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2024年  第42卷  第10期

专论
再生水生态利用安全保障需求与发展策略
胡洪营, 陆韻, 魏东斌, 陈卓, 巫寅虎, 吴乾元, 黄南, 苑宝玲, 徐明, 王爱杰, 刘贤伟, 齐维晓, 柏耀辉, 梁斌, 高淑红, 张志勇, 邹如森
2024, 42(10): 1-10. doi: 10.13205/j.hjgc.202410001
摘要:
再生水生态利用可缓解水资源短缺和改善城市水生态环境。但是,目前还存在再生水的生态效应不清楚,相关水质指标体系和阈值确定方法不完善,深度处理工艺和生态缓冲区构建待优化,经济成本、节能降碳和环境效益缺乏统筹等关键问题。因此,亟需建立快速评价水质生态安全的有效技术与方法,厘清再生水的生态效应,完善再生水水质标准的指标体系,建立体现环境特质的再生水水质安全阈值确定方法,开发新污染物和病原微生物等关键风险因子的绿色去除技术,明晰生态缓冲区构建原理和水质净化融合机制,建立再生水生态利用综合环境效益评价方法和...
水污染防治
稀土高氟废水超低排放的技术策略研究与工程案例
朱利轩, 王湘徽, 辛少菲, 豆小敏, 徐康宁
2024, 42(10): 11-16. doi: 10.13205/j.hjgc.202410002
摘要:
针对某稀土化工厂产生的碱性高氟废水氟超低排放的问题,研究了除氟技术方案及其条件优化,并提出了工艺方案和开展了工程设计。结果表明:氟化钙化学沉淀法更适合高氟废水的除氟,钙氟比的增加有助于化学沉淀除氟效果的提升,但是,过量的CaCl2投加[c(Ca)∶c(F)>0.7]会导致污泥产量的急剧增加;而混凝沉淀更适合低氟废水(<20 mg/L)的进一步深度除氟,c(Al)∶c(F)为13.5且初始pH为6时,出水氟浓度可以稳定在约0.37 mg/L。并基于此提出了高氟废水超低排放工艺方案,开展...
新型高效同步脱氮工艺处理餐厨废水厌氧消化液的工程试验
连晋仕, 王茹, 邓良伟, 王兰
2024, 42(10): 17-25. doi: 10.13205/j.hjgc.202410003
摘要:
开发了一种以短程硝化-反硝化为原理的新型高效同步脱氮工艺(highly efficient single-stage nitrogen removal process,Hesin),并采用1个总容积为300 m3的Hesin装置,通过添加原水偶联限氧运行的联合控制策略,经过185 d启动和运行,成功实现了Hesin工艺对餐厨废水厌氧消化液的高效处理。工程试验结果表明:在稳定运行期间,水力停留时间为100 h,处理水量为60 m3/d,ρ(DO)限制在0.5 mg/L左右,平均TN去除速率可达到(...
深圳宝安区铁岗水库入库河流污染削减研究
刘小蕊, 王志民, 汪银龙
2024, 42(10): 26-32. doi: 10.13205/j.hjgc.202410004
摘要:
为研究入库河流污染物削减问题,以深圳市宝安区铁岗水库为研究对象,结合入库河流水质及现有水质提升工程现状,提出以"调蓄+处理+转输"工艺流程处理流域内面源污染,并对工艺处理结果进行分析。结果表明:铁岗水库4条入库河流污染物含量均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,入河流域内有6.5万m3初雨面源污染未得到解决。通过6个调蓄池收集6.5万m3初期雨水调蓄后,采用A2/O生物反应池+高密度沉淀池+模块化明渠式紫外线消毒装置工艺进行处理;初期雨水中COD去除率达86.9%,B...
我国丘陵山区和平原河网区典型流域面源污染规律研究
王燕, 王洁, 谢自建, 李春华, 叶春, 苗可欣, 魏伟伟, 郑烨
2024, 42(10): 33-40. doi: 10.13205/j.hjgc.202410005
摘要:
由于城镇化进程的差异,不同区域流域面源污染也存在较大差异,为研究典型流域城镇和非城镇面源污染规律及环境效应,选取长江流域丘陵山区(重庆市永川区)和平原河网区(江苏省常州市金坛区)为研究对象,分析不同地貌下城镇面源污染和非城镇面源污染的时空分布特征,并结合降雨特征探究了降雨与城镇和非城镇面源污染物的相关性。结果表明:在长江流域,丘陵山区和平原河网区城镇面源污染占比均远高于非城镇,在丘陵山区降雨较少的冬季(11月—次年3月)差异更显著。两区域对不同面源污染物指标的月度响应不同,丘陵山区的不同形态氮和...
