登录
注册
E-alert
登录
注册
E-alert
2023年 第41卷 第3期
2023, 41(3): 1-11,41.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303001
摘要:
为提升我国长江中下游城市水生态环境质量,以该地区65个地级市为研究对象,总结城市水资源、水环境、水生态现状,并进行相应的问题解析。结果表明:长江中下游地区城市用水量大、再生水利用率低导致水资源压力较大;污水排放量大、工业污染严重、管网及污水处理厂效能较差、地表径流污染负荷大、水动力不足、水体连通性受阻、湖泊面积萎缩等原因导致城市水体水质较差、水生态功能退化、湖泊富营养化。基于城市水生态环境问题解析的结果,确定地区城市水生态环境近期(2021-2025年)、中期(2026-2030年)和远期(2031-2035年)3个阶段的目标,提出各阶段对应的水资源、水环境、水生态等方面的水生态环境综合整治对策和路线图。
为提升我国长江中下游城市水生态环境质量,以该地区65个地级市为研究对象,总结城市水资源、水环境、水生态现状,并进行相应的问题解析。结果表明:长江中下游地区城市用水量大、再生水利用率低导致水资源压力较大;污水排放量大、工业污染严重、管网及污水处理厂效能较差、地表径流污染负荷大、水动力不足、水体连通性受阻、湖泊面积萎缩等原因导致城市水体水质较差、水生态功能退化、湖泊富营养化。基于城市水生态环境问题解析的结果,确定地区城市水生态环境近期(2021-2025年)、中期(2026-2030年)和远期(2031-2035年)3个阶段的目标,提出各阶段对应的水资源、水环境、水生态等方面的水生态环境综合整治对策和路线图。
2023, 41(3): 12-20.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303002
摘要:
渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,CODMn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明:由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5~10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。
渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,CODMn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明:由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5~10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。
2023, 41(3): 26-33.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303004
摘要:
以实际脱硫废水为原水,在不同石灰乳、聚合硫酸铁、海藻酸钠的复配条件下,对混凝沉淀后溶液SO42-浓度、pH值、Zeta电位及矾花粒径、表面形貌、官能团和晶体结构等进行分析,探索石灰软化法中海藻酸钠强化SO42-去除机理。结果表明:相比于同时投加7 g/L石灰和40 mg/L聚合硫酸铁,复配海藻酸钠可使出水SO42-浓度由3991.15 mg/L降低至3238.60 mg/L(均值),pH值(均值)由9.66升高至9.69。海藻酸钠通过吸附电中和及吸附架桥作用促进胶粒的聚集,在投加量为3 mg/L时形成中值粒径30.41 μm的矾花。投加海藻酸钠形成的CaSO4晶体更加规整,晶簇较为细小但极为密集,强化了SO42-去除。红外光谱和X射线衍射分析表明,海藻酸钠的羧基(-COO-)可能通过螯合Ca2+等金属离子促进石灰溶解,从而使CaSO4结晶效果更好。正交实验结果显示,去除SO42-较适宜的复配组合为石灰7 g/L+聚合硫酸铁30 mg/L+海藻酸钠2 mg/L,SO42-去除率可达到80.94%。
以实际脱硫废水为原水,在不同石灰乳、聚合硫酸铁、海藻酸钠的复配条件下,对混凝沉淀后溶液SO42-浓度、pH值、Zeta电位及矾花粒径、表面形貌、官能团和晶体结构等进行分析,探索石灰软化法中海藻酸钠强化SO42-去除机理。结果表明:相比于同时投加7 g/L石灰和40 mg/L聚合硫酸铁,复配海藻酸钠可使出水SO42-浓度由3991.15 mg/L降低至3238.60 mg/L(均值),pH值(均值)由9.66升高至9.69。海藻酸钠通过吸附电中和及吸附架桥作用促进胶粒的聚集,在投加量为3 mg/L时形成中值粒径30.41 μm的矾花。投加海藻酸钠形成的CaSO4晶体更加规整,晶簇较为细小但极为密集,强化了SO42-去除。红外光谱和X射线衍射分析表明,海藻酸钠的羧基(-COO-)可能通过螯合Ca2+等金属离子促进石灰溶解,从而使CaSO4结晶效果更好。正交实验结果显示,去除SO42-较适宜的复配组合为石灰7 g/L+聚合硫酸铁30 mg/L+海藻酸钠2 mg/L,SO42-去除率可达到80.94%。
2023, 41(3): 34-41.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303005
摘要:
给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明:溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。
给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明:溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。
2023, 41(3): 42-48.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303006
摘要:
污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K2FeO4)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K2FeO4和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K2FeO4氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23~10.72 ms)占比为99.68%~99.81%,毛细管水(70.00~700.00 ms)占比为0.19%~0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果:泥饼中水分分布与图像亮度呈线性相关关系。该研究可为污泥深度脱水提供数据支撑和理论基础。
污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K2FeO4)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K2FeO4和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K2FeO4氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23~10.72 ms)占比为99.68%~99.81%,毛细管水(70.00~700.00 ms)占比为0.19%~0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果:泥饼中水分分布与图像亮度呈线性相关关系。该研究可为污泥深度脱水提供数据支撑和理论基础。
