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2020年 第38卷 第8期
2020, 38(8): 1-7.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008001
摘要:
为建设可持续发展社会，日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例，长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次，为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求，介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸（城市有机废弃物的3大组分）的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外，简要介绍了应用厌氧膜生物反应器（AnMBR）进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果，以100万人口城市为例，对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。
为建设可持续发展社会，日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例，长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次，为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求，介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸（城市有机废弃物的3大组分）的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外，简要介绍了应用厌氧膜生物反应器（AnMBR）进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果，以100万人口城市为例，对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。
2020, 38(8): 8-12.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008002
摘要:
将曝气搅拌一体式自吸式曝气搅拌装置应用于自热式高温好氧消化（45~65 ℃）系统，并与传统曝气搅拌分离式的盘式涡轮搅拌装置进行对比，系统考察了2种曝气搅拌装置的供氧性能与经济可行性。结果表明：自吸式曝气搅拌装置适用于搅拌速度为500~1100 r/min，过低或过高的搅拌速度都会影响系统的供氧能力；当搅拌速度为900 r/min，曝气量为0.5 L/min（通气率）时，盘式涡轮搅拌装置的KLα值为108.01 h-1，低于同条件下的自吸式曝气搅拌装置。盘式涡轮搅拌装置在相同曝气条件下，50 ℃时的KLα值高于30 ℃时。在1000 r/min转速下，为实现相同的KLα值，自吸式曝气搅拌装置的电能消耗约为盘式涡轮搅拌装置的1/3。
将曝气搅拌一体式自吸式曝气搅拌装置应用于自热式高温好氧消化（45~65 ℃）系统，并与传统曝气搅拌分离式的盘式涡轮搅拌装置进行对比，系统考察了2种曝气搅拌装置的供氧性能与经济可行性。结果表明：自吸式曝气搅拌装置适用于搅拌速度为500~1100 r/min，过低或过高的搅拌速度都会影响系统的供氧能力；当搅拌速度为900 r/min，曝气量为0.5 L/min（通气率）时，盘式涡轮搅拌装置的KLα值为108.01 h-1，低于同条件下的自吸式曝气搅拌装置。盘式涡轮搅拌装置在相同曝气条件下，50 ℃时的KLα值高于30 ℃时。在1000 r/min转速下，为实现相同的KLα值，自吸式曝气搅拌装置的电能消耗约为盘式涡轮搅拌装置的1/3。
2020, 38(8): 13-20.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008003
摘要:
厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径，然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中，影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂（BFR）4种新兴污染物在污泥中的污染现状，阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响，并揭示了相关作用机制。同时，分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后，对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望，以利于污泥的资源化利用。
厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径，然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中，影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂（BFR）4种新兴污染物在污泥中的污染现状，阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响，并揭示了相关作用机制。同时，分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后，对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望，以利于污泥的资源化利用。
2020, 38(8): 21-26,12.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008004
摘要:
预处理污泥厌氧发酵不仅可有效处理污泥，而且可产生挥发性脂肪酸（VFAs），实现污泥资源化利用。通过批式试验，探究酸（pH为3、4）、碱（pH为10、11）和低温（70，90 ℃）预处理条件下污泥厌氧发酵产酸效能。研究发现，在不同预处理污泥厌氧发酵过程中，VFAs的积累主要发生在发酵前24h，产酸效果表现为pH=11 > 90 ℃ > pH=10 > 70 ℃ > pH=3 > pH=4 > 控制组，碱处理产酸有较明显优势，酸处理效果最差。乙酸为VFAs的主要成分，pH=11组的乙酸浓度最高达到1232.31 mg/L，为控制组的5.2倍。甲烷产量在厌氧发酵后期逐步上升。考虑到嗜酸产甲烷菌对VFAs的消耗以及经济性，选取24 h为最佳发酵时间。
预处理污泥厌氧发酵不仅可有效处理污泥，而且可产生挥发性脂肪酸（VFAs），实现污泥资源化利用。通过批式试验，探究酸（pH为3、4）、碱（pH为10、11）和低温（70，90 ℃）预处理条件下污泥厌氧发酵产酸效能。研究发现，在不同预处理污泥厌氧发酵过程中，VFAs的积累主要发生在发酵前24h，产酸效果表现为pH=11 > 90 ℃ > pH=10 > 70 ℃ > pH=3 > pH=4 > 控制组，碱处理产酸有较明显优势，酸处理效果最差。乙酸为VFAs的主要成分，pH=11组的乙酸浓度最高达到1232.31 mg/L，为控制组的5.2倍。甲烷产量在厌氧发酵后期逐步上升。考虑到嗜酸产甲烷菌对VFAs的消耗以及经济性，选取24 h为最佳发酵时间。
2020, 38(8): 27-33,95.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008005
摘要:
制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行，不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析，探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现：聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度，纤维素可有效改善材料的孔隙结构；材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合，在外部不加压的条件下制备样品，需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%，聚乙烯醇含量为10%，纤维素含量为10%时，复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料，未来可以进一步通过改善材料内部结构，以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能，为粉煤灰的综合利用拓展途径。