油藏采出液原油相内源微生物群落的富集及稳定性研究
王方舟, 魏岩凤, 朱芳芳, 夏子渊, 苟敏, 汤岳琴
2024, 42(10): 41-49. doi: 10.13205/j.hjgc.202410006
摘要:
油藏采出液的原油相近年来被认为是获得原油降解菌的理想环境,但缺乏对其微生物分离富集的研究。以华北油田6口油井采出液为研究对象,比较了采出液油水两相的微生物群落结构,随后富集了各原油相的内源菌群,同时跟踪了富集过程中的群落演替,并考察了富集菌群对环境因子多次连续扰动的响应。结果表明:原油相的微生物多样性及丰富度均高于水相样品,且两相间的群落结构存在显著差异。P1号、92号和99号油井的原油相中分别含有111、23和9个独特的OTUs。连续富集10代后,富集群落15号、92号和P1号的原油降解率逐步...
内蒙古自治区农村污水治理现状及建议
张同亮, 郑天龙, 李文凯, 成文虎, 朱畅, 门颖欣, 曹英楠, 刘建国, 苑宏超
2024, 42(10): 50-55. doi: 10.13205/j.hjgc.202410007
摘要:
内蒙古自治区是我国北疆重要生态安全屏障,研究该地区农村污水治理效果有利于帮助保障区域生态安全、推进和美乡村建设。对内蒙古自治区585个农村开展污水治理情况调研,并结合调研结果分析了内蒙古自治区西部区、中部区和东部区的农村污水产排特征(人均排水量、排水系数和污水水质情况)和5种污水治理方式(依托改厕进行污水资源化利用、纳入城镇管网、建设集中式污水处理设施、建设分散式污水处理设施和拉运处理)的应用现状(处理规模、工艺类型和出水去向),并在此基础上对内蒙古自治区农村污水处理提出了以下建议:科学评估现有...
铁碳微电解处理典型工业废水研究进展
高静思, 韩慧丽, 陈纳, 聂锦旭, 朱佳, 周建峰
2024, 42(10): 56-64. doi: 10.13205/j.hjgc.202410008
摘要:
在众多工业废水处理工艺中,铁碳微电解技术具有不耗电、运营成本低、适用废水种类多、处理效率高、设备简单且易维护等特点,已被应用于处理印染废水、制药废水、焦化废水和电镀废水等领域。综述了铁碳微电解的作用原理等方面的研究进展,初始pH值、反应时间、铁碳比、曝气量、温度等对废水处理效果有显著影响的工艺条件的优化研究,以及铁碳微电解技术在印染、制药、焦化、造纸废水等典型工业废水处理中的应用现状,并探讨了铁碳微电解技术在应用过程中存在的瓶颈问题,以及相应的突破方向。
大气污染控制
商用活性炭用于加油站油气典型VOCs吸附性能评价
梁文俊, 卢丹, 胡玮
2024, 42(10): 65-72. doi: 10.13205/j.hjgc.202410009
摘要:
活性炭对不同污染物的吸附去除存在较大差异,对市场商用活性炭进行了典型油气组分间二甲苯吸附去除综合性能评价,并进行吸附性能的系统考察。以6种不同基质材质的活性炭为原料,通过设计间二甲苯静态吸附实验,结合活性炭物理、化学性质的表征和对比,综合筛选出吸附性能最优的活性炭进行动态吸附研究,探究了不同间二甲苯气体流速、进口浓度和床层高度对活性炭吸附性能的影响。结果表明:6种活性炭比表面积为851~1851 m2/g,孔体积为0.047~0.698 m3/g,平均孔径为3.0~4.3 nm,对间二甲苯静态吸...
沈阳市PM2.5与O3污染特征分析
魏相男, 马云峰, 包慧玉, 赵慧洁, 孙学斌, 王帅, 侯乐
2024, 42(10): 73-82. doi: 10.13205/j.hjgc.202410010
摘要:
为分析PM2.5与O3的污染特征,利用沈阳市新冠肺炎疫情期间的国控监测站点污染物数据,结合WRF-Chem模式分别对2次污染过程的气象环境与扩散情况在中尺度区域上进行模拟分析,利用HYSPLIT软件对污染过程进行传输通道分析、潜在源区分析和浓度权重分析。结果表明:疫情3年期间,PM2.5浓度一直处于下降状态,O3浓度在2021年处于极低值点。PM2.5与O3污染随季节波动,PM2.5污染呈现出明显的季节特征,秋冬季频发,且受逆温天气、高湿度、高大气稳定度、低风速等不良天气状况影响较大;而O3污染...