2023, 41(3): 49-56.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303007
摘要:
以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明:1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。
以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明:1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。
2023, 41(3): 57-64.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303008
摘要:
以戊二醛为交联剂、淀粉纳米晶(SNCs)为基材接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制备了一种新型生物基吸附剂(SNCs-PEI)。利用粒径、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和能量色散X射线谱(EDX)对SNCs-PEI进行表征,并探究其对阴离子染料的吸附效果。当pH=3时,SNCs-PEI 的Zeta电位达到+37.9 mV,对阴离子染料甲基橙(MO)和刚果红(CR)均具有良好的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、染料初始浓度、温度对SNCs-PEI吸附性能的影响。研究表明:在pH为3,SNCs-PEI投加量为0.1 g,MO、CR初始浓度为130 mg/L的条件下,SNCs-PEI对MO和CR的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir吸附模型,SNCs-PEI对MO、CR的最大吸附量分别为82.10,57.34 mg/g,吸附过程属于一个自发的吸热过程。该新型生物吸附剂的研究对含阴离子染料工业废水的去除提供了一种新途径。
以戊二醛为交联剂、淀粉纳米晶(SNCs)为基材接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制备了一种新型生物基吸附剂(SNCs-PEI)。利用粒径、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和能量色散X射线谱(EDX)对SNCs-PEI进行表征,并探究其对阴离子染料的吸附效果。当pH=3时,SNCs-PEI 的Zeta电位达到+37.9 mV,对阴离子染料甲基橙(MO)和刚果红(CR)均具有良好的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、染料初始浓度、温度对SNCs-PEI吸附性能的影响。研究表明:在pH为3,SNCs-PEI投加量为0.1 g,MO、CR初始浓度为130 mg/L的条件下,SNCs-PEI对MO和CR的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir吸附模型,SNCs-PEI对MO、CR的最大吸附量分别为82.10,57.34 mg/g,吸附过程属于一个自发的吸热过程。该新型生物吸附剂的研究对含阴离子染料工业废水的去除提供了一种新途径。
2023, 41(3): 65-73,83.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303009
摘要:
为了解生物滞留池的细菌群落多样性特征,选取珠海市3个典型生物滞留池为样点,采集19个土壤样本,基于16S rRNA基因高通量测序技术,分析了生物滞留池的细菌群落结构及多样性,探讨了细菌群落与土壤因子的关系及生态功能。结果表明:珠海市生物滞留池的优势菌门(相对丰度>5%)为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),还含有大量厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、糖化细菌门(Saccharibacteria)、蓝菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等细菌群落。生物滞留池细菌群落的多样性和丰富度较高,细菌群落结构受生物滞留池中植被类型的影响显著,受土壤深度的影响不显著。土壤因子分析发现,总有机碳(TOC)、总硫(TS)、总氮(TN)、铵氮(NH4+-N)和硝酸盐氮(NO3--N)对细菌群落的影响较强,pH值、亚硝酸盐氮(NO2--N)的影响较弱;变形菌门的丰度与NH4+-N、NO3--N含量呈显著中等负相关,绿弯菌门与TOC、TN呈显著中等负相关,硝化螺旋菌门与pH值呈显著中等正相关,与NO2--N呈极显著强正相关,拟杆菌门与NO3--N呈显著中等负相关,浮霉菌门与NH4+-N呈显著中等负相关。生态功能预测结果显示,生物滞留池的细菌群落具备较为完善的基础生态功能,包括氨基酸转运与代谢、能量生产与转化、信号传导机制、无机离子转运与代谢、细胞壁/膜/包膜的生成、转录、碳水化合物的运输和代谢等。
为了解生物滞留池的细菌群落多样性特征,选取珠海市3个典型生物滞留池为样点,采集19个土壤样本,基于16S rRNA基因高通量测序技术,分析了生物滞留池的细菌群落结构及多样性,探讨了细菌群落与土壤因子的关系及生态功能。结果表明:珠海市生物滞留池的优势菌门(相对丰度>5%)为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),还含有大量厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、糖化细菌门(Saccharibacteria)、蓝菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等细菌群落。生物滞留池细菌群落的多样性和丰富度较高,细菌群落结构受生物滞留池中植被类型的影响显著,受土壤深度的影响不显著。土壤因子分析发现,总有机碳(TOC)、总硫(TS)、总氮(TN)、铵氮(NH4+-N)和硝酸盐氮(NO3--N)对细菌群落的影响较强,pH值、亚硝酸盐氮(NO2--N)的影响较弱;变形菌门的丰度与NH4+-N、NO3--N含量呈显著中等负相关,绿弯菌门与TOC、TN呈显著中等负相关,硝化螺旋菌门与pH值呈显著中等正相关,与NO2--N呈极显著强正相关,拟杆菌门与NO3--N呈显著中等负相关,浮霉菌门与NH4+-N呈显著中等负相关。生态功能预测结果显示,生物滞留池的细菌群落具备较为完善的基础生态功能,包括氨基酸转运与代谢、能量生产与转化、信号传导机制、无机离子转运与代谢、细胞壁/膜/包膜的生成、转录、碳水化合物的运输和代谢等。
2023, 41(3): 74-83.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303010
