A new process to improve short-chain fatty acids and bio-methane generation from waste activated sludge

As an important intermediate product, short-chain fatty acids(SCFAs) can be generated after hydrolysis and acidification from waste activated sludge, and then can be transformed to methane during anaerobic digestion process. In order to obtain more SCFA and methane,most studies in literatures were centered on enhancing the hydrolysis of sludge anaerobic digestion which was proved as un-efficient. Though the alkaline pretreatment in our previous study increased both the hydrolysis and acidification processes, it had a vast chemical cost which was considered uneconomical. In this paper, a low energy consumption pretreatment method, i.e. enhanced the whole three stages of the anaerobic fermentation processes at the same time, was reported, by which hydrolysis and acidification were both enhanced, and the SCFA and methane generation can be significantly improved with a small quantity of chemical input. Firstly, the effect of different pretreated temperatures and pretreatment time on sludge hydrolyzation was compared. It was found that sludge pretreated at 100°C for 60 min can achieve the maximal hydrolyzation. Further, effects of different initial p Hs on acidification of the thermal pretreated sludge were investigated and the highest SCFA was observed at initial p H 9.0with fermentation time of 6 d, the production of which was 348.63 mg COD/g VSS(6.8 times higher than the blank test) and the acetic acid was dominant acid. Then, the mechanisms for this new pretreatment significantly improving SCFA production were discussed. Finally,the effect of this low energy consumption pretreatment on methane generation was investigated.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出铅锌硫化矿尾矿及浸出过程中重金属形态分析研究

研究嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对铅锌硫化矿尾矿重金属离子的生物浸出和重金属形态变化有助于了解生物浸出作用的过程变化.通过考察生物浸出体系中不同的矿浆浓度对pH值和浸出尾矿重金属的影响,探究生物浸出过程的重金属形态变化情况.结果表明,生物浸出作用对pH值和尾矿重金属的浸出影响巨大,随着矿浆浓度的增加,pH值下降速率呈现先升高后降低、重金属浸出率也呈现先增加后降低的趋势,最佳的生物浸出矿浆浓度为50 g·L~(-1),Fe和Zn的最佳浸出率分别为85.45%和97.85%.重金属形态分析表明,生物浸出作用对尾矿重金属形态变化产生巨大的影响,随着浸出时间的延长,重金属形态逐渐改变,首先易迁移的重金属被生物浸出,然后稳定的重金属也逐渐被生物浸出.     

Mechanism of Deca-BDE-induced apoptosis in Neuro-2a cells: Role of death-receptor pathway and reactive oxygen species-mediated mitochondrial pathway

Decabromodiphenyl ether (BDE-209) is a prevalent polybrominated diphenyl ether (PBDE) congener known to have neurotoxicity. Effects of BDE-209 on Neuro-2a cells were performed in the present study and the possible apoptotic pathway was discussed. Results indicated that BDE-209 induced Neuro-2a cell apoptosis, increased the protein expression of Fas and Fas-associated death domain-containing protein (FADD) and activated the caspase-8 and -3 activities in a concentration-dependent manner, inferring the death-receptor pathway was involved in the apoptotic process. Meanwhile, BDE-209 exposure increased the Bax/Bcl-2 ratio and decreased the cellular mitochondrial membrane potential (MMP) which led to cytochrome C released to the cytoplasm. The intracellular caspase-9 was elevated simultaneously, which caused downstream caspase cascade and triggered cell apoptosis. Moreover, BDE-209 exposure increased cellular reactive oxygen species (ROS) level in a concentration-dependent manner and the addition of N-acetyl-l-cysteine (NAC), known as ROS scavengers, obviously reduced the apoptotic rate and a positive relationship was observed between the degree of apoptosis blocking and the loss of MMP and ROS production. We thus concluded that BDE-209 induced Neuro-2a cell apoptosis via the combination of the death-receptor signaling pathway and the mitochondrial signaling pathway. The elevated ROS production was considered to magnify the intracellular apoptosis signal and played a crucial role in apoptosis of Neuro-2a cells induced by BDE-209.     

肝素钠生产废水处理及蛋白回收

肝素钠生产废水中Cl-含量及盐度均较多,并且w(蛋白质)为1.68%,ρ(COD_Cr)为31 968 mg/g,处理难度大.为探究其净化和回收蛋白的方法,首先对FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O、KAl(SO₄)·12H₂O进行粗筛,选择FeCl₃·6H₂O为无害蛋白絮凝剂;再通过单因素试验和Box-Benhnken-Design响应面法,考察了FeCl₃·6H₂O投加量、膨润土投加量、硅藻土投加量及pH对蛋白沉淀量的影响及交互作用;建立了蛋白回收的数学模型.结果表明,各因素对蛋白沉淀量的影响为:X₂X₄(硅藻土投加量与pH的交互项)>X₄(硅藻土投加量)>X₁X₃(FeCl₃·6H₂O投加量与膨润土的交互项)>X₁(FeCl₃·6H₂O投加量)>X₁X₄(FeCl₃·6H₂O投加量与硅藻土投加量的交互项);在最佳反应条件(pH为7.5,FeCl₃·6H₂O添加量为0.38%,膨润土投加量为1.90%,硅藻土添加量为4.25%)下蛋白沉淀量达0.82%,与预测值的偏差为3.50%.研究显示,在最佳反应条件下COD_Cr去除率达80.94%,减轻了废水后期的处理难度.      

高炉共处置固体废物低温段Pb Cd的吸附/冷凝动力学特征

利用管式回转炉和控温立式炉联用装置模拟炼铁高炉,对Pb、Cd在共处置过程中低温段的吸附/冷凝特性进行了研究,通过建立吸附/冷凝动力学模型,分析共处置过程中Pb、Cd在非热力学平衡状态下的迁移转化规律.结果表明:高炉共处置固体废物低温段对Pb、Cd的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属去向分三部分:①冷凝在管壁上,这部分的Pb、Cd分别占Pb、Cd入炉总量的42%～49%、45%～50%;②吸附在炉料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的23%～26%、23%～25%;③随烟气释放到空气中,这部分Pb、Cd分别占各自入炉总量的25%～35%、25%～32%.Pb、Cd在炼铁炉料上的吸附/冷凝量均随时间的增加而升高,随温度的升高而降低.炼铁炉料对Pb、Cd的吸附/冷凝动力学可采用双常数速率方程拟合,研究得到Pb、Cd的吸附/冷凝表观活化能分别为6.813、5.839 kJ/mol.      

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m~(-3)·d~(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L~(-1)·d~(-1)、(0.78±0.02)m~3·kg~(-1)、(0.82±0.02)m~3·kg~(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L~(-1)和700 mg·L~(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.     

中国碳排放强度影响因素对区域差异的作用分析

根据IPCC方法计算得到1995—2012年中国各省市碳排放数据,表明从1995年开始,我国各省市的碳排放强度整体上呈现南低北高,东低西高的分布格局,并有逐渐下降的趋势.区域间碳排放强度的基尼系数、Theil系数、对数离差均值的计算结果表明碳排放强度在各省市自治区间存在明显差异,并且差异随着时间逐渐增大.为了进一步分析碳排放强度差异的影响因素,我们建立了碳排放强度的回归方程,并采用夏普里值分解法进行影响因素的分解分析.整体上可以看出经济发展水平对碳排放强度差异的贡献值最大,而且随着时间推移其对碳排放强度差异的作用逐渐加强.其次是产业结构和能源结构,贡献值分别为18.91%和26.76%,对碳排放强度差异的贡献值随着时间逐渐减少,作用也逐渐弱化.最后是城市化水平(贡献值为~(-1).65%),仅在一定程度上能够降低碳排放强度的差异.进一步采用第三产业占比表示产业结构,石油占比表示能源结构进行分析,发现它们与碳排放强度变为反向关系.即一个地区的第三产业比重高,在能源结构中油的比重大,煤炭比重小,碳排放强度相比于其他地区则低.由此可见,石油比重的区域差异是影响碳强度差异的一个主要原因.因此,提升碳排放强度高的地区的石油以及低碳能源可以缩减区域间的碳排放差异.本文的研究对合理、公平的碳减排政策的制定,鼓励各省市自治区积极参加碳减排活动有着积极的意义.     

南京北郊一次霾过程中气溶胶理化特征变化研究

本研究利用单颗粒飞行时间气溶胶质谱仪(SPAMS)、宽范围粒径谱仪(WPS)并结合气象数据对南京北郊一次霾过程中气溶胶的理化特征变化进行了分析.结果表明观测期间风向变化导致的气溶胶来源变化是大气能见度变化的主要原因.最低大气能见度出现在西北气团控制期间,其次是偏东气团和北西北气团.不同方向上气溶胶粒子的粒径分布有显著的差异,其中来自西北气团的气溶胶粒子,有最大的表面积浓度,尤其是0.5~1μm粒径范围内的气溶胶粒子浓度最大;而北西北气团的气溶胶粒子主要集中在核模态和粗模态.不同气团中气溶胶粒子的化学组成也有显著的差异,其中K-nitrate、Ammonium、C3、Metal主要来自西北气团的贡献、其次为偏东气团贡献,K-Biomass、K-OC、EC、ECOC在3类气团中均有浓度贡献,其中K-OC、EC、ECOC、Dust在北西北气团所占比例最高.     

不同后处理器对DMCC发动机PM排放的影响

在一台整车排放达到国Ⅲ标准的YC4D140电控单体泵增压中冷柴油机上加装甲醇喷射系统,改成柴油甲醇组合燃烧(DMCC)发动机.使用AVL 415S烟度计和DMS 500快速颗粒物光谱仪研究不同后处理器对DMCC发动机颗粒物(PM)排放的影响.试验结果表明,各工况下单独CDPF、DOC+CDPF基本可以消除发动机产生的干炭烟.DOC+CDPF后处理方式与单独CDPF相比,颗粒物捕集效率明显提高,且前者对颗粒物中核态部分的捕集效果更加突出.甲醇掺烧后,炭烟和颗粒物几何平均直径降低.经CDPF和DOC+CDPF处理,415S烟度计测得的炭烟进一步降低;DMS颗粒物光谱仪显示的颗粒物粒径,因其中核态部分大部被氧化捕集而仅余较大几何平均直径的部分.小负荷时经CDPF和DOC+CDPF处理,颗粒物的几何平均直径会增大,大负荷时则相反.各工况下相比于CDPF,DOC+CDPF对核态颗粒物捕集更有效.     

钱塘江突发水污染事故应急系统开发与应用

采用网络信息平台和水环境模型相结合的技术手段,构建了钱塘江突发水污染事故应急系统。该系统旨在帮助应急管理部门快速应对钱塘江流域突发性水污染事故,以及保障G20峰会期间钱塘江流域的饮用水源地安全。该系统以水动力模型、溢油和化学品泄漏模型为核心,采用空间关系型中央数据库作为数据管理系统,基于网络GIS技术开发而成。通过对钱塘江流域历史事故的反演,验证了该系统的准确度和可靠性。在该系统的基础上,构建了钱塘江流域典型流场库和典型突发水污染事故情景库,以实现快速应对G20峰会期间钱塘江流域突发水污染事故风险。