公路货运瓶颈节点污染物时空分布特征分析
段开心, 宋国华, 翟志强, 卢淼
2024, 42(10): 83-91. doi: 10.13205/j.hjgc.202410011
摘要:
研究公路货运瓶颈节点的污染物形成机理与分布特征可为货运高排区域的大气污染联防联控提供理论依据。通过采集北京市重点货运路网的逐秒行驶轨迹数据、重型柴油车排放测试数据,依据拥堵形成消散机理,设计基于行驶工况(减速、加速、怠速)的排放源强量化指标,进而构建货车拥堵时空排放模型。最后,以北京市通州区西集综合检查站为案例,分析该瓶颈节点的CO2、CO、THC、NOx时空分布特征,并对比设站前后以及采取减排措施下时空污染物变化情况。结果表明:瓶颈节点的排放总量是常规的2.2~2.5倍。瓶颈区前排队区域以及驶...
基于高分辨率动态排放清单的郑州市机动车排放特征研究
王雯楠, 刘格格, 魏红格, 任歌, 何巍楠, 胡宇鑫, 林鸿, 樊亚辉, 杨耀环
2024, 42(10): 92-101. doi: 10.13205/j.hjgc.202410012
摘要:
为深入了解郑州市机动车污染排放现状,提升移动源污染治理水平,通过融合多源交通大数据,搭建基于路段交通流和本地化排放因子的郑州市路网排放动态测算模型,实现对道路排放的实时测算,建立了小时级、路段级高分辨率道路移动源排放清单。开展郑州市分车型、分环路、行政区、道路类别等机动车排放特征分析,提出机动车污染管控措施建议。结果表明:小客车是CO2、CO和HC的主要贡献车型,NOx和PM排放量主要来自货车和大型客车;郑州市机动车CO2、CO和HC排放主要集中在三环内区域,碳排放量从中心城区至边缘呈逐渐减弱趋...
铁路运输行业VOCs排放特征及全流程管控实施路径
王晓伟, 闵朝辉, 宋珺, 张晶华, 赵红兵, 曹晨, 张弛, 刘天赋, 刘敬印, 黄晓礼, 陈亮, 刘新
2024, 42(10): 102-111. doi: 10.13205/j.hjgc.202410013
摘要:
在分析各行业VOCs研究现状基础上,针对铁路运输行业VOCs排放环节和特征,结合排放标准、治理技术及管控中存在问题,提出全流程管控路径。结果表明:我国铁路运输行业VOCs相关研究起步较晚,其中对环境影响较大的环节是列车维护中清洗、检修、喷补漆阶段。同时,不同作业车间VOCs组分存在一定差异,如喷油泵车间和储油池敞开液面VOCs组分含量顺序为脂肪烃>卤代烃>含氧化合物>芳香烃,喷补漆处理库和浸漆敞开液面组分顺序为卤代烃>含氧化合物>芳香烃>脂肪烃,油料类排放的VOCs组分中脂肪烃浓度最高,漆料类排...
Mn掺杂多孔炭基复合功能材料制备及低温脱硝性能研究
刘一玮, 李本行, 魏子章, 刘肖瑶, 何旭, 梁高磊, 马小东
2024, 42(10): 112-120. doi: 10.13205/j.hjgc.202410014
摘要:
双碳背景下,以生物质为原料制备生物炭代替煤基炭,用于钢铁行业烧结烟气低温脱硝成为研究热点。以生物质为原料,通过单因素实验考察硝酸氧化、Mn掺杂量、粘结剂添加、活化条件对材料性能的影响,制备得到机械强度达标、脱硝效率高和催化稳定性好的Mn掺杂多孔炭基复合功能材料,并通过一系列表征初步探究材料组成、结构与低温脱硝活性之间的构效关系。结果表明,以硝酸氧化后的玉米秸秆生物炭为载体,掺杂活性组分Mn,添加混合粘结剂辅以水蒸气活化得到综合性能最佳的复合功能材料,在低温(120 ℃)脱硝活性测试中NO的稳态去...