制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行，不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析，探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现：聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度，纤维素可有效改善材料的孔隙结构；材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合，在外部不加压的条件下制备样品，需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%，聚乙烯醇含量为10%，纤维素含量为10%时，复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料，未来可以进一步通过改善材料内部结构，以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能，为粉煤灰的综合利用拓展途径。
2020, 38(8): 34-40.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008006
摘要:
以生物质电厂灰为载体，用腐植酸对其改性后，负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复，其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明：生物质电厂灰改性的最佳条件为：电厂灰粒径10~40目，固液比1∶1，改性时间4 h，改性后孔状结构增多且表面粗糙，有利于微生物的附着，固定的微生物数量可达1.5×109 CFU/g。进行60 d的修复后，固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%，比游离菌提高了25.0%，对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑，提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性，实现了石油烃的高效降解。因此，腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。
以生物质电厂灰为载体，用腐植酸对其改性后，负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复，其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明：生物质电厂灰改性的最佳条件为：电厂灰粒径10~40目，固液比1∶1，改性时间4 h，改性后孔状结构增多且表面粗糙，有利于微生物的附着，固定的微生物数量可达1.5×109 CFU/g。进行60 d的修复后，固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%，比游离菌提高了25.0%，对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑，提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性，实现了石油烃的高效降解。因此，腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。
2020, 38(8): 41-46.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008007
摘要:
餐厨垃圾水分和有机物含量高，极易腐败、发臭，严重影响城市环境及其资源化利用。研究了不同保存方式对抑菌效果的影响。研究结果表明：除灭菌保存外，其他3种保存方式下样品中大肠杆菌数量顺序为直接厌氧保存组<乳酸菌厌氧保存组<自然保存组，这与样品保存期间水解酸化产物（有机羧酸和乙醇等）的浓度、乳酸+乙酸在水解产物中占比排序相反。为探究厌氧保存过程中有机酸的抑菌效果，选用大肠杆菌作为腐败菌，开展了牛津杯抑菌实验以及96孔板协同抑菌实验，结果证明，起抑菌作用的物质主要为未电离的乳酸和乙酸分子而非H+；乳酸、乙酸和乙醇的最小抑菌浓度分别为2.5，1.25，35 g/L，且乳酸+乙酸、乳酸+乙醇和乙酸+乙醇的部分抑菌浓度（FIC）指数分别为0.12、0.03和0.22，证明这3种水解产物中两两之间具有协同抑菌作用。
餐厨垃圾水分和有机物含量高，极易腐败、发臭，严重影响城市环境及其资源化利用。研究了不同保存方式对抑菌效果的影响。研究结果表明：除灭菌保存外，其他3种保存方式下样品中大肠杆菌数量顺序为直接厌氧保存组<乳酸菌厌氧保存组<自然保存组，这与样品保存期间水解酸化产物（有机羧酸和乙醇等）的浓度、乳酸+乙酸在水解产物中占比排序相反。为探究厌氧保存过程中有机酸的抑菌效果，选用大肠杆菌作为腐败菌，开展了牛津杯抑菌实验以及96孔板协同抑菌实验，结果证明，起抑菌作用的物质主要为未电离的乳酸和乙酸分子而非H+；乳酸、乙酸和乙醇的最小抑菌浓度分别为2.5，1.25，35 g/L，且乳酸+乙酸、乳酸+乙醇和乙酸+乙醇的部分抑菌浓度（FIC）指数分别为0.12、0.03和0.22，证明这3种水解产物中两两之间具有协同抑菌作用。
2020, 38(8): 47-51.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008008
摘要:
我国餐厨垃圾产量已占城市固体废物的50%以上，推进餐厨垃圾资源化利用和无害化处理是目前亟待解决的问题。某市餐厨垃圾综合处理试项目，由预处理系统、厌氧发酵系统、沼气净化储存系统、沼渣沼液处理系统及除臭系统5部分组成，占地面积19000 m2，总投资9978万元，处理规模200 t/d，平均沼气产量7740 m3/d，其中，甲烷含量在60%以上。该餐厨垃圾项目较好地实现了垃圾减量化、资源化，可为其他城市餐厨垃圾处置提供参考。
我国餐厨垃圾产量已占城市固体废物的50%以上，推进餐厨垃圾资源化利用和无害化处理是目前亟待解决的问题。某市餐厨垃圾综合处理试项目，由预处理系统、厌氧发酵系统、沼气净化储存系统、沼渣沼液处理系统及除臭系统5部分组成，占地面积19000 m2，总投资9978万元，处理规模200 t/d，平均沼气产量7740 m3/d，其中，甲烷含量在60%以上。该餐厨垃圾项目较好地实现了垃圾减量化、资源化，可为其他城市餐厨垃圾处置提供参考。
2020, 38(8): 52-57.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008009
摘要:
以餐饮废油制备生物柴油的副产物粗甘油为碳源，采用圆红冬孢酵母发酵生产微生物油脂。通过对发酵影响因素的优化，确定了最适发酵条件为：种子复苏时长24 h、富集时长10 h、接种量为6%、初始粗甘油浓度为60 g/L、C/N为60、有机氮占总氮比例为75%、发酵体积为100 mL、发酵温度为30 ℃、发酵时间为6 d，在此条件下，获得总产油量为10.56 g/L，油脂产率为0.229。与无机氮源硫酸铵相比，有机氮源蛋白胨的添加显著提高了油脂含量和总产油量。通过测定油脂的脂肪酸成分并利用Hoekman方程估算所得生物柴油的性能指标，表明其符合中国、美国及欧盟标准。该方法既为粗甘油的再利用提供了一条新途径，又为生物柴油的生产提供了廉价的原材料。
以餐饮废油制备生物柴油的副产物粗甘油为碳源，采用圆红冬孢酵母发酵生产微生物油脂。通过对发酵影响因素的优化，确定了最适发酵条件为：种子复苏时长24 h、富集时长10 h、接种量为6%、初始粗甘油浓度为60 g/L、C/N为60、有机氮占总氮比例为75%、发酵体积为100 mL、发酵温度为30 ℃、发酵时间为6 d，在此条件下，获得总产油量为10.56 g/L，油脂产率为0.229。与无机氮源硫酸铵相比，有机氮源蛋白胨的添加显著提高了油脂含量和总产油量。通过测定油脂的脂肪酸成分并利用Hoekman方程估算所得生物柴油的性能指标，表明其符合中国、美国及欧盟标准。该方法既为粗甘油的再利用提供了一条新途径，又为生物柴油的生产提供了廉价的原材料。
2020, 38(8): 58-64.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008010
摘要:
以污泥与垃圾焚烧厂渗滤液为原料，通过小瓶批式试验，考察了垃圾渗滤液的添加量以及渗滤液初始pH对联合厌氧消化产氢的影响。结果表明：未添加污泥的渗滤液本身也可以在厌氧发酵过程中产氢。而污泥与垃圾渗滤液联合厌氧发酵，当渗滤液初始pH为5.20时，添加90%的渗滤液体系产氢量最大，为201.58 mL，最大产氢速率也最高，为9.56 mL/h；当初始渗滤液pH为4.47时，最大产氢量出现在渗滤液添加剂量为60%的样品，为57.73 mL，随后减小，但最大产氢速率在添加40%的渗滤液达到峰值，为5.11 mL/h。
以污泥与垃圾焚烧厂渗滤液为原料，通过小瓶批式试验，考察了垃圾渗滤液的添加量以及渗滤液初始pH对联合厌氧消化产氢的影响。结果表明：未添加污泥的渗滤液本身也可以在厌氧发酵过程中产氢。而污泥与垃圾渗滤液联合厌氧发酵，当渗滤液初始pH为5.20时，添加90%的渗滤液体系产氢量最大，为201.58 mL，最大产氢速率也最高，为9.56 mL/h；当初始渗滤液pH为4.47时，最大产氢量出现在渗滤液添加剂量为60%的样品，为57.73 mL，随后减小，但最大产氢速率在添加40%的渗滤液达到峰值，为5.11 mL/h。
