质素经过不同温度（350，550，750 ℃）和化学改性（KOH/壳聚糖）优化制备的生物炭对Pb2+吸附性能差异。结果表明：壳聚糖改性的小麦秸秆木质素基生物炭表现出优异的吸附性能，对Pb2+的吸附性能达到37.78 mg/g。其独特的结构特性，包括表面活性官能团［—OH、—C（O）NH—等］，使其具有优异的吸附能力。吸附动力学行为符合准二级动力学模型（化学吸附主导）和颗粒内扩散模型（两阶段扩散），等温吸附数据与Freundlich模型拟合最佳，表明化学络合与表面异质性共同调控吸附过程。这些发现为木质素的生物质来源对其衍生生物炭吸附性能的影响提供了理论参考。
2025, 43(11): 133-141.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511015
摘要:
深入探讨了退役风力涡轮机叶片中典型有机成分的热解动力学特性和产物特性。通过采用热重分析-傅里叶变换红外光谱-质谱联用技术（TG-FTIR-MS），对叶片中的3种主要有机成分：玻璃纤维增强树脂（GFRP）、泡沫材料（FM）和黏结材料（AM）进行了系统分析。研究发现：GFRP的热解过程主要表现为脱挥发分，其最大失重率约在350 ℃出现，且热解后残碳含量较低。AM的热解过程中，最大失重率分别在约375，350 ℃时出现。FM的热解失重则表现为2个阶段，分别在265，460 ℃时达到峰值。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示，热解过程中主要生成的产物包括二氧化碳（CO2）、水（H2O）和甲烷（CH4），且升温速率的增加有助于加速样品的分解。质谱（MS）分析进一步揭示了热解过程中释放的含氮、硫和氯的气态物质以及其他有机化合物。研究为风力涡轮机叶片的热化学特性提供了基础数据，并为其有效回收利用提供了理论依据。
深入探讨了退役风力涡轮机叶片中典型有机成分的热解动力学特性和产物特性。通过采用热重分析-傅里叶变换红外光谱-质谱联用技术（TG-FTIR-MS），对叶片中的3种主要有机成分：玻璃纤维增强树脂（GFRP）、泡沫材料（FM）和黏结材料（AM）进行了系统分析。研究发现：GFRP的热解过程主要表现为脱挥发分，其最大失重率约在350 ℃出现，且热解后残碳含量较低。AM的热解过程中，最大失重率分别在约375，350 ℃时出现。FM的热解失重则表现为2个阶段，分别在265，460 ℃时达到峰值。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示，热解过程中主要生成的产物包括二氧化碳（CO2）、水（H2O）和甲烷（CH4），且升温速率的增加有助于加速样品的分解。质谱（MS）分析进一步揭示了热解过程中释放的含氮、硫和氯的气态物质以及其他有机化合物。研究为风力涡轮机叶片的热化学特性提供了基础数据，并为其有效回收利用提供了理论依据。
2025, 43(11): 142-151.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511016
摘要:
铁水预脱硫是现代钢铁冶金企业不可或缺的关键工序。脱硫渣是脱硫过程产生的主要固体废弃物，年产量达1000万~2000万t。因此，脱硫渣的处理及利用是钢铁企业关注的重要问题。基于此，首先对不同脱硫剂的脱硫机理进行了介绍，通过剖析反应过程，明确了脱硫渣可能的化学组成；并对脱硫渣的化学和物相组成进行全面总结，这一基础性研究为后续的利用工作筑牢了根基；最后综述了脱硫渣在钢厂回用、高附加值利用等方面的研究进展。结果表明：经妥善处理的脱硫渣具有多重价值，不仅能够回收其中的金属铁，还能替代石灰用于炼钢环节，尾渣可实现建材化利用。此外，脱硫渣在重金属废水的离子吸附以及作为橡胶填料等方面也展现出巨大潜力，有望实现高值化利用。