固废处理与资源化
“粉”中探宝:粉煤灰中稀土元素回收技术现状与可持续发展路径
何杪, 张震宇, 陈流东, 唐佳译, 陈伊静, 杨振东
2024, 42(10): 121-131. doi: 10.13205/j.hjgc.202410015
摘要:
粉煤灰产量逐年增加,造成资源浪费和环境健康隐患,且随着产业化结构的调整,粉煤灰的大量堆存带来一系列压力和挑战。目前,从粉煤灰中提取稀土元素,实现高附加值回收利用,已成为解决粉煤灰问题的重要方案。对粉煤灰中稀土元素的利用现状和现有提取方法进行综述,对现有技术流程进行了系统的总结和讨论,为粉煤灰中稀土元素的资源化利用提供参考借鉴。结果表明:传统粉煤灰回收稀土元素方法回收率高,但成本高且易产生二次污染;生物法等新技术能耗更低、环境友好,相比于传统方法更有前景,但技术不成熟,存在周期长、效率不高、难分离...
可持续航空燃料研究趋势及热点演进:基于文献计量的可视化分析
陈达, 刘春婷, 吴梦萦, 杨晓军, 郭祥
2024, 42(10): 132-139. doi: 10.13205/j.hjgc.202410016
摘要:
可持续航空燃料作为航空碳中和的必然战略选择,其应用可显著减少航空业的碳排放。采用文献计量分析方法,结合S形曲线及可视化工具VOSviewer,对2001—2022年Web of Science数据库中可持续航空燃料相关的2440篇研究论文进行定量分析,并根据incoPat全球专利数据库对可持续航空燃料关键技术进行发展态势分析。结果表明:可持续航空燃料相关的研究论文数量从2001年的8篇增加到2022年的388篇,通过构建发文量S形曲线,可直观看到可持续航空燃料在未来近20年内具备巨大的发展潜力。...
以产物为导向的厨余垃圾厌氧发酵方式分析与建议
杨梦霞, 沈鹏飞, 陈小欢
2024, 42(10): 140-146. doi: 10.13205/j.hjgc.202410017
摘要:
随着我国垃圾分类政策的推行和"双碳"目标的引领,厨余垃圾处理行业正处于快速发展阶段。厨余垃圾厌氧发酵相较于填埋和焚烧等传统工艺,具有资源利用率高、环境友好等优点,且厌氧发酵产物的多样性使其具有广泛的发展和应用潜力。总结了厨余垃圾厌氧发酵机理与发展现状,重点分析了以产沼和产酸为主要产物的研究与工程应用情况,并对厨余垃圾厌氧发酵领域目前存在的问题与未来的发展方向进行了探讨,以期为不同地区筛选适宜的厨余垃圾厌氧发酵处理方式提供支撑,促进厨余垃圾资源化利用技术的高效与低成本发展,加强厨余垃圾的有效消纳和...
稻壳炭驱动的污泥蚯蚓堆肥过程中重金属吸收途径研究
王兴明, 汪颖, 范廷玉, 储昭霞, 董众兵, 董鹏
2024, 42(10): 147-154. doi: 10.13205/j.hjgc.202410018
摘要:
为探究稻壳炭强化污泥蚯蚓堆肥过程中蚯蚓富集重金属的特征,将0、2%、4%、6%和8%稻壳炭添入污泥进行蚯蚓堆肥,通过对污泥、蚯蚓表皮、肠道和整体中重金属的内在关联分析,探索蚯蚓吸收污泥中重金属路径。结果表明:稻壳炭加入蚯蚓-污泥堆肥体系后,可提高堆肥污泥pH值和TK,降低堆肥污泥EC、TOC、TP及重金属有效态含量;稻壳炭的添加增加了蚯蚓整体、表皮和肠道中重金属含量,从而降低了污泥中重金属有效态含量;稻壳炭的添加促进了蚯蚓表皮吸收重金属的趋势,重金属Cr、Cu、Zn分配系数随着稻壳炭添加比例增大...
土壤污染控制
废弃铁矿及下游农田土壤重金属污染特征及来源解析
宋炉生, 孙振洲, 胡晶, 邓清海
2024, 42(10): 155-164. doi: 10.13205/j.hjgc.202410019
摘要:
农田土壤重金属污染与粮食安全、人体健康安全息息相关。以贵溪市乌石坑铁矿为例,在废弃矿坑、尾矿库以及下游农田采集了52份表层土壤样本,检测其重金属含量,并对采样数据运用地累积指数法、潜在生态风险评价法评估重金属的污染特征,采用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解模型(PMF)解析土壤重金属来源。结果表明:下游农田土壤Cu、Cd、As超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值;地累积指数评价结果表明:Cd处于偏中度污染级别,...