2020, 38(8): 65-70.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008011
摘要:
系统考察我国垃圾分类政策的演化过程、阶段特征和取得成效，是合理制定和有效执行垃圾分类政策的重要基础，有助于新时代垃圾分类体系和垃圾分类制度的加快建立和实施。以垃圾分类政策制度的历史演变为主线，将中华人民共和国成立以来的垃圾分类政策历史发展划分为5个阶段：1）基于垃圾回收利用的分类收集启蒙阶段（1957—1991年）；2）生活垃圾分类法律法规制定的初期阶段（1992—1999年）；3）基于垃圾分类实践的分类标准制定阶段（2000—2015年）；4）生活垃圾分类制度筹建阶段（2015—2016年）；5）生活垃圾分类制度的确立和实施阶段（2017年至今）。分析表明，我国初步形成了符合国情且较为完善的垃圾分类政策制度体系，垃圾分类制度的实施，可显著改善生活环境，节约资源，提高社会文明水平，对推动绿色发展、建设美丽中国具有十分重要的意义。
系统考察我国垃圾分类政策的演化过程、阶段特征和取得成效，是合理制定和有效执行垃圾分类政策的重要基础，有助于新时代垃圾分类体系和垃圾分类制度的加快建立和实施。以垃圾分类政策制度的历史演变为主线，将中华人民共和国成立以来的垃圾分类政策历史发展划分为5个阶段：1）基于垃圾回收利用的分类收集启蒙阶段（1957—1991年）；2）生活垃圾分类法律法规制定的初期阶段（1992—1999年）；3）基于垃圾分类实践的分类标准制定阶段（2000—2015年）；4）生活垃圾分类制度筹建阶段（2015—2016年）；5）生活垃圾分类制度的确立和实施阶段（2017年至今）。分析表明，我国初步形成了符合国情且较为完善的垃圾分类政策制度体系，垃圾分类制度的实施，可显著改善生活环境，节约资源，提高社会文明水平，对推动绿色发展、建设美丽中国具有十分重要的意义。
2020, 38(8): 71-75.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008012
摘要:
剩余污泥中胞外聚合物（EPS）具有巨大的回收价值。然而，回收的EPS溶液含水率接近100%，其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透（FO）膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点，已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式，调查了模拟EPS（藻酸钠）的正渗透脱水行为。结果显示：FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小；类似于外加压力驱动，扫流模式可以减轻FO膜污染，提高水通量；为防止FO膜的拉伸变形，隔板需进行合理设计（如适宜的开孔率），以缓解水通量的下降；不同于外加压力驱动，尽管Ca2+也可减轻膜污染，但效果有限。
剩余污泥中胞外聚合物（EPS）具有巨大的回收价值。然而，回收的EPS溶液含水率接近100%，其浓缩脱水是亟待解决的关键问题。正渗透（FO）膜分离具有膜污染小、浓缩率高、耐高浓度等特点，已成为新兴的节能脱水技术。提出了一种新型的死端FO浓缩方式，调查了模拟EPS（藻酸钠）的正渗透脱水行为。结果显示：FO膜活性层朝向料液侧时水通量下降速率小；类似于外加压力驱动，扫流模式可以减轻FO膜污染，提高水通量；为防止FO膜的拉伸变形，隔板需进行合理设计（如适宜的开孔率），以缓解水通量的下降；不同于外加压力驱动，尽管Ca2+也可减轻膜污染，但效果有限。
2020, 38(8): 76-81.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008013
摘要:
渗滤液成分复杂，在收集和输运过程中极易引起管道结垢腐蚀，对环境形成潜在风险。选取4种典型管材，包括钢管、镀锌管、HDPE管和PVC管作为实验管材，制备样片后分别浸置于有氧和厌氧条件控制下的渗滤液中，研究其耐腐蚀性能。通过样片称重分析，结合材料性能表征，发现材料结垢量、腐蚀程度与其表面粗糙度显著相关；通过样片的结垢性腐蚀程度分析，4种材料的优劣顺序为HDPE > PVC > 镀锌管 > 钢管。研究结果对渗滤液收集输运系统管材选择及保障填埋场安全运营具有一定指导意义。
渗滤液成分复杂，在收集和输运过程中极易引起管道结垢腐蚀，对环境形成潜在风险。选取4种典型管材，包括钢管、镀锌管、HDPE管和PVC管作为实验管材，制备样片后分别浸置于有氧和厌氧条件控制下的渗滤液中，研究其耐腐蚀性能。通过样片称重分析，结合材料性能表征，发现材料结垢量、腐蚀程度与其表面粗糙度显著相关；通过样片的结垢性腐蚀程度分析，4种材料的优劣顺序为HDPE > PVC > 镀锌管 > 钢管。研究结果对渗滤液收集输运系统管材选择及保障填埋场安全运营具有一定指导意义。
2020, 38(8): 82-88.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008014
摘要:
水体污染严重制约着我国生态环境的可持续发展，水体黑臭是水体污染的典型表现之一。通过对国内当前城市黑臭水体现状进行调查、分析，概括总结了城市黑臭水体的主要污染成因及致黑致臭机理，在对当前常用的城市黑臭水体评价方法、治理技术调查分析的基础上，重点剖析了城市黑臭水体治理技术的原理、优缺点及其适用性，最终从整治模式、公众参与及长效管理等角度提出下一步的工作建议，为城市水环境的治理及水体生态维护提供决策依据。
水体污染严重制约着我国生态环境的可持续发展，水体黑臭是水体污染的典型表现之一。通过对国内当前城市黑臭水体现状进行调查、分析，概括总结了城市黑臭水体的主要污染成因及致黑致臭机理，在对当前常用的城市黑臭水体评价方法、治理技术调查分析的基础上，重点剖析了城市黑臭水体治理技术的原理、优缺点及其适用性，最终从整治模式、公众参与及长效管理等角度提出下一步的工作建议，为城市水环境的治理及水体生态维护提供决策依据。
2020, 38(8): 89-95.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008015
摘要:
采用溶胶凝胶法在最优煅烧温度（350℃）下，制备不同石墨烯（GO）负载比例的TiO2/GO复合光催化材料，通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、TGA、BET等技术表征并分析材料的表面形貌、晶相结构、官能团与化学键合等特征，进而探究该复合材料在紫外光下对水中腐植酸（HA）的降解性能和机理。结果表明：随着石墨烯（GO）负载比例的增大，TiO2/GO复合催化剂粒径变小，比表面积增大，有层次的形貌空隙有效减小了团聚，提升了光生载流子迁移效率；Raman光谱中1350 cm-1和1600 cm-1的2处特征峰验证GO成功负载，且晶型仍以锐钛矿相为主；3%GO负载量的TiO2/GO光催化性能最优。当TiO2/3%GO投加量为0.5 g/L，水中HA初始浓度为10 mg/L时，在紫外光下催化反应1 h后降解率达到84.7%，其降解速率常数为0.0313 min-1。
采用溶胶凝胶法在最优煅烧温度（350℃）下，制备不同石墨烯（GO）负载比例的TiO2/GO复合光催化材料，通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、TGA、BET等技术表征并分析材料的表面形貌、晶相结构、官能团与化学键合等特征，进而探究该复合材料在紫外光下对水中腐植酸（HA）的降解性能和机理。结果表明：随着石墨烯（GO）负载比例的增大，TiO2/GO复合催化剂粒径变小，比表面积增大，有层次的形貌空隙有效减小了团聚，提升了光生载流子迁移效率；Raman光谱中1350 cm-1和1600 cm-1的2处特征峰验证GO成功负载，且晶型仍以锐钛矿相为主；3%GO负载量的TiO2/GO光催化性能最优。当TiO2/3%GO投加量为0.5 g/L，水中HA初始浓度为10 mg/L时，在紫外光下催化反应1 h后降解率达到84.7%，其降解速率常数为0.0313 min-1。
2020, 38(8): 96-100,70.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008016
摘要:
研究了水力空化-酸化调理作用于污泥脱水的机理。以污泥比阻（specific resistance to filtration，SRF）、污泥含水率和污泥毛细吸水时间（capillary sunction time，CST）作为主要的评价指标，测定污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）中多糖、蛋白含量并进行了污泥酸化程度、污泥电子显微图像分析。结果表明：经水力空化-酸化调理污泥，污泥含水率和SRF分别从83.1%和5.12×1011 m/kg下降到69.8%和2.41×1011 m/kg，CST由50 s下降至20.8 s，各EPS组分含量下降明显，酸化作用通过影响污泥的溶解型胞外聚合物（S-EPS）和松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）中的多糖及蛋白含量改变污泥的脱水性，pH=3时污泥脱水效果最好。综上所述，水力空化-酸化调理能大大增强污泥的脱水性能，在实际工程中具有很大的应用价值。
