Metabolic uncoupler, 3,3′,4′,5-tetrachlorosalicylanilide addition for sludge reduction and fouling control in a gravity-driven membrane bioreactor

• Effects of metabolic uncoupler TCS on the performances of GDMBR were evaluated. • Sludge EPS reduced and transformed into dissolved SMP when TCS was added. • Appropriate TCS increased the permeability and reduced cake layer fouling. • High dosage aggravated fouling due to compact cake layer with low bio-activity. The gravity-driven membrane bioreactor (MBR)system is promising for decentralized sewage treatment because of its low energy consumption and maintenance requirements. However, the growing sludge not only increases membrane fouling, but also augments operational complexities (sludge discharge). We added the metabolic uncoupler 3,3′,4′,5-tetrachlorosalicylanilide (TCS) to the system to deal with the mentioned issues. Based on the results, TCS addition effectively decreased sludge ATP and sludge yield (reduced by 50%). Extracellular polymeric substances (EPS; proteins and polysaccharides) decreased with the addition of TCS and were transformed into dissolved soluble microbial products (SMPs) in the bulk solution, leading to the break of sludge flocs into small fragments. Permeability was increased by more than two times, reaching 60–70 L/m²/h bar when 10–30 mg/L TCS were added, because of the reduced suspended sludge and the formation of a thin cake layer with low EPS levels. Resistance analyses confirmed that appropriate dosages of TCS primarily decreased the cake layer and hydraulically reversible resistances. Permeability decreased at high dosage (50 mg/L) due to the release of excess sludge fragments and SMP into the supernatant, with a thin but more compact fouling layer with low bioactivity developing on the membrane surface, causing higher cake layer and pore blocking resistances. Our study provides a fundamental understanding of how a metabolic uncoupler affects the sludge and bio-fouling layers at different dosages, with practical relevance for in situ sludge reduction and membrane fouling alleviation in MBR systems.     

国家重点生态功能区县域环境监测质量评价方法及应用示范

以国家重点生态功能区县域环境监测质量评价为目标,综合应用德尔菲法、层次分析法和模糊综合评价法,构建了国家重点生态功能区县域环境监测质量评价方法,并确定了评价因子、权重系数、计算方法。该方法评价指标共分为三层:第一层为目标层,即国家重点生态功能区县域环境监测质量;第二层为准则层,包括人员及资质、现场监测、实验室管理、报告编制及数据上报;第三层为方案层,包括人员操作、持证上岗、资质认定、人员培训、水质布点采样流转情况、空气自动站运维情况、现场质控实施情况、实验室环境条件、样品试剂的保存与管理、仪器检定与校准、实验室质量控制实施情况、数据填报软件运行情况、监测报告规范性等13个评价要素。经矩阵一致性检验确定了各评价要素的权重,将该权重与各要素得分运算后得到县域环境监测质量评价结果。在此基础上,选取广东、山西、陕西、四川和青海等5个省份的15个国家重点生态功能区县域作为典型区开展了实地调研,并应用评价体系对其进行了监测质量等级评价。结果表明,15个典型县域中,环境监测质量等级为优的县域占13.3%,一般、较差的县域分别占66.7%、20%。县域环境监测承担单位在资质、报告编制及数据上报方面表现较好,在现场监测、人员操作方面问题突出,在实验室管理方面有待提升。     

基于3S技术对太湖底质及水质总磷的研究

应用3S技术研究了太湖底质与水质总磷(TP)的分布情况,并结合水华频次分析了其相关性。结果表明:2016—2018年,太湖底质TP年均值在433~537 mg/kg波动,水质TP年均值从0.064 mg/L上升至0.087 mg/L。从空间分布来看,底质TP、水质TP和水华频次均呈现“西高东低”的规律,太湖西部区尤其是竺山湖区是需要开展治理的重点区域。3年间,太湖西部区水质TP上升,而底质TP与入湖河流TP下降,说明内源磷污染是太湖西部区水质TP升高的主要原因,须加强科学清淤。     

区域主体功能实现与自然资源利用的定量关系研究

主体功能区划通过主体功能划分的方式将开发和保护结合,自然资源开发利用复杂化过程中资源利用与目标实现之间亟需实现基本的定量核算关系。本文从自然资源可持续利用角度,试图探讨建立初步的主体功能核算关系,通过核算框架进行生产、生活、生态主体功能概算与比较。以京津冀主体功能区与水资源为例,对所设立的核算关系进行了验证与应用,并构造绝对与相对量指标量化京津冀主体功能量、功能水资源投入量与效率,进行了异空间尺度与异质性功能的比较,为以主体功能实现最大化为目标的资源优化配置提供量化工具。结果显示:①利用生态服务价值测算的当量因子法与水足迹测算的投入产出法,刻画了水资源对于地区主体功能的支撑作用。②利用功能总量与单位功能水资源投入量指标完成了异质性功能在异质性空间上规模、结构、相应水资源效率的比较。基于算例结果得到以下结论:①本文构建的自然资源-主体功能核算关系框架能够有效衔接主体功能规划,定量核算能有效反映与评价资源对区域功能目标、经济开发活动的支撑作用。②区域资源配置存在相对功能实现的效率差异,可根据资源投入与功能产出之间的关系引导实现功能最大化目标的资源配置。合理、有效的量化手段能够推进主体功能制度的落实,也有助于当前中国空间规划体系编制与落实的实际指导效果。     