稻秆生物炭和蜡状芽孢杆菌联合作用对土壤重金属形态转化及微生物群落的影响
黎紫珊, 胡志文, 梅闯, 白晋晶, 曾艳, 肖荣波, 王鹏, 黄飞
2024, 42(10): 165-176. doi: 10.13205/j.hjgc.202410020
摘要:
为了明确稻秆生物炭和芽孢杆菌的联合作用对铜、镉污染土壤的重金属形态转化及微生物群落的作用机理,通过土壤培养试验,对比分析了土壤中Cu和Cd不同形态的含量、土壤化学性质和酶活性的变化特征,采用高通量测序技术阐明土壤微生物群落的响应规律。结果表明:生物炭和微生物(BC+M)处理后,土壤Cu和Cd酸提取态下降尤为显著,含量分别降低27.35%和27.48%;BC+M能显著提高土壤pH值,增强土壤有效磷、速效钾和过氧化氢酶活性,分别提高了114.16%、462.76%和113.79%;酸提取态Cu和Cd...
简易生活垃圾填埋场土壤重金属污染特征及健康风险评价
梁丽琛, 严小飞, 王莉莉, 蒋浩, 许元顺
2024, 42(10): 177-187. doi: 10.13205/j.hjgc.202410021
摘要:
为评估简易生活垃圾填埋场内原状土壤重金属污染程度及人体健康风险,以浙江省某小型简易生活垃圾填埋场为例,于场内采集18个土壤点位,54份土壤样品,分析土壤样品中Cu、Pb、Cd、Hg、As和Zn含量,综合运用污染负荷指数法(PLI)、地累积指数法(Igeo)和潜在生态风险指数法(RI)等方法探讨其重金属污染特征,借助USEPA健康风险评价模型,进行成人重金属健康风险评价。结果表明:18个土壤点位6种重金属整体污染程度以无污染和轻度污染为主,引起污染累积和潜在风险的主要指标是Cd、As、Cu和Hg。...
碳减排技术路径研究与实践
基于SBM-DEA与STWR模型的中国能源碳排放效率时空异质性分析
费婷婷, 丁晓婷, 阙翔, 林津, 林健, 王紫薇, 刘金福
2024, 42(10): 188-200. doi: 10.13205/j.hjgc.202410022
摘要:
中国能源碳排放效率的时空异质性分析,是研究及制定区域能源碳排放效率提升策略,加速实现"双碳"目标的关键之一。提出一种将SBM-DEA(slack based measure-data envelopment analysis)与时空加权回归(spatiotemporal weighted regression, STWR)模型结合的能源碳排放时空异质性分析框架,先基于SBM-DEA模型计算省域能源碳排放效率指标(energy carbon emission efficiency index, E...
用于碳捕集的胺基两相吸收剂筛选及性能研究
张立欣, 张霜霜, 张玉玮, 陈经敏, 安搏茹, 张磊
2024, 42(10): 201-208. doi: 10.13205/j.hjgc.202410023
摘要:
相较于传统有机胺吸收剂30%MEA,两相吸收剂在降低CO2捕集能耗方面具有更为显著的发展潜力。选用具有不同氨基结构的乙醇胺(MEA)、羟乙基乙二胺(AEEA)、二乙烯三胺(DETA)和三乙烯四胺(TETA)为主吸收剂,分别与分相剂二乙氨基乙醇(DEEA)和水,以1∶2∶1(质量比)复配构建4种两相吸收剂。对其分相性能、吸收-再生性能及黏度特性进行比较研究,发现DEEA+DETA组合为最具开发潜力的两相吸收剂,进一步对其再生能耗及循环稳定性进行深入考察。结果表明:DEEA+DETA两相吸收剂具有较...
城市及区域尺度碳同化反演研究进展
寇星霞, 彭珍, 张美根, 苗世光, 陈敏, 赵秀娟
2024, 42(10): 209-217. doi: 10.13205/j.hjgc.202410024
摘要:
双碳战略背景下,对碳源、汇的准确估算提出了迫切需求。尽管"自上而下"碳同化反演理论严谨,但从大气浓度变化反演碳源汇,长期以来是一个具有挑战性的科学问题。以往基于卫星和地面监测的大气反演,已在全球尺度上提升了陆地和海洋碳源汇的认识。然而,城市和区域尺度碳源汇估算仍有很大的不确定性。一方面,在区域尺度,我国陆地生态系统碳源汇反演大多采用全球大气传输模式,在月和周时间尺度上同化,有限的观测资料和模式分辨率导致反演的不确定性很大。基于中尺度大气传输模式的区域碳同化,通过提升碳源汇估算的时空分辨率,改进陆...
观点评述
人类世进程中的环境工程学科发展
韦朝海
2024, 42(10): 218-218.
摘要: