模拟光伏间歇曝气SBR硝化特性

通过耦合农村生活污水间歇排放、SBR间歇运行和太阳能能量密度昼夜变化的特征,模拟光伏间歇曝气,考察以无蓄电池光伏间歇曝气替代常规曝气,降低污水处理设施对电网依赖的可行性,采用SBR处理经厌氧和好氧预处理的生活污水,系统研究了SBR硝化的启动特征及曝气量、HRT(水力停留时间)和温度对其运行效果的影响. 结果表明,在不同曝气量、HRT和温度下,均能实现NH₄+-N的有效去除. ρ(DO)是硝化作用的主要影响因素. 在低曝气量(曝气量为0.6 L/min、温度为20 ℃、HRT为13和16 h)及高水温(曝气量为0.8 L/min、温度为30 ℃、HRT为16 h)条件下,由于ρ(DO)(<3 mg/L)较低,NH₄+-N去除率下降,并且出现了一定程度的NO₂--N累积. 通过对ρ(DO)、pH和E_h(氧化还原电位)的监测表明,E_h变化不规律,而ρ(DO)和pH在一个运行周期内变化规律明显,与硝化进程具有较好的对应性,可将其作为实时控制参数,控制硝化曝气过程.      

淮河流域粮食生产与化肥消费时空变化及对水环境影响

以淮河流域172 个县为研究单元,基于1990、1995、2000、2005 和2010 年分县粮食、化肥及2010 年水环境数据,采用ESDA模型、重力模型、回归分析和GIS 空间技术方法,分别对流域粮食生产与化肥消费的空间集聚程度及重心进行测定,在此基础上分析了流域粮食生产与化肥消费的动态时空变化规律、耦合关系及其对流域水环境影响。结果表明：①粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区存在显著空间正相关,空间聚集特征明显,“高-高”类型区主要集中分布在流域下游的苏北平原和皖北平原,“低-低”类型区主要集中分布在流域上游的伏牛山、桐柏山和沂蒙等山区;②重心分析表明,20 a 来粮食生产和化肥消费的重心逐步由流域东北向西南方向移动,分别移动了29.51 km和34.97 km,两者重心之间距离呈现近似“W”的“先减后增再减再增”徘徊特点;③流域粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区在流域空间位置上高度耦合,呈现增减协同的时空演进格局,且两者重心时空演变轨迹具有同向性,空间耦合特征显著;④回归分析表明化肥消费是流域水环境污染的主要贡献因子和污染来源,也表明流域粮食生产过程中环境成本较大,呈外部不经济效应。     

基于水化学和氢氧同位素的泰安城区岩溶地下水补给来源及演化过程

泰安市城区岩溶地下水较丰富,是重要的地下水供水水源地.基于泰安城区岩溶水和地表水的水化学和氢氧同位素(δD、δ¹⁸O和³H)特征,结合Gibbs图解、主要离子比值,揭示岩溶地下水补给来源、补给年代、循环更新能力及主要的水-岩作用演化过程.结果表明,区内岩溶地下水阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,K⁺、NO₃^-、Cl^-、Na⁺和SO₄^2-的变异系数较大,空间差异性较强,Ca²⁺和HCO₃^-的含量较稳定.水化学类型复杂多变,主要为HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·Cl-Ca型和HCO₃     

TiO2光电催化中光生电子降解对苯醌的行为研究

通过施加外加偏压把TiO2/Ti薄膜阳极产生的光生电子转移到阴极,并对其在阴极的电化学行为进行了研究.用水杨酸探针法对阴极溶液中产生的活性氧自由基进行了检测,探讨了pH值、恒电流值和连接类型等因素对阴极室溶液中对苯醌降解效果的影响.实验结果表明,在酸性条件下,转移至阴极的光生电子可将溶液中的溶解氧还原生成H2O2,再进而生成·OH;在pH值为2.0、恒电流为3.5mA和阳离子膜作为反应器双室连接类型的条件下,在60min内,阴极溶液中对苯醌的降解率可达到82.3%.     

基于投入产出生命周期模型的建筑业能耗及敏感性分析

建设活动消耗了大量能源,研究建筑业能耗测算方法并分析其影响因素有助于建筑业的节能减排. 采用投入产出生命周期评价模型测算建筑业能耗,分析建筑业能耗对部门间联系、部门能源强度和建筑业规模等因素变化的敏感性,提出部门对建筑业能耗的技术责任系数和结构责任系数,以判断部门在降低建筑业能耗中的责任. 结果表明,2010年我国建筑业能耗为1.07×109 t(以标准煤计);技术责任系数最大的部门是黑色金属冶炼及延压(0.489 8),其次是非金属矿物制品(0.479 8)和化工(0.211 8)等;除建筑业外,结构责任系数较大的部门包括非金属矿物制品(0.276 4)和黑色金属冶炼及延压(0.246 0)等;建筑业能耗对黑色金属冶炼及延压(0.243 8)和非金属矿物制品(0.203 4)等部门能源强度的变化最敏感. 降低建筑业能耗应注重促进高能耗建材生产节能、强化建设活动科学管理、推广高性能低能耗材料应用、提高基础设施建设水平和深化住房市场化改革等方面.      

我国能源耗水空间特征及其协调发展脱钩分析

水与能源之间有着复杂而密切的联系,两者之间的相互关系已成为国际社会关注的热点问题。论文通过能源耗水这一概念,试图探究能源生产与用水之间的内在关联,通过空间自相关分析和脱钩分析寻求其发展变化规律,以期为实现水与能源的可持续发展提供借鉴。结果表明：我国几类主要能源的耗水空间分布差异较大,且与能源自身的空间分布特征有相似之处。火电、水电和原煤耗水强度具有明显的空间集聚特征,H-H集聚区范围逐渐扩大,集聚程度不断增强,而原油和天然气耗水强度呈随机分布特征,无空间自相关性。全国范围内,各类能源耗水与总用水量和GDP之间的协调关系均呈不断恶化的趋势,能源耗水的增长速度在逐步超越经济发展和总用水量变化的速度,节水将是未来产能耗水研究领域中的重要方向。     

基于三维结构分析的碳排放总量控制研究——以浙江省为例

控制碳排放总量是能源环境治理的重要手段,是高质量发展的应有之义,更是我国完成2030年前碳达峰、争取2060年前实现碳中和的必然要求,但目前国家和地方并未明确实行碳排放总量控制。本研究以浙江为例,从能源生产侧、能源消费侧、区域三个维度,分析识别出浙江省碳排放总量控制的重点和难点:能源生产侧减排的重点在于提高非化石电力占比,难点在于推进存量火电机组的碳减排;能源消费侧减排的重点在于控制新上重大产业项目排放,难点在于控制第三产业和居民生活领域碳排放;区域减排的重点在于优化产业布局和用能结构,难点在于对地区碳排放总量缺乏有效约束。并提出电力结构低碳化、重点行业控碳、试点城市率先达峰和政策协同四方面突破点,争取到"十四五"末浙江省碳排放总量得到有效控制,为全国碳排放达峰做出浙江贡献。     

Ecological risk assessment based on freshwater consumption dynamic analysis of