空气污染天气过程与气象要素之间的关联性分析

随着经济和社会的不断发展,地球的环境正在遭受着严重的侵害,关于环境的问题也日益显现出来,比如全球变暖、雾霾等现象。本文分析了空气污染的因素、气象要素对空气质量的影响,并提出了防治空气污染的对策。     

基于安全度与运营格局的油库选址优先级评价方法研究

从安全性和运营角度对油库选址的影响因素及评价指标分析对油库的安全稳定及有效运营具有重要的意义。该文选取与安全和运营有关的人口企业数量、安全管理能力、消防设施规划、地形地质条件、铁路公路数量、市场投资收益、政策支持情况等影响因子进行重要性及合理程度分析,综合运用安全度与运营格局影响因素多元耦合关系,构建了油库区安全与运营评价体系,改进了原有的模糊层次法评价模型,并对某油库区安全度与运营格局进行了评估验证。结果表明:利用改进模糊层次法能够较好地评价不同地址的优先级,评价模型具有一定应用性,能够对不同地址的特点及评价权重进行有效分析,可见油库选址优先级评价方法是实用且有效的。该研究方法及结果可以为油库区地址的优选提供一定参考与建议。     

环境监测用氮气中多组分VOCs标准物质的研制

介绍了采用称量法制备瓶装1μmol/mol氮气中42个组分挥发性有机物(VOCs)标准物质的研制方法。建立了选择离子模式,气相色谱-质谱联用的分析方法,对目标组分在气瓶中的长期稳定性进行了考察。所选择的42种目标组分完全满足中国环境保护标准《环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ 644—2013)和美国环保署《使用特殊处理的采样罐/气相色谱仪检测环境大气中的挥发性有机物》(EPA TO—14A)这2个方法标准中所规定的环境空气中挥发性有机有害成分的监测要求。将研制的气体标准物质与中国计量科学研究院(NIM)和英国国家物理实验室(NPL)分别进行了比对测试,取得了良好的比对结果与国际等效度。结果表明,1μmol/mol氮气中42种组分VOCs标准物质的有效期为一年,相对扩展不确定度为5.0%(包含因子k=2),并取得国家标准物质证书GBW(E)062231。     

GIS设备内部检查机器人的模块化设计及实现

由于GIS设备内部存在缺陷或故障需要进行检查时，GIS罐体较长、管径细小，采用人工的方法无法有效查看内部状态并难以进入内部进行检修作业，因此本文研究了GIS设备内部检查机器人，采用模块化设计并实现了柔性机械臂功能、异物清扫功能及环境感知监测功能的模块化替换，可根据不同的作业场所选择对应的机器人功能模块进行内部工作。在实验室搭建了GIS设备罐体进行功能模块实验验证，实验结果表明：柔性机械臂模块旋转角、弯曲角满足GIS内部复杂环境作业要求，异物清扫模块能够完全清理GIS腔体底部的不同类型微小异物，环境监测感知模块可实现罐体内O2、H2S、SO2成分检测，确保机器人在110 kV及以上GIS设备内部发挥效用。     

两种电压模式下GIS内部异物动态特性研究

异物是引发GIS设备内部击穿故障最主要的原因之一，运行电压下GIS设备内部异物受电场力作用发生随机运动，现场检测难以确定内部异物的特征。本文针对GIS设备内部异物开展力学特性分析，建立126 kV GIS等效模型，并仿真比对交流电压及脉冲电压作用下GIS内部异物的动态轨迹。研究结果表明交流电压下GIS设备内部异物颗粒的跳动轨迹呈现无规律特征，施加特定脉冲电压条件作用时，GIS内部异物跳动规律可控，其跳动高度及时间间隔基本一致。     

基于先导发展法的绝缘子串伏秒特性研究

目前绝缘子串伏秒特性主要通过冲击放电试验获取，成本较高，且现有研究伏秒特性的模拟计算方法只考虑了标准雷电波的情况。针对上述问题，结合空气间隙的放电研究，基于先导发展法建立了考虑绝缘施加电压波形的伏秒特性计算方法，利用该方法计算了25片XP-160绝缘子在标准雷电波下的伏秒特性，并与实测及IEEE推荐雷电波下绝缘子的伏秒特性进行比较。结果表明本文提出的计算方法可以更加准确地模拟绝缘子的实际放电行为，可以作为模拟绝缘子串伏秒特性的1种新的计算方法。