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2022年 第40卷 第7期
2022, 40(7): 1-8.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207001
摘要:
针对透水砖系统堵塞失效对径流控制效果衰减的问题,考察了透水砖堵塞失效演化全过程时雨水径流重金属的输出变化特征,并采用综合污染指数法对不同堵塞节点透水砖铺装径流重金属污染进行风险评价。结果表明:透水砖堵塞程度增加可显著增大其表面径流溶解态和颗粒态重金属输出,且在透水砖堵塞程度达到30%后的场次降雨输出的重金属浓度明显上升;不同堵塞程度透水砖径流中重金属均出现了初期冲刷现象,初期冲刷效应强弱与透水砖堵塞程度呈正相关。透水砖堵塞前期各历时径流重金属污染风险较低,但随着堵塞加剧初期径流重金属污染风险变高,其中Cd和Pb是主要风险源。
针对透水砖系统堵塞失效对径流控制效果衰减的问题,考察了透水砖堵塞失效演化全过程时雨水径流重金属的输出变化特征,并采用综合污染指数法对不同堵塞节点透水砖铺装径流重金属污染进行风险评价。结果表明:透水砖堵塞程度增加可显著增大其表面径流溶解态和颗粒态重金属输出,且在透水砖堵塞程度达到30%后的场次降雨输出的重金属浓度明显上升;不同堵塞程度透水砖径流中重金属均出现了初期冲刷现象,初期冲刷效应强弱与透水砖堵塞程度呈正相关。透水砖堵塞前期各历时径流重金属污染风险较低,但随着堵塞加剧初期径流重金属污染风险变高,其中Cd和Pb是主要风险源。
2022, 40(7): 9-17.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207002
摘要:
针对目前污水中布洛芬等典型PPCPs类污染物光催化降解效率低、催化剂回收难度大等难题,以壳聚糖为载体,通过负载银掺杂TiO2,制备有机核-无机壳结构的CTS-Ag/TiO2复合小球,开展了光催化降解布洛芬性能研究。结果表明:壳聚糖紧密团聚成核,银掺杂TiO2分布在壳聚糖表面,共同形成了有机核-无机壳结构。在紫外光作用下,复合小球对布洛芬展现出良好的去除效能,在最佳条件下(CAT投加量为4 g/L,布洛芬初始浓度为1 mg/L,pH值为6),处理60 min后布洛芬去除率达到96.1%,经过5次回收利用,去除率仍可达到85.0%。新型有机核-无机壳复合结构以及壳聚糖中含碳基团和含氮物质在价带上形成的附加带,使CAT复合小球在强化吸附、光催化和稳定性的同时,提高了材料可重复使用性。Ag在TiO2表面掺杂形成的无机壳包裹在壳聚糖形成的有机核表面,使光生电子更易从TiO2转移到Ag上并积累,减少电子-空穴对的复合,提高了CAT的光催化效率。活性组分淬灭实验表明,·O2-和空穴氧化是引起布洛芬降解的主要活性成分。
针对目前污水中布洛芬等典型PPCPs类污染物光催化降解效率低、催化剂回收难度大等难题,以壳聚糖为载体,通过负载银掺杂TiO2,制备有机核-无机壳结构的CTS-Ag/TiO2复合小球,开展了光催化降解布洛芬性能研究。结果表明:壳聚糖紧密团聚成核,银掺杂TiO2分布在壳聚糖表面,共同形成了有机核-无机壳结构。在紫外光作用下,复合小球对布洛芬展现出良好的去除效能,在最佳条件下(CAT投加量为4 g/L,布洛芬初始浓度为1 mg/L,pH值为6),处理60 min后布洛芬去除率达到96.1%,经过5次回收利用,去除率仍可达到85.0%。新型有机核-无机壳复合结构以及壳聚糖中含碳基团和含氮物质在价带上形成的附加带,使CAT复合小球在强化吸附、光催化和稳定性的同时,提高了材料可重复使用性。Ag在TiO2表面掺杂形成的无机壳包裹在壳聚糖形成的有机核表面,使光生电子更易从TiO2转移到Ag上并积累,减少电子-空穴对的复合,提高了CAT的光催化效率。活性组分淬灭实验表明,·O2-和空穴氧化是引起布洛芬降解的主要活性成分。
2022, 40(7): 18-24.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207003
摘要:
探讨了铁碳微电解(ICME)技术对煤制气废水(CGW)中酚类污染物的去除效果,以及对废水可生化性能的改善效果。结果表明:与单一活性炭和单质铁相比,铁碳复合(Fe/C)填料具有较高的铁碳比、更丰富的孔隙结构以及更高的微电解反应活性。单因素分析表明,在煤制气废水处理中,低溶解氧(DO)和酸性条件更有利于微电解的作用过程,而Fe/C填料投加量过高或过低均不利于微电解反应。由响应曲面分析获得ICME处理煤制气废水酚类物质的最佳反应条件为:pH为6.50,Fe/C填料投加量为62.22 g/L,ρ(DO)为0.47 mg/L。在此最佳条件下,COD和总酚去除率分别达到80.98%和75.03%,BOD5/COD值由0.21提高到0.36。结果表明,ICME在强化煤制气废水酚类污染物去除方面发挥重要作用,可为后续生化处理工艺提供良好的水质条件。
探讨了铁碳微电解(ICME)技术对煤制气废水(CGW)中酚类污染物的去除效果,以及对废水可生化性能的改善效果。结果表明:与单一活性炭和单质铁相比,铁碳复合(Fe/C)填料具有较高的铁碳比、更丰富的孔隙结构以及更高的微电解反应活性。单因素分析表明,在煤制气废水处理中,低溶解氧(DO)和酸性条件更有利于微电解的作用过程,而Fe/C填料投加量过高或过低均不利于微电解反应。由响应曲面分析获得ICME处理煤制气废水酚类物质的最佳反应条件为:pH为6.50,Fe/C填料投加量为62.22 g/L,ρ(DO)为0.47 mg/L。在此最佳条件下,COD和总酚去除率分别达到80.98%和75.03%,BOD5/COD值由0.21提高到0.36。结果表明,ICME在强化煤制气废水酚类污染物去除方面发挥重要作用,可为后续生化处理工艺提供良好的水质条件。
2022, 40(7): 25-30,51.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207004
摘要:
城市污泥中含有丰富的有机质,能够为氧化石墨烯的制备提供碳源。采用改进的Hummers法以城市污泥为基质制备氧化石墨烯(GO)。在单因素实验基础上,通过响应面法对碳粉用量、KMnO4用量、H2SO4用量以及超声时间多因素影响下的GO制备条件进行优化,其最优制备条件为:碳粉用量3.22 g、KMnO4用量4.12 g、H2SO4用量22.63 mL、超声时间7.61 h。扫描电镜和红外光谱分析表明,响应面优化条件下制备的GO具有明显的片层状结构,在3400,1400 cm-1左右处为O-H (羟基)的特征峰,1700 cm-1出现C=O (羰基)的特征峰,1200 cm-1左右出现C-O (环氧基)的特征峰,符合传统材料制备的GO特征。以城市污泥为基质成功制备出GO,为城市污泥的资源化利用提供了新的方向和理论基础。
城市污泥中含有丰富的有机质,能够为氧化石墨烯的制备提供碳源。采用改进的Hummers法以城市污泥为基质制备氧化石墨烯(GO)。在单因素实验基础上,通过响应面法对碳粉用量、KMnO4用量、H2SO4用量以及超声时间多因素影响下的GO制备条件进行优化,其最优制备条件为:碳粉用量3.22 g、KMnO4用量4.12 g、H2SO4用量22.63 mL、超声时间7.61 h。扫描电镜和红外光谱分析表明,响应面优化条件下制备的GO具有明显的片层状结构,在3400,1400 cm-1左右处为O-H (羟基)的特征峰,1700 cm-1出现C=O (羰基)的特征峰,1200 cm-1左右出现C-O (环氧基)的特征峰,符合传统材料制备的GO特征。以城市污泥为基质成功制备出GO,为城市污泥的资源化利用提供了新的方向和理论基础。
2022, 40(7): 31-37.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207005