摘要:
采用Mn(NO3)2活化铁盐絮凝污泥制备磁性吸附剂用于烟气中Hg0的脱除。结果表明:1)Mn(NO3)2热分解产生的O2促进了污泥一次热解过程中产生的FeC<em>x分解,并有利于Mn4+与Fe3+等高价态金属氧化物的生成;Mn(NO3)2分解产生的气体有扩孔作用,在其掺杂量为10%时,吸附剂比表面积达到最大(88.5 m2/g),但Mn(NO3)2的掺杂量过高时会产生较多的晶相物质,并导致吸附剂的比表面积降低。2)当Mn掺杂量为10%(记为Mn10-SFS),反应温度为150℃时,吸附剂脱汞效率最高(92.7%)。3)烟气中的O2可对吸附剂中的活性氧进行有效补充,促进Hg0的脱除;NO以及低浓度的SO2对Hg0脱除有一定的促进作用,而H2O与高浓度的SO2则由于竞争吸附对Hg0脱除抑制作用明显。吸附再生试验表明:Mn10-SFS吸附剂具有良好的可再生循环利用性能及稳定性,5次Hg0的吸附脱附循环试验后,其脱汞性能无明显降低。
采用Mn(NO3)2活化铁盐絮凝污泥制备磁性吸附剂用于烟气中Hg0的脱除。结果表明:1)Mn(NO3)2热分解产生的O2促进了污泥一次热解过程中产生的FeC<em>x分解,并有利于Mn4+与Fe3+等高价态金属氧化物的生成;Mn(NO3)2分解产生的气体有扩孔作用,在其掺杂量为10%时,吸附剂比表面积达到最大(88.5 m2/g),但Mn(NO3)2的掺杂量过高时会产生较多的晶相物质,并导致吸附剂的比表面积降低。2)当Mn掺杂量为10%(记为Mn10-SFS),反应温度为150℃时,吸附剂脱汞效率最高(92.7%)。3)烟气中的O2可对吸附剂中的活性氧进行有效补充,促进Hg0的脱除;NO以及低浓度的SO2对Hg0脱除有一定的促进作用,而H2O与高浓度的SO2则由于竞争吸附对Hg0脱除抑制作用明显。吸附再生试验表明:Mn10-SFS吸附剂具有良好的可再生循环利用性能及稳定性,5次Hg0的吸附脱附循环试验后,其脱汞性能无明显降低。
2023, 41(3): 84-89,102.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303011
摘要:
为研究不同温度的热冲击对PPS+PTFE复合滤料及其覆膜后的织物性能的影响,对比160,180,200℃条件下滤料热处理24 h后,滤料热收缩性、特征孔径、孔径分布以及过滤性能的变化。结果表明:经纬向热收缩率随着温度的升高而增加;且覆膜后低于未覆膜前;未覆膜时随着温度升高,中值孔径先减小后增加,最小孔径增加,在200℃时最小孔径增加至12.08 μm;覆膜后,随着温度升高,中值孔径和最小孔径均先增加后减小;受特征孔径和孔径分布的影响,未覆膜时,未加热滤料的孔径分布最为集中,主要分布在12.54~13.25 μm,其对0.7~2.5 μm的PM2.5分级过滤效率可达到70%以上,高于3组加热后的过滤效率;覆膜后,200℃下的孔径分布最为集中,分级过滤效率最高,对0.5~2.5 μm的微细颗粒物分级过滤效率可达到80%以上。
为研究不同温度的热冲击对PPS+PTFE复合滤料及其覆膜后的织物性能的影响,对比160,180,200℃条件下滤料热处理24 h后,滤料热收缩性、特征孔径、孔径分布以及过滤性能的变化。结果表明:经纬向热收缩率随着温度的升高而增加;且覆膜后低于未覆膜前;未覆膜时随着温度升高,中值孔径先减小后增加,最小孔径增加,在200℃时最小孔径增加至12.08 μm;覆膜后,随着温度升高,中值孔径和最小孔径均先增加后减小;受特征孔径和孔径分布的影响,未覆膜时,未加热滤料的孔径分布最为集中,主要分布在12.54~13.25 μm,其对0.7~2.5 μm的PM2.5分级过滤效率可达到70%以上,高于3组加热后的过滤效率;覆膜后,200℃下的孔径分布最为集中,分级过滤效率最高,对0.5~2.5 μm的微细颗粒物分级过滤效率可达到80%以上。
2023, 41(3): 90-96.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303012
摘要:
选取工业涂装VOCs废气作为试验对象,以蜂窝活性炭和沸石分子筛为吸附剂,设计固定床小试装置进行VOCs吸脱附试验。结果表明:蜂窝活性炭的碘值、比表面积、总孔容及微孔孔容均大于沸石分子筛,分别是沸石分子筛的1.79,2.93,1.55,2.02倍;相同脱附温度、进气风速条件下,VOCs从蜂窝活性炭表面脱附更容易,其脱附时间远低于沸石分子筛;相同反应条件下,蜂窝活性炭对VOCs的饱和吸附量明显高于沸石分子筛,但沸石分子筛的饱和吸附量受反应温度和VOCs浓度的影响相对较小;循环吸脱附10次后,蜂窝活性炭和沸石分子筛对VOCs的吸附率分别下降为第1次时的71.35%和81.15%,沸石分子筛的吸脱附性能更为稳定;蜂窝活性炭饱和吸附量大、脱附时间快,适用于宽负荷、低风量、中高浓度VOCs废气处理;沸石分子筛空气动力学及循环吸脱附性能较好,适用于处理初始温度相对较高、中低浓度VOCs废气。
选取工业涂装VOCs废气作为试验对象,以蜂窝活性炭和沸石分子筛为吸附剂,设计固定床小试装置进行VOCs吸脱附试验。结果表明:蜂窝活性炭的碘值、比表面积、总孔容及微孔孔容均大于沸石分子筛,分别是沸石分子筛的1.79,2.93,1.55,2.02倍;相同脱附温度、进气风速条件下,VOCs从蜂窝活性炭表面脱附更容易,其脱附时间远低于沸石分子筛;相同反应条件下,蜂窝活性炭对VOCs的饱和吸附量明显高于沸石分子筛,但沸石分子筛的饱和吸附量受反应温度和VOCs浓度的影响相对较小;循环吸脱附10次后,蜂窝活性炭和沸石分子筛对VOCs的吸附率分别下降为第1次时的71.35%和81.15%,沸石分子筛的吸脱附性能更为稳定;蜂窝活性炭饱和吸附量大、脱附时间快,适用于宽负荷、低风量、中高浓度VOCs废气处理;沸石分子筛空气动力学及循环吸脱附性能较好,适用于处理初始温度相对较高、中低浓度VOCs废气。
2023, 41(3): 97-102.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303013
摘要:
北方寒冷地区冬季冰冻垃圾不易脱水,严重影响焚烧发电厂入炉垃圾的焚烧效率,已成为影响寒区垃圾焚烧发电行业发展的难题。主要围绕寒区焚烧发电厂中储坑垃圾在0~10 d发酵周期内,垃圾厌氧发酵渗滤液COD、TOC、NH4+-N、TN、TP等指标随发酵温度(10,20,30℃)的变化规律开展研究。结果表明:10℃下,渗滤液中COD、TOC、TN、NH4+-N的浓度在0~4 d内均呈快速下降趋势,TP浓度在第6天下降到最低值。随后6~10 d各指标含量逐步升高,COD、TN、NH4+-N、TP在第10天达到最大值。而在20,30℃下,COD、TOC、NH4+-N、TP浓度在0~3 d逐渐下降,3~7 d内各指标逐渐升高,在7~10 d内浓度逐渐下降。分析认为,发酵初期渗滤液中各指标浓度降低主要是由于垃圾中水分的析出,而发酵中期垃圾固体中大分子有机物被降解为小分子有机物并转移到渗滤液中,导致渗滤液各指标上升。在发酵后期,微生物对渗滤液中C、N、P的利用是指标浓度下降的主要原因。此外,垃圾在发酵温度高于20℃,发酵时间超过3~4 d时,垃圾中大分子纤维链断裂,有机物大量降解进入渗滤液中导致垃圾热值降低,最终影响了垃圾焚烧效果。综合考虑垃圾发酵渗滤液有机物变化、垃圾热值及储坑池容等因素,确定寒冷地区垃圾在储坑中的发酵温度和时间控制在10~20℃,堆酵3~6 d为宜。该研究结果可为深入研究寒区冰冻垃圾焚烧效率影响因素提供数据参考。
