铜陵市冬春季PM10和PM2.5中元素特征及来源分析

目的了解铜陵市颗粒物中的元素特征和主要来源。方法选择2014年冬季和春季的部分时段,在铜陵市国家环境空气监测站——新民污水处理厂(工业区)采集PM_(10)和PM_(2.5)样品,使用X射线荧光光谱(XRF)法进行元素的定量测试。采样期间,冬季的空气质量以良和中、轻度污染为主;春季以中度和重度污染天气为主,采样期间出现了明显的重污染。结果 PM_(2.5)和PM_(10)中S和Si元素的浓度均比其余元素高,P和Cu元素的浓度远低于其余元素。空气污染的指数越高,Fe、Mg、Al、Si则更易富集在PM_(10)上,而K、Cu、Na、Cl、S元素更易富集在PM_(2.5)上,Ca和P这两种元素在PM_(10)和PM_(2.5)上的富集程度相当。空气颗粒物中,富集最多的元素是K,其次为Fe和Mg;元素Cu、K、Cl在PM_(10)中的富集程度要高于PM_(2.5)。结论扬尘(包括地面扬尘和建筑尘)是PM_(10)的最大来源,其次是开采矿山和燃烧生物质,燃煤、炼铜等工企业排放贡献最小;对于PM_(2.5)而言,最大的来源是风沙、扬尘和开采矿山,其次是燃煤、燃烧生物质和其他的工企业排放,炼铜的贡献最小。     

硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮条件控制研究

采用全混式厌氧搅拌罐,研究自养条件下,厌氧氨氧化与硫自养反硝化共同存在时,前者对系统中硫酸盐的产生和碱度消耗的影响.投加单质硫颗粒50 g·L~(-1),接种厌氧氨氧化颗粒污泥100 g·L~(-1)(湿重),控制温度35℃±0.5℃,搅拌强度120r·min-1,p H为8.0~8.4.启动硫自养反硝化阶段,进水硝酸盐浓度为200 mg·L~(-1),水力停留时间为5.3 h,反应器硝态氮负荷达0.56~0.71 kg·(m~3·d)~(-1).硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化反应过程中,添加60 mg·L~(-1)氨氮后,硝态氮负荷仍维持在0.66~0.88kg·(m~3·d)~(-1),氨氮负荷为0.27 kg·(m~3·d)~(-1).反应体系内单位硝酸盐转化产生的硫酸盐Δn(SO~(2-)_4)∶Δn(NO~-_3)由1.21±0.06降低至1.01±0.10,Δ(IC)∶Δ(NO~-_3-N)由0.72±0.1降低至0.51±0.11,出水p H值由6.5上升至7.2.序批试实验优化反应条件:在搅拌强度G_T值为22~64 s~(-1),p H值为8.08时,耦合反应Δn(NH~+_4)∶Δn(NO~-_3)最高达到0.43,硝酸盐转化速率提升60%,过高搅拌强度(搅拌速度G_T值64 s~(-1))、不适宜的p H值(最适p H值为8.02)环境都会起同步转化效率的降低.     

富营养化城市景观水体表观污染下的悬浮颗粒物粒度分布特征

悬浮颗粒物粒度分布特征反映城市景观水体表观污染状况,为研究富营养化城市景观水体表观污染与悬浮颗粒物粒度分布的内在联系及其影响因素,在苏州市市内的典型富营养化河道:枫津河,选取5个代表性取样点,测定水中悬浮颗粒物粒度分布、表观污染指数(SPI)及水质指标,并分析其相关性.结果表明,富营养型水体中悬浮颗粒物具有相似的粒度分布特征,粒度分布存在多峰,且出峰位置大致相同,悬浮颗粒物的粒度分布由多个组分叠加构成.悬浮颗粒物粒度分布最多可分为6个组分,各组分粒径范围分别为1.5μm、1.5~8μm、8~35μm、35~186μm、186~516μm、516μm.组分Ⅲ是优势组分(体积分数均值38.3%~43.2%).组分Ⅲ体积分数与SPI值、Chl-a浓度呈显著正相关,组分Ⅲ体积分数的增大是该类水体表观污染程度加深的粒度结果表征,该组分体积分数的增大主要来自于藻含量增加;组分Ⅳ+组分Ⅴ+组分Ⅵ体积分数在有外源时明显高于无外源时,无外源时组分Ⅳ+组分Ⅴ+组分Ⅵ体积分数与SPI值显著负相关,有外源时组分Ⅳ+组分Ⅴ+组分Ⅵ体积分数与SPI值存在较弱的正相关但未达到显著水平.环境因子(F_v/F_m和DO)和外源因子作用水体主要表观污染物质藻类的含量,进而影响悬浮颗粒物各组分的体积分数和水体表观质量;水动力条件作用悬浮颗粒物粒径,较大水动力使中值粒径增大,对水体表观质量未产生显著影响.     