摘要:
黄腐酸呈酸性,含有丰富的营养成分,是一种植物调节剂且能促进植物生长。为研究黄腐酸用于磷石膏脱碱赤泥土壤化的可行性,通过磷石膏脱碱赤泥试验与磷石膏-黄腐酸联合脱碱赤泥试验,对脱碱液和脱碱渣进行理化性质测定,并进行盆栽试验分析验证其可行性。结果表明:1)磷石膏脱碱可使赤泥的pH值由初始的11.08降低到9.00左右,而使用磷石膏-黄腐酸联合脱碱,可使赤泥的pH值降至8.50左右;2)分析结果表明,黄腐酸的加入促进了赤泥大粒径团聚体的形成,增加了大粒径团聚体的含量,增强了团聚体的稳定性;3)脱碱渣及脱碱液的元素分析结果表明,黄腐酸的加入使得赤泥中残留的重金属离子和Na+含量增加;4)盆栽试验结果表明,较高的重金属离子和Na+浓度将黑麦草种子的萌芽时间推迟了4 d,发芽率降低了8%。将赤泥进行脱碱以及去除重金属离子,使磷石膏脱碱赤泥中相应离子含量更少,而黄腐酸的加入有利于磷石膏脱碱赤泥的土壤化。
黄腐酸呈酸性,含有丰富的营养成分,是一种植物调节剂且能促进植物生长。为研究黄腐酸用于磷石膏脱碱赤泥土壤化的可行性,通过磷石膏脱碱赤泥试验与磷石膏-黄腐酸联合脱碱赤泥试验,对脱碱液和脱碱渣进行理化性质测定,并进行盆栽试验分析验证其可行性。结果表明:1)磷石膏脱碱可使赤泥的pH值由初始的11.08降低到9.00左右,而使用磷石膏-黄腐酸联合脱碱,可使赤泥的pH值降至8.50左右;2)分析结果表明,黄腐酸的加入促进了赤泥大粒径团聚体的形成,增加了大粒径团聚体的含量,增强了团聚体的稳定性;3)脱碱渣及脱碱液的元素分析结果表明,黄腐酸的加入使得赤泥中残留的重金属离子和Na+含量增加;4)盆栽试验结果表明,较高的重金属离子和Na+浓度将黑麦草种子的萌芽时间推迟了4 d,发芽率降低了8%。将赤泥进行脱碱以及去除重金属离子,使磷石膏脱碱赤泥中相应离子含量更少,而黄腐酸的加入有利于磷石膏脱碱赤泥的土壤化。
2022, 40(7): 38-44.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207006
摘要:
利用数值模拟方法,建立了活性污泥混合菌群合成PHA工艺中ADD与ADF模式反应器的流体有限元分析模型,同时基于固液二相流体理论对ADD和ADF模式的沉淀过程进行分析,探讨了物理选择压的产生原理和作用机制。模拟获得了沉淀过程中不同停留时间反应器内不同沉降速率等级活性污泥的分布规律,以及沿反应器竖向方向的污泥体积分数分布规律。结果表明:ADD模式下活性污泥在沉淀过程中可形成较为稳定的沉降性差异分层界线,反应开始10~15 min内在高度为0.6 m处污泥分布体积分数为0.75左右,可对PHA合成能力强的菌群提供较强的筛选作用。固液二相流体场的模拟结果促进了对物理选择压筛选作用机制的认识,可为ADD模式反应器参数优化研究提供理论依据。
利用数值模拟方法,建立了活性污泥混合菌群合成PHA工艺中ADD与ADF模式反应器的流体有限元分析模型,同时基于固液二相流体理论对ADD和ADF模式的沉淀过程进行分析,探讨了物理选择压的产生原理和作用机制。模拟获得了沉淀过程中不同停留时间反应器内不同沉降速率等级活性污泥的分布规律,以及沿反应器竖向方向的污泥体积分数分布规律。结果表明:ADD模式下活性污泥在沉淀过程中可形成较为稳定的沉降性差异分层界线,反应开始10~15 min内在高度为0.6 m处污泥分布体积分数为0.75左右,可对PHA合成能力强的菌群提供较强的筛选作用。固液二相流体场的模拟结果促进了对物理选择压筛选作用机制的认识,可为ADD模式反应器参数优化研究提供理论依据。
2022, 40(7): 45-51.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207007
摘要:
以扎赉诺尔露天煤矿排土场边坡与平台区域的复垦土壤为研究对象,通过对土壤理化性质测定、土壤菌群结构分析,以及与环境因子相关性分析,将其与未复垦的土壤进行比较,探究排土场复垦与土壤微生物的反馈响应。研究发现:复垦土壤的理化性质差异主要与试验区域土壤深度有关,深度为0~10 cm的土壤相比10~20 cm的土壤理化性质变化更大,其中土壤容重、机械组成和pH对复垦土壤的影响作用明显高于土壤有机碳、土壤总氮和碳氮比,对照组土壤的pH为8.87和8.76,远高于复垦土壤的pH。排土场复垦前后土壤菌群结构差异大,复垦有助于改善土壤微生物菌群结构,且土壤中有机碳和总氮含量增加对其有促进作用。
以扎赉诺尔露天煤矿排土场边坡与平台区域的复垦土壤为研究对象,通过对土壤理化性质测定、土壤菌群结构分析,以及与环境因子相关性分析,将其与未复垦的土壤进行比较,探究排土场复垦与土壤微生物的反馈响应。研究发现:复垦土壤的理化性质差异主要与试验区域土壤深度有关,深度为0~10 cm的土壤相比10~20 cm的土壤理化性质变化更大,其中土壤容重、机械组成和pH对复垦土壤的影响作用明显高于土壤有机碳、土壤总氮和碳氮比,对照组土壤的pH为8.87和8.76,远高于复垦土壤的pH。排土场复垦前后土壤菌群结构差异大,复垦有助于改善土壤微生物菌群结构,且土壤中有机碳和总氮含量增加对其有促进作用。
2022, 40(7): 52-60,115.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207008
摘要:
基质作为人工湿地的骨架部分,对污染物的去除发挥着重要作用。选择黄土球、无烟煤与页岩陶粒,在不同进水负荷的垂直流动态条件下,对污染物去除进行比较,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其矿物组成与表面形貌进行分析,以深入探讨黄土球等基质的吸附活性及机理。结果表明:黄土球因其本身的去质子化作用,对NH4+-N具有极好的吸附活性,试验初始阶段NH4+-N去除率达到80%;同时,在较高磷浓度的进水负荷下,黄土球的静电作用与原子配位反应提升了其对可溶性反应磷(SRP)及颗粒磷(PP)的吸附能力;此外,黄土球的物理吸附作用对于COD的去除率均值达到50%,并改善水体中以芳香类为主的溶解性有机质(DOM)组成;无烟煤同样具有高效的吸附活性,对TP去除率能达到80%,单位基质磷吸附能力为6.89 mg/kg;无烟煤吸附机理以静电吸附为主,致使去除水体中的SRP效率更高,占据磷去除总量的44%;页岩陶粒则源于自身丰富的金属矿物成分,对PP有良好的结合吸附作用。3种基质在连续试验中均表现出对不同污染物的吸附活性,在连续试验中对污染物的"吸附疲性"也有着显著差异。基于试验结果和机理分析发现,黄土球具有潜在的湿地基质应用价值,并有助于改善水质中的DOM组分。
基质作为人工湿地的骨架部分,对污染物的去除发挥着重要作用。选择黄土球、无烟煤与页岩陶粒,在不同进水负荷的垂直流动态条件下,对污染物去除进行比较,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其矿物组成与表面形貌进行分析,以深入探讨黄土球等基质的吸附活性及机理。结果表明:黄土球因其本身的去质子化作用,对NH4+-N具有极好的吸附活性,试验初始阶段NH4+-N去除率达到80%;同时,在较高磷浓度的进水负荷下,黄土球的静电作用与原子配位反应提升了其对可溶性反应磷(SRP)及颗粒磷(PP)的吸附能力;此外,黄土球的物理吸附作用对于COD的去除率均值达到50%,并改善水体中以芳香类为主的溶解性有机质(DOM)组成;无烟煤同样具有高效的吸附活性,对TP去除率能达到80%,单位基质磷吸附能力为6.89 mg/kg;无烟煤吸附机理以静电吸附为主,致使去除水体中的SRP效率更高,占据磷去除总量的44%;页岩陶粒则源于自身丰富的金属矿物成分,对PP有良好的结合吸附作用。3种基质在连续试验中均表现出对不同污染物的吸附活性,在连续试验中对污染物的"吸附疲性"也有着显著差异。基于试验结果和机理分析发现,黄土球具有潜在的湿地基质应用价值,并有助于改善水质中的DOM组分。