北方寒冷地区冬季冰冻垃圾不易脱水,严重影响焚烧发电厂入炉垃圾的焚烧效率,已成为影响寒区垃圾焚烧发电行业发展的难题。主要围绕寒区焚烧发电厂中储坑垃圾在0~10 d发酵周期内,垃圾厌氧发酵渗滤液COD、TOC、NH4+-N、TN、TP等指标随发酵温度(10,20,30℃)的变化规律开展研究。结果表明:10℃下,渗滤液中COD、TOC、TN、NH4+-N的浓度在0~4 d内均呈快速下降趋势,TP浓度在第6天下降到最低值。随后6~10 d各指标含量逐步升高,COD、TN、NH4+-N、TP在第10天达到最大值。而在20,30℃下,COD、TOC、NH4+-N、TP浓度在0~3 d逐渐下降,3~7 d内各指标逐渐升高,在7~10 d内浓度逐渐下降。分析认为,发酵初期渗滤液中各指标浓度降低主要是由于垃圾中水分的析出,而发酵中期垃圾固体中大分子有机物被降解为小分子有机物并转移到渗滤液中,导致渗滤液各指标上升。在发酵后期,微生物对渗滤液中C、N、P的利用是指标浓度下降的主要原因。此外,垃圾在发酵温度高于20℃,发酵时间超过3~4 d时,垃圾中大分子纤维链断裂,有机物大量降解进入渗滤液中导致垃圾热值降低,最终影响了垃圾焚烧效果。综合考虑垃圾发酵渗滤液有机物变化、垃圾热值及储坑池容等因素,确定寒冷地区垃圾在储坑中的发酵温度和时间控制在10~20℃,堆酵3~6 d为宜。该研究结果可为深入研究寒区冰冻垃圾焚烧效率影响因素提供数据参考。
2023, 41(3): 103-110.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303014
摘要:
污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2既可减少环境污染,又可制备清洁能源,是一种理想的有机固废处理处置技术。通过4因素5水平正交设计的批式实验及产氢动力学,探究餐厨垃圾C/N、混合体系C/N、含水率、初始pH值4个主要因素共同作用对中温条件下污泥餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2的影响。极差与方差分析结果表明:4个主要因素对联合厌氧发酵产H2结果影响较明显,而餐厨垃圾C/N和混合体系C/N的交互作用对产H2结果的影响不显著。不考虑交互作用,以比氢气产量为产H2效能主要表征指标,最终确定餐厨垃圾C/N 为20,联合发酵体系C/N为 10,初始pH值为7,含水率为90%时,产H2效能最佳,此时的累积产氢量为1499.6 mL,比氢气产量为140.96 mL H2/g DS,最大产氢速率为21.73 mL H2/h,最大H2浓度为55.79%。
污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2既可减少环境污染,又可制备清洁能源,是一种理想的有机固废处理处置技术。通过4因素5水平正交设计的批式实验及产氢动力学,探究餐厨垃圾C/N、混合体系C/N、含水率、初始pH值4个主要因素共同作用对中温条件下污泥餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2的影响。极差与方差分析结果表明:4个主要因素对联合厌氧发酵产H2结果影响较明显,而餐厨垃圾C/N和混合体系C/N的交互作用对产H2结果的影响不显著。不考虑交互作用,以比氢气产量为产H2效能主要表征指标,最终确定餐厨垃圾C/N 为20,联合发酵体系C/N为 10,初始pH值为7,含水率为90%时,产H2效能最佳,此时的累积产氢量为1499.6 mL,比氢气产量为140.96 mL H2/g DS,最大产氢速率为21.73 mL H2/h,最大H2浓度为55.79%。
2023, 41(3): 111-118,128.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303015
摘要:
为缓解垃圾渗滤液输运对管道的结垢影响,设计了渗滤液浸置管材的结垢实验,以实验数据驱动计算流体动力学建模,模拟了渗滤液在直管和90°弯管中的结垢变化趋势,探究了不同管型中垢物的沉积变化特征,分析了温度、流速、管壁粗糙度、垢物粒径等因素对垢物沉积的影响。结果表明:渗滤液输运管道垢物中无机垢和有机垢的占比分别为75.6%和24.4%,垢物晶体成分主要是CaCO3,伴有少量NaCl;垢物沉积量与温度呈正相关,与流速、污垢粒径呈负相关,壁面粗糙度对沉积量影响相对较小;直管和90°弯管2种管型内垢物在多个影响因素作用下的平均沉积率分别为1.26%和7.45%,90°弯管内垢物沉积量显著大于直管。该研究结果可为渗滤液输运管路系统设计与优化提供科学依据。
为缓解垃圾渗滤液输运对管道的结垢影响,设计了渗滤液浸置管材的结垢实验,以实验数据驱动计算流体动力学建模,模拟了渗滤液在直管和90°弯管中的结垢变化趋势,探究了不同管型中垢物的沉积变化特征,分析了温度、流速、管壁粗糙度、垢物粒径等因素对垢物沉积的影响。结果表明:渗滤液输运管道垢物中无机垢和有机垢的占比分别为75.6%和24.4%,垢物晶体成分主要是CaCO3,伴有少量NaCl;垢物沉积量与温度呈正相关,与流速、污垢粒径呈负相关,壁面粗糙度对沉积量影响相对较小;直管和90°弯管2种管型内垢物在多个影响因素作用下的平均沉积率分别为1.26%和7.45%,90°弯管内垢物沉积量显著大于直管。该研究结果可为渗滤液输运管路系统设计与优化提供科学依据。
2023, 41(3): 119-128.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303016
摘要:
以生物沥浸污泥与不同农林废弃物混合堆肥为研究对象,采用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)和三维荧光光谱(3D-EEMs)技术分析了堆肥过程中富里酸结构、组成和含量变化。基础理化性质表明:4个处理组(T1:污泥+甘蔗渣,T2:污染+秸秆,T3:污染+米糠,T4:污染+木屑)均达到堆肥成熟标准;UV-vis和紫外参数SUVA254、SUVA280的变化表明4个堆肥处理组中的腐熟度和富里酸的芳香碳含量均增加,其中T2处理组的腐熟度优于其他处理组。FTIR分析表明富里酸中多糖类、碳水类和脂肪族物质的含量逐渐降低,合成的腐殖酸类物质含量逐渐增加,T3处理组的腐殖化、芳构化程度要优于其他处理组。3D-EEMs分析表明结构简单、共轭程度低的有机物如辅酶、色素等物质被降解消耗,形成共轭程度高的类腐殖质物质,T2处理组的荧光峰强度最大,表明堆肥腐熟效果更好。富里酸含量变化则表明T3处理组腐熟效果优于其他处理组。结果表明,秸秆和米糠与生物沥浸污泥共同堆肥效果较好。
以生物沥浸污泥与不同农林废弃物混合堆肥为研究对象,采用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)和三维荧光光谱(3D-EEMs)技术分析了堆肥过程中富里酸结构、组成和含量变化。基础理化性质表明:4个处理组(T1:污泥+甘蔗渣,T2:污染+秸秆,T3:污染+米糠,T4:污染+木屑)均达到堆肥成熟标准;UV-vis和紫外参数SUVA254、SUVA280的变化表明4个堆肥处理组中的腐熟度和富里酸的芳香碳含量均增加,其中T2处理组的腐熟度优于其他处理组。FTIR分析表明富里酸中多糖类、碳水类和脂肪族物质的含量逐渐降低,合成的腐殖酸类物质含量逐渐增加,T3处理组的腐殖化、芳构化程度要优于其他处理组。3D-EEMs分析表明结构简单、共轭程度低的有机物如辅酶、色素等物质被降解消耗,形成共轭程度高的类腐殖质物质,T2处理组的荧光峰强度最大,表明堆肥腐熟效果更好。富里酸含量变化则表明T3处理组腐熟效果优于其他处理组。结果表明,秸秆和米糠与生物沥浸污泥共同堆肥效果较好。