铁水预脱硫是现代钢铁冶金企业不可或缺的关键工序。脱硫渣是脱硫过程产生的主要固体废弃物，年产量达1000万~2000万t。因此，脱硫渣的处理及利用是钢铁企业关注的重要问题。基于此，首先对不同脱硫剂的脱硫机理进行了介绍，通过剖析反应过程，明确了脱硫渣可能的化学组成；并对脱硫渣的化学和物相组成进行全面总结，这一基础性研究为后续的利用工作筑牢了根基；最后综述了脱硫渣在钢厂回用、高附加值利用等方面的研究进展。结果表明：经妥善处理的脱硫渣具有多重价值，不仅能够回收其中的金属铁，还能替代石灰用于炼钢环节，尾渣可实现建材化利用。此外，脱硫渣在重金属废水的离子吸附以及作为橡胶填料等方面也展现出巨大潜力，有望实现高值化利用。
2025, 43(11): 152-161.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511017
摘要:
以粤港澳大湾区某标准卫生填埋场陈腐垃圾作为研究对象，分区勘探采集了9年填埋龄不同深度的陈腐垃圾样品进行理化特性分析，以探究填埋场陈腐垃圾的资源化利用问题。结果表明：陈腐垃圾中可燃组分占比56%~72%，与新鲜垃圾的可燃组分占比67%相近，热值可达8167~11230 kJ/kg，可适量掺烧，可回收物组分占比4.5%~7.0%，其中金属类占比不足2%，剩余腐殖土组分占比20%~40%；建议陈腐垃圾采用“破碎+振动筛+滚筒筛+磁选”组合工艺提高筛分效率，经筛分后筛上物的可燃组分构成得到优化，燃料特性得到明显改善，相比直接掺烧陈腐垃圾更具优势；粗筛下物对环境污染严重，建议进行无害化处理后用作建材基料；腐殖土的石油烃、重金属（铬、铜、锌、砷）存在不同程度超标现象，不能直接施用，建议无害化处理后全量回填用作封场覆土。
以粤港澳大湾区某标准卫生填埋场陈腐垃圾作为研究对象，分区勘探采集了9年填埋龄不同深度的陈腐垃圾样品进行理化特性分析，以探究填埋场陈腐垃圾的资源化利用问题。结果表明：陈腐垃圾中可燃组分占比56%~72%，与新鲜垃圾的可燃组分占比67%相近，热值可达8167~11230 kJ/kg，可适量掺烧，可回收物组分占比4.5%~7.0%，其中金属类占比不足2%，剩余腐殖土组分占比20%~40%；建议陈腐垃圾采用“破碎+振动筛+滚筒筛+磁选”组合工艺提高筛分效率，经筛分后筛上物的可燃组分构成得到优化，燃料特性得到明显改善，相比直接掺烧陈腐垃圾更具优势；粗筛下物对环境污染严重，建议进行无害化处理后用作建材基料；腐殖土的石油烃、重金属（铬、铜、锌、砷）存在不同程度超标现象，不能直接施用，建议无害化处理后全量回填用作封场覆土。
2025, 43(11): 162-170.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511018
摘要:
基于餐厨垃圾三相有机固渣高湿高黏且水解速率较慢的特性，在添加膨胀剂并进行微量曝气的条件下，利用淋滤床反应器（LBR）对三相有机固渣进行单独水解酸化处理。结果表明：第14天时三相有机固渣的水解率和酸化率分别达到515.6，360.4 g/kg（以sCODSMP计）。乙酸与正丁酸占固渣酸化液可溶性代谢产物（SMPs）总量的60%~73%，氨氮和硝酸盐的峰值浓度分别为1300.5，98.8 mg/L，且未检测到亚硝酸盐氮积累。微生物群落分析表明，反应器中主要富集Firmicutes菌门，其相对丰度从接种污泥中的21%升至98.3%，其中Sporanaerobacter（26%）、Bacillus（29%）、Ureibacillus（16%）等菌属协同完成水解酸化。产甲烷性能测试显示，酸化液的甲烷转化率为85.1%，累积甲烷产量可达298 mL/g（每吨渣含CH4约32 m3），证明了酸化液可直接用于后续产甲烷。该研究结果为三相有机固渣的高效甲烷化提供了新思路，有望提高现有餐厨垃圾厌氧处理工艺效率。