2022, 40(7): 61-68.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207009
摘要:
为研究石油污染对土壤中细菌群落结构及土壤理化性质的影响,分离筛选石油降解菌,从陕北宝塔、吴起、靖边和延长4个县区采集石油污染土壤和未受石油污染土壤,测量土壤中石油、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的含量以及pH;采用高通量测序技术对2种土壤中细菌群落结构进行比较分析;并以石油为唯一碳源,从石油污染土壤中筛选高效石油降解菌,并对所筛选的高效石油降解菌进行16S rDNA鉴定。陕北4个县区石油污染土壤中铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别降低了0.57,6.63,4.34,8.91 mg/kg,有机质含量增加了2~21倍。石油污染土壤中细菌群落的丰富度和多样性均降低,其中变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要菌门,分枝杆菌属(Mycobacterium)为丰度最高菌属。以石油为唯一碳源,分离得到8株石油降解菌,其中菌株OS33和菌株OS62-1在5 d内的石油降解率分别为80.51%和81.60%,经鉴定OS33为迪茨氏菌(Dietzia sp.),OS62-1为红球菌(Rhodococcus sp.)。石油污染发生后,土壤中细菌群落的丰富度和多样性降低,筛选的8株石油降解菌中OS62-1石油降解率最高,研究结果进一步丰富了陕北地区石油降解菌菌种资源库。
为研究石油污染对土壤中细菌群落结构及土壤理化性质的影响,分离筛选石油降解菌,从陕北宝塔、吴起、靖边和延长4个县区采集石油污染土壤和未受石油污染土壤,测量土壤中石油、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的含量以及pH;采用高通量测序技术对2种土壤中细菌群落结构进行比较分析;并以石油为唯一碳源,从石油污染土壤中筛选高效石油降解菌,并对所筛选的高效石油降解菌进行16S rDNA鉴定。陕北4个县区石油污染土壤中铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别降低了0.57,6.63,4.34,8.91 mg/kg,有机质含量增加了2~21倍。石油污染土壤中细菌群落的丰富度和多样性均降低,其中变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要菌门,分枝杆菌属(Mycobacterium)为丰度最高菌属。以石油为唯一碳源,分离得到8株石油降解菌,其中菌株OS33和菌株OS62-1在5 d内的石油降解率分别为80.51%和81.60%,经鉴定OS33为迪茨氏菌(Dietzia sp.),OS62-1为红球菌(Rhodococcus sp.)。石油污染发生后,土壤中细菌群落的丰富度和多样性降低,筛选的8株石油降解菌中OS62-1石油降解率最高,研究结果进一步丰富了陕北地区石油降解菌菌种资源库。
2022, 40(7): 69-75,152.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207010
摘要:
选取兰州市城区4个环境空气质量国控站点2018-2019年的监测数据和兰州市气象站同期的观测资料,分析了兰州市O3浓度的时空分布特征,并探讨了气象因素和相关污染物对ρ(O3-8 h)的影响。结果表明:1)兰州市城区各站点ρ(O3-8 h)的月变化和ρ(O3)小时值的日变化均呈单峰型,ρ(O3-8 h)高值出现在4-8月,ρ(O3)小时峰值出现在15:00左右;2)相关污染物与ρ(O3-8 h)均呈负相关,ρ(O3-8 h)随ρ(NO2)、ρ(CO)、ρ(PM2.5)的增加而降低;3)高温、低湿的环境有利于兰州市城区O3的生成,而特殊的地形条件导致在一定风速下,O3更容易积累;4)分别建立了相关污染物和气象因子的多元线性回归方程,发现在当前气象条件和相关污染物排放现状下,气象因子对兰州市O3的影响比相关污染物的影响更为重要。
选取兰州市城区4个环境空气质量国控站点2018-2019年的监测数据和兰州市气象站同期的观测资料,分析了兰州市O3浓度的时空分布特征,并探讨了气象因素和相关污染物对ρ(O3-8 h)的影响。结果表明:1)兰州市城区各站点ρ(O3-8 h)的月变化和ρ(O3)小时值的日变化均呈单峰型,ρ(O3-8 h)高值出现在4-8月,ρ(O3)小时峰值出现在15:00左右;2)相关污染物与ρ(O3-8 h)均呈负相关,ρ(O3-8 h)随ρ(NO2)、ρ(CO)、ρ(PM2.5)的增加而降低;3)高温、低湿的环境有利于兰州市城区O3的生成,而特殊的地形条件导致在一定风速下,O3更容易积累;4)分别建立了相关污染物和气象因子的多元线性回归方程,发现在当前气象条件和相关污染物排放现状下,气象因子对兰州市O3的影响比相关污染物的影响更为重要。
2022, 40(7): 76-80,87.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207011
摘要:
将陈腐垃圾与生活垃圾协同焚烧是妥善腾退填埋场、缓解城市土地资源紧缺的重要方式之一。利用生活垃圾焚烧设施开展掺烧陈腐垃圾试验,按照0、10%、20%、25%、30%掺烧比例,分析掺烧对烟气中二噁英及其他污染物的排放影响。结果表明:颗粒物、SO2、HCl、NOx和二噁英浓度均随陈腐垃圾掺烧比例提高而逐渐上升。当掺烧30%时,PCDD/Fs毒性当量浓度约为0.13 ng-TEQ/m3,超过GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中排放限值。掺烧比例从0提高至20%,炉内PCDD/Fs生成量增加,处理设施入口毒性当量浓度升高14%,而烟气处理工艺对其去除率仍超过99%。掺烧陈腐垃圾在一定程度上促进了从头合成(De novo)反应。为确保掺烧烟气中污染物达标排放,应充分考虑陈腐垃圾的填埋时间、性质、热值、垃圾焚烧及污染防治技术等因素。
将陈腐垃圾与生活垃圾协同焚烧是妥善腾退填埋场、缓解城市土地资源紧缺的重要方式之一。利用生活垃圾焚烧设施开展掺烧陈腐垃圾试验,按照0、10%、20%、25%、30%掺烧比例,分析掺烧对烟气中二噁英及其他污染物的排放影响。结果表明:颗粒物、SO2、HCl、NOx和二噁英浓度均随陈腐垃圾掺烧比例提高而逐渐上升。当掺烧30%时,PCDD/Fs毒性当量浓度约为0.13 ng-TEQ/m3,超过GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中排放限值。掺烧比例从0提高至20%,炉内PCDD/Fs生成量增加,处理设施入口毒性当量浓度升高14%,而烟气处理工艺对其去除率仍超过99%。掺烧陈腐垃圾在一定程度上促进了从头合成(De novo)反应。为确保掺烧烟气中污染物达标排放,应充分考虑陈腐垃圾的填埋时间、性质、热值、垃圾焚烧及污染防治技术等因素。
2022, 40(7): 81-87.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207012
摘要:
以循环流化床(CFB)锅炉钙基飞灰为原料,实验研究了不同条件下飞灰的雾化喷水悬浮式脱硫工艺技术特性。结果表明:增湿飞灰具有良好的低温脱硫能力,其脱硫过程分为快速、慢速反应2个阶段,增湿前后脱硫剂的总钙利用率从41%提高到70%左右。飞灰颗粒的增湿效果与反应温度是影响硫盐化速率的主要因素。采用50 μm雾化水粒径、增湿水分级喷入方式,可使飞灰颗粒获得更好的增湿效果,并延长快速反应的持续时间,使反应更充分;反应温度对增湿脱硫同时存在促进与抑制2方面作用,最佳反应温度在80℃左右;SO2浓度对脱硫的影响不显著;飞灰经过雾化喷水活化后,颗粒表面的孔隙、裂缝增多,改善的微观结构促进了气固传质和脱硫反应。
以循环流化床(CFB)锅炉钙基飞灰为原料,实验研究了不同条件下飞灰的雾化喷水悬浮式脱硫工艺技术特性。结果表明:增湿飞灰具有良好的低温脱硫能力,其脱硫过程分为快速、慢速反应2个阶段,增湿前后脱硫剂的总钙利用率从41%提高到70%左右。飞灰颗粒的增湿效果与反应温度是影响硫盐化速率的主要因素。采用50 μm雾化水粒径、增湿水分级喷入方式,可使飞灰颗粒获得更好的增湿效果,并延长快速反应的持续时间,使反应更充分;反应温度对增湿脱硫同时存在促进与抑制2方面作用,最佳反应温度在80℃左右;SO2浓度对脱硫的影响不显著;飞灰经过雾化喷水活化后,颗粒表面的孔隙、裂缝增多,改善的微观结构促进了气固传质和脱硫反应。
2022, 40(7): 88-93,17.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207013
摘要:
阻滞剂技术由于操作简单、成本低和效率高等优点,被广泛应用于实际生活垃圾焚烧炉,逐渐成为控制二噁英生成的重要技术之一。选取某台典型循环流化床生活垃圾焚烧炉为研究对象,通过高精度给料设备向余热锅炉两侧喷射硫氨磷基阻滞剂,研究阻滞剂对飞灰物化特性影响及其对二噁英的阻滞效果。结果表明:硫氨磷基阻滞剂对飞灰中的PCDD/Fs有很好的阻滞效果,喷射阻滞剂后飞灰中PCDD/Fs毒性当量从2.31 ng I-TEQ/g降至0.23 ng I-TEQ/g,阻滞率达到90.0%;阻滞剂主要通过减少氯源、改变飞灰粒径及表面特性等实现飞灰中二噁英的高效阻滞。此外,阻滞剂对飞灰中部分重金属有一定的固化作用,其中对Pb固化效果最好,达到49.02%。该成果可为后续硫氨磷基阻滞剂的工业化应用提供技术支撑。
阻滞剂技术由于操作简单、成本低和效率高等优点,被广泛应用于实际生活垃圾焚烧炉,逐渐成为控制二噁英生成的重要技术之一。选取某台典型循环流化床生活垃圾焚烧炉为研究对象,通过高精度给料设备向余热锅炉两侧喷射硫氨磷基阻滞剂,研究阻滞剂对飞灰物化特性影响及其对二噁英的阻滞效果。结果表明:硫氨磷基阻滞剂对飞灰中的PCDD/Fs有很好的阻滞效果,喷射阻滞剂后飞灰中PCDD/Fs毒性当量从2.31 ng I-TEQ/g降至0.23 ng I-TEQ/g,阻滞率达到90.0%;阻滞剂主要通过减少氯源、改变飞灰粒径及表面特性等实现飞灰中二噁英的高效阻滞。此外,阻滞剂对飞灰中部分重金属有一定的固化作用,其中对Pb固化效果最好,达到49.02%。该成果可为后续硫氨磷基阻滞剂的工业化应用提供技术支撑。
2022, 40(7): 94-100.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207014
摘要:
为了减少固体废弃物填埋场对居民和环境的影响,以江苏省某固体废弃物填埋场为研究对象开展健康风险评估。采集研究区域土壤样品,分析As、Ni、Cd、Zn、Pb、Hg等重金属含量,分别应用克里金插值、化学质量平衡形态模拟、健康风险评估模型方法,对目标重金属浓度空间分布、重金属形态种类及区域健康风险水平进行研究。结果表明:该地区主要受固体废弃物填埋及农田过量施肥污染。其中,Cd和Zn含量均超过土壤背景值,汞含量接近背景值。模拟获得Cd金属形态15种,Zn金属形态21种,对金属形态浓度进行健康风险评估,得出CdCO3、Cd2+具有致癌风险,总贡献率分别为38.4%和31.9%;Zn2S32-具有非致癌风险,总贡献率为91.66%。Cd2+的致癌风险值在10-6~10-4,其致癌风险水平不可忽视。因此,研究区域重金属形态对人体的毒性应引起人们的重视。
为了减少固体废弃物填埋场对居民和环境的影响,以江苏省某固体废弃物填埋场为研究对象开展健康风险评估。采集研究区域土壤样品,分析As、Ni、Cd、Zn、Pb、Hg等重金属含量,分别应用克里金插值、化学质量平衡形态模拟、健康风险评估模型方法,对目标重金属浓度空间分布、重金属形态种类及区域健康风险水平进行研究。结果表明:该地区主要受固体废弃物填埋及农田过量施肥污染。其中,Cd和Zn含量均超过土壤背景值,汞含量接近背景值。模拟获得Cd金属形态15种,Zn金属形态21种,对金属形态浓度进行健康风险评估,得出CdCO3、Cd2+具有致癌风险,总贡献率分别为38.4%和31.9%;Zn2S32-具有非致癌风险,总贡献率为91.66%。Cd2+的致癌风险值在10-6~10-4,其致癌风险水平不可忽视。因此,研究区域重金属形态对人体的毒性应引起人们的重视。
2022, 40(7): 101-108.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207015
摘要:
生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。发现生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助于增强悬浮粒子的沉积。进出口压差是影响粒子滞留率的主要因素,低进出口压差下粒子无法突破排斥能垒,高压差下流体力通过改变粒子的沉积位置可提高渗透率。溶液离子强度变化主要影响排斥屏障。高离子强度的溶液中,粒子滞留率对压差变化响应较小;低离子强度溶液中,粒子滞留率受进出口压差的影响较大。此外,从介观角度观察入流速度对悬浮粒子黏附与滚动的影响,发现粒子的初始沉积点与来流方向的角度随着粒子速度的增加而减小。
生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。发现生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助于增强悬浮粒子的沉积。进出口压差是影响粒子滞留率的主要因素,低进出口压差下粒子无法突破排斥能垒,高压差下流体力通过改变粒子的沉积位置可提高渗透率。溶液离子强度变化主要影响排斥屏障。高离子强度的溶液中,粒子滞留率对压差变化响应较小;低离子强度溶液中,粒子滞留率受进出口压差的影响较大。此外,从介观角度观察入流速度对悬浮粒子黏附与滚动的影响,发现粒子的初始沉积点与来流方向的角度随着粒子速度的增加而减小。
2022, 40(7): 109-115.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207016
摘要:
采用数值模拟方法研究了燃用高热值生活垃圾的焚烧炉结构对燃烧安全、温度分布以及烟气特性的影响,对某650 t/d垃圾焚烧炉冷、热态进行模拟,探究了二次风温度、二次风布置方式以及后拱角度对炉内燃烧的影响。模拟结果显示:二次风温度由180℃降至25℃后,炉内整体平均温度下降约80℃,有利于缓解炉内结焦、高温腐蚀的问题;前墙下层二次风移至前拱后,二次风气流会形成"风幕",压迫可燃气体贴近炉排,可能造成炉排烧坏、进料口回火等问题;在此基础上将前拱二次风移至前墙后,第1烟道烟气充满度高、且温度分布更为均匀,同时第1烟道出口气体组分浓度满足GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》,适合燃用高热值生活垃圾。
采用数值模拟方法研究了燃用高热值生活垃圾的焚烧炉结构对燃烧安全、温度分布以及烟气特性的影响,对某650 t/d垃圾焚烧炉冷、热态进行模拟,探究了二次风温度、二次风布置方式以及后拱角度对炉内燃烧的影响。模拟结果显示:二次风温度由180℃降至25℃后,炉内整体平均温度下降约80℃,有利于缓解炉内结焦、高温腐蚀的问题;前墙下层二次风移至前拱后,二次风气流会形成"风幕",压迫可燃气体贴近炉排,可能造成炉排烧坏、进料口回火等问题;在此基础上将前拱二次风移至前墙后,第1烟道烟气充满度高、且温度分布更为均匀,同时第1烟道出口气体组分浓度满足GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》,适合燃用高热值生活垃圾。
2022, 40(7): 116-122,68.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207017
摘要:
针对淤泥固化土板结程度高,养分不足等缺陷,采用菌渣辅以MgSO4,通过物理掺和的方式改良固化土,用于园林绿化利用。通过对菌渣改良土的物理性状特性和养分含量分析、黑麦草种子发芽实验和盆栽实验,探究了菌渣掺量和粒径对淤泥固化土改良的影响。结果表明:淤泥固化土掺入40 g/kg的5~10 mm菌渣和0.2 g/kg MgSO4后改良效果最佳,黑麦草株高增加了32.3%,干重提高了126.7%。菌渣的疏松多孔可改善土壤孔隙结构、降低土壤容重、提升土壤保水性;MgSO4补充了缺失的有效镁和有效硫;菌渣自身的营养物质提升了土壤有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等养分含量,进而提高土壤保肥能力。菌渣可作为土壤改良剂实现淤泥固化土的低成本改良利用。
针对淤泥固化土板结程度高,养分不足等缺陷,采用菌渣辅以MgSO4,通过物理掺和的方式改良固化土,用于园林绿化利用。通过对菌渣改良土的物理性状特性和养分含量分析、黑麦草种子发芽实验和盆栽实验,探究了菌渣掺量和粒径对淤泥固化土改良的影响。结果表明:淤泥固化土掺入40 g/kg的5~10 mm菌渣和0.2 g/kg MgSO4后改良效果最佳,黑麦草株高增加了32.3%,干重提高了126.7%。菌渣的疏松多孔可改善土壤孔隙结构、降低土壤容重、提升土壤保水性;MgSO4补充了缺失的有效镁和有效硫;菌渣自身的营养物质提升了土壤有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等养分含量,进而提高土壤保肥能力。菌渣可作为土壤改良剂实现淤泥固化土的低成本改良利用。
2022, 40(7): 123-131.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207018
摘要:
土壤重金属Cd具有难降解、易迁移和累积性强等特点,会破坏土壤环境,威胁粮食安全。将聚合氯化铝铁负载到凹凸棒石上,制备5种聚合氯化铝铁改性凹凸棒石新型钝化材料,通过扫描电镜(SEM)表征实验、钝化实验和玉米盆栽实验评价聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对土壤Cd的钝化效果和环境风险。结果表明:将聚合氯化铝铁改性凹凸棒石施用于土壤中,能显著降低污染土壤二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd和毒性特征浸出态(TCLP) Cd的浓度。其中,掺入聚合氯化铝铁比例(质量分数)为25%的改性凹凸棒石处理土壤中2种生物有效态Cd的含量降幅最大,分别为21.51%和22.19%。改性凹凸棒石的施用促进了玉米幼苗的生长,聚合氯化铝铁掺入比例为25%时钝化效果最佳,玉米幼苗茎长较对照组增加了52.2%,玉米幼苗茎、根鲜生物量较对照组分别增加了75.1%和64.5%,茎、根干生物量较对照组分别增加了80.5%和79.7%,玉米幼苗茎、根Cd的含量较对照组分别下降了43.4%和24.7%。聚合氯化铝铁改性凹凸棒石具有较大比表面积、良好的离子交换能力和表面络合性能,显著降低了土壤重金属的生物有效性,可应用于Cd污染农田土壤的钝化修复。
土壤重金属Cd具有难降解、易迁移和累积性强等特点,会破坏土壤环境,威胁粮食安全。将聚合氯化铝铁负载到凹凸棒石上,制备5种聚合氯化铝铁改性凹凸棒石新型钝化材料,通过扫描电镜(SEM)表征实验、钝化实验和玉米盆栽实验评价聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对土壤Cd的钝化效果和环境风险。结果表明:将聚合氯化铝铁改性凹凸棒石施用于土壤中,能显著降低污染土壤二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd和毒性特征浸出态(TCLP) Cd的浓度。其中,掺入聚合氯化铝铁比例(质量分数)为25%的改性凹凸棒石处理土壤中2种生物有效态Cd的含量降幅最大,分别为21.51%和22.19%。改性凹凸棒石的施用促进了玉米幼苗的生长,聚合氯化铝铁掺入比例为25%时钝化效果最佳,玉米幼苗茎长较对照组增加了52.2%,玉米幼苗茎、根鲜生物量较对照组分别增加了75.1%和64.5%,茎、根干生物量较对照组分别增加了80.5%和79.7%,玉米幼苗茎、根Cd的含量较对照组分别下降了43.4%和24.7%。聚合氯化铝铁改性凹凸棒石具有较大比表面积、良好的离子交换能力和表面络合性能,显著降低了土壤重金属的生物有效性,可应用于Cd污染农田土壤的钝化修复。
2022, 40(7): 132-138,164.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207019
摘要:
通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO4高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。
通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO4高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。
2022, 40(7): 139-145.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207020
摘要:
以实验室自主驯化的二沉池污水为接种物,对我国天津、昭通、太原3个城市的市政污泥和玉米秸秆混合物进行了高温(55℃)厌氧发酵,考察了不同发酵体系下发酵液pH、单日产气量、累积产气量、甲烷产率等指标随发酵时间的变化情况。结果表明:污泥单独发酵几乎不存在酸化现象,稳定后的发酵液pH值高于混合发酵试验组;污泥单独发酵系统的最大单日产气量出现在第1,2天,发酵系统加入玉米秸秆后最大单日产气量出现的时间有所延迟;天津污泥单独发酵(20 g-TS)的累积产气量达到2004 mL,高于其他2组;所有发酵系统的VS去除率均达到40%以上;随着发酵过程稳定,甲烷含量维持在70~85 vol.%,天津污泥单独发酵的甲烷产率达到141.01 mL/g-VS;Modified Gompertz拟合表明污泥单独发酵不符合"S"曲线,该系统下发酵停滞期较短,污泥与玉米秸秆质量比为3:1或2:1时甲烷产率、产甲烷速率和发酵停滞期具有一定优势。
以实验室自主驯化的二沉池污水为接种物,对我国天津、昭通、太原3个城市的市政污泥和玉米秸秆混合物进行了高温(55℃)厌氧发酵,考察了不同发酵体系下发酵液pH、单日产气量、累积产气量、甲烷产率等指标随发酵时间的变化情况。结果表明:污泥单独发酵几乎不存在酸化现象,稳定后的发酵液pH值高于混合发酵试验组;污泥单独发酵系统的最大单日产气量出现在第1,2天,发酵系统加入玉米秸秆后最大单日产气量出现的时间有所延迟;天津污泥单独发酵(20 g-TS)的累积产气量达到2004 mL,高于其他2组;所有发酵系统的VS去除率均达到40%以上;随着发酵过程稳定,甲烷含量维持在70~85 vol.%,天津污泥单独发酵的甲烷产率达到141.01 mL/g-VS;Modified Gompertz拟合表明污泥单独发酵不符合"S"曲线,该系统下发酵停滞期较短,污泥与玉米秸秆质量比为3:1或2:1时甲烷产率、产甲烷速率和发酵停滞期具有一定优势。
2022, 40(7): 146-152.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207021
摘要:
为解决农村生活污水分布广、差异大、变化多的难题,探究利用新型玄武岩纤维(BF)作为生物载体构建一体化净化槽装置。通过多因素正交试验与处理实际污水评价其效果,并对好氧、缺氧反应池进行微生物菌群分析。结果表明:当净化槽好氧池ρ(DO)为3 mg/L,HRT为8 h,pH为7~7.5时,净化槽对COD、NH4+-N、TN等污染物去除效果最佳,且当好氧池ρ(DO)>2 mg/L时,净化槽对COD负荷、C/N等具有一定的抗冲击性能。使用实际生活污水评价净化槽的运行效果,其COD、NH4+-N、TN去除率分别高达89.60%、87.03%、82.22%,脱氮性能优于传统颗粒填料净化槽。净化槽中Ferruginibacter、Candidatus_Saccharimonas、Terrimonas为优势菌属,能够分解污水中大分子有机物,好氧池与缺氧池中Terrimonas、Acidovorax、Thermomonas等菌属能够在氮循环中起到不同的促进作用。
为解决农村生活污水分布广、差异大、变化多的难题,探究利用新型玄武岩纤维(BF)作为生物载体构建一体化净化槽装置。通过多因素正交试验与处理实际污水评价其效果,并对好氧、缺氧反应池进行微生物菌群分析。结果表明:当净化槽好氧池ρ(DO)为3 mg/L,HRT为8 h,pH为7~7.5时,净化槽对COD、NH4+-N、TN等污染物去除效果最佳,且当好氧池ρ(DO)>2 mg/L时,净化槽对COD负荷、C/N等具有一定的抗冲击性能。使用实际生活污水评价净化槽的运行效果,其COD、NH4+-N、TN去除率分别高达89.60%、87.03%、82.22%,脱氮性能优于传统颗粒填料净化槽。净化槽中Ferruginibacter、Candidatus_Saccharimonas、Terrimonas为优势菌属,能够分解污水中大分子有机物,好氧池与缺氧池中Terrimonas、Acidovorax、Thermomonas等菌属能够在氮循环中起到不同的促进作用。
2022, 40(7): 153-158.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207022
摘要:
针对当前全球海洋垃圾污染造成严重生态破坏等问题,提出了一种基于改进Faster R-CNN的海面垃圾检测算法以及视频中前后2帧目标是否为同一目标的方法。改进Faster R-CNN算法通过将常用的VGG16特征提取网络替换为ResNet101网络并融入特征金字塔,提高对小目标的检测精度;判断视频前后两帧目标是否为同一目标的方法则通过对比前后2帧目标的面积、重合度以及颜色差异度确定是否为同一目标。在现场拍摄数据上的实验结果表明,与传统Faster R-CNN相比,该改进Faster R-CNN的mAP值提高了4.9%,损失曲线的收敛速度更快,且在实际检测中的检测效果更好;前后两帧是否同一物体的判断方法在九段视频的最高精测判断精度高达100%,平均准确率为93%。该研究方法主要包括以下优点:1)改进Faster R-CNN在海面小目标垃圾检测上具有更高的精度;2)判断视频中前后2帧目标是否为同一目标的算法代码复杂度小,方便根据实际情况更改判断阈值。
针对当前全球海洋垃圾污染造成严重生态破坏等问题,提出了一种基于改进Faster R-CNN的海面垃圾检测算法以及视频中前后2帧目标是否为同一目标的方法。改进Faster R-CNN算法通过将常用的VGG16特征提取网络替换为ResNet101网络并融入特征金字塔,提高对小目标的检测精度;判断视频前后两帧目标是否为同一目标的方法则通过对比前后2帧目标的面积、重合度以及颜色差异度确定是否为同一目标。在现场拍摄数据上的实验结果表明,与传统Faster R-CNN相比,该改进Faster R-CNN的mAP值提高了4.9%,损失曲线的收敛速度更快,且在实际检测中的检测效果更好;前后两帧是否同一物体的判断方法在九段视频的最高精测判断精度高达100%,平均准确率为93%。该研究方法主要包括以下优点:1)改进Faster R-CNN在海面小目标垃圾检测上具有更高的精度;2)判断视频中前后2帧目标是否为同一目标的算法代码复杂度小,方便根据实际情况更改判断阈值。
2022, 40(7): 159-164,185.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207023
摘要:
基于固相萃取(SPE)和气相色谱/质谱联用技术(GC-MS),建立了一种焦化废水中痕量苯并(a)芘(BaP)的定量分析方法。BaP水样添加甲醇改性后经SPE富集净化、二氯甲烷洗脱、氮吹浓缩、二氯甲烷或乙腈定容后采用GC-MS进行定量分析。结果表明:在优化的样品前处理和分析条件下,BaP标准曲线的线性相关系数R2>0.99,方法回收率为79.6%~85.5%,方法检出限和定量限分别为4.33 ng/L和14.45 ng/L。该方法应用于内蒙古某焦化厂二级生化出水加标样品中BaP的测定,得到BaP的回收率为83.3%~89.3%,表明其灵敏度高、选择性好,适用于焦化废水中痕量BaP的定量检测。
基于固相萃取(SPE)和气相色谱/质谱联用技术(GC-MS),建立了一种焦化废水中痕量苯并(a)芘(BaP)的定量分析方法。BaP水样添加甲醇改性后经SPE富集净化、二氯甲烷洗脱、氮吹浓缩、二氯甲烷或乙腈定容后采用GC-MS进行定量分析。结果表明:在优化的样品前处理和分析条件下,BaP标准曲线的线性相关系数R2>0.99,方法回收率为79.6%~85.5%,方法检出限和定量限分别为4.33 ng/L和14.45 ng/L。该方法应用于内蒙古某焦化厂二级生化出水加标样品中BaP的测定,得到BaP的回收率为83.3%~89.3%,表明其灵敏度高、选择性好,适用于焦化废水中痕量BaP的定量检测。
2022, 40(7): 165-171.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207024
摘要:
研究了钌铱摩尔比对钌铱电极微观结构、化学性质、电化学性能和脱氮性能的影响。采用电化学方法测试了电极的电化学性能。结果表明:Ru-Ir固溶体为金红石晶体,晶粒分布均匀,连接紧密。随着Ir摩尔比的增加,Ru-Ir电极的电化学性能先升高后降低。当n(Ru):n(Ir)为2:1时,Ru2/3Ir1/3O2电极的电化学性能最佳。Ru2/3Ir1/3O2电极的析氯电位、腐蚀电流密度和电导率分别是RuO2电极的0.998,0.755,1.816倍。在处理高氯氨氮模拟废水时,利用合成电极氧化脱除氨氮的结果表明,Ru2/3Ir1/3O2电极的处理效果最好,当电流为0.5 A时,50 min内氨氮脱除率可达到75.2%,证明了电催化技术能有效处理高氯氨氮废水。
研究了钌铱摩尔比对钌铱电极微观结构、化学性质、电化学性能和脱氮性能的影响。采用电化学方法测试了电极的电化学性能。结果表明:Ru-Ir固溶体为金红石晶体,晶粒分布均匀,连接紧密。随着Ir摩尔比的增加,Ru-Ir电极的电化学性能先升高后降低。当n(Ru):n(Ir)为2:1时,Ru2/3Ir1/3O2电极的电化学性能最佳。Ru2/3Ir1/3O2电极的析氯电位、腐蚀电流密度和电导率分别是RuO2电极的0.998,0.755,1.816倍。在处理高氯氨氮模拟废水时,利用合成电极氧化脱除氨氮的结果表明,Ru2/3Ir1/3O2电极的处理效果最好,当电流为0.5 A时,50 min内氨氮脱除率可达到75.2%,证明了电催化技术能有效处理高氯氨氮废水。
2022, 40(7): 172-178.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207025
摘要:
为解决粤港澳大湾区某经济开发区企业废气扰民、厂居邻避问题,对开发区工业区内常被投诉重点污染企业进行普查和排放测试,开展了大气环境污染源快速识别系统的应用研究。采用SPIMS (在线挥发性有机物质谱)对企业进行VOCs排放特征测试并建立指纹数据库,通过敏感点离线采样、走航监测等手段,建立匹配特征数据谱图,结合污染特征相关性分析,构建了对应污染源排放特征(指纹)数据库及污染源快速识别模型。确定了工业园区6家存在潜在污染扩散的重点企业,包括2家塑料制品企业、1家香料制造企业、3家电子产品制造企业。经工业园区污染源企业现场监测以及居民敏感小区环境空气样品组分分析,判断其中2家电子产品制造企业和1家塑料制品企业污染源排放特征臭气污染物传输到敏感小区,以甲烷、正丁烷、异戊烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、间、对二甲苯等物质为主,为精准控污提供了实质性证据,为该区工业源的日常管控和污染投诉快速响应提供参考。
为解决粤港澳大湾区某经济开发区企业废气扰民、厂居邻避问题,对开发区工业区内常被投诉重点污染企业进行普查和排放测试,开展了大气环境污染源快速识别系统的应用研究。采用SPIMS (在线挥发性有机物质谱)对企业进行VOCs排放特征测试并建立指纹数据库,通过敏感点离线采样、走航监测等手段,建立匹配特征数据谱图,结合污染特征相关性分析,构建了对应污染源排放特征(指纹)数据库及污染源快速识别模型。确定了工业园区6家存在潜在污染扩散的重点企业,包括2家塑料制品企业、1家香料制造企业、3家电子产品制造企业。经工业园区污染源企业现场监测以及居民敏感小区环境空气样品组分分析,判断其中2家电子产品制造企业和1家塑料制品企业污染源排放特征臭气污染物传输到敏感小区,以甲烷、正丁烷、异戊烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、间、对二甲苯等物质为主,为精准控污提供了实质性证据,为该区工业源的日常管控和污染投诉快速响应提供参考。
2022, 40(7): 179-185.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207026
摘要:
唐山作为钢铁生产密集型城市,2020年粗钢产量为1.44亿t,全市规模以上工业综合能耗综9974万t标准煤,2018年唐山市工业SO2、NO<i>x排放量近6.9万,15.8万t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供了借鉴。
唐山作为钢铁生产密集型城市,2020年粗钢产量为1.44亿t,全市规模以上工业综合能耗综9974万t标准煤,2018年唐山市工业SO2、NO<i>x排放量近6.9万,15.8万t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供了借鉴。
2022, 40(7): 186-192.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207027
摘要:
采用面积折算法对北京大兴旧宫装配式建筑工程新建房屋装修垃圾进行估算,用蒙特卡洛模拟分析翻新周期,并预估翻新垃圾年产量;对惰性装修垃圾污染物特征分析,并提出了针对北京市装修垃圾的管理建议。具体结果为:住宅区新装修垃圾量为164.08 t,相对误差约为9.58%。运用Oracle Crystal Ball进行蒙特卡罗模拟分析,进行20000次模拟可知,北京市住宅建筑翻新周期为7~10年;并进行未来翻新预估,得出翻新装修面积为UA=[Ay-15,r … Ay-4,r]×t;惰性装修垃圾中重金属As、Pb、Cd、Cr和Zn均超过北京市环境背景值。为避免直接堆放或填埋造成环境污染,须加强源头施工装修活动管控,对有毒有害成分实施专项处置方案,并建立装修垃圾无害化监测管理体系。该结果可为不同类型装修垃圾专项处理方案制定提供有效的数据参考。
采用面积折算法对北京大兴旧宫装配式建筑工程新建房屋装修垃圾进行估算,用蒙特卡洛模拟分析翻新周期,并预估翻新垃圾年产量;对惰性装修垃圾污染物特征分析,并提出了针对北京市装修垃圾的管理建议。具体结果为:住宅区新装修垃圾量为164.08 t,相对误差约为9.58%。运用Oracle Crystal Ball进行蒙特卡罗模拟分析,进行20000次模拟可知,北京市住宅建筑翻新周期为7~10年;并进行未来翻新预估,得出翻新装修面积为UA=[Ay-15,r … Ay-4,r]×t;惰性装修垃圾中重金属As、Pb、Cd、Cr和Zn均超过北京市环境背景值。为避免直接堆放或填埋造成环境污染,须加强源头施工装修活动管控,对有毒有害成分实施专项处置方案,并建立装修垃圾无害化监测管理体系。该结果可为不同类型装修垃圾专项处理方案制定提供有效的数据参考。
2022, 40(7): 193-199.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207028
摘要:
污水近零排放是提高高新区水资源利用效率,推动产业结构调整升级的有效途径。然而,目前近零排放研究多关注单元技术的开发与改进,缺乏园区整体的近零排放方案,制约了近零排放在高新区的实践与推广。针对这一问题,以高新区整体为研究对象,在系统分析高新区典型产业的用水、排水特征的基础上,提出耦合单元处理-分质利用、企业处理-综合利用、园区处理-市政杂用、生态处理-生态回用、再生处理-工业回用的"五级处理-五级回用"园区污水近零排放模式,剖析该模式推广运行面临的智慧决策系统开发、水处理关键技术研发以及运行保障体系构建等关键问题,为高新区污水近零排放提供了可行、有效的途径。
污水近零排放是提高高新区水资源利用效率,推动产业结构调整升级的有效途径。然而,目前近零排放研究多关注单元技术的开发与改进,缺乏园区整体的近零排放方案,制约了近零排放在高新区的实践与推广。针对这一问题,以高新区整体为研究对象,在系统分析高新区典型产业的用水、排水特征的基础上,提出耦合单元处理-分质利用、企业处理-综合利用、园区处理-市政杂用、生态处理-生态回用、再生处理-工业回用的"五级处理-五级回用"园区污水近零排放模式,剖析该模式推广运行面临的智慧决策系统开发、水处理关键技术研发以及运行保障体系构建等关键问题,为高新区污水近零排放提供了可行、有效的途径。
2022, 40(7): 200-205,8.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207029
摘要:
砷(As)是一种持久性、毒性强的致癌污染物。近年来我国As污染事件频发,故制定As的人体健康水质基准具有重要意义。以辽河铁岭段为研究对象,采集并分析水样和不同营养级的鱼样中As含量。结合文献调研,确定As的污染物毒性参数与辽河铁岭段饮水相关的部分人群暴露参数;基于线上问卷调查,计算本地居民人均第2、3、4营养级鱼类摄入量分别为0.0268,0.0323,0.0027 kg/d,进而推导出当地代表性鱼类As的第2、3、4营养级国家生物累积因子为8.256,9.281,10.197 L/kg。根据以上参数计算出辽河铁岭段As的人体健康水质基准值为1.976×10-5 mg/L,研究结果可为辽河流域制定水质标准提供参考,为更加科学有效地管控污染物排放和保护人体健康提供依据。
