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2022年 第40卷 第3期
2022, 40(3): 1-6,153.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203001
摘要:
膜技术在中国水务行业已推广应用多年,在消除水污染、缓解水资源短缺等方面起到重要作用。调研和回顾了膜技术在中国市政污水处理与再生中的工程应用,并重点分析了膜生物反应器的发展历程和特点。技术-经济特性显示,在污染物去除和成本-效益分析方面,膜生物反应器较传统活性污泥法均具有一定优势。此外,总结了膜技术在水务行业推广受到的环境、政策、市场三方面的推动力,并对"双碳"目标下膜技术在高效材料、先进技术、智能运行和低碳系统等方面的后续研发进行了展望。
膜技术在中国水务行业已推广应用多年,在消除水污染、缓解水资源短缺等方面起到重要作用。调研和回顾了膜技术在中国市政污水处理与再生中的工程应用,并重点分析了膜生物反应器的发展历程和特点。技术-经济特性显示,在污染物去除和成本-效益分析方面,膜生物反应器较传统活性污泥法均具有一定优势。此外,总结了膜技术在水务行业推广受到的环境、政策、市场三方面的推动力,并对"双碳"目标下膜技术在高效材料、先进技术、智能运行和低碳系统等方面的后续研发进行了展望。
2022, 40(3): 7-12.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203002
摘要:
提出了一种膜过滤耦合电化学非均相沉淀的新型磷回收工艺对含磷废水进行处理,探究不同膜通量、电流密度、磷初始浓度及极性反转时间对磷去除和回收的影响。结果表明:在磷初始浓度为5 mmol/L、膜通量为22.1 L/(m2·h)和电流密度为20 A/m2的条件下,磷平均去除率为92.0%,产物的主要成分为鸟粪石。在flow-through操作模式下,不同磷初始浓度对磷去除效果无明显影响。当系统连续流运行时,每隔4 h极性反转6 min可使反应器磷去除与回收性能处于相对较优水平,磷去除率维持在90%左右。
提出了一种膜过滤耦合电化学非均相沉淀的新型磷回收工艺对含磷废水进行处理,探究不同膜通量、电流密度、磷初始浓度及极性反转时间对磷去除和回收的影响。结果表明:在磷初始浓度为5 mmol/L、膜通量为22.1 L/(m2·h)和电流密度为20 A/m2的条件下,磷平均去除率为92.0%,产物的主要成分为鸟粪石。在flow-through操作模式下,不同磷初始浓度对磷去除效果无明显影响。当系统连续流运行时,每隔4 h极性反转6 min可使反应器磷去除与回收性能处于相对较优水平,磷去除率维持在90%左右。
2022, 40(3): 13-17,31.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203003
摘要:
目前我国燃煤电厂超低排放改造已基本完成,钢铁行业正在进行超低排放改造。固定源排放的可过滤颗粒物(filterable particulate matter,FPM)浓度越来越低,可凝结颗粒物(condensable particulate matter,CPM)排放逐渐引起广泛关注。揭示燃煤电厂和钢铁厂CPM中有机组分特征对于认识CPM成因及控制具有重要意义。采用稀释间接法收集了8个燃煤电厂和3个钢铁厂(2个烧结厂和1个焦化厂)烟气中的CPM,测试和分析了其中有机组分特征。结果表明:燃煤电厂CPM中有机组分含量较低,脱硫入口和总排口平均含量分别为0.082 mg/m3(0~0.331 mg/m3)和0.060 mg/m3(0~0.254 mg/m3),占CPM的比例分别为4.95%和10.1%;钢铁厂CPM中有机组分含量和比例均高于电厂,脱硫入口CPM中有机组分平均含量为1.94 mg/m3(0.408~3.98 mg/m3),占比为22.2%,经过污控措施净化后总排口CPM中有机组分平均含量为0.382 mg/m3(0.149~0.572 mg/m3),占比为11.1%。燃煤电厂CPM中有机组分主要为酯类,钢铁厂CPM中有机组分主要为烷烃类和烷酸类。2类固定源CPM中有机组分占比均相对较低,其无机组分减排工作应予以更多重视。
目前我国燃煤电厂超低排放改造已基本完成,钢铁行业正在进行超低排放改造。固定源排放的可过滤颗粒物(filterable particulate matter,FPM)浓度越来越低,可凝结颗粒物(condensable particulate matter,CPM)排放逐渐引起广泛关注。揭示燃煤电厂和钢铁厂CPM中有机组分特征对于认识CPM成因及控制具有重要意义。采用稀释间接法收集了8个燃煤电厂和3个钢铁厂(2个烧结厂和1个焦化厂)烟气中的CPM,测试和分析了其中有机组分特征。结果表明:燃煤电厂CPM中有机组分含量较低,脱硫入口和总排口平均含量分别为0.082 mg/m3(0~0.331 mg/m3)和0.060 mg/m3(0~0.254 mg/m3),占CPM的比例分别为4.95%和10.1%;钢铁厂CPM中有机组分含量和比例均高于电厂,脱硫入口CPM中有机组分平均含量为1.94 mg/m3(0.408~3.98 mg/m3),占比为22.2%,经过污控措施净化后总排口CPM中有机组分平均含量为0.382 mg/m3(0.149~0.572 mg/m3),占比为11.1%。燃煤电厂CPM中有机组分主要为酯类,钢铁厂CPM中有机组分主要为烷烃类和烷酸类。2类固定源CPM中有机组分占比均相对较低,其无机组分减排工作应予以更多重视。
2022, 40(3): 18-23.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203004
摘要:
采用Fe/C微电解-Fenton氧化联合工艺处理某固体废弃物处理企业填埋区的垃圾渗滤液,以降低其COD与浊度值,并去除渗滤液中的重金属离子。结果表明:当pH=4~5,铁炭复合材料投加量为30~40 g/L,曝气量为40 L/min,水力停留时间(HRT)为1 h时,微电解方法对垃圾渗滤液中的Ni2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+的去除效果较好,其去除率分别达到 96%、97%和96%,垃圾渗滤液色度去除率为92.41%,COD去除率为62.33%,浊度由40.73NTU降至3.09 NTU,COD由579.2 mg/L降至218.16 mg/L。对微电解工艺出水进一步采用Fenton氧化工艺处理,结果表明:当Fe2+浓度为0.007 mol/L,氧化时间为90 min,n(H2O2):n(Fe2+)=1.2:1条件下,COD去除率为67.50%,浊度为53.20%,处理后的出水浊度为1.47 NTU、COD为69.49 mg/L,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级排放标准。