研究了水力空化-酸化调理作用于污泥脱水的机理。以污泥比阻（specific resistance to filtration，SRF）、污泥含水率和污泥毛细吸水时间（capillary sunction time，CST）作为主要的评价指标，测定污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）中多糖、蛋白含量并进行了污泥酸化程度、污泥电子显微图像分析。结果表明：经水力空化-酸化调理污泥，污泥含水率和SRF分别从83.1%和5.12×1011 m/kg下降到69.8%和2.41×1011 m/kg，CST由50 s下降至20.8 s，各EPS组分含量下降明显，酸化作用通过影响污泥的溶解型胞外聚合物（S-EPS）和松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）中的多糖及蛋白含量改变污泥的脱水性，pH=3时污泥脱水效果最好。综上所述，水力空化-酸化调理能大大增强污泥的脱水性能，在实际工程中具有很大的应用价值。
2020, 38(8): 101-104.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008017
摘要:
原位微生物技术通过激活水体中的土著微生物快速降解有机物，其在亮马河应用的结果显示，下游COD和TP较上游出现明显下降，因NH3-N本底较低，变化趋势不明显。该技术运行60 d后，监测数据显示下游水生生物种类明显增加。从底栖动物种类数的分布情况看，下游点位底栖动物种类数明显多于上游点位，并且下游出现了中-高需氧型种类，与上游相比，下游调查河段的底质已能够适合多种底栖动物的生存和繁衍，底质生境较上游有较明显改善。原位微生物技术在提升水质的同时改善了底泥，并有利于水体多样性的恢复，一定程度上提升了水体的自净能力。
原位微生物技术通过激活水体中的土著微生物快速降解有机物，其在亮马河应用的结果显示，下游COD和TP较上游出现明显下降，因NH3-N本底较低，变化趋势不明显。该技术运行60 d后，监测数据显示下游水生生物种类明显增加。从底栖动物种类数的分布情况看，下游点位底栖动物种类数明显多于上游点位，并且下游出现了中-高需氧型种类，与上游相比，下游调查河段的底质已能够适合多种底栖动物的生存和繁衍，底质生境较上游有较明显改善。原位微生物技术在提升水质的同时改善了底泥，并有利于水体多样性的恢复，一定程度上提升了水体的自净能力。
2020, 38(8): 105-112,135.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008018
摘要:
为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果，选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明：9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果，其对TN、NH4+-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果，在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测，结果表明，TN、NH4+-N、TP和CODMn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%，叶绿素降低了60.1%，溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后，示范区由中度营养化降低为轻度营养化，表明水生植物群落构建技术配置合理，对生态修复效果较为显著。
为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果，选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明：9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果，其对TN、NH4+-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果，在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测，结果表明，TN、NH4+-N、TP和CODMn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%，叶绿素降低了60.1%，溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后，示范区由中度营养化降低为轻度营养化，表明水生植物群落构建技术配置合理，对生态修复效果较为显著。
2020, 38(8): 113-118,57.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008019
摘要:
研究了颗粒活性炭非均相活化过二硫酸盐和过一硫酸盐对水中偶氮染料酸性橙Ⅱ的降解效果。考察了过硫酸盐投加量、活性炭投加量、溶液初始pH值和无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解率的影响，探究了不同过硫酸盐对染料降解效果差别的原因。结果表明：投加过二硫酸盐比过一硫酸盐的效果更好，偶氮染料浓度为20 mg/L，溶液中过n（PS）∶n（AOⅡ）为200∶1时降解率最高；颗粒活性炭投加量的增加有利于染料的去除，溶液处于酸性条件下染料降解率高于碱性条件，无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解有抑制作用，产生于活性炭表面的自由基对染料的降解具有重要作用。
研究了颗粒活性炭非均相活化过二硫酸盐和过一硫酸盐对水中偶氮染料酸性橙Ⅱ的降解效果。考察了过硫酸盐投加量、活性炭投加量、溶液初始pH值和无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解率的影响，探究了不同过硫酸盐对染料降解效果差别的原因。结果表明：投加过二硫酸盐比过一硫酸盐的效果更好，偶氮染料浓度为20 mg/L，溶液中过n（PS）∶n（AOⅡ）为200∶1时降解率最高；颗粒活性炭投加量的增加有利于染料的去除，溶液处于酸性条件下染料降解率高于碱性条件，无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解有抑制作用，产生于活性炭表面的自由基对染料的降解具有重要作用。
2020, 38(8): 119-124.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008020
摘要:
以城市剩余污泥为原料，于300，400，500，600 ℃温度条件下制备生物炭，通过单因素静态吸附实验探讨制备温度对生物炭吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：在500 ℃以内随着温度上升制备的生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附量增加，制备温度高于500 ℃后变化不明显；扫描电镜（SEM）、比表面积（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）表征结果显示，热解温度对生物炭表面形貌和官能团组成有显著影响；等温模型及动力学拟合结果表明，生物炭吸附Cr（Ⅵ）为单分子层吸附、物理-化学复合吸附。热解温度对污泥制备生物炭吸附Cr（Ⅵ）的性能有显著影响，最佳制备温度为500 ℃，在此条件制备的生物炭对Cr（Ⅵ）的理论吸附量可达7.93 mg/g。
以城市剩余污泥为原料，于300，400，500，600 ℃温度条件下制备生物炭，通过单因素静态吸附实验探讨制备温度对生物炭吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：在500 ℃以内随着温度上升制备的生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附量增加，制备温度高于500 ℃后变化不明显；扫描电镜（SEM）、比表面积（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）表征结果显示，热解温度对生物炭表面形貌和官能团组成有显著影响；等温模型及动力学拟合结果表明，生物炭吸附Cr（Ⅵ）为单分子层吸附、物理-化学复合吸附。热解温度对污泥制备生物炭吸附Cr（Ⅵ）的性能有显著影响，最佳制备温度为500 ℃，在此条件制备的生物炭对Cr（Ⅵ）的理论吸附量可达7.93 mg/g。
2020, 38(8): 125-130,51.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008021
摘要:
利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料（FP），用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度：10%、20%、30%；3个固化体养护时间：7，28，42 d；以硅酸盐水泥为对照（CK）。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标，考察FP的固化与稳定化效果。结果表明：相比于原底泥浸出，10%FP掺量下，As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上；28 d时，不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82.5%~97.68%；Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值，分别下降了60.97%和89.07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK，而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK（P<0.01）。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度（P<0.05），在养护42 d时，FP组抗压强度显著高于CK（P<0.05），当掺量为30%时，FP组抗压强度可达2.1MPa以上。
利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料（FP），用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度：10%、20%、30%；3个固化体养护时间：7，28，42 d；以硅酸盐水泥为对照（CK）。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标，考察FP的固化与稳定化效果。结果表明：相比于原底泥浸出，10%FP掺量下，As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上；28 d时，不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82.5%~97.68%；Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值，分别下降了60.97%和89.07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK，而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK（P<0.01）。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度（P<0.05），在养护42 d时，FP组抗压强度显著高于CK（P<0.05），当掺量为30%时，FP组抗压强度可达2.1MPa以上。
2020, 38(8): 131-135.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008022
摘要:
针对制药废水总氮去除难的问题，采用纤维填料SBBR工艺处理实际制药废水。启动和驯化实验共进行了99 d，在制药废水NH3-N浓度（200±20） mg/L的条件下，最终系统的TN去除率稳定在97%以上，且未添加任何碳源。废水C/N是影响深度脱氮的关键条件，在进水C/N为3的条件下，系统无法实现废水的深度脱氮。通过提高废水的C/N，可以提高废水的脱氮效率。当废水C/N为5时，系统实现了深度脱氮。得益于纤维填料上大量的生物膜，SBBR在曝气结束后即实现了深度脱氮，脱氮的途径由同步硝化反硝化+内源反硝化逐渐转变成同步硝化反硝化。操作模式也最终确定为进水-搅拌-曝气-沉淀-排水。
针对制药废水总氮去除难的问题，采用纤维填料SBBR工艺处理实际制药废水。启动和驯化实验共进行了99 d，在制药废水NH3-N浓度（200±20） mg/L的条件下，最终系统的TN去除率稳定在97%以上，且未添加任何碳源。废水C/N是影响深度脱氮的关键条件，在进水C/N为3的条件下，系统无法实现废水的深度脱氮。通过提高废水的C/N，可以提高废水的脱氮效率。当废水C/N为5时，系统实现了深度脱氮。得益于纤维填料上大量的生物膜，SBBR在曝气结束后即实现了深度脱氮，脱氮的途径由同步硝化反硝化+内源反硝化逐渐转变成同步硝化反硝化。操作模式也最终确定为进水-搅拌-曝气-沉淀-排水。
2020, 38(8): 136-141.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008023
摘要:
针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题，以柱状活性炭（AC）为载体，采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极，通过正交试验探究其最优制备条件，并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明：粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0.1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h，400 ℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B，染料去除率达到85.97%，COD去除率达到65.61%，对比AC，染料去除率提高了5.29百分点，COD去除率提高了10.12百分点，能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能，降低能耗。
针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题，以柱状活性炭（AC）为载体，采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极，通过正交试验探究其最优制备条件，并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明：粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0.1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h，400 ℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B，染料去除率达到85.97%，COD去除率达到65.61%，对比AC，染料去除率提高了5.29百分点，COD去除率提高了10.12百分点，能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能，降低能耗。
2020, 38(8): 142-146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008024
摘要:
为强化全程自养脱氮（CANON）工艺的脱氮性能，利用膜生物反应器（MBR）启动CANON工艺，并对其施加静态磁场进行强化，分析磁场作用下CANON工艺脱氮效果，并对其影响机理进行解析。结果表明：适宜强度的磁场强化了CANON工艺的脱氮效率，并缩短了工艺启动周期。磁场作用下，CANON工艺后期平均氮去除负荷为49.5 g/（m3·d），相比于对照提高了1.45倍。在低温条件下，磁场的存在能使CANON工艺保持较高的反应活性，其平均氮去除负荷为对照组的2.88倍。磁场促进了污泥胞外聚合物的合成与分泌，提高了蛋白的含量，同时降低了反应器内体系Zeta电位，有利于污泥的聚集，使其内部形成不同的氧分区，促进了CANON工艺中不同微生物的共存，从而强化了CANON工艺的脱氮效率。
为强化全程自养脱氮（CANON）工艺的脱氮性能，利用膜生物反应器（MBR）启动CANON工艺，并对其施加静态磁场进行强化，分析磁场作用下CANON工艺脱氮效果，并对其影响机理进行解析。结果表明：适宜强度的磁场强化了CANON工艺的脱氮效率，并缩短了工艺启动周期。磁场作用下，CANON工艺后期平均氮去除负荷为49.5 g/（m3·d），相比于对照提高了1.45倍。在低温条件下，磁场的存在能使CANON工艺保持较高的反应活性，其平均氮去除负荷为对照组的2.88倍。磁场促进了污泥胞外聚合物的合成与分泌，提高了蛋白的含量，同时降低了反应器内体系Zeta电位，有利于污泥的聚集，使其内部形成不同的氧分区，促进了CANON工艺中不同微生物的共存，从而强化了CANON工艺的脱氮效率。
2020, 38(8): 147-153.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008025
摘要:
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术与活性污泥法相结合而形成的废水处理工艺。由于MBR具有较高的去除率使其被广泛地应用于废水处理中，但是膜堵塞和膜污染问题依旧是阻碍MBR工艺进一步推广的主要原因。颗粒活性炭（PAC）具有高的比表面积，其较强的吸附能力可有效地缓解MBR工艺运行过程中膜堵塞和膜污染问题。通过总结近年来对膜碳生物反应器（PAC-MBR）的研究进展，分析了影响MBR工艺的影响因素（pH、HRT、SRT、曝气量、SS），综述了PAC-MBR联合工艺对废水中氨氮、BOD5、COD、TC、TN、浊度的处理效果。
膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术与活性污泥法相结合而形成的废水处理工艺。由于MBR具有较高的去除率使其被广泛地应用于废水处理中，但是膜堵塞和膜污染问题依旧是阻碍MBR工艺进一步推广的主要原因。颗粒活性炭（PAC）具有高的比表面积，其较强的吸附能力可有效地缓解MBR工艺运行过程中膜堵塞和膜污染问题。通过总结近年来对膜碳生物反应器（PAC-MBR）的研究进展，分析了影响MBR工艺的影响因素（pH、HRT、SRT、曝气量、SS），综述了PAC-MBR联合工艺对废水中氨氮、BOD5、COD、TC、TN、浊度的处理效果。
2020, 38(8): 154-159.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008026
摘要:
将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合，构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统，研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明：MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下，MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d，比无外加电场所用时间长6 d。与此同时，扫描电镜显示：在长期运行后，有电场情况下，膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析，发现在外加电场作用下，SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件，其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大；而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响，呈均匀分布状态。此外，SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动，从而可以有效减缓MBR膜污染，为MBR降低运行成本提供参考。
将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合，构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统，研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明：MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下，MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d，比无外加电场所用时间长6 d。与此同时，扫描电镜显示：在长期运行后，有电场情况下，膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析，发现在外加电场作用下，SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件，其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大；而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响，呈均匀分布状态。此外，SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动，从而可以有效减缓MBR膜污染，为MBR降低运行成本提供参考。
2020, 38(8): 160-166,173.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008027
摘要:
高效高精度模拟面源污染输移过程，掌握面源污染的输移规律，是研究面源污染最直接有效的途径之一，也是管理和控制面源污染的有效手段。基于此，提出了一种全面耦合二维水文水动力及污染物输移过程的数值模型，采用二阶Godunov格式的有限体积法进行求解，利用GPU加速技术提高计算效率。结果表明：在理想条件下，数值解与解析解间的平均相对误差为2.5%。对不同面积和精度的城市地表面源污染和农业面源污染输移过程的模拟结果显示，二者的输移规律符合实际的物理过程，模拟总时长为7200 s，城市地表面源污染模拟结果只需186 s；农业面源污染模拟结果只需1169 s，计算效率有显著提升。综上所述，GAST模型对不同下垫面面源污染可实现高精度模拟，且模拟效率有显著提升，为今后面源污染的治理和防控提供参考。
高效高精度模拟面源污染输移过程，掌握面源污染的输移规律，是研究面源污染最直接有效的途径之一，也是管理和控制面源污染的有效手段。基于此，提出了一种全面耦合二维水文水动力及污染物输移过程的数值模型，采用二阶Godunov格式的有限体积法进行求解，利用GPU加速技术提高计算效率。结果表明：在理想条件下，数值解与解析解间的平均相对误差为2.5%。对不同面积和精度的城市地表面源污染和农业面源污染输移过程的模拟结果显示，二者的输移规律符合实际的物理过程，模拟总时长为7200 s，城市地表面源污染模拟结果只需186 s；农业面源污染模拟结果只需1169 s，计算效率有显著提升。综上所述，GAST模型对不同下垫面面源污染可实现高精度模拟，且模拟效率有显著提升，为今后面源污染的治理和防控提供参考。
2020, 38(8): 167-173.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008028
摘要:
海绵城市建设旨在恢复城市自然调蓄能力，提升生态环境和城市韧性。以上海市松江国际生态商务区为研究区域建立SWMM模型，评估海绵城市建设对区域降雨径流控制和污染负荷控制效果，结果表明：较之传统开发模式，海绵城市建设能够显著滞蓄雨水、降低区域径流总量、削减入河污染负荷，有效减轻区域排涝压力和水环境压力。对于3，5，20，50 a重现期的2 h降雨，海绵城市径流总量分别削减40.8%、39.5%、37.0%、35.8%；对于5 a重现期的2 h降雨，TSS、COD、TN、TP的削减率分别为36.3%、39.4%、32.9%、47.6%。
海绵城市建设旨在恢复城市自然调蓄能力，提升生态环境和城市韧性。以上海市松江国际生态商务区为研究区域建立SWMM模型，评估海绵城市建设对区域降雨径流控制和污染负荷控制效果，结果表明：较之传统开发模式，海绵城市建设能够显著滞蓄雨水、降低区域径流总量、削减入河污染负荷，有效减轻区域排涝压力和水环境压力。对于3，5，20，50 a重现期的2 h降雨，海绵城市径流总量分别削减40.8%、39.5%、37.0%、35.8%；对于5 a重现期的2 h降雨，TSS、COD、TN、TP的削减率分别为36.3%、39.4%、32.9%、47.6%。
2020, 38(8): 174-179,81.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008029
摘要:
以商业锐钛矿型TiO2为载体，通过浸渍法制备了3种不同钒酸盐络合剂的V2O5/TiO2催化剂，并考察不同钒酸盐络合剂对该3种催化剂SCR反应的影响。对前驱体溶液的钒配合物价态、pH值，以及对催化剂样品进行H2-TPR、BET比表面积和孔结构特征、NH3-TPD、XRD、拉曼光谱、紫外等表征。研究发现，不同络合剂会影响钒酸盐在前驱体溶液中的价态，同时影响前驱体溶液的pH值，但是在测试温度范围内，该3种催化剂的SCR反应在活性和N2选择性均无明显区别。通过不同的表征方法可知：催化剂的比表面积、孔结构、表面钒氧化物的聚合程度、H2反应活化能、催化剂表面酸量均没有明显区别，前驱体溶液中钒配合物的价态和pH值对催化剂样品的SCR反应催化性能没有明显影响。
以商业锐钛矿型TiO2为载体，通过浸渍法制备了3种不同钒酸盐络合剂的V2O5/TiO2催化剂，并考察不同钒酸盐络合剂对该3种催化剂SCR反应的影响。对前驱体溶液的钒配合物价态、pH值，以及对催化剂样品进行H2-TPR、BET比表面积和孔结构特征、NH3-TPD、XRD、拉曼光谱、紫外等表征。研究发现，不同络合剂会影响钒酸盐在前驱体溶液中的价态，同时影响前驱体溶液的pH值，但是在测试温度范围内，该3种催化剂的SCR反应在活性和N2选择性均无明显区别。通过不同的表征方法可知：催化剂的比表面积、孔结构、表面钒氧化物的聚合程度、H2反应活化能、催化剂表面酸量均没有明显区别，前驱体溶液中钒配合物的价态和pH值对催化剂样品的SCR反应催化性能没有明显影响。
2020, 38(8): 180-187.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008030
摘要:
规模化、集约化畜禽场排放的恶臭挥发性有机物（VOCs）是大气中恶臭气体污染物的重要组成部分，其臭阈值较低，对畜禽场实际臭气贡献较大，危害人类和动物的身心健康以及周边居民的生活环境。重点介绍了畜禽场恶臭VOCs的主要成分、产生机制和危害，并系统论述了畜禽场恶臭VOCs源头减排和末端处理防控技术的现状和研究进展，总结了先进减排技术VOCs的降解效率等相关实验结果。