CaO2不同投加方式对黑臭河道底泥内源磷释放抑制作用

以S市某黑臭河道底泥和上覆水为研究材料,研究了CaO_2在3种不同投加方式下对内源磷释放的抑制效果.结果表明CaO_2在3种投加方式下,均导致上覆水中pH和DO有所增加.注射条件下,上覆水DO浓度明显低于覆盖,说明注射确实延缓了CaO_2的氧化速度,有利于创造底泥微氧化环境.CaO_2覆盖和注射条件下,上覆水中TP和DIP浓度以及变化趋势基本一致,均明显低于混匀条件.但是,覆盖条件下,间隙水中DIP浓度最高,达到注射条件下的120.33~142.18倍.相反,注射条件下,间隙水中DIP浓度最低,并且上覆水中DIP浓度也较低,说明注射条件下CaO_2对内源磷的释放确有抑制作用,这与其创造的微氧化环境密切相关.底泥中不同形态磷数量分布也证实了这一点.投加CaO_2加快了有机磷的矿化速度,铁铝结合态磷和钙结合态磷也明显增加,使得内源磷持留能力增强.     

陶瓷膜接触器在润湿模式下吸收SO2的传质强化

将平均孔径为100 nm的Al_2O_3陶瓷膜组装成膜接触器,以单乙醇胺(MEA)为吸收剂,在考察吸收剂浓度对膜吸收过程影响的基础上,深入比较了陶瓷膜在润湿和非润湿模式下脱除SO_2的传质性能.实验结果表明,当MEA浓度大于0.26 mol·L~(-1)时,润湿模式下SO_2的脱除率和传质系数均高于非润湿模式.根据膜理论和阻力串联模型建立了陶瓷膜吸收SO_2的传质方程,理论计算表明,润湿模式下膜相传质阻力因瞬间化学反应的存在大幅降低,润湿模式更适用于脱除烟气中低浓度的SO_2.本研究结果可为陶瓷膜接触器在膜吸收领域的工业化应用和进一步传质优化提供参考.     

季节性温差变化对非控温PN-Anammox工艺稳定脱氮的影响

采用具有自回流的分区式部分亚硝化(PN)和厌氧氨氧化(Anammox)耦合工艺,利用季节性温度的变化,研究了逐步降温对耦合工艺整体脱氮效能及各区域氮素转化能力的影响.结果表明,当温度由35℃降低到25℃时,因厌氧区Anammox的氮去除速率由18 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到9 kg·m~(-3)·d~(-1),导致耦合工艺的整体氮去除速率大幅度下降,由1 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.5 kg·m~(-3)·d~(-1).当温度降低到20℃时,联合工艺的脱氮速率下降趋势趋于缓慢,但好氧区的NO~-_2-N生成速率开始明显下降,由0.9 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.2 kg·m~(-3)·d~(-1).同时,亚硝化菌(AOB)的优势生长被打破,硝化菌(NOB)开始大量增长,出水NO~-_3-N浓度迅速增大.运用Arrhenius公式对联合工艺总氮去除速率及各个区域氮转化速率与温度的关系进行非线性拟合,发现厌氧区Anammox的氮去除速率的温度特征系数比好氧区NO~-_2生成速率的温度特征系数大,表明温度对PN-Anammox工艺的Anammox的效能影响更大.     