采用Fe/C微电解-Fenton氧化联合工艺处理某固体废弃物处理企业填埋区的垃圾渗滤液,以降低其COD与浊度值,并去除渗滤液中的重金属离子。结果表明:当pH=4~5,铁炭复合材料投加量为30~40 g/L,曝气量为40 L/min,水力停留时间(HRT)为1 h时,微电解方法对垃圾渗滤液中的Ni2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+的去除效果较好,其去除率分别达到 96%、97%和96%,垃圾渗滤液色度去除率为92.41%,COD去除率为62.33%,浊度由40.73NTU降至3.09 NTU,COD由579.2 mg/L降至218.16 mg/L。对微电解工艺出水进一步采用Fenton氧化工艺处理,结果表明:当Fe2+浓度为0.007 mol/L,氧化时间为90 min,n(H2O2):n(Fe2+)=1.2:1条件下,COD去除率为67.50%,浊度为53.20%,处理后的出水浊度为1.47 NTU、COD为69.49 mg/L,达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级排放标准。
2022, 40(3): 24-31.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203005
摘要:
为探究纳米零价铁团聚作用和氧化反应等物相转变对土壤中砷的稳定化效果和潜在毒性影响机制,选择纳米零价铁以及其可能的物相转变产物,包括微米零价铁、纳米级Fe2O3、微米级Fe2O3、纳米级Fe3O4等,通过室内模拟实验,研究纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响。结果表明:1)相比而言,纳米Fe0对土壤中砷的稳定化效率最优,当其添加量为5%时,水溶性砷含量由稳定化处理前的2.20 mg/kg降至0.11 mg/kg,稳定化效率为94.90%,同时,砷的环境风险由处理前的中等风险降至无风险;2)由浸出实验结果可知,团聚作用引起纳米零价铁向微米零价铁转变时,其对砷稳定化效率的影响并不显著(P>0.05);3)由植物毒性实验可知,纳米零价铁的团聚和氧化作用产物均会抑制油菜籽根系生长,影响种子相对根长,而对种子发芽率和种子发芽率指数无抑制作用;4)基于形态分析、植物毒性和风险分析可知,微米级Fe2O3和纳米级Fe3O4对土壤中砷的稳定化效率较低,稳定化处理后仍有一定环境风险。因此,在实际修复过程中,纳米零价铁物相转变引起土壤中砷的环境风险变化值得关注。
为探究纳米零价铁团聚作用和氧化反应等物相转变对土壤中砷的稳定化效果和潜在毒性影响机制,选择纳米零价铁以及其可能的物相转变产物,包括微米零价铁、纳米级Fe2O3、微米级Fe2O3、纳米级Fe3O4等,通过室内模拟实验,研究纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响。结果表明:1)相比而言,纳米Fe0对土壤中砷的稳定化效率最优,当其添加量为5%时,水溶性砷含量由稳定化处理前的2.20 mg/kg降至0.11 mg/kg,稳定化效率为94.90%,同时,砷的环境风险由处理前的中等风险降至无风险;2)由浸出实验结果可知,团聚作用引起纳米零价铁向微米零价铁转变时,其对砷稳定化效率的影响并不显著(P>0.05);3)由植物毒性实验可知,纳米零价铁的团聚和氧化作用产物均会抑制油菜籽根系生长,影响种子相对根长,而对种子发芽率和种子发芽率指数无抑制作用;4)基于形态分析、植物毒性和风险分析可知,微米级Fe2O3和纳米级Fe3O4对土壤中砷的稳定化效率较低,稳定化处理后仍有一定环境风险。因此,在实际修复过程中,纳米零价铁物相转变引起土壤中砷的环境风险变化值得关注。
2022, 40(3): 32-37,138.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203006
摘要:
以黄铁矿为生物滤池的主要填料,对含低浓度NO3--N和PO43--P废水进行同步脱氮除磷处理,探讨其启动过程中污染物转化特性及其功能微生物变化。结果表明:经过30 d的运行可实现生物滤池同步脱氮除磷,TN最大去除速率可达到70 g/(m3·d)。HRT控制在6 h以内,可避免NO2--N的大量产生。出水ρ(TP)可降至0.2~0.4 mg/L,HRT对滤池中磷的去除几乎未产生影响。SEM-EDX和磷形态分析表明,废水中磷主要是以铁磷化合物的形式去除。功能微生物群落分析表明,硫自反硝化过程的主要功能微生物为Thiobacillus(27.6%)、Sulfurimonas(11.8%)、Thiohalobacter(10.9%)。在有机碳源缺少条件下,该系统是同时从废水去除NO3--N和PO43--P的有效途径。
以黄铁矿为生物滤池的主要填料,对含低浓度NO3--N和PO43--P废水进行同步脱氮除磷处理,探讨其启动过程中污染物转化特性及其功能微生物变化。结果表明:经过30 d的运行可实现生物滤池同步脱氮除磷,TN最大去除速率可达到70 g/(m3·d)。HRT控制在6 h以内,可避免NO2--N的大量产生。出水ρ(TP)可降至0.2~0.4 mg/L,HRT对滤池中磷的去除几乎未产生影响。SEM-EDX和磷形态分析表明,废水中磷主要是以铁磷化合物的形式去除。功能微生物群落分析表明,硫自反硝化过程的主要功能微生物为Thiobacillus(27.6%)、Sulfurimonas(11.8%)、Thiohalobacter(10.9%)。在有机碳源缺少条件下,该系统是同时从废水去除NO3--N和PO43--P的有效途径。
2022, 40(3): 38-44,73.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203007
摘要:
以毛竹为载体、铁钴复合盐溶液为前驱体,采用水热浸渍法制备了毛竹基Fe-Co/C复合材料,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和比表面积分析仪(BET)对样品进行了表征分析。通过批量实验研究了Fe-Co/C复合材料对阿特拉津的吸附特性。该吸附材料对水体中阿特拉津显示了良好的吸附性能。在阿特拉津初始浓度为10.0 mg/L,溶液pH为7.0,吸附剂用量为0.4 g/L,反应温度为25℃时,阿特拉津的平衡吸附量为21.89 mg/g。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。热力学结果表明,Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附是自发吸热过程。红外结果表明,氢键是Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附的主要作用力,孔隙效应和л-л电子共轭作用也可能促进复合材料对阿特拉津的吸附。
以毛竹为载体、铁钴复合盐溶液为前驱体,采用水热浸渍法制备了毛竹基Fe-Co/C复合材料,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和比表面积分析仪(BET)对样品进行了表征分析。通过批量实验研究了Fe-Co/C复合材料对阿特拉津的吸附特性。该吸附材料对水体中阿特拉津显示了良好的吸附性能。在阿特拉津初始浓度为10.0 mg/L,溶液pH为7.0,吸附剂用量为0.4 g/L,反应温度为25℃时,阿特拉津的平衡吸附量为21.89 mg/g。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。热力学结果表明,Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附是自发吸热过程。红外结果表明,氢键是Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附的主要作用力,孔隙效应和л-л电子共轭作用也可能促进复合材料对阿特拉津的吸附。
2022, 40(3): 45-50,88.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203008
摘要:
污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H2PO4)2与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH2基团、脂肪族硝基-NO2和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H2PO4)2后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO2基团和磷酸盐PO4基团。Ca(H2PO4)2在共热解过程中转化为Ca(PO3)2,同时Cr在残渣中会形成Cr2(SO4)3晶型化合物。当Ca(H2PO4)2与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H2PO4)2共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H2PO4)2共热解可促进污泥中Cr的稳定化。
污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H2PO4)2与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH2基团、脂肪族硝基-NO2和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H2PO4)2后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO2基团和磷酸盐PO4基团。Ca(H2PO4)2在共热解过程中转化为Ca(PO3)2,同时Cr在残渣中会形成Cr2(SO4)3晶型化合物。当Ca(H2PO4)2与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H2PO4)2共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H2PO4)2共热解可促进污泥中Cr的稳定化。
2022, 40(3): 51-58.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203009
摘要:
采用等体积浸渍法制备不同Cu负载量(1%、2%、5%和10%)的系列Cu-ZSM-5催化剂,并考察了Cu负载量对催化剂的正丁胺催化氧化性能的影响。通过XRD、N2吸脱附、EPR、H2-TPR、NH3-TPD表征方法对催化剂的晶相结构和物化性质进行表征并研究构效关系。结果表明:Cu负载量为10%的催化剂催化活性最高,在300℃下实现了正丁胺的完全转化;而Cu负载量为5%的催化剂N2选择性最佳,低温时N2选择性明显高于其他催化剂。表征结果表明,催化剂的氧化还原性能主要影响正丁胺的转化率,Cu负载量影响催化材料的氧化还原性能,Cu负载量高的催化剂氧化还原性能优异。高N2选择性主要归属于催化剂孤立态Cu2+物种和弱酸性位,催化剂的弱酸性位有利于正丁胺的吸附活化和深度氧化。
采用等体积浸渍法制备不同Cu负载量(1%、2%、5%和10%)的系列Cu-ZSM-5催化剂,并考察了Cu负载量对催化剂的正丁胺催化氧化性能的影响。通过XRD、N2吸脱附、EPR、H2-TPR、NH3-TPD表征方法对催化剂的晶相结构和物化性质进行表征并研究构效关系。结果表明:Cu负载量为10%的催化剂催化活性最高,在300℃下实现了正丁胺的完全转化;而Cu负载量为5%的催化剂N2选择性最佳,低温时N2选择性明显高于其他催化剂。表征结果表明,催化剂的氧化还原性能主要影响正丁胺的转化率,Cu负载量影响催化材料的氧化还原性能,Cu负载量高的催化剂氧化还原性能优异。高N2选择性主要归属于催化剂孤立态Cu2+物种和弱酸性位,催化剂的弱酸性位有利于正丁胺的吸附活化和深度氧化。
2022, 40(3): 59-65.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203010
摘要:
采用烧结杯试验,从固体燃烧角度出发,探究燃料结构和粒度对燃烧前锋温度及烧结气氛变化的影响。结果表明:随着燃料中煤粉比例逐渐提高(0~100%),烧结速度提高至4.32 mm/min,利用系数提高至0.13 t/(m2·h);转鼓强度先上升后下降,当煤粉比例为25%时,转鼓指数达到最高(58.4%);烟气中NOx浓度与CO成分分别提高28.34 mg/m3和0.72%,CO能促进NO的还原反应,抑制NOx生成。全煤条件下,随着煤粉粒径<1 mm的质量分数由50%降低到10%,烟气中NOx降低了51.33 mg/m3,提高燃料粒度可降低烟气NOx排放浓度;而延长烧结时间,NOx总排放量上升。研究结果可为烧结燃料选择及烟气减排提供参考。
采用烧结杯试验,从固体燃烧角度出发,探究燃料结构和粒度对燃烧前锋温度及烧结气氛变化的影响。结果表明:随着燃料中煤粉比例逐渐提高(0~100%),烧结速度提高至4.32 mm/min,利用系数提高至0.13 t/(m2·h);转鼓强度先上升后下降,当煤粉比例为25%时,转鼓指数达到最高(58.4%);烟气中NOx浓度与CO成分分别提高28.34 mg/m3和0.72%,CO能促进NO的还原反应,抑制NOx生成。全煤条件下,随着煤粉粒径<1 mm的质量分数由50%降低到10%,烟气中NOx降低了51.33 mg/m3,提高燃料粒度可降低烟气NOx排放浓度;而延长烧结时间,NOx总排放量上升。研究结果可为烧结燃料选择及烟气减排提供参考。
2022, 40(3): 66-73.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203011
摘要:
从污水处理系统中微生物群落结构特征分析入手,利用高通量基因测序技术对高海拔地区(西藏)与低海拔地区(无锡)生活污水处理厂污泥样品中的微生物群落结构进行分析和对比。结果表明:高海拔地区各样品的Simpson指数(0.993~0.994)和Shannon指数(8.388~8.668)均高于低海拔地区的数值,但实际处理效率却低于低海拔环境。高海拔地区样品中丰度最高的菌属为Haliangium和Ferruginibacter,丰度分别为6.5%~10.3%和5.6%~6.4%,与去除水中的生化需氧量相关,而在低海拔地区样品中丰度最高的菌属为Hyphomicrobium,丰度为7.8%~11.4%,与污水处理的脱氮功能相关。在低海拔地区,具有除磷功能的聚磷假丝酵母菌(Candidatus accumulibacter)的丰度值为1.3%,但是在高海拔地区的样品中却未检测到其存在, 而是由Tetrasphaera(丰度1.2%~1.6%)和黄杆菌(Flavobacterium,丰度0.57%~0.70%)替代。环境条件的主成分分析结果表明,与高海拔地区的菌属种类分布相关性最高的环境因素为TN浓度,其次为TP、NH4+-N和DO浓度。高海拔环境下,COD和BOD5对微生物菌落分布的影响明显低于低海拔环境。
从污水处理系统中微生物群落结构特征分析入手,利用高通量基因测序技术对高海拔地区(西藏)与低海拔地区(无锡)生活污水处理厂污泥样品中的微生物群落结构进行分析和对比。结果表明:高海拔地区各样品的Simpson指数(0.993~0.994)和Shannon指数(8.388~8.668)均高于低海拔地区的数值,但实际处理效率却低于低海拔环境。高海拔地区样品中丰度最高的菌属为Haliangium和Ferruginibacter,丰度分别为6.5%~10.3%和5.6%~6.4%,与去除水中的生化需氧量相关,而在低海拔地区样品中丰度最高的菌属为Hyphomicrobium,丰度为7.8%~11.4%,与污水处理的脱氮功能相关。在低海拔地区,具有除磷功能的聚磷假丝酵母菌(Candidatus accumulibacter)的丰度值为1.3%,但是在高海拔地区的样品中却未检测到其存在, 而是由Tetrasphaera(丰度1.2%~1.6%)和黄杆菌(Flavobacterium,丰度0.57%~0.70%)替代。环境条件的主成分分析结果表明,与高海拔地区的菌属种类分布相关性最高的环境因素为TN浓度,其次为TP、NH4+-N和DO浓度。高海拔环境下,COD和BOD5对微生物菌落分布的影响明显低于低海拔环境。
2022, 40(3): 74-80.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203012
摘要:
巢湖作为引江济淮工程的调蓄场所,从流域整体考虑,对巢湖引水方案进行优化具有重要意义。基于近10年巢湖地区实测水文、水质和气象资料,借助二维非稳态水环境模型对外部影响因素组合方案进行模拟,并对模拟结果进行不确定性分析、K-mediods聚类和SRRC敏感性分析,得到各外部影响因素定性和定量的权重,白石天河口NH4+-N外部影响因素影响权重的排序为引水水质(56%)>引水流量(26%)>风速(18%),TP为引水水质(57%)>风速(29%)>引水流量(14%);杭埠河口NH4+-N权重排序为风速(71%)>引水流量(16%)>引水水质(13%),TP为风速(73%)>引水水质(18%)>引水流量(9%)。根据外部影响因素权重改进超标率算法,白石天河口门(11.6%)引水水质超标率远低于杭埠河口门(28.4%)引水,白石天河口为最佳引水方案,为大型浅水湖泊引调水方案的比选提供参考。
巢湖作为引江济淮工程的调蓄场所,从流域整体考虑,对巢湖引水方案进行优化具有重要意义。基于近10年巢湖地区实测水文、水质和气象资料,借助二维非稳态水环境模型对外部影响因素组合方案进行模拟,并对模拟结果进行不确定性分析、K-mediods聚类和SRRC敏感性分析,得到各外部影响因素定性和定量的权重,白石天河口NH4+-N外部影响因素影响权重的排序为引水水质(56%)>引水流量(26%)>风速(18%),TP为引水水质(57%)>风速(29%)>引水流量(14%);杭埠河口NH4+-N权重排序为风速(71%)>引水流量(16%)>引水水质(13%),TP为风速(73%)>引水水质(18%)>引水流量(9%)。根据外部影响因素权重改进超标率算法,白石天河口门(11.6%)引水水质超标率远低于杭埠河口门(28.4%)引水,白石天河口为最佳引水方案,为大型浅水湖泊引调水方案的比选提供参考。
2022, 40(3): 81-88.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203013
摘要:
基于深圳市某污水厂A2/O工艺与进出水在线监测数据,使用GPS-X软件建立、校正A2/O仿真模型并论证了模型的可靠性。提出持续冲击模拟和随机冲击模拟2种冲击模拟方案,模拟了2种因总COD溶解惰性组分占比(frsi)升高导致的低B/C污水冲击A2/O工艺的方式。模拟结果表明:A2/O工艺受到低B/C污水冲击时,TN、TP、COD依次超标,投加碳源可降低TN、TP的超标率,降低好氧池溶解氧浓度可节省碳源投加量,TN、TP的最低超标率小于COD。若以模拟时间内5%的COD超标率为阈值,则A2/O工艺最多可承受frsi=0.133、B/C=0.332污水31d持续冲击,或frsi=0.136、B/C=0.330污水的25 d,frsi=0.143、B/C=0.328污水的20 d,frsi=0.151、B/C=0.324污水的15 d,frsi=0.161、B/C=0.319污水的10 d,frsi=0.189,B/C=0.308污水的5 d随机冲击。
基于深圳市某污水厂A2/O工艺与进出水在线监测数据,使用GPS-X软件建立、校正A2/O仿真模型并论证了模型的可靠性。提出持续冲击模拟和随机冲击模拟2种冲击模拟方案,模拟了2种因总COD溶解惰性组分占比(frsi)升高导致的低B/C污水冲击A2/O工艺的方式。模拟结果表明:A2/O工艺受到低B/C污水冲击时,TN、TP、COD依次超标,投加碳源可降低TN、TP的超标率,降低好氧池溶解氧浓度可节省碳源投加量,TN、TP的最低超标率小于COD。若以模拟时间内5%的COD超标率为阈值,则A2/O工艺最多可承受frsi=0.133、B/C=0.332污水31d持续冲击,或frsi=0.136、B/C=0.330污水的25 d,frsi=0.143、B/C=0.328污水的20 d,frsi=0.151、B/C=0.324污水的15 d,frsi=0.161、B/C=0.319污水的10 d,frsi=0.189,B/C=0.308污水的5 d随机冲击。
2022, 40(3): 89-93,131.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203014
摘要:
焚烧是城市垃圾处理主流技术,飞灰作为垃圾焚烧主要污染物成为垃圾焚烧污染控制关键环节。采集拉萨市垃圾焚烧发电厂飞灰样品,分析了飞灰中重金属含量及浸出毒性特征,并采用改进的潜在风险评价法及健康风险评价法评价飞灰中重金属的潜在风险。结果表明:拉萨市飞灰中重金属含量较高,且Pb的浸出浓度超过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》浸出液最高允许值的16倍。污染评价结果表明,拉萨市飞灰中Pb对环境具有极强的污染风险。健康风险评价结果表明,飞灰中重金属对人体的致癌风险在可接受范围内,但其非致癌风险值高于美国国家环境保护局(EPA)推荐的非致癌风险值(HQ ≤ 1),对人体具有较高的非致癌风险。其中 Pb对成人和儿童的非致癌风险值分别为3.8975和9.7458,是非致癌风险的主要贡献者。
焚烧是城市垃圾处理主流技术,飞灰作为垃圾焚烧主要污染物成为垃圾焚烧污染控制关键环节。采集拉萨市垃圾焚烧发电厂飞灰样品,分析了飞灰中重金属含量及浸出毒性特征,并采用改进的潜在风险评价法及健康风险评价法评价飞灰中重金属的潜在风险。结果表明:拉萨市飞灰中重金属含量较高,且Pb的浸出浓度超过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》浸出液最高允许值的16倍。污染评价结果表明,拉萨市飞灰中Pb对环境具有极强的污染风险。健康风险评价结果表明,飞灰中重金属对人体的致癌风险在可接受范围内,但其非致癌风险值高于美国国家环境保护局(EPA)推荐的非致癌风险值(HQ ≤ 1),对人体具有较高的非致癌风险。其中 Pb对成人和儿童的非致癌风险值分别为3.8975和9.7458,是非致癌风险的主要贡献者。
2022, 40(3): 94-101,228.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203015