规模化、集约化畜禽场排放的恶臭挥发性有机物（VOCs）是大气中恶臭气体污染物的重要组成部分，其臭阈值较低，对畜禽场实际臭气贡献较大，危害人类和动物的身心健康以及周边居民的生活环境。重点介绍了畜禽场恶臭VOCs的主要成分、产生机制和危害，并系统论述了畜禽场恶臭VOCs源头减排和末端处理防控技术的现状和研究进展，总结了先进减排技术VOCs的降解效率等相关实验结果。
2020, 38(8): 188-194,200.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008031
摘要:
在天津市环城某区VOCs污染源活动水平数据基础上，选取相应排放因子，构建该区2017年0.5 km×0.5 km小尺度VOCs排放清单。结果表明：2017年天津市环城某区VOCs排放3563.35 t。小型客车、轻型货车和重型货车为主的道路移动源贡献了32.14%，工业溶剂为主的溶剂使用源贡献了31.05%，钢铁和非金属矿物制品为主的工艺过程源贡献了21.57%。空间分布结果显示，排放源主要分布在主干道路、涂料制造、钢铁和非金属矿物制品密集的区域，排放前3的街镇为葛沽镇、咸水沽镇和北闸口镇，分担率依次为21.47%、19.17%和13.82%。该清单可为区域污染防治策略的制定提供参考，但仍存在一定不确定性因素，道路车流量等活动水平数据需进一步翔实，排放因子本地化研究应进一步开展。
在天津市环城某区VOCs污染源活动水平数据基础上，选取相应排放因子，构建该区2017年0.5 km×0.5 km小尺度VOCs排放清单。结果表明：2017年天津市环城某区VOCs排放3563.35 t。小型客车、轻型货车和重型货车为主的道路移动源贡献了32.14%，工业溶剂为主的溶剂使用源贡献了31.05%，钢铁和非金属矿物制品为主的工艺过程源贡献了21.57%。空间分布结果显示，排放源主要分布在主干道路、涂料制造、钢铁和非金属矿物制品密集的区域，排放前3的街镇为葛沽镇、咸水沽镇和北闸口镇，分担率依次为21.47%、19.17%和13.82%。该清单可为区域污染防治策略的制定提供参考，但仍存在一定不确定性因素，道路车流量等活动水平数据需进一步翔实，排放因子本地化研究应进一步开展。
2020, 38(8): 195-200.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008032
摘要:
生物质能源是未来能源结构的重要组成部分，而农作物秸秆作为生物质能资源的主要来源之一，其能源化利用技术值得探索。为科学评价秸秆能源化利用技术的资源利用、技术适用性、经济效益、环境效益和社会效益，以现有文献为基础，对常用于秸秆能源化利用技术的评价方法研究现状进行综述，分析各种技术评价方法的优缺点，总结比较了不同方法的评价范围，提出适合秸秆能源化利用技术的评价方法，即全生命周期评价法与层次分析法相结合的综合评价方法。并根据现有文献建立了评价指标体系，为后续秸秆能源化技术利用模式的科学评价提供参考。
生物质能源是未来能源结构的重要组成部分，而农作物秸秆作为生物质能资源的主要来源之一，其能源化利用技术值得探索。为科学评价秸秆能源化利用技术的资源利用、技术适用性、经济效益、环境效益和社会效益，以现有文献为基础，对常用于秸秆能源化利用技术的评价方法研究现状进行综述，分析各种技术评价方法的优缺点，总结比较了不同方法的评价范围，提出适合秸秆能源化利用技术的评价方法，即全生命周期评价法与层次分析法相结合的综合评价方法。并根据现有文献建立了评价指标体系，为后续秸秆能源化技术利用模式的科学评价提供参考。
2020, 38(8): 201-206.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008033
摘要:
为研究施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对农田土壤的影响，以中国北方典型作物冬小麦和水稻土壤为研究对象，分析在农作物整个生长周期中土壤理化性质的变化规律。结果表明：施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥可显著提高冬小麦和水稻土壤中有效氮磷含量。冬小麦土壤液态菌肥最适宜施加量为500 L/亩（1亩=666.67 m2，下同），此时土壤中有效磷含量最高增长到94.00 mg/kg，最大增幅为81.12%；速效氮含量最高增长到1673.00 mg/kg，最大增幅为84.88%。水稻土壤液态菌肥最适宜施加量为400 L/亩，土壤中有效磷含量最高增长到220.80 mg/kg，最大增幅为137.22%；速效氮含量最高增长到1140.00 mg/kg，最大增幅为127.07%。冬小麦和水稻土壤中可溶性全盐和Cl-含量均有轻微的积累现象。通过RDA分析，冬小麦与水稻种植土壤中总磷、总氮、Cl-等与液态菌肥施加量均呈正相关，表明液态菌肥对养分的增加起到促进作用。施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对提高农作物土壤有机组分、改善土壤肥力具有重要意义。
为研究施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对农田土壤的影响，以中国北方典型作物冬小麦和水稻土壤为研究对象，分析在农作物整个生长周期中土壤理化性质的变化规律。结果表明：施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥可显著提高冬小麦和水稻土壤中有效氮磷含量。冬小麦土壤液态菌肥最适宜施加量为500 L/亩（1亩=666.67 m2，下同），此时土壤中有效磷含量最高增长到94.00 mg/kg，最大增幅为81.12%；速效氮含量最高增长到1673.00 mg/kg，最大增幅为84.88%。水稻土壤液态菌肥最适宜施加量为400 L/亩，土壤中有效磷含量最高增长到220.80 mg/kg，最大增幅为137.22%；速效氮含量最高增长到1140.00 mg/kg，最大增幅为127.07%。冬小麦和水稻土壤中可溶性全盐和Cl-含量均有轻微的积累现象。通过RDA分析，冬小麦与水稻种植土壤中总磷、总氮、Cl-等与液态菌肥施加量均呈正相关，表明液态菌肥对养分的增加起到促进作用。施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对提高农作物土壤有机组分、改善土壤肥力具有重要意义。
2020, 38(8): 207-212,146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008034
摘要:
石油工业生产的特征固体废物——含油污泥，是一种由石油烃、水、固体颗粒物和其他物质（如重金属）组成的固态/半固态复合物，因毒性和易燃性被归入危险废物管理。我国含油污泥年产量高达500万t，其中含有15%~50%的石油烃。含油污泥的处理要兼顾无害化和资源化。基于其组成、性质和危害，介绍了含油污泥的油品资源化分离法（离心、溶剂萃取、热解）和无害化剩余含油残渣处理法（焚烧、固化、生物处理）等国内外常用的处理方法。大体上，含油污泥的处理思路为，首先预处理降低含水率、提高含油率，再经油品分离法回收含油污泥中的石油烃，最后无害化处理剩余含油残渣。讨论了各方法的特点以及国内外研究进展，提出了含油污泥处理技术的发展建议。
石油工业生产的特征固体废物——含油污泥，是一种由石油烃、水、固体颗粒物和其他物质（如重金属）组成的固态/半固态复合物，因毒性和易燃性被归入危险废物管理。我国含油污泥年产量高达500万t，其中含有15%~50%的石油烃。含油污泥的处理要兼顾无害化和资源化。基于其组成、性质和危害，介绍了含油污泥的油品资源化分离法（离心、溶剂萃取、热解）和无害化剩余含油残渣处理法（焚烧、固化、生物处理）等国内外常用的处理方法。大体上，含油污泥的处理思路为，首先预处理降低含水率、提高含油率，再经油品分离法回收含油污泥中的石油烃，最后无害化处理剩余含油残渣。讨论了各方法的特点以及国内外研究进展，提出了含油污泥处理技术的发展建议。
2020, 38(8): 217-221.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008036
摘要:
以水稻秸秆为厌氧发酵原料，在中温（37 ℃）湿式批次发酵条件下，考察了低温冰冻预处理在不同温度（-5，-18，-40，-60 ℃）和不同时间（12，24，36 h）下对水稻秸秆厌氧发酵产气性能影响。实验结果表明：低温冰冻预处理均显著增加了秸秆溶出物COD含量，其中D3处理与对照相比增加了7.65倍。低温冰冻预处理显著降低了木质素含量，降低幅度为16.36%~59.88%。在预处理冰冻温度为-5，-18，-40 ℃下，水稻秸秆厌氧发酵TS产气率和甲烷含量随着预处理时间增加而提高。其中，-60 ℃，24 h处理的厌氧发酵TS产气率与-60 ℃，36 h处理的甲烷含量最高，相较于对照组分别提高了96.46%和209.30%。
以水稻秸秆为厌氧发酵原料，在中温（37 ℃）湿式批次发酵条件下，考察了低温冰冻预处理在不同温度（-5，-18，-40，-60 ℃）和不同时间（12，24，36 h）下对水稻秸秆厌氧发酵产气性能影响。实验结果表明：低温冰冻预处理均显著增加了秸秆溶出物COD含量，其中D3处理与对照相比增加了7.65倍。低温冰冻预处理显著降低了木质素含量，降低幅度为16.36%~59.88%。在预处理冰冻温度为-5，-18，-40 ℃下，水稻秸秆厌氧发酵TS产气率和甲烷含量随着预处理时间增加而提高。其中，-60 ℃，24 h处理的厌氧发酵TS产气率与-60 ℃，36 h处理的甲烷含量最高，相较于对照组分别提高了96.46%和209.30%。
2020, 38(8): 222-228,254.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008037
摘要:
采用典型硫化物、含磷材料、含钙碱土类材料、黏土矿物等，对2种含锌（Zn）、镉（Cd）复合污染废渣进行稳定化，考察了各种材料对废渣中共存砷（As）的作用效应，利用H2SO4-HNO3浸提法评估稳定化效果，以GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》为达标限值，达到高效安全处置废渣的目的。1号废渣稳定化结果表明：Na2S·9H2O、Na3PO4·12H2O、CaO、MgO、钠基膨润土均适用于废渣Zn和Cd的稳定处理，但含磷材料的施加使As浸出有所检出。2号废渣结果表明：各材料对Zn、Cd、As的综合稳定效果顺序为Na2S·9H2O > Na3PO4·12H2O > （NH4）2HPO4，Na3PO4·12H2O和（NH4）2HPO4对Zn的稳定率虽高，但易使As活化；MgO优于CaO，1% MgO对Zn、Cd、As的稳定率分别达到86.99%、91.37%、90.88%。优选MgO和Na2S·9H2O作为2种废渣的稳定化材料。研究可为国内含Zn、Cd、As废渣的高效稳定化技术提供数据支持。
采用典型硫化物、含磷材料、含钙碱土类材料、黏土矿物等，对2种含锌（Zn）、镉（Cd）复合污染废渣进行稳定化，考察了各种材料对废渣中共存砷（As）的作用效应，利用H2SO4-HNO3浸提法评估稳定化效果，以GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》为达标限值，达到高效安全处置废渣的目的。1号废渣稳定化结果表明：Na2S·9H2O、Na3PO4·12H2O、CaO、MgO、钠基膨润土均适用于废渣Zn和Cd的稳定处理，但含磷材料的施加使As浸出有所检出。2号废渣结果表明：各材料对Zn、Cd、As的综合稳定效果顺序为Na2S·9H2O > Na3PO4·12H2O > （NH4）2HPO4，Na3PO4·12H2O和（NH4）2HPO4对Zn的稳定率虽高，但易使As活化；MgO优于CaO，1% MgO对Zn、Cd、As的稳定率分别达到86.99%、91.37%、90.88%。优选MgO和Na2S·9H2O作为2种废渣的稳定化材料。研究可为国内含Zn、Cd、As废渣的高效稳定化技术提供数据支持。
2020, 38(8): 229-235.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008038
摘要:
运用GIS软件及克里金（Kriging）插值等方法分析合肥城市圈PM2.5浓度的时空分布，根据合肥市环境监测历史数据、地面气象站点数据及历史气象数据，采用多元回归分析、相关分析等方法，研究合肥市PM2.5浓度的影响因素。结果表明：1）PM2.5 浓度整体变化情况为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季，大部分城市PM2.5浓度峰值出现在1月，之后浓度开始逐渐下降，7月达到最低值，此后浓度逐渐升高。2）PM2.5浓度与CO呈高度正相关，相关系数高达0.875；与PM10、SO2、NO2的相关性也较高；与O3呈负相关。PM2.5浓度与气压、风速、降雨量以及能见度呈负相关，与温度、相对湿度呈强正相关。基于2018—2019年合肥市地面站点PM2.5浓度监测数据，构建预测PM2.5浓度的组合模型：对比三次指数平滑模型，确定模拟退火+遗传+三次指数平滑为优组合模型，拟合度达到95%。通过Kappa及MAPE指数对组合模型不确定性进行分析评价，两者分别为0.654和0.072，说明该模型具有高度稳定性。恰当的预测因子组合和模型不确定性研究有助于模型预测精度的提升和改善，从而为大气环境质量监测和评价提供参考。
运用GIS软件及克里金（Kriging）插值等方法分析合肥城市圈PM2.5浓度的时空分布，根据合肥市环境监测历史数据、地面气象站点数据及历史气象数据，采用多元回归分析、相关分析等方法，研究合肥市PM2.5浓度的影响因素。结果表明：1）PM2.5 浓度整体变化情况为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季，大部分城市PM2.5浓度峰值出现在1月，之后浓度开始逐渐下降，7月达到最低值，此后浓度逐渐升高。2）PM2.5浓度与CO呈高度正相关，相关系数高达0.875；与PM10、SO2、NO2的相关性也较高；与O3呈负相关。PM2.5浓度与气压、风速、降雨量以及能见度呈负相关，与温度、相对湿度呈强正相关。基于2018—2019年合肥市地面站点PM2.5浓度监测数据，构建预测PM2.5浓度的组合模型：对比三次指数平滑模型，确定模拟退火+遗传+三次指数平滑为优组合模型，拟合度达到95%。通过Kappa及MAPE指数对组合模型不确定性进行分析评价，两者分别为0.654和0.072，说明该模型具有高度稳定性。恰当的预测因子组合和模型不确定性研究有助于模型预测精度的提升和改善，从而为大气环境质量监测和评价提供参考。
2020, 38(8): 236-243,206.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008039
摘要:
为了促进科学减排、精准防治大气污染，选取PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3作为评价因子，通过熵权法建立污染因子权重集，以扩展后的环境空气质量标准为基础，通过计算各评价因子的隶属度，对汾渭平原11个城市不同季节的环境空气质量进行模糊综合评价，得出各城市的大气污染水平及季节变化特征。结果表明：该地区各城市空气质量受季节影响变化大，春、夏、秋季空气质量明显优于冬季，PM2.5、PM10、SO2、O3为主要污染物，评价结果可客观全面地反映该地区不同季节环境空气质量状况。
为了促进科学减排、精准防治大气污染，选取PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3作为评价因子，通过熵权法建立污染因子权重集，以扩展后的环境空气质量标准为基础，通过计算各评价因子的隶属度，对汾渭平原11个城市不同季节的环境空气质量进行模糊综合评价，得出各城市的大气污染水平及季节变化特征。结果表明：该地区各城市空气质量受季节影响变化大，春、夏、秋季空气质量明显优于冬季，PM2.5、PM10、SO2、O3为主要污染物，评价结果可客观全面地反映该地区不同季节环境空气质量状况。
2020, 38(8): 244-248.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008040
摘要:
应用1套改良型水质综合指数法对3种不同类型的饮用水水质进行评价。将选取的26项检测指标按照卫生学意义分为5大类，并对各分类指标赋权。选用内梅罗法和最差因子判别法与五色等级分级法结合对2017年4—8月的3种类型饮用水进行水质评价。除7月和8月的管网水水质为2级（水质综合指数>0.5，蓝色）以外，其余月份的出水水质均达到1级（绿色）评价标准。不同类型饮用水中对水质综合指数影响最大的水质分类指标均是有机污染指标。2种不同类型的净水机出水水质均优于管网末梢水，但需注意个别指标的污染。
应用1套改良型水质综合指数法对3种不同类型的饮用水水质进行评价。将选取的26项检测指标按照卫生学意义分为5大类，并对各分类指标赋权。选用内梅罗法和最差因子判别法与五色等级分级法结合对2017年4—8月的3种类型饮用水进行水质评价。除7月和8月的管网水水质为2级（水质综合指数>0.5，蓝色）以外，其余月份的出水水质均达到1级（绿色）评价标准。不同类型饮用水中对水质综合指数影响最大的水质分类指标均是有机污染指标。2种不同类型的净水机出水水质均优于管网末梢水，但需注意个别指标的污染。
2020, 38(8): 249-254.
doi: 10.13205/j.hjgc.202008041
摘要:
遵义湘江河是流经遵义市主城区的典型城市河流，为评价遵义湘江河的汞污染状况，系统采集河流表层底泥并进行分析。结果表明：沉积物汞含量为0.131~3.132 mg/kg，平均汞含量为1.049 mg/kg，河水和沉积物汞含量上游低于下游，汞含量与流经市区距离呈显著正相关。沉积物的甲基汞含量为2.1~31.4 ng/g，占总汞的比例为1.11%~1.87%，略高于其他地区。汞的BCR形态分析表明，沉积物中的汞主要以残渣态为主。生态风险分析表明，湘江河属于轻度污染但存在较大的潜在生态风险。
遵义湘江河是流经遵义市主城区的典型城市河流，为评价遵义湘江河的汞污染状况，系统采集河流表层底泥并进行分析。结果表明：沉积物汞含量为0.131~3.132 mg/kg，平均汞含量为1.049 mg/kg，河水和沉积物汞含量上游低于下游，汞含量与流经市区距离呈显著正相关。沉积物的甲基汞含量为2.1~31.4 ng/g，占总汞的比例为1.11%~1.87%，略高于其他地区。汞的BCR形态分析表明，沉积物中的汞主要以残渣态为主。生态风险分析表明，湘江河属于轻度污染但存在较大的潜在生态风险。