2023, 41(3): 129-135,215.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303017
摘要:
为提升含硫铁矿采选固废生物氧化分解效率,以皂素-微生物-含硫铁矿采选固废为反应体系,研究皂素对含硫铁矿采选固废生物氧化过程中H+、Fe及S释放的影响,并探讨其作用机制。结果表明:添加30 mg/L皂素,生物氧化38 d后,含硫铁矿采选固废释放H+0.55 mmol/g、总Fe 111.4 mg/g和SO42- 359.3 mg/g,相比未添加皂素的空白对照组,释放量分别提升了175%、82.9%和39.2%。皂素的添加,促进了矿物表面沉淀层(黄钾铁矾、S0)的氧化溶解,并抑制了次生矿物黄钾铁矾生成,从而减缓了钝化作用;可显著减小溶液与矿物表面的接触角、表面张力,增强溶浸液Fe3+在矿物微孔裂隙中的渗透作用,从而加速了含硫铁矿采选固废的氧化与溶解。研究结果可为皂素在含硫铁矿采选固废生物氧化的应用提供理论支撑。
为提升含硫铁矿采选固废生物氧化分解效率,以皂素-微生物-含硫铁矿采选固废为反应体系,研究皂素对含硫铁矿采选固废生物氧化过程中H+、Fe及S释放的影响,并探讨其作用机制。结果表明:添加30 mg/L皂素,生物氧化38 d后,含硫铁矿采选固废释放H+0.55 mmol/g、总Fe 111.4 mg/g和SO42- 359.3 mg/g,相比未添加皂素的空白对照组,释放量分别提升了175%、82.9%和39.2%。皂素的添加,促进了矿物表面沉淀层(黄钾铁矾、S0)的氧化溶解,并抑制了次生矿物黄钾铁矾生成,从而减缓了钝化作用;可显著减小溶液与矿物表面的接触角、表面张力,增强溶浸液Fe3+在矿物微孔裂隙中的渗透作用,从而加速了含硫铁矿采选固废的氧化与溶解。研究结果可为皂素在含硫铁矿采选固废生物氧化的应用提供理论支撑。
2023, 41(3): 136-142.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303018
摘要:
采用连续水槽浸出试验研究了钢渣在胶砂中重金属的长期浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合预测了胶砂30 a重金属累积浸出量。结果表明:钢渣中含有As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属,制备成胶砂后Cr、Cu、Ni和Zn浸出量偏高。随着浸出时间的增加,溶液中重金属离子累积浸出量先快速增加后减缓;胶砂预先养护龄期越长,重金属累积浸出量越低,对重金属Zn的固化作用越明显。水泥胶砂中Cr和Ni、Cu和Zn的浸出规律分别符合Elovich方程和双常数速率方程,掺钢渣胶砂中Cu的浸出规律满足双常数速率方程,而Cr、Ni和Zn的浸出规律满足二级动力学方程。通过动力学方程计算,预测掺钢渣胶砂与纯水泥胶砂中Cr、Cu、Ni和Zn的30 a累积浸出量相比分别降低了49.52%、24.02%、47.20%和89.79%。
采用连续水槽浸出试验研究了钢渣在胶砂中重金属的长期浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合预测了胶砂30 a重金属累积浸出量。结果表明:钢渣中含有As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属,制备成胶砂后Cr、Cu、Ni和Zn浸出量偏高。随着浸出时间的增加,溶液中重金属离子累积浸出量先快速增加后减缓;胶砂预先养护龄期越长,重金属累积浸出量越低,对重金属Zn的固化作用越明显。水泥胶砂中Cr和Ni、Cu和Zn的浸出规律分别符合Elovich方程和双常数速率方程,掺钢渣胶砂中Cu的浸出规律满足双常数速率方程,而Cr、Ni和Zn的浸出规律满足二级动力学方程。通过动力学方程计算,预测掺钢渣胶砂与纯水泥胶砂中Cr、Cu、Ni和Zn的30 a累积浸出量相比分别降低了49.52%、24.02%、47.20%和89.79%。
2023, 41(3): 143-147.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303019
摘要:
为实现工业固废的资源化利用,研究了以钢渣、水渣和脱硫石膏为原料制备的复合胶凝材料作为掺合料替代水泥制备C30混凝土。考察复合胶凝材料的掺入量对胶材标准稠度用水量、凝结时间、混凝土性能的影响。结果表明:净浆的标准稠度用水量和凝结时间与复合胶凝材料的掺入量呈正相关;所制备混凝土的抗压强度随着复合胶凝材料替代水泥量的增加而下降,全部使用胶凝材料制备混凝土试块的28 d抗压强度达到43.5 MPa,为水泥对照组的78.3%。钢渣微粉和脱硫石膏能够促进水渣水化生成钙钒石和水化硅酸钙等水化产物,起到良好的胶结作用,使得混凝土结构致密。该复合胶凝材料可替代部分水泥,减少CO2排放,带来巨大的经济效益和环境效益,具有广阔的市场应用前景。
为实现工业固废的资源化利用,研究了以钢渣、水渣和脱硫石膏为原料制备的复合胶凝材料作为掺合料替代水泥制备C30混凝土。考察复合胶凝材料的掺入量对胶材标准稠度用水量、凝结时间、混凝土性能的影响。结果表明:净浆的标准稠度用水量和凝结时间与复合胶凝材料的掺入量呈正相关;所制备混凝土的抗压强度随着复合胶凝材料替代水泥量的增加而下降,全部使用胶凝材料制备混凝土试块的28 d抗压强度达到43.5 MPa,为水泥对照组的78.3%。钢渣微粉和脱硫石膏能够促进水渣水化生成钙钒石和水化硅酸钙等水化产物,起到良好的胶结作用,使得混凝土结构致密。该复合胶凝材料可替代部分水泥,减少CO2排放,带来巨大的经济效益和环境效益,具有广阔的市场应用前景。
2023, 41(3): 148-154.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303020
摘要:
膜处理技术已成为大多数填埋场处理渗滤液的常用方法,过滤后产生的浓缩液通常采用回灌法进行处置。虽然回灌法投资少、操作方便、运行费用低,但浓缩液高盐低生化性的特点可能导致在回灌后对垃圾的产气和渗滤液水质产生负面影响。通过模拟生化反应器,将纳滤浓缩液周期性回灌至由实际填埋场采集的高、低有机质垃圾样本中,监测甲烷产量、臭气浓度以及渗滤液水质。结果表明:相比清水对照组,回灌浓缩液对产甲烷过程具有抑制效果,且对低有机质含量垃圾的抑制比高有机质垃圾更强;回灌浓缩液后NH3和H2S的释放量变大,主要在快速产甲烷阶段和产甲烷衰减阶段释放;随着浓缩液回灌次数的增加,COD、BOD5、NH3-N、TN、动植物油呈现较好的去除效果,但出水盐浓度将持续上升并超过浓缩液本身。
膜处理技术已成为大多数填埋场处理渗滤液的常用方法,过滤后产生的浓缩液通常采用回灌法进行处置。虽然回灌法投资少、操作方便、运行费用低,但浓缩液高盐低生化性的特点可能导致在回灌后对垃圾的产气和渗滤液水质产生负面影响。通过模拟生化反应器,将纳滤浓缩液周期性回灌至由实际填埋场采集的高、低有机质垃圾样本中,监测甲烷产量、臭气浓度以及渗滤液水质。结果表明:相比清水对照组,回灌浓缩液对产甲烷过程具有抑制效果,且对低有机质含量垃圾的抑制比高有机质垃圾更强;回灌浓缩液后NH3和H2S的释放量变大,主要在快速产甲烷阶段和产甲烷衰减阶段释放;随着浓缩液回灌次数的增加,COD、BOD5、NH3-N、TN、动植物油呈现较好的去除效果,但出水盐浓度将持续上升并超过浓缩液本身。
2023, 41(3): 155-162.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303021
摘要:
以4种常用的有机污染土壤修复植物高羊茅(Festuca arundinacea)、黑麦草(Lolium perenne L.)、苕子(Vicia villosa Roth var)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究材料,通过盆栽试验考察了4种草本植物在磷酸三(1-氯-2-丙基)酯[tris-(1-chloro-2-propyl) phosphate, TCIPP]污染土壤胁迫下的耐受和富集特征,以期筛选出具有一定TCIPP污染土壤修复能力的植物。结果表明:TCIPP具有一定的植物毒性效应,能够抑制4种植物的生长发育,但仅黑麦草的生物量显著降低,其他3种植物的生物量减少不显著。TCIPP易于从植物根部向地上部迁移,其在4种植物组织中的浓度分布均表现为叶>根>茎。4种植物中,苕子叶组织中TCIPP的浓度为15.0 mg/kg,每盆土壤可积累TCIPP 34.9 mg。苕子和紫花苜蓿对土壤中TCIPP的吸收、积累和转运效率较高,其地上部富集系数分别为1.39和1.50,转运系数分别为2.61和3.24。4种植物对TCIPP污染土壤均有较好的修复能力,对土壤中TCIPP削减率为64.7%~91.6%,其中黑麦草根际对土壤中TCIPP的削减率最高,但植物对土壤中TCIPP的提取效率均低于2%,说明土壤中TCIPP的削减主要归因于根际微生物的降解作用。综合考虑各植物对土壤中TCIPP的耐受、富集和削减等因素,可优先考虑黑麦草作为TCIPP污染土壤的修复植物。
以4种常用的有机污染土壤修复植物高羊茅(Festuca arundinacea)、黑麦草(Lolium perenne L.)、苕子(Vicia villosa Roth var)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究材料,通过盆栽试验考察了4种草本植物在磷酸三(1-氯-2-丙基)酯[tris-(1-chloro-2-propyl) phosphate, TCIPP]污染土壤胁迫下的耐受和富集特征,以期筛选出具有一定TCIPP污染土壤修复能力的植物。结果表明:TCIPP具有一定的植物毒性效应,能够抑制4种植物的生长发育,但仅黑麦草的生物量显著降低,其他3种植物的生物量减少不显著。TCIPP易于从植物根部向地上部迁移,其在4种植物组织中的浓度分布均表现为叶>根>茎。4种植物中,苕子叶组织中TCIPP的浓度为15.0 mg/kg,每盆土壤可积累TCIPP 34.9 mg。苕子和紫花苜蓿对土壤中TCIPP的吸收、积累和转运效率较高,其地上部富集系数分别为1.39和1.50,转运系数分别为2.61和3.24。4种植物对TCIPP污染土壤均有较好的修复能力,对土壤中TCIPP削减率为64.7%~91.6%,其中黑麦草根际对土壤中TCIPP的削减率最高,但植物对土壤中TCIPP的提取效率均低于2%,说明土壤中TCIPP的削减主要归因于根际微生物的降解作用。综合考虑各植物对土壤中TCIPP的耐受、富集和削减等因素,可优先考虑黑麦草作为TCIPP污染土壤的修复植物。
2023, 41(3): 163-171.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303022
摘要:
原位热脱附技术(ISTD)作为一种物理修复土壤技术,具有污染土壤原位处置、二次污染少、工艺原理简单、高效灵活等优点。针对实际修复土壤过程中不合理的排布方式和对保温措施的忽略造成的脱除率低、能源浪费等问题,利用COMSOL Multiphysics软件模拟污染土壤1000 h的加热过程,在模型验证的基础上探讨了不同排布方式、不同加热井间距和保温措施对土壤升温过程的影响。结果表明:在处理200℃以上沸点的污染物时,选用1.5 m间距下的三角形排布方式能够达到最优的修复效果,并且耗能相对较低。土壤表面施加保温措施,不仅可以防止污染气体泄漏,还可以有效提高加热土壤过程的热效率,采用2.0 m间距下的三角形排布方式施加保温措施后,热效率可相对提高11.667%。
原位热脱附技术(ISTD)作为一种物理修复土壤技术,具有污染土壤原位处置、二次污染少、工艺原理简单、高效灵活等优点。针对实际修复土壤过程中不合理的排布方式和对保温措施的忽略造成的脱除率低、能源浪费等问题,利用COMSOL Multiphysics软件模拟污染土壤1000 h的加热过程,在模型验证的基础上探讨了不同排布方式、不同加热井间距和保温措施对土壤升温过程的影响。结果表明:在处理200℃以上沸点的污染物时,选用1.5 m间距下的三角形排布方式能够达到最优的修复效果,并且耗能相对较低。土壤表面施加保温措施,不仅可以防止污染气体泄漏,还可以有效提高加热土壤过程的热效率,采用2.0 m间距下的三角形排布方式施加保温措施后,热效率可相对提高11.667%。
2023, 41(3): 172-178.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303023
摘要:
近年来,废弃口罩数量巨大,焚烧、填埋等处置方式存在资源浪费和潜在环境风险,寻求一种环保、经济、可行的处置方式成为迫切需要。采用氢氧化钠、正硅酸乙酯和十八烷基三氯硅烷对废弃口罩进行疏水改性,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱分析仪(ATR-FTIR)、接触角测量等分析,结果表明改性后口罩表面形成完整、均匀的疏水包覆层,水接触角达到141.1°。改性后的口罩对润滑油、大豆油的吸附量分别达到28.52,26.84 g/g,且经10次吸油-解吸循环利用,吸油性能仍保持稳定。该研究为废弃口罩的资源化利用提供了一种新途径,具有较好的应用前景。
近年来,废弃口罩数量巨大,焚烧、填埋等处置方式存在资源浪费和潜在环境风险,寻求一种环保、经济、可行的处置方式成为迫切需要。采用氢氧化钠、正硅酸乙酯和十八烷基三氯硅烷对废弃口罩进行疏水改性,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱分析仪(ATR-FTIR)、接触角测量等分析,结果表明改性后口罩表面形成完整、均匀的疏水包覆层,水接触角达到141.1°。改性后的口罩对润滑油、大豆油的吸附量分别达到28.52,26.84 g/g,且经10次吸油-解吸循环利用,吸油性能仍保持稳定。该研究为废弃口罩的资源化利用提供了一种新途径,具有较好的应用前景。
2023, 41(3): 179-184,191.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303024
摘要:
针对现有工业过程气体在线测量预处理方式存在的系统复杂、维护量大、测量延时等问题,基于微孔陶瓷物理特性及空气动力学原理研制了原位渗透管式预处理装置。该预处理装置主要包括光学端和渗透管腔体,当待测气体流经渗透管时,由于绕流作用在来流方向壁面前后形成压差,在压差作用下,气体经过渗透管过滤后进入管内进行激光测量。首先采用CFD数值模拟方法对气体管道和微孔陶瓷渗透管耦合流域进行了流场模拟,发现在单一变量条件下,气体更新速率随着流速和内径的增大而提升,随着外径的增大而降低;然后搭建实验装置进行了实验验证,与流场模拟结果一致;最后进行了原位渗透管式预处理装置研制及现场应用,并采用便携式分析仪进行了对比,发现二者误差<2%。与现有预处理装置相比,渗透管腔体安装于管道内,测量环境与管道工况一致,且取样路径短,可以实现工业过程气体高保真快速在线监测。
针对现有工业过程气体在线测量预处理方式存在的系统复杂、维护量大、测量延时等问题,基于微孔陶瓷物理特性及空气动力学原理研制了原位渗透管式预处理装置。该预处理装置主要包括光学端和渗透管腔体,当待测气体流经渗透管时,由于绕流作用在来流方向壁面前后形成压差,在压差作用下,气体经过渗透管过滤后进入管内进行激光测量。首先采用CFD数值模拟方法对气体管道和微孔陶瓷渗透管耦合流域进行了流场模拟,发现在单一变量条件下,气体更新速率随着流速和内径的增大而提升,随着外径的增大而降低;然后搭建实验装置进行了实验验证,与流场模拟结果一致;最后进行了原位渗透管式预处理装置研制及现场应用,并采用便携式分析仪进行了对比,发现二者误差<2%。与现有预处理装置相比,渗透管腔体安装于管道内,测量环境与管道工况一致,且取样路径短,可以实现工业过程气体高保真快速在线监测。
2023, 41(3): 185-191.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303025
摘要:
场地原位修复中的修复药剂灌注成效是场地修复成果的关键,因此如何评价修复药剂灌注成效对场地原位修复具有重要意义。采用电阻率成像法(electrical resistivity tomography, ERT)对云南某焦化场地在原位修复过程中的修复药剂灌注成效进行评价。根据灌注前、灌注中、灌注后的地下电性差异及变化特征,推断修复药剂在地下的传输分布情形。结果表明:灌注前后监测井中地下水的水温、pH、电导率、氧化还原电位、溶解氧等基本水质参数的变化与场地2D与3D剖面的电性变化基本保持一致,表明修复药剂灌注成效较好,证实了ERT在原位修复药剂灌注成效评价中具有较好的可行性和适用性,可对类似场地原位修复提供参考借鉴。
场地原位修复中的修复药剂灌注成效是场地修复成果的关键,因此如何评价修复药剂灌注成效对场地原位修复具有重要意义。采用电阻率成像法(electrical resistivity tomography, ERT)对云南某焦化场地在原位修复过程中的修复药剂灌注成效进行评价。根据灌注前、灌注中、灌注后的地下电性差异及变化特征,推断修复药剂在地下的传输分布情形。结果表明:灌注前后监测井中地下水的水温、pH、电导率、氧化还原电位、溶解氧等基本水质参数的变化与场地2D与3D剖面的电性变化基本保持一致,表明修复药剂灌注成效较好,证实了ERT在原位修复药剂灌注成效评价中具有较好的可行性和适用性,可对类似场地原位修复提供参考借鉴。
2023, 41(3): 192-201.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303026
摘要:
针对制药企业污水站厌氧池中的温室气体甲烷和恶臭气体,在原有水吸收-光催化-化学吸收治理工艺的基础上,改造形成水吸收-碱吸收-蓄热式焚烧(RTO)-急冷-碱吸收为主的温室气体削减协同恶臭处理新工艺。利用生命周期评价法,对废气治理工艺的环境影响进行特征化、标准化分析。结果表明,改造前、后废气治理工艺的主要环境影响均为全球变暖。通过温室气体削减量核算和经济性评估可知,工艺改造后,总温室效应潜值年削减量可达到7.53×106 kg CO2-eq,运行成本节约1.21×106元。新工艺在实现减污降碳的同时,具有显著的经济和社会效益。
针对制药企业污水站厌氧池中的温室气体甲烷和恶臭气体,在原有水吸收-光催化-化学吸收治理工艺的基础上,改造形成水吸收-碱吸收-蓄热式焚烧(RTO)-急冷-碱吸收为主的温室气体削减协同恶臭处理新工艺。利用生命周期评价法,对废气治理工艺的环境影响进行特征化、标准化分析。结果表明,改造前、后废气治理工艺的主要环境影响均为全球变暖。通过温室气体削减量核算和经济性评估可知,工艺改造后,总温室效应潜值年削减量可达到7.53×106 kg CO2-eq,运行成本节约1.21×106元。新工艺在实现减污降碳的同时,具有显著的经济和社会效益。
2023, 41(3): 202-209,228.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303027
摘要:
印刷行业挥发性有机物(VOCs)污染日益受到关注,经过近几年的持续整治已取得一定成效,但也面临阶段性的治理瓶颈,亟须开展深度治理工作。为了解当前印刷行业VOCs治理存在的问题,通过资料调研、行业协会调研和印刷企业现场调查,分析了印刷行业的规模与地域分布、油墨分类、含VOCs原辅材料可替代性及印刷行业减排潜力等,并在行业发展、印刷技术与治理技术应用、VOCs环境管理等方面与发达国家进行对比,指出了我国印刷行业存在企业规模小和集中度低、印刷与治理技术相对落后、企业治理技术参差不齐等问题。提出VOCs深度治理对策建议:1)不同印刷工艺企业分类施策、精准管控,建议对排放标准适当补充,对新、改、扩建项目进行差异化环评审查,严格执行排污许可制度,并在重污染天气应急管控、污染天气应对、环境执法等工作中实行VOCs企业差异化管理。2)进行政策引导、财税支持,通过调整行业产业结构、把控环境准入政策、加大财税和奖补支持推动企业规模化、集群集中治理。
印刷行业挥发性有机物(VOCs)污染日益受到关注,经过近几年的持续整治已取得一定成效,但也面临阶段性的治理瓶颈,亟须开展深度治理工作。为了解当前印刷行业VOCs治理存在的问题,通过资料调研、行业协会调研和印刷企业现场调查,分析了印刷行业的规模与地域分布、油墨分类、含VOCs原辅材料可替代性及印刷行业减排潜力等,并在行业发展、印刷技术与治理技术应用、VOCs环境管理等方面与发达国家进行对比,指出了我国印刷行业存在企业规模小和集中度低、印刷与治理技术相对落后、企业治理技术参差不齐等问题。提出VOCs深度治理对策建议:1)不同印刷工艺企业分类施策、精准管控,建议对排放标准适当补充,对新、改、扩建项目进行差异化环评审查,严格执行排污许可制度,并在重污染天气应急管控、污染天气应对、环境执法等工作中实行VOCs企业差异化管理。2)进行政策引导、财税支持,通过调整行业产业结构、把控环境准入政策、加大财税和奖补支持推动企业规模化、集群集中治理。
2023, 41(3): 210-215.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303028
摘要:
中国于2018年提出"无废城市"建设试点工作方案。通过对某试点研究区域调研发现,近年来当地生活垃圾产量呈现高出城市人口发展速度,且呈非线性快速增长趋势。传统的预测手段已经无法满足当地垃圾产量的精细化管理需求,难以将当地垃圾处理能力的发展与产量增加的趋势相协调。因此,基于社会多元数据,构建对研究区域整体垃圾总产量预测的模型研究方案。通过将灰色关联分析算法与LightGBM机器学习算法结合,获得了多元社会数据中与研究区域垃圾产生增长关联最为密切的几类特征数据,以进行机器学习模型构建与交叉验证调优,获得了MAE为1.48,MAPE为15.42%的生活垃圾产量精准预测模型。最终利用该模型预测,2025年该地的生活垃圾产量将达到17.23万t/a。
中国于2018年提出"无废城市"建设试点工作方案。通过对某试点研究区域调研发现,近年来当地生活垃圾产量呈现高出城市人口发展速度,且呈非线性快速增长趋势。传统的预测手段已经无法满足当地垃圾产量的精细化管理需求,难以将当地垃圾处理能力的发展与产量增加的趋势相协调。因此,基于社会多元数据,构建对研究区域整体垃圾总产量预测的模型研究方案。通过将灰色关联分析算法与LightGBM机器学习算法结合,获得了多元社会数据中与研究区域垃圾产生增长关联最为密切的几类特征数据,以进行机器学习模型构建与交叉验证调优,获得了MAE为1.48,MAPE为15.42%的生活垃圾产量精准预测模型。最终利用该模型预测,2025年该地的生活垃圾产量将达到17.23万t/a。
2023, 41(3): 216-221.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303029
摘要:
基于全国12个省份、72个典型村镇生活垃圾的采样调查,系统分析了垃圾组分组成、含水率、湿基低位热值、肥效指标(有机质、TN、TP、TK)及重金属含量对焚烧、堆肥及填埋技术可行性的影响。结果表明:村镇生活垃圾全组分、可燃组分、可燃组分(厨余类除外)的湿基低位热值分别为4263,5652,13772 kJ/kg,村镇生活垃圾进行焚烧处理,分选环节可显著提高湿基低位热值。村镇生活垃圾有机质、含水率、N、P、K含量等方面,均基本满足堆肥化处理有关要求,可进行堆肥处理,但部分地区Cd含量超标,应强化源头分类,控制堆肥产品的品质,降低环境风险。村镇生活垃圾填埋处理前对可回收垃圾和有害垃圾进行分类回收,可减少约1/3的填埋垃圾量,并最终减少垃圾填埋渗滤液的污染风险。
基于全国12个省份、72个典型村镇生活垃圾的采样调查,系统分析了垃圾组分组成、含水率、湿基低位热值、肥效指标(有机质、TN、TP、TK)及重金属含量对焚烧、堆肥及填埋技术可行性的影响。结果表明:村镇生活垃圾全组分、可燃组分、可燃组分(厨余类除外)的湿基低位热值分别为4263,5652,13772 kJ/kg,村镇生活垃圾进行焚烧处理,分选环节可显著提高湿基低位热值。村镇生活垃圾有机质、含水率、N、P、K含量等方面,均基本满足堆肥化处理有关要求,可进行堆肥处理,但部分地区Cd含量超标,应强化源头分类,控制堆肥产品的品质,降低环境风险。村镇生活垃圾填埋处理前对可回收垃圾和有害垃圾进行分类回收,可减少约1/3的填埋垃圾量,并最终减少垃圾填埋渗滤液的污染风险。
2023, 41(3): 222-228.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303030
摘要:
在"双碳"目标背景下,温室气体排放核算以及数据质量管理工作的重要性逐渐提升。用电排放是企业重要排放源,电网排放因子会直接影响核算结果。总结分析了国内电网排放因子研究情况,在2020年等公开数据的基础上,计算了2020年中国区域电网排放因子和省级电网排放因子,并与2010年数据进行对比分析。结果表明,2020年电网排放因子相对2010年电网因子下降趋势明显,且地区间差异增大。2020年省级电网排放因子与其对应区域电网排放因子偏差率平均值达到23%。与区域电网排放因子相比,省级电网排放因子核算结果更为精确可明显改善温室气体排放核算的数据质量,因此更适合用于估算用电隐含排放。
在"双碳"目标背景下,温室气体排放核算以及数据质量管理工作的重要性逐渐提升。用电排放是企业重要排放源,电网排放因子会直接影响核算结果。总结分析了国内电网排放因子研究情况,在2020年等公开数据的基础上,计算了2020年中国区域电网排放因子和省级电网排放因子,并与2010年数据进行对比分析。结果表明,2020年电网排放因子相对2010年电网因子下降趋势明显,且地区间差异增大。2020年省级电网排放因子与其对应区域电网排放因子偏差率平均值达到23%。与区域电网排放因子相比,省级电网排放因子核算结果更为精确可明显改善温室气体排放核算的数据质量,因此更适合用于估算用电隐含排放。
2023, 41(3): 237-242.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303032
摘要:
对日本水资源赋存状况、供水用水状况和污水处理与再生利用状况进行了系统梳理和分析。日本水资源总体较为充沛,但关东沿海、北九州和东海等地区严重缺水。近年来(2014-2018年)日本年人均综合用水量稳定在630 m3左右,约是中国的1.5倍;2018年,全国年污水处理总量约为146.4亿m3,平均污水处理成本为143.3日元/m3。日本的再生水利用总量约为2亿m3/a,再生水利用率约为1.5%。大型城市如东京等城市集中式再生水利用率为3.2%,显著高于全国平均水平。日本的再生水利用途径广泛,再生水分类统计工作细致且全面,针对冲厕、景观环境、融雪等9种用途进行分别统计可知:再生水的主要用途为补充地表水用水、观赏性景观环境用水和融雪用水,约占再生水利用总量的78.0%。日本在污水处理与再生利用信息统计、收集、分类等方面的经验和方法可为我国再生水利用规范化管理和发展提供重要参考。
对日本水资源赋存状况、供水用水状况和污水处理与再生利用状况进行了系统梳理和分析。日本水资源总体较为充沛,但关东沿海、北九州和东海等地区严重缺水。近年来(2014-2018年)日本年人均综合用水量稳定在630 m3左右,约是中国的1.5倍;2018年,全国年污水处理总量约为146.4亿m3,平均污水处理成本为143.3日元/m3。日本的再生水利用总量约为2亿m3/a,再生水利用率约为1.5%。大型城市如东京等城市集中式再生水利用率为3.2%,显著高于全国平均水平。日本的再生水利用途径广泛,再生水分类统计工作细致且全面,针对冲厕、景观环境、融雪等9种用途进行分别统计可知:再生水的主要用途为补充地表水用水、观赏性景观环境用水和融雪用水,约占再生水利用总量的78.0%。日本在污水处理与再生利用信息统计、收集、分类等方面的经验和方法可为我国再生水利用规范化管理和发展提供重要参考。
2023, 41(3): 243-254.
doi: 10.13205/j.hjgc.202303033
摘要:
污(废)水处理与资源化是控制水体污染、缓解水资源短缺的重要手段。高效的污水处理工艺是实现污水处理与资源化的关键。膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilm reactor, MABR)是一种集膜技术和生物膜技术于一体的新型污水处理技术,具有氧传质效率高、同步除碳脱氮等优势,因此在污(废)水处理领域得到广泛研究与应用。MABR数学模型是依托于数理逻辑方法的系统定量描述,对于深入解析MABR系统运行机理、优化工艺参数具有重要意义。通过回顾MABR数学模型的发展历程,从底层逻辑出发归纳概括了MABR数学模型涉及的主要过程(包括MABR传质过程模型和MABR反应过程模型);分析了MABR模型研究中的关键影响参数;总结了现有MABR模型研究中存在的问题,并对今后MABR数学模型的研究方向进行了展望。
污(废)水处理与资源化是控制水体污染、缓解水资源短缺的重要手段。高效的污水处理工艺是实现污水处理与资源化的关键。膜曝气生物膜反应器(membrane-aerated biofilm reactor, MABR)是一种集膜技术和生物膜技术于一体的新型污水处理技术,具有氧传质效率高、同步除碳脱氮等优势,因此在污(废)水处理领域得到广泛研究与应用。MABR数学模型是依托于数理逻辑方法的系统定量描述,对于深入解析MABR系统运行机理、优化工艺参数具有重要意义。通过回顾MABR数学模型的发展历程,从底层逻辑出发归纳概括了MABR数学模型涉及的主要过程(包括MABR传质过程模型和MABR反应过程模型);分析了MABR模型研究中的关键影响参数;总结了现有MABR模型研究中存在的问题,并对今后MABR数学模型的研究方向进行了展望。