摘要:
针对氯代烃类污染物在天津海陆交互相沉积成因第四系中的空间分布与成因研究,选取了生产历史长达19年的某农药原料提纯污染场地,通过地质勘察、监测采样与测试分析等手段查明了该场地土壤中氯代烃类污染的空间分布与污染成因。结果表明:该场地内超标的氯代烃类包括三氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯,污染分别以西部车间、中部车间、北部化工库、东部办公室、中部车间与东部仓库之间位置为中心向四周展开运移,污染物含量整体上先随深度增加逐渐升高至峰值,后随深度增加而大幅降低,含量峰值主要积聚于陆相层粉质黏土④2层的中部及底部,以及海相层粉质黏土⑥1层或粉土⑥3层的上部,表明粉质黏土④2层与粉质黏土⑥1层在一定程度上有效阻滞了污染运移,这与其黏粒粉粒含量高、砂粒含量低和渗透性差等特性有关。
针对氯代烃类污染物在天津海陆交互相沉积成因第四系中的空间分布与成因研究,选取了生产历史长达19年的某农药原料提纯污染场地,通过地质勘察、监测采样与测试分析等手段查明了该场地土壤中氯代烃类污染的空间分布与污染成因。结果表明:该场地内超标的氯代烃类包括三氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、四氯化碳、氯乙烯,污染分别以西部车间、中部车间、北部化工库、东部办公室、中部车间与东部仓库之间位置为中心向四周展开运移,污染物含量整体上先随深度增加逐渐升高至峰值,后随深度增加而大幅降低,含量峰值主要积聚于陆相层粉质黏土④2层的中部及底部,以及海相层粉质黏土⑥1层或粉土⑥3层的上部,表明粉质黏土④2层与粉质黏土⑥1层在一定程度上有效阻滞了污染运移,这与其黏粒粉粒含量高、砂粒含量低和渗透性差等特性有关。
2022, 40(3): 102-110,165.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203016
摘要:
通过对比土壤背景值、筛选值,对南京城郊某典型退耕农用地45个点位深度至6 m的166个土壤样品中Cu、Ni、Cd、As、Pb、Hg、Be、Sb、Co、V 10项重金属含量特征进行分析与污染评价。结果表明:1)10种重金属含量最大值均超过背景值;Cu、Cd、As、Pb、Hg含量最大值均超过GB 15618-2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》;As、Co含量最大值超过GB 36600-2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》;Cd含量变异系数最大,Hg次之;2)Hg、Cd、Pb含量最大值在上层(A或B层)的频次明显较高,As、V含量最大值在下层(C层或D层)的频次明显较高;Hg含量在最大值与中位值上均呈A层递减至D层趋势,Cd含量呈U形;3)单因子指数评价发现,Cu、Cd、As、Pb、Hg存在重度污染,污染程度大于其他重金属;内梅罗指数评价发现,对比GJA,JSA,NJ 3种背景值、NY筛选值、JSH1筛选值,评价结果分别呈70%以上各层样品为轻度污染等级,90%以上各层样品为安全等级,100%各层样品为安全等级;4)重金属相关性上,As-Sb(0.810)相关性最高,Hg与其他重金属相关性较弱;结合主成分分析,重金属主要来自自然成土过程、农业耕作类强人为源以及城郊大气沉降类弱人为源3个来源;土壤中Cu、Ni、Cd、As、Pb、Sb含量主要受成土过程影响,其次为人为源,同时Co、V基本未受人为源影响;Hg、Be含量除受成土原因影响外,受人为源影响大。
通过对比土壤背景值、筛选值,对南京城郊某典型退耕农用地45个点位深度至6 m的166个土壤样品中Cu、Ni、Cd、As、Pb、Hg、Be、Sb、Co、V 10项重金属含量特征进行分析与污染评价。结果表明:1)10种重金属含量最大值均超过背景值;Cu、Cd、As、Pb、Hg含量最大值均超过GB 15618-2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》;As、Co含量最大值超过GB 36600-2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》;Cd含量变异系数最大,Hg次之;2)Hg、Cd、Pb含量最大值在上层(A或B层)的频次明显较高,As、V含量最大值在下层(C层或D层)的频次明显较高;Hg含量在最大值与中位值上均呈A层递减至D层趋势,Cd含量呈U形;3)单因子指数评价发现,Cu、Cd、As、Pb、Hg存在重度污染,污染程度大于其他重金属;内梅罗指数评价发现,对比GJA,JSA,NJ 3种背景值、NY筛选值、JSH1筛选值,评价结果分别呈70%以上各层样品为轻度污染等级,90%以上各层样品为安全等级,100%各层样品为安全等级;4)重金属相关性上,As-Sb(0.810)相关性最高,Hg与其他重金属相关性较弱;结合主成分分析,重金属主要来自自然成土过程、农业耕作类强人为源以及城郊大气沉降类弱人为源3个来源;土壤中Cu、Ni、Cd、As、Pb、Sb含量主要受成土过程影响,其次为人为源,同时Co、V基本未受人为源影响;Hg、Be含量除受成土原因影响外,受人为源影响大。
2022, 40(3): 111-117,193.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203017
摘要:
为识别青岛市大气降尘中水溶性离子的空间分布特征和来源,于2017年3月,在青岛市主城区采集了93个降尘样品。分析了水溶性离子NO3-、Ca2+、SO42-、Cl-、Na+、K+、Mg2+、NH4+含量,研究了空间分布和来源。结果表明:NO3-、Ca2+、SO42-是青岛市降尘中的主要水溶性离子,占总水溶性离子质量浓度的82%;离子间的空间分布存在差异,离子浓度较高区域主要集中于市南、市北的西南部,以及崂山区东北部,主要受城区人为排放影响;4个市区NO3-/SO42-质量浓度比值均>1,说明以移动污染源为主;相关性分析及PCA-MLR分析表明,交通源为青岛市降尘中的水溶性离子主要来源,其次是土壤扬尘和海盐源。
为识别青岛市大气降尘中水溶性离子的空间分布特征和来源,于2017年3月,在青岛市主城区采集了93个降尘样品。分析了水溶性离子NO3-、Ca2+、SO42-、Cl-、Na+、K+、Mg2+、NH4+含量,研究了空间分布和来源。结果表明:NO3-、Ca2+、SO42-是青岛市降尘中的主要水溶性离子,占总水溶性离子质量浓度的82%;离子间的空间分布存在差异,离子浓度较高区域主要集中于市南、市北的西南部,以及崂山区东北部,主要受城区人为排放影响;4个市区NO3-/SO42-质量浓度比值均>1,说明以移动污染源为主;相关性分析及PCA-MLR分析表明,交通源为青岛市降尘中的水溶性离子主要来源,其次是土壤扬尘和海盐源。
2022, 40(3): 118-125.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203018
摘要:
砷(As)在土壤中的赋存形态复杂, 常规固化稳定化材料处理不同形态As时存在局限。针对该问题,通过整合生物炭(bio-char, BC)表面吸附-静电引力-络合螯合与铁锰双氧化物(ferric manganese binary oxides, FMBO)共沉淀-氧化还原作用, 制得负载了FMBO的BC新功能材料BCFM, 并与硅酸盐水泥复配固化稳定化As, 利用响应面法探讨影响因素对处理效果的影响。结果表明:在BCFM与硅酸盐水泥配比为9.88%和8.80%、养护20.53 d条件下, As浸出浓度最低为0.055 mg/L, 可交换态含量占比从4%降至0.5%, 残渣态含量占比从77%升至87%, 无侧限抗压强度>50 kPa。推测BCFM固化稳定化机制为Fe-O(H)-As共沉淀、Mn-O(H)-As氧化和BC功能的联合作用。该研究结果可为长效固化稳定化As提供新的技术方案。
砷(As)在土壤中的赋存形态复杂, 常规固化稳定化材料处理不同形态As时存在局限。针对该问题,通过整合生物炭(bio-char, BC)表面吸附-静电引力-络合螯合与铁锰双氧化物(ferric manganese binary oxides, FMBO)共沉淀-氧化还原作用, 制得负载了FMBO的BC新功能材料BCFM, 并与硅酸盐水泥复配固化稳定化As, 利用响应面法探讨影响因素对处理效果的影响。结果表明:在BCFM与硅酸盐水泥配比为9.88%和8.80%、养护20.53 d条件下, As浸出浓度最低为0.055 mg/L, 可交换态含量占比从4%降至0.5%, 残渣态含量占比从77%升至87%, 无侧限抗压强度>50 kPa。推测BCFM固化稳定化机制为Fe-O(H)-As共沉淀、Mn-O(H)-As氧化和BC功能的联合作用。该研究结果可为长效固化稳定化As提供新的技术方案。
2022, 40(3): 126-131.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203019
摘要:
通过两种预处理工艺生产营养土(城市生活垃圾经过热水解+高温好氧堆肥的营养土A和城市生活垃圾经过热水解的营养土B),采用盆栽对比试验法,研究利用营养土种植菠菜过程中土壤酶活性和菠菜生物量的变化及其对土壤理化性质和作物生长的影响。结果表明:营养土A和营养土B均能有效提高菠菜种植过程中土壤的脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性,并且其随着营养土施用量的增加而增加趋势;在菠菜生长的同一阶段,施用营养土A的土壤酶活性高于营养土B的处理组和对照组,其中脲酶最高值为9.10 mg/g,出现在土壤与营养土的质量配比为5:1的处理组(30 d)。两种营养土的施加均对中性磷酸酶活性有一定的抑制作用。施用营养土A和营养土B均可以显著提高菠菜的生物量,特别是施用营养土A时,土壤与营养土的质量配比为5:1实验组的菠菜鲜重为64.19 g,与未施用营养土的对照组相比,增加132.32%。施用营养土A和营养土B能够影响土壤酶活性,增加菠菜生物量,营养土A的增产效果更为明显。
通过两种预处理工艺生产营养土(城市生活垃圾经过热水解+高温好氧堆肥的营养土A和城市生活垃圾经过热水解的营养土B),采用盆栽对比试验法,研究利用营养土种植菠菜过程中土壤酶活性和菠菜生物量的变化及其对土壤理化性质和作物生长的影响。结果表明:营养土A和营养土B均能有效提高菠菜种植过程中土壤的脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性,并且其随着营养土施用量的增加而增加趋势;在菠菜生长的同一阶段,施用营养土A的土壤酶活性高于营养土B的处理组和对照组,其中脲酶最高值为9.10 mg/g,出现在土壤与营养土的质量配比为5:1的处理组(30 d)。两种营养土的施加均对中性磷酸酶活性有一定的抑制作用。施用营养土A和营养土B均可以显著提高菠菜的生物量,特别是施用营养土A时,土壤与营养土的质量配比为5:1实验组的菠菜鲜重为64.19 g,与未施用营养土的对照组相比,增加132.32%。施用营养土A和营养土B能够影响土壤酶活性,增加菠菜生物量,营养土A的增产效果更为明显。
2022, 40(3): 132-138.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203020
摘要:
以餐厨垃圾为研究对象,采用连续动态发酵试验,探究中温和中高温过渡区下餐厨垃圾连续厌氧发酵产沼及其微生物分布情况。结果表明:餐厨垃圾连续发酵试验中,在同等有机负荷下,中高温过渡区温度(44℃)下餐厨垃圾产沼量、甲烷浓度及发酵液关键参数等均明显优于中温(38℃)发酵温度下的发酵系统,其产沼率更高、发酵参数更为稳定。高通量微生物测序发现,44℃和38℃发酵体系中,细菌的群落结构及丰富度差异显著,而古细菌的群落结构及丰富度则差异不显著,表明餐厨垃圾在44℃发酵温度下的发酵性能优于38℃的主要原因在于其更加丰富的发酵型细菌的存在促进了发酵过程水解、产酸阶段的进一步进行,从而利于甲烷微生物的消化利用。
以餐厨垃圾为研究对象,采用连续动态发酵试验,探究中温和中高温过渡区下餐厨垃圾连续厌氧发酵产沼及其微生物分布情况。结果表明:餐厨垃圾连续发酵试验中,在同等有机负荷下,中高温过渡区温度(44℃)下餐厨垃圾产沼量、甲烷浓度及发酵液关键参数等均明显优于中温(38℃)发酵温度下的发酵系统,其产沼率更高、发酵参数更为稳定。高通量微生物测序发现,44℃和38℃发酵体系中,细菌的群落结构及丰富度差异显著,而古细菌的群落结构及丰富度则差异不显著,表明餐厨垃圾在44℃发酵温度下的发酵性能优于38℃的主要原因在于其更加丰富的发酵型细菌的存在促进了发酵过程水解、产酸阶段的进一步进行,从而利于甲烷微生物的消化利用。
2022, 40(3): 147-153.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203022
摘要:
微生物燃料电池(MFC)阳极材料的电化学特性影响其产电性能和污染物还原能力。采用电化学沉积法得到了磷钼酸/还原氧化石墨烯/聚吡咯(PMo12/rGO/PPy)阳极,并对PMo12/rGO/PPy阳极进行形貌表征和电化学特性分析,最后考察了PMo12/rGO/PPy阳极MFC在不同浓度高氯酸盐(ClO4-)下的产电和还原性能。结果表明:PMo12/rGO/PPy阳极较对照阳极为微生物的附着提供了更大的比表面积,为电子传递提供更多的活性位点;使得MFC阳极表面的电荷转移量增加493%,电荷转移阻抗降低83.3%,交换电流密度提高53.4%。同时,当ClO4-浓度为420 mg/L时,PMo12/rGO/PPy阳极MFC产电性能最好,最大输出电压可达到148.47 mV。
微生物燃料电池(MFC)阳极材料的电化学特性影响其产电性能和污染物还原能力。采用电化学沉积法得到了磷钼酸/还原氧化石墨烯/聚吡咯(PMo12/rGO/PPy)阳极,并对PMo12/rGO/PPy阳极进行形貌表征和电化学特性分析,最后考察了PMo12/rGO/PPy阳极MFC在不同浓度高氯酸盐(ClO4-)下的产电和还原性能。结果表明:PMo12/rGO/PPy阳极较对照阳极为微生物的附着提供了更大的比表面积,为电子传递提供更多的活性位点;使得MFC阳极表面的电荷转移量增加493%,电荷转移阻抗降低83.3%,交换电流密度提高53.4%。同时,当ClO4-浓度为420 mg/L时,PMo12/rGO/PPy阳极MFC产电性能最好,最大输出电压可达到148.47 mV。
2022, 40(3): 154-158,23.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203023
摘要:
根据废DZM铅蓄电池铅膏中各组分的物料特性,对废铅膏原料进行154,77,54 μm孔径逐级漂洗筛分,随后对各级筛上物进行电解分离,分别收集电解完成后的上层纤维和下层的PbSO4和金属铅混合物,对各组分进行质量分析、SEM形貌分析以及XRD检测。结果表明:筛上物主要成分是PbSO4和少量Pb,最终筛下物主要成分是PbO2和PbSO4。经过54 μm孔径筛分实验后,分离出的隔膜纤维为废铅膏总量的9.45%,证明利用逐级漂洗筛分和电解分离方法能有效分离出废铅膏中的隔膜纤维。
根据废DZM铅蓄电池铅膏中各组分的物料特性,对废铅膏原料进行154,77,54 μm孔径逐级漂洗筛分,随后对各级筛上物进行电解分离,分别收集电解完成后的上层纤维和下层的PbSO4和金属铅混合物,对各组分进行质量分析、SEM形貌分析以及XRD检测。结果表明:筛上物主要成分是PbSO4和少量Pb,最终筛下物主要成分是PbO2和PbSO4。经过54 μm孔径筛分实验后,分离出的隔膜纤维为废铅膏总量的9.45%,证明利用逐级漂洗筛分和电解分离方法能有效分离出废铅膏中的隔膜纤维。
2022, 40(3): 159-165.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203024
摘要:
提出了一种基于YOLO v5模型的自动垃圾分类箱设计,应用于非住宅区的公共场所(如火车站、公交站、商场、校园等)。垃圾箱设计有4个垃圾桶,以2行2列摆放,中间为转轴,可带动轴上方的垃圾临时存储抽屉转动。采用单目摄像头采集视频图像,以英伟达Jetson nano嵌入式芯片作为上位机主控芯片,利用YOLO v5深度学习模型进行垃圾的自动提取与识别,并将上位机识别结果信息通过串口发送至下位机Arduino控制板,Arduino控制板控制舵机带动垃圾临时储存抽屉开口转动到相应的垃圾桶上方,从而控制升降台倾倒垃圾,完成垃圾自动分类。测试结果表明:垃圾识别结果稳定可靠,准确率可达到93%,能够实现垃圾自动分类。
提出了一种基于YOLO v5模型的自动垃圾分类箱设计,应用于非住宅区的公共场所(如火车站、公交站、商场、校园等)。垃圾箱设计有4个垃圾桶,以2行2列摆放,中间为转轴,可带动轴上方的垃圾临时存储抽屉转动。采用单目摄像头采集视频图像,以英伟达Jetson nano嵌入式芯片作为上位机主控芯片,利用YOLO v5深度学习模型进行垃圾的自动提取与识别,并将上位机识别结果信息通过串口发送至下位机Arduino控制板,Arduino控制板控制舵机带动垃圾临时储存抽屉开口转动到相应的垃圾桶上方,从而控制升降台倾倒垃圾,完成垃圾自动分类。测试结果表明:垃圾识别结果稳定可靠,准确率可达到93%,能够实现垃圾自动分类。
2022, 40(3): 166-172,211.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203025
摘要:
选择北京市城乡接合部南沙河流域为典型区,采用传统面源方法中的输出系数法和EcoHat-NPS模型方法分别计算典型区的面源污染入河负荷量及入河污染浓度,利用一维水质模型实现入河点源和面源污染分离,计算各入河口基于实测的面源浓度推算值,并对输出系数法和EcoHat-NPS模型2种方法测算结果的精度进行对比分析。结果表明:1)输出系数法计算精度一般,EcoHat-NPS模型模拟方法计算精度和稳定性良好,COD、NH3-N、TP、TN的平均模拟精度R2为0.83、0.94、0.94、0.82,NH3-N、TP模拟效果较好,COD、TN次之;2)输出系数法计算得到COD、NH3-N、TN、TP入河量依次为1110.9,70.9,391.8,5.02 t/a;EcoHat-NPS模型方法则依次为1403.34,78,388.2,7.3 t/a;3)EcoHat-NPS模型方法可识别主要的面源污染区域,计算时间尺度灵活,更适用于北京市面源污染测算,在数据进一步精细化后,可推广用于全市面源入河污染物的测算。
选择北京市城乡接合部南沙河流域为典型区,采用传统面源方法中的输出系数法和EcoHat-NPS模型方法分别计算典型区的面源污染入河负荷量及入河污染浓度,利用一维水质模型实现入河点源和面源污染分离,计算各入河口基于实测的面源浓度推算值,并对输出系数法和EcoHat-NPS模型2种方法测算结果的精度进行对比分析。结果表明:1)输出系数法计算精度一般,EcoHat-NPS模型模拟方法计算精度和稳定性良好,COD、NH3-N、TP、TN的平均模拟精度R2为0.83、0.94、0.94、0.82,NH3-N、TP模拟效果较好,COD、TN次之;2)输出系数法计算得到COD、NH3-N、TN、TP入河量依次为1110.9,70.9,391.8,5.02 t/a;EcoHat-NPS模型方法则依次为1403.34,78,388.2,7.3 t/a;3)EcoHat-NPS模型方法可识别主要的面源污染区域,计算时间尺度灵活,更适用于北京市面源污染测算,在数据进一步精细化后,可推广用于全市面源入河污染物的测算。
2022, 40(3): 173-180,146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203026
摘要:
为掌握分类投放全面推广对城市生活垃圾全过程管理的影响,系统回顾了上海生活垃圾分类的推行历程,从生命周期角度预测了不同分类水平下上海生活垃圾处理与处置的环境效应。上海垃圾分类经历了试点、推广、调整、强制推广4个阶段,指导思路从资源化主导转变为"减量化、资源化、无害化"并行,减量效果从调整阶段开始逐渐显现,其他垃圾热值提高。在模拟的8种场景中,当湿垃圾、可回收物、其他垃圾混合投放并处置时,总环境影响潜值最高,达到1.22×10-13 PET2000/t;湿垃圾、可回收物、其他垃圾分出量占比分别为30%、20%和50%时(上海市生活垃圾厌氧消化、焚烧和回收的最大处理能力分别占总处理能力的25%、60%和15%),可实现原生垃圾零填埋,并获得最佳环境效益,环境影响潜值降为8.13×10-14 PET2000/t。从生活垃圾全过程管理角度看,分类投放是前提条件,配套适当的处理处置设施才能更好地显现环境效益优势。
为掌握分类投放全面推广对城市生活垃圾全过程管理的影响,系统回顾了上海生活垃圾分类的推行历程,从生命周期角度预测了不同分类水平下上海生活垃圾处理与处置的环境效应。上海垃圾分类经历了试点、推广、调整、强制推广4个阶段,指导思路从资源化主导转变为"减量化、资源化、无害化"并行,减量效果从调整阶段开始逐渐显现,其他垃圾热值提高。在模拟的8种场景中,当湿垃圾、可回收物、其他垃圾混合投放并处置时,总环境影响潜值最高,达到1.22×10-13 PET2000/t;湿垃圾、可回收物、其他垃圾分出量占比分别为30%、20%和50%时(上海市生活垃圾厌氧消化、焚烧和回收的最大处理能力分别占总处理能力的25%、60%和15%),可实现原生垃圾零填埋,并获得最佳环境效益,环境影响潜值降为8.13×10-14 PET2000/t。从生活垃圾全过程管理角度看,分类投放是前提条件,配套适当的处理处置设施才能更好地显现环境效益优势。
2022, 40(3): 181-187,202.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203027
摘要:
近年来,填埋场开采成为填埋场生态治理的重要技术之一。然而,填埋场开采的可行性评估一直是制约填埋场开采项目的关键决策因素。以绍兴市越城区简易垃圾堆放场为例,基于该填埋场建设、运营概况及场地调查结果,从填埋场稳定化程度、环境风险等级和经济效益3个维度筛选并建立评估指标体系,采用层次分析法和综合评价法,构建了适用于城镇生活垃圾填埋场开采的可行性评估体系,为填埋场开采提供决策依据。结果表明:一期堆放场为中度稳定,低环境风险,低经济效益;二期堆放场为中度稳定,低环境风险,高经济效益。2期堆放场均具有填埋场开采的可行性,适合采用填埋场开采技术进行生态治理。
近年来,填埋场开采成为填埋场生态治理的重要技术之一。然而,填埋场开采的可行性评估一直是制约填埋场开采项目的关键决策因素。以绍兴市越城区简易垃圾堆放场为例,基于该填埋场建设、运营概况及场地调查结果,从填埋场稳定化程度、环境风险等级和经济效益3个维度筛选并建立评估指标体系,采用层次分析法和综合评价法,构建了适用于城镇生活垃圾填埋场开采的可行性评估体系,为填埋场开采提供决策依据。结果表明:一期堆放场为中度稳定,低环境风险,低经济效益;二期堆放场为中度稳定,低环境风险,高经济效益。2期堆放场均具有填埋场开采的可行性,适合采用填埋场开采技术进行生态治理。
2022, 40(3): 194-202.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203029
摘要:
近年来,以城市固废为原料制备生物炭为其资源化利用开辟了新思路,但在制备方式、影响因素及主要应用领域仍缺乏有效阐述。介绍了生物炭的制备方式,系统分析了城市固废原料、生产工艺对生物炭产率和性质等影响;在此基础上,概述了生物炭在垃圾填埋场治理修复(渗滤液处理、垃圾填埋场覆盖、可渗透反应墙材料)和土壤改良(理化性质、营养环境)的应用现状。结果表明:1) 热解和水热碳化是城市固废制备生物炭的常用方式,其形成的生物炭具有较大的比表面积、孔隙率及更丰富的组分,对污染物质(如I-、Cu2+等)具有较强的吸附能力;2) 城市固废自身特性及生产工艺都会对所得生物炭的性质产生影响;3) 以特定城市固废生产的生物炭可用于垃圾填埋场修复和土壤改良,对填埋场造成的土壤、大气、地下水污染均具有良好的处理效果,也能充分提高土壤养分的有效性。该成果可为基于城市固废的生物炭生产及环境治理修复相关研究提供参考。
近年来,以城市固废为原料制备生物炭为其资源化利用开辟了新思路,但在制备方式、影响因素及主要应用领域仍缺乏有效阐述。介绍了生物炭的制备方式,系统分析了城市固废原料、生产工艺对生物炭产率和性质等影响;在此基础上,概述了生物炭在垃圾填埋场治理修复(渗滤液处理、垃圾填埋场覆盖、可渗透反应墙材料)和土壤改良(理化性质、营养环境)的应用现状。结果表明:1) 热解和水热碳化是城市固废制备生物炭的常用方式,其形成的生物炭具有较大的比表面积、孔隙率及更丰富的组分,对污染物质(如I-、Cu2+等)具有较强的吸附能力;2) 城市固废自身特性及生产工艺都会对所得生物炭的性质产生影响;3) 以特定城市固废生产的生物炭可用于垃圾填埋场修复和土壤改良,对填埋场造成的土壤、大气、地下水污染均具有良好的处理效果,也能充分提高土壤养分的有效性。该成果可为基于城市固废的生物炭生产及环境治理修复相关研究提供参考。
2022, 40(3): 203-211.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203030
摘要:
污泥生物炭由于具有优异的孔隙结构和较大的比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面得到广泛研究。从污泥生物炭的来源与性质出发,探讨了污泥生物炭施入土壤后对土壤结构改良、营养成分提升等方面的作用机制,分析了污泥生物炭的制备工艺与相应污泥生物炭的特性以及返还土壤的效用状况。通过对作为肥料的污泥生物炭的品质分析,针对性地评价了其安全性及对土壤环境的积极影响,并对存在典型问题的土壤进行归类,从土壤改良需求与污泥生物炭特性适配的角度,为污泥生物炭制备工艺的选择提供指导。污泥生物炭应用对促进污泥资源化利用、实现碳减排具有重要现实意义,优化污泥生物炭制备工艺、客观评价污泥生物炭土地利用环境风险、强化污泥生物炭改性、重视污泥生物炭综合效益评价等是未来重点研究方向。
污泥生物炭由于具有优异的孔隙结构和较大的比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面得到广泛研究。从污泥生物炭的来源与性质出发,探讨了污泥生物炭施入土壤后对土壤结构改良、营养成分提升等方面的作用机制,分析了污泥生物炭的制备工艺与相应污泥生物炭的特性以及返还土壤的效用状况。通过对作为肥料的污泥生物炭的品质分析,针对性地评价了其安全性及对土壤环境的积极影响,并对存在典型问题的土壤进行归类,从土壤改良需求与污泥生物炭特性适配的角度,为污泥生物炭制备工艺的选择提供指导。污泥生物炭应用对促进污泥资源化利用、实现碳减排具有重要现实意义,优化污泥生物炭制备工艺、客观评价污泥生物炭土地利用环境风险、强化污泥生物炭改性、重视污泥生物炭综合效益评价等是未来重点研究方向。
2022, 40(3): 212-220.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203031
摘要:
臭氧/陶瓷膜组合工艺作为一种高效水处理技术,自2003年首次使用以来取得了快速发展。为进一步推动臭氧/陶瓷膜组合工艺在我国的深入研究与广泛应用,探讨了陶瓷膜对臭氧的催化机理及工艺效果。通过整理国内外近年来臭氧/陶瓷膜组合工艺在膜污染控治、污染物去除以及消毒副产物降解等方面的研究,并结合机理研究对工艺的发展方向进行了展望,指出陶瓷膜材料的制备与改性、膜孔"限域"空间的应用、臭氧曝气等将是臭氧/陶瓷膜技术的重要研究方向。
臭氧/陶瓷膜组合工艺作为一种高效水处理技术,自2003年首次使用以来取得了快速发展。为进一步推动臭氧/陶瓷膜组合工艺在我国的深入研究与广泛应用,探讨了陶瓷膜对臭氧的催化机理及工艺效果。通过整理国内外近年来臭氧/陶瓷膜组合工艺在膜污染控治、污染物去除以及消毒副产物降解等方面的研究,并结合机理研究对工艺的发展方向进行了展望,指出陶瓷膜材料的制备与改性、膜孔"限域"空间的应用、臭氧曝气等将是臭氧/陶瓷膜技术的重要研究方向。
2022, 40(3): 221-228.
doi: 10.13205/j.hjgc.202203032
摘要:
微塑料(microplastics,MPs)是一种新型的持久性污染物,具有粒径小、比表面积大、吸附性强以及难降解等特点,在环境中稳定性较好,能与环境中污染物相互作用形成复合污染物。近年来,在各种环境介质以及生物体内均发现了微塑料的存在,因其威胁生态系统的正常运行和人体健康,环境微塑料污染问题受到广泛关注。基于此,概述了微塑料的分类方式及海洋、淡水、雨水径流、污水处理厂中微塑料的丰度和类型,阐述了微塑料的稳定性、与污染物的相互作用以及和污染物在环境中的共同转移等相关环境行为,总结了微塑料对浮游动植物、人类的危害,探讨了微塑料未来的研究方向。
微塑料(microplastics,MPs)是一种新型的持久性污染物,具有粒径小、比表面积大、吸附性强以及难降解等特点,在环境中稳定性较好,能与环境中污染物相互作用形成复合污染物。近年来,在各种环境介质以及生物体内均发现了微塑料的存在,因其威胁生态系统的正常运行和人体健康,环境微塑料污染问题受到广泛关注。基于此,概述了微塑料的分类方式及海洋、淡水、雨水径流、污水处理厂中微塑料的丰度和类型,阐述了微塑料的稳定性、与污染物的相互作用以及和污染物在环境中的共同转移等相关环境行为,总结了微塑料对浮游动植物、人类的危害,探讨了微塑料未来的研究方向。