砷(As)是一种持久性、毒性强的致癌污染物。近年来我国As污染事件频发,故制定As的人体健康水质基准具有重要意义。以辽河铁岭段为研究对象,采集并分析水样和不同营养级的鱼样中As含量。结合文献调研,确定As的污染物毒性参数与辽河铁岭段饮水相关的部分人群暴露参数;基于线上问卷调查,计算本地居民人均第2、3、4营养级鱼类摄入量分别为0.0268,0.0323,0.0027 kg/d,进而推导出当地代表性鱼类As的第2、3、4营养级国家生物累积因子为8.256,9.281,10.197 L/kg。根据以上参数计算出辽河铁岭段As的人体健康水质基准值为1.976×10-5 mg/L,研究结果可为辽河流域制定水质标准提供参考,为更加科学有效地管控污染物排放和保护人体健康提供依据。
2022, 40(7): 206-221,178.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207030
摘要:
材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。
材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。
2022, 40(7): 222-231,247.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207031
摘要:
二噁英可在环境中造成持久性有机污染和危害。自20世纪80年代在生活垃圾焚烧烟气中发现二噁英以来,各国学者针对二噁英排放控制开展了大量基础和应用研究。其中化学抑制剂可从根源上抑制焚烧过程中二噁英生成,一直是该领域的研究热点。介绍了二噁英的生成机理及现有控制策略,指出采用抑制剂的优越性;综述了二噁英抑制剂种类及抑制机理,包括常用的氮基/硫基抑制剂、碱性抑制剂和复合抑制剂,并特别阐述了新型磷基抑制剂的研究进展。根据各类抑制剂在实验室的小试研究成果,提出了未来新型抑制剂的研发思路。而实际焚烧工况复杂多变、抑制剂对二噁英的控制效果不稳定,难以达到小试实验效果,因此抑制剂在实际生活垃圾焚烧过程中的应用和推广仍需深入研究和优化。
二噁英可在环境中造成持久性有机污染和危害。自20世纪80年代在生活垃圾焚烧烟气中发现二噁英以来,各国学者针对二噁英排放控制开展了大量基础和应用研究。其中化学抑制剂可从根源上抑制焚烧过程中二噁英生成,一直是该领域的研究热点。介绍了二噁英的生成机理及现有控制策略,指出采用抑制剂的优越性;综述了二噁英抑制剂种类及抑制机理,包括常用的氮基/硫基抑制剂、碱性抑制剂和复合抑制剂,并特别阐述了新型磷基抑制剂的研究进展。根据各类抑制剂在实验室的小试研究成果,提出了未来新型抑制剂的研发思路。而实际焚烧工况复杂多变、抑制剂对二噁英的控制效果不稳定,难以达到小试实验效果,因此抑制剂在实际生活垃圾焚烧过程中的应用和推广仍需深入研究和优化。
2022, 40(7): 232-239,131.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207032
摘要:
生物质气化是实现生物质分布式开发和能源化转化的有效途径,用途广泛灵活性强,助力清洁能源系统构建,在世界范围内得到了广泛研究与应用。采用文献计量分析结合S型曲线及可视化工具,对2001-2020年Web of Science Core数据库中"Biomass gasification"主题的12034篇研究论文进行了定量分析。结果表明:生物质气化主题研究论文以稳定的年增长率从2001年的58篇增加到2020年的1517篇;发文量的S型曲线表明:生物质气化技术在未来的15年仍有很大的创新及发展潜力;中国的累计论文发表数量最多(3201篇,占全球总发文量的26.60%),在国际合作网络中占据核心地位,而欧美国家的发文质量相对更高;关键词共现及演进路径分析表明,生物质气化副产物的高值化利用、新型气化工艺的开发(耦合工艺、化学链气化)、对碳中和的潜在贡献及"能源、火用、经济、环境"综合效益评价成为新的研究重点。
生物质气化是实现生物质分布式开发和能源化转化的有效途径,用途广泛灵活性强,助力清洁能源系统构建,在世界范围内得到了广泛研究与应用。采用文献计量分析结合S型曲线及可视化工具,对2001-2020年Web of Science Core数据库中"Biomass gasification"主题的12034篇研究论文进行了定量分析。结果表明:生物质气化主题研究论文以稳定的年增长率从2001年的58篇增加到2020年的1517篇;发文量的S型曲线表明:生物质气化技术在未来的15年仍有很大的创新及发展潜力;中国的累计论文发表数量最多(3201篇,占全球总发文量的26.60%),在国际合作网络中占据核心地位,而欧美国家的发文质量相对更高;关键词共现及演进路径分析表明,生物质气化副产物的高值化利用、新型气化工艺的开发(耦合工艺、化学链气化)、对碳中和的潜在贡献及"能源、火用、经济、环境"综合效益评价成为新的研究重点。
2022, 40(7): 240-247.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207033
摘要:
长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便普遍采用堆沤处理,72.3%以上的养殖场堆(沤)肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17.89%的养殖场粪水贮存池容积和67.5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25.56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。
长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便普遍采用堆沤处理,72.3%以上的养殖场堆(沤)肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17.89%的养殖场粪水贮存池容积和67.5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25.56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。
2022, 40(7): 248-252.
doi: DOI:10.13205/j.hjgc.202207034
摘要:
污泥运输可为污泥处理处置其他环节稳定、高效的运行提供保障。在污泥运输的众多方式中,管道输送污泥相对于传统的汽车输送污泥具有密闭、安全和高效等特点,成为污泥运输行业研究的焦点。在设计污泥管道输送系统时,计算运送污泥所需的管道压力尤为重要,但是管道压力的计算容易受到污泥流变特性的影响。首先介绍了温度、含水率、pH值及剪切速率等参数对污泥流变特性的影响;总结了含水率>90%的污泥与含水率在60%~90%的污泥管道输送研究现状,并分析了污泥管道输送的能耗与成本,管道输送适用于城市中心地区地下污水处理厂污泥处理处置的输送;并指出通过改进污泥在管道内的输送方式、改善污泥的流动特性等措施来提高污泥管道输送效率及降低管道输送运行维护费用。
污泥运输可为污泥处理处置其他环节稳定、高效的运行提供保障。在污泥运输的众多方式中,管道输送污泥相对于传统的汽车输送污泥具有密闭、安全和高效等特点,成为污泥运输行业研究的焦点。在设计污泥管道输送系统时,计算运送污泥所需的管道压力尤为重要,但是管道压力的计算容易受到污泥流变特性的影响。首先介绍了温度、含水率、pH值及剪切速率等参数对污泥流变特性的影响;总结了含水率>90%的污泥与含水率在60%~90%的污泥管道输送研究现状,并分析了污泥管道输送的能耗与成本,管道输送适用于城市中心地区地下污水处理厂污泥处理处置的输送;并指出通过改进污泥在管道内的输送方式、改善污泥的流动特性等措施来提高污泥管道输送效率及降低管道输送运行维护费用。