连续流亚硝化中试反应器的启动及其能力提升

通过接种污水处理厂压滤后污泥,添加悬浮填料进行挂膜,采用连续流反应器处理模拟氨氮污水,对反应器的游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)以及溶解氧(DO)进行调控,实现了中试亚硝化反应器的成功启动.结果表明,通过前期高DO,后期低DO的运行模式,并对反应器运行过程中的FA、FNA进行调控实现了AOB的富集和NOB的淘汰,启动成功后反应器内部亚硝酸盐产生速率(NPR)达到1.27 kg·(m~3·d)~(-1),亚硝酸盐积累率(NAR)也稳定在98%.采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,q PCR)对启动初期和成功启动后反应器中的功能微生物(AOB、NOB)进行分析,q PCR结果表明反应功能微生物AOB的拷贝数从启动初期的5.3×10~9copies·m L~(-1)增长到1.6×10~(11)copies·m L~(-1),NOB的拷贝数反而从1.1×10~(10)copies·m L~(-1)下降到1.2×10~9copies·m L~(-1),AOB拷贝数的数量级比NOB的要高2个数量级,这也是在启动过程中通过DO、FA、FNA等措施对NOB联合抑制的作用.     

ANAMMOX菌铁自养反硝化工艺的稳定性

在非严格厌氧的连续流反应器中,通过调节进水pH、外加一定浓度的Fe~(2+)以及定期更换新鲜铁粉这3种运行方式探讨维持厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌利用零价铁去除硝酸盐反应体系长期稳定运行的适宜条件.结果表明,随着反应进行、受零价铁表面钝化的影响,该体系硝酸盐去除率逐渐下降,反应器难以持续运行.在一定范围内降低进水pH(5～7),或者额外投加一定量的Fe~(2+)对改善该反应体系的稳定性效果不显著.通过定期更换新鲜铁粉的方式,可以有效提高硝酸盐去除率、增强反应器稳定性.相比对照组可稳定运行7 d,实验组可至少稳定运行60 d,硝酸盐平均去除率提高22. 23%.因此,采取适宜措施保证体系内有足够具有活性的零价铁、消除零价铁钝化的不利影响,是ANAMMOX菌利用零价铁去除硝酸盐反应体系高效、稳定运行的关键.     

Fault Tree+软件在长输天然气管道定量风险分析中的应用

为了确定影响长输天然气管道系统发生事故的各种因素,减少事故发生所造成的损失,保证管道安全运行,借助Fault Tree+软件对天然气管道系统进行了定量风险分析.根据相关资料,建立了长输天然气管道系统的故障树,明确了44个基本事件的概率,并运用Fault Tree+软件分析、计算功能,确定了管道穿孔、断裂等中间事件以及管道失效顶事件的概率.再以“断裂泄漏”事故开展事件树分析,建立“立即点燃”、“延迟点燃”等事件,并推导了可能导致的所有后果及概率,计算出“延迟点燃”事件没有发生以及发生“爆炸”事故的概率.最后以经济损失来度量“断裂泄漏”各后果事件的失效风险,累加每个后果事件的经济损失,得到某段天然气管道“断裂泄漏”事故的风险值.     

再悬浮条件下底泥中磷赋存形态的转化研究

以富营养化河流的底泥和上覆水为材料,研究了底泥再悬浮条件下,磷的赋存形态的变化特征,并对不同形态磷之间可能的转化途径进行了探讨.结果表明,底泥再悬浮条件下,磷的释放及吸附均与底泥再悬浮的频率密切相关.再悬浮导致底泥中不同形态磷的数量分布发生了明显变化. BD-P和NaOH-nrP的含量显著减少,而Ca-P的含量明显增加,其余各形态磷的变化幅度很小.这表明, BD-P和NaOH-nrP可能转化成Ca-P.而潜在活性磷与生物有效磷的形成量也表明,底泥再悬浮促进了易释放态磷与生物有效磷向难释放态磷与难被生物利用态磷的转化,并且这种促进作用随着底泥再悬浮的频率的增加而增加.