基于餐厨垃圾三相有机固渣高湿高黏且水解速率较慢的特性，在添加膨胀剂并进行微量曝气的条件下，利用淋滤床反应器（LBR）对三相有机固渣进行单独水解酸化处理。结果表明：第14天时三相有机固渣的水解率和酸化率分别达到515.6，360.4 g/kg（以sCODSMP计）。乙酸与正丁酸占固渣酸化液可溶性代谢产物（SMPs）总量的60%~73%，氨氮和硝酸盐的峰值浓度分别为1300.5，98.8 mg/L，且未检测到亚硝酸盐氮积累。微生物群落分析表明，反应器中主要富集Firmicutes菌门，其相对丰度从接种污泥中的21%升至98.3%，其中Sporanaerobacter（26%）、Bacillus（29%）、Ureibacillus（16%）等菌属协同完成水解酸化。产甲烷性能测试显示，酸化液的甲烷转化率为85.1%，累积甲烷产量可达298 mL/g（每吨渣含CH4约32 m3），证明了酸化液可直接用于后续产甲烷。该研究结果为三相有机固渣的高效甲烷化提供了新思路，有望提高现有餐厨垃圾厌氧处理工艺效率。
2025, 43(11): 171-178.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511019
摘要:
聚焦煤制烯烃污泥，通过利用热水解技术实现其结构解聚及束缚水的定向转换，探索煤化工污泥掺混制浆最佳工艺条件。通过对比污泥改性前后污泥黏度、弛豫时间、毛细吸水时间等关键参数变化，确定最优改性条件；此外，结合化学耗氧量与污泥掺混制浆浓度的动态变化，对污泥的改性效果进行了全面而客观的评价。结果表明：当改性温度180 ℃，热水解240 min时，污泥黏度由919 mPa·s降低至57 mPa·s，毛细吸水时间由>5000 s锐减至108 s，污泥流态和脱水性能均显著提升；污泥改性后ρ（COD）由1460 mg/L上升至18203 mg/L，增幅达12.5倍；利用改性污泥与煤进行掺混制浆，当污泥添加量为10%时，所得浆料最大成浆浓度为63.8%，满足水煤浆行业GB/T 31426—2015《气化水煤浆》中不低于63%的制浆标准；利用即热式反应釜对改性时间校正，确认工业示范最优改性时间为60 min。该研究为煤化工污泥无害化、资源化及合理化处置提供了新思路，并为构建煤化工典型难处理固废近零排放的“无废型”绿色新工艺提供技术参考。
聚焦煤制烯烃污泥，通过利用热水解技术实现其结构解聚及束缚水的定向转换，探索煤化工污泥掺混制浆最佳工艺条件。通过对比污泥改性前后污泥黏度、弛豫时间、毛细吸水时间等关键参数变化，确定最优改性条件；此外，结合化学耗氧量与污泥掺混制浆浓度的动态变化，对污泥的改性效果进行了全面而客观的评价。结果表明：当改性温度180 ℃，热水解240 min时，污泥黏度由919 mPa·s降低至57 mPa·s，毛细吸水时间由>5000 s锐减至108 s，污泥流态和脱水性能均显著提升；污泥改性后ρ（COD）由1460 mg/L上升至18203 mg/L，增幅达12.5倍；利用改性污泥与煤进行掺混制浆，当污泥添加量为10%时，所得浆料最大成浆浓度为63.8%，满足水煤浆行业GB/T 31426—2015《气化水煤浆》中不低于63%的制浆标准；利用即热式反应釜对改性时间校正，确认工业示范最优改性时间为60 min。该研究为煤化工污泥无害化、资源化及合理化处置提供了新思路，并为构建煤化工典型难处理固废近零排放的“无废型”绿色新工艺提供技术参考。
2025, 43(11): 179-186.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511020
摘要:
全球每年产出的铜冶炼渣量超过5000万t，而堆垛为当前主流的铜冶炼渣处理方式，其存在重金属溢出风险与潜在环境污染问题。以铜冶炼渣为原材料，通过硫酸酸浸法提取有色金属铁制备硫酸亚铁溶液，利用空气氧化法制备氧化铁黄颜料。实验深入探究了浸出液浓度、空气流量、温度、时间、pH以及晶种添加量等关键参数的影响，研究结果表明，浸出温度设定为95 ℃、浸出时长为2 h、液固比为5∶1时，铜冶炼渣中铁的浸出率高达96.5%。；当晶种比为33%、氧化时间为50 h、通气量为0.8 m3/h、终点pH值调控至3.5时，氧化铁黄颜料中Fe2O3的含量达到86.4%。该工艺方法具有原料来源广、实验操作简单等优点，为铜冶炼渣资源化利用提供新的借鉴方法。
全球每年产出的铜冶炼渣量超过5000万t，而堆垛为当前主流的铜冶炼渣处理方式，其存在重金属溢出风险与潜在环境污染问题。以铜冶炼渣为原材料，通过硫酸酸浸法提取有色金属铁制备硫酸亚铁溶液，利用空气氧化法制备氧化铁黄颜料。实验深入探究了浸出液浓度、空气流量、温度、时间、pH以及晶种添加量等关键参数的影响，研究结果表明，浸出温度设定为95 ℃、浸出时长为2 h、液固比为5∶1时，铜冶炼渣中铁的浸出率高达96.5%。；当晶种比为33%、氧化时间为50 h、通气量为0.8 m3/h、终点pH值调控至3.5时，氧化铁黄颜料中Fe2O3的含量达到86.4%。该工艺方法具有原料来源广、实验操作简单等优点，为铜冶炼渣资源化利用提供新的借鉴方法。
2025, 43(11): 187-195.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511021
摘要:
煤矸石是我国堆存量最大的固体废弃物，未经处理大量堆放会带来诸多环境问题。大宗化、高值化处理煤矸石刻不容缓。研究以高碳高硫煤矸石为原料，采用火法自热脱碳、反浮选脱碳工艺对其进行脱碳、脱硫，并采用煤矸石原矸和两种脱碳煤矸石制备陶粒，通过调整原料配比、生坯制备参数和陶粒烧制参数，系统研究高强建筑陶粒的制备工艺及性能特点。研究表明：与煤矸石原矸和火法自热脱碳煤矸石相比，反浮选脱碳煤矸石更适合制备陶粒。最佳造球参数为造球时间8 min、生坯水分14.0%、原料粒径<0.074 mm的颗粒占比为70%，此时生坯的落下强度、抗压强度、爆裂温度分别为>20次/0.5 m、20 N/个、335 ℃，干坯抗压强度为68 N/个。干坯在1125 ℃下焙烧25 min得到高强陶粒，其堆积密度、表观密度、吸水率、筒压强度和抗压强度分别为884 kg/m3、1667 kg/m3、8.24%、7.49 MPa和2541 N/个，符合GB/T 17431.1—2010 《轻集料及其试验 方法 第1部分：轻集料》中900级高强陶粒的要求。该研究可为高硫高碳煤矸石的资源化利用提供理论支持和实践依据，有助于推动固体废弃物的高值化利用。
煤矸石是我国堆存量最大的固体废弃物，未经处理大量堆放会带来诸多环境问题。大宗化、高值化处理煤矸石刻不容缓。研究以高碳高硫煤矸石为原料，采用火法自热脱碳、反浮选脱碳工艺对其进行脱碳、脱硫，并采用煤矸石原矸和两种脱碳煤矸石制备陶粒，通过调整原料配比、生坯制备参数和陶粒烧制参数，系统研究高强建筑陶粒的制备工艺及性能特点。研究表明：与煤矸石原矸和火法自热脱碳煤矸石相比，反浮选脱碳煤矸石更适合制备陶粒。最佳造球参数为造球时间8 min、生坯水分14.0%、原料粒径<0.074 mm的颗粒占比为70%，此时生坯的落下强度、抗压强度、爆裂温度分别为>20次/0.5 m、20 N/个、335 ℃，干坯抗压强度为68 N/个。干坯在1125 ℃下焙烧25 min得到高强陶粒，其堆积密度、表观密度、吸水率、筒压强度和抗压强度分别为884 kg/m3、1667 kg/m3、8.24%、7.49 MPa和2541 N/个，符合GB/T 17431.1—2010 《轻集料及其试验 方法 第1部分：轻集料》中900级高强陶粒的要求。该研究可为高硫高碳煤矸石的资源化利用提供理论支持和实践依据，有助于推动固体废弃物的高值化利用。
2025, 43(11): 196-204.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511022
摘要:
为从废水中回收营养物质、有效利用钢渣材料，制备了一种负载氧化镁的改性钢渣材料，研究了该材料吸附水中氨氮、磷酸盐的影响因素，对吸附前后的材料进行表征，并结合动力学模型和等温吸附曲线模型探究镁改性钢渣回收氮、磷营养物质的吸附机理。结果表明：当镁改性钢渣投加量为0.1 g/L、初始溶液pH为3.0、吸附时间为360 min、磷酸盐初始浓度为220 mg/L、氨氮初始浓度为100 mg/L时，磷酸盐和氨氮回收率分别为97.39%、79.60%；镁改性钢渣最大吸附容量达到氨氮74.973 mg/g，磷酸盐216.362 mg/g。此外，镁改性钢渣材料对氮、磷的吸附过程能被准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型较好地描述，表明吸附过程为化学吸附和单分子层吸附，主要产物为鸟粪石沉淀。镁改性钢渣有望成一种具有应用前景的氮、磷回收材料。
为从废水中回收营养物质、有效利用钢渣材料，制备了一种负载氧化镁的改性钢渣材料，研究了该材料吸附水中氨氮、磷酸盐的影响因素，对吸附前后的材料进行表征，并结合动力学模型和等温吸附曲线模型探究镁改性钢渣回收氮、磷营养物质的吸附机理。结果表明：当镁改性钢渣投加量为0.1 g/L、初始溶液pH为3.0、吸附时间为360 min、磷酸盐初始浓度为220 mg/L、氨氮初始浓度为100 mg/L时，磷酸盐和氨氮回收率分别为97.39%、79.60%；镁改性钢渣最大吸附容量达到氨氮74.973 mg/g，磷酸盐216.362 mg/g。此外，镁改性钢渣材料对氮、磷的吸附过程能被准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型较好地描述，表明吸附过程为化学吸附和单分子层吸附，主要产物为鸟粪石沉淀。镁改性钢渣有望成一种具有应用前景的氮、磷回收材料。
2025, 43(11): 205-212.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511023
摘要:
通过收集长江中游地区湖北、湖南、安徽和江西4省的农村污水处理数据，并选取了不同地形的22个典型农村污水处理设施进行实地调研，对4省农村污水治理现状、农户排水特征收集以及设施处理效果进行分析，探讨了当前长江中游地区农村生活污水排放特征和收集处理现状，并讨论了污水收集处理现存问题和对策。结果表明：截至2022年长江中游4省的农村生活污水处理率分别为32.99%、23.75%、36.61%和30.00%，其中，湖南和江西省的治理率均低于全国平均水平（31%）；污水处理设施的进水污染物浓度普遍低于农户出水，不同地形设施的进水浓度相差不大，COD、SS、NH+4-N、TN和TP进水浓度为41.66~72.17，24.86~46.86，8.00~10.06，12.27~16.29，1.35~1.6 mg/L。平原地区处理设施多采用生物法，山地地区则多采用生物-生态组合工艺，其中A3O+MBBR、AO+人工湿地、A2O+MBR工艺的处理效果较好，可稳定达到CB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。研究结果可为长江中游地区农村生活污水治理提供参考。
通过收集长江中游地区湖北、湖南、安徽和江西4省的农村污水处理数据，并选取了不同地形的22个典型农村污水处理设施进行实地调研，对4省农村污水治理现状、农户排水特征收集以及设施处理效果进行分析，探讨了当前长江中游地区农村生活污水排放特征和收集处理现状，并讨论了污水收集处理现存问题和对策。结果表明：截至2022年长江中游4省的农村生活污水处理率分别为32.99%、23.75%、36.61%和30.00%，其中，湖南和江西省的治理率均低于全国平均水平（31%）；污水处理设施的进水污染物浓度普遍低于农户出水，不同地形设施的进水浓度相差不大，COD、SS、NH+4-N、TN和TP进水浓度为41.66~72.17，24.86~46.86，8.00~10.06，12.27~16.29，1.35~1.6 mg/L。平原地区处理设施多采用生物法，山地地区则多采用生物-生态组合工艺，其中A3O+MBBR、AO+人工湿地、A2O+MBR工艺的处理效果较好，可稳定达到CB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。研究结果可为长江中游地区农村生活污水治理提供参考。
2025, 43(11): 213-221.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511024
摘要:
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）广泛应用于瓶片、纺织纤维、薄膜等领域，由此产生大量废弃PET产品，造成的环境影响突出，亟需探索减污降碳协同增效机制。探索了中国PET行业2000—2025年的动态物质流规律，结合生命周期评价法测算了该行业的环境影响，揭示了再生利用是该行业减污降碳协同增效的最优路径。结果表明：2025年中国PET消费量将较2000年增长10.87倍，同年该行业的温室气体排放量及酸化潜力将分别达194.7 Mt CO2-eq及0.16 Mt SO2-eq，分别较2000年增长11.1，10.1倍；通过再生利用可有效替代原生资源开发过程的环境影响，且大幅降低填埋焚烧数量，2000—2025年再生利用法累计减少19.2%的温室气体排放量，累计人体毒性、酸化潜力和非生物资源消耗量分别下降21.9%、19.0%和18.7%。基于此，建议实现循环流程技术升级，加快绿色循环产业链建设，通过提高化学循环比例，实现再生资源的品质提高。
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）广泛应用于瓶片、纺织纤维、薄膜等领域，由此产生大量废弃PET产品，造成的环境影响突出，亟需探索减污降碳协同增效机制。探索了中国PET行业2000—2025年的动态物质流规律，结合生命周期评价法测算了该行业的环境影响，揭示了再生利用是该行业减污降碳协同增效的最优路径。结果表明：2025年中国PET消费量将较2000年增长10.87倍，同年该行业的温室气体排放量及酸化潜力将分别达194.7 Mt CO2-eq及0.16 Mt SO2-eq，分别较2000年增长11.1，10.1倍；通过再生利用可有效替代原生资源开发过程的环境影响，且大幅降低填埋焚烧数量，2000—2025年再生利用法累计减少19.2%的温室气体排放量，累计人体毒性、酸化潜力和非生物资源消耗量分别下降21.9%、19.0%和18.7%。基于此，建议实现循环流程技术升级，加快绿色循环产业链建设，通过提高化学循环比例，实现再生资源的品质提高。
2025, 43(11): 222-230.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511025
摘要:
基于碳排放核算和土地利用强度测度法，从县域角度分析2005—2020年苏州市碳排放水平与土地利用强度的时空分布特征，并结合脱钩模型，深入研究苏州市土地利用碳排放脱钩关系，结果表明：1）2005—2020年苏州市碳排放量总体呈现上升趋势，15年间净碳排放量增长2.183×107 t。空间上呈现出明显异质性。2）苏州市土地利用强度在2005—2020年呈现先上升后下降的趋势，形成了以姑苏区为中心，北部相对南部土地利用程度更高的分布格局。3）苏州市碳脱钩状态的空间聚集性显著增强，经历了从负相关到正相关的转换，脱钩模式以强脱钩、扩张负脱钩模式为主。土地利用强度在不同阶段对碳排放量表现出显著差异，因此，政府可因地制宜地落实差异化控碳战略，结合当地发展愿景积极调整产业结构和优化土地资源配置，提高土地利用效率，促进生态环境与经济协调发展。
基于碳排放核算和土地利用强度测度法，从县域角度分析2005—2020年苏州市碳排放水平与土地利用强度的时空分布特征，并结合脱钩模型，深入研究苏州市土地利用碳排放脱钩关系，结果表明：1）2005—2020年苏州市碳排放量总体呈现上升趋势，15年间净碳排放量增长2.183×107 t。空间上呈现出明显异质性。2）苏州市土地利用强度在2005—2020年呈现先上升后下降的趋势，形成了以姑苏区为中心，北部相对南部土地利用程度更高的分布格局。3）苏州市碳脱钩状态的空间聚集性显著增强，经历了从负相关到正相关的转换，脱钩模式以强脱钩、扩张负脱钩模式为主。土地利用强度在不同阶段对碳排放量表现出显著差异，因此，政府可因地制宜地落实差异化控碳战略，结合当地发展愿景积极调整产业结构和优化土地资源配置，提高土地利用效率，促进生态环境与经济协调发展。
2025, 43(11): 231-237.
doi: 10.13205/j.hjgc.202511026
摘要:
随着我国经济的高速发展和城镇化水平的提升，污水处理规模已经跃居世界首位。污泥作为污水处理的产物，其安全处理处置和资源化利用一直是污水处理领域的研究热点。污泥热解炭化技术是20世纪90年代在日本和欧洲发展起来的新技术。2008年以后，中国也逐步开展了污泥热解炭化的技术研究和工程应用。基于“双碳”目标，污泥热解炭化技术的资源化优势也逐渐受到重视。针对国内外污泥热解炭化技术的典型工程进行对比分析，日本在污泥热解炭化资源化利用方面的关注重点不是热解气，而是炭化处理得到的污泥热解炭化物，其目标是推进污泥热解炭化物在燃料、土地利用和建材利用等方面应用；欧洲在污泥热解炭化技术的驱动力来源于寻找比焚烧更清洁的处理技术，以及对污泥中磷的有效回收利用；我国在污泥热解炭化关键技术开发和一体化装备等方面仍有较大发展空间，面对当前工艺运行过程中存在的传热不均、效率不高等问题，还需要进一步摸索和优化。通过对某污泥热解炭化工程的工程设计思路进行系统性介绍，对污泥热解炭化工程进行系统性的碳排放分析，有助于推动国内污泥热解炭化关键技术的进一步优化和工程推广，提高工程项目运行水平和污泥炭产物的资源化利用效率。
随着我国经济的高速发展和城镇化水平的提升，污水处理规模已经跃居世界首位。污泥作为污水处理的产物，其安全处理处置和资源化利用一直是污水处理领域的研究热点。污泥热解炭化技术是20世纪90年代在日本和欧洲发展起来的新技术。2008年以后，中国也逐步开展了污泥热解炭化的技术研究和工程应用。基于“双碳”目标，污泥热解炭化技术的资源化优势也逐渐受到重视。针对国内外污泥热解炭化技术的典型工程进行对比分析，日本在污泥热解炭化资源化利用方面的关注重点不是热解气，而是炭化处理得到的污泥热解炭化物，其目标是推进污泥热解炭化物在燃料、土地利用和建材利用等方面应用；欧洲在污泥热解炭化技术的驱动力来源于寻找比焚烧更清洁的处理技术，以及对污泥中磷的有效回收利用；我国在污泥热解炭化关键技术开发和一体化装备等方面仍有较大发展空间，面对当前工艺运行过程中存在的传热不均、效率不高等问题，还需要进一步摸索和优化。通过对某污泥热解炭化工程的工程设计思路进行系统性介绍，对污泥热解炭化工程进行系统性的碳排放分析，有助于推动国内污泥热解炭化关键技术的进一步优化和工程推广，提高工程项目运行水平和污泥炭产物的资源化利用效率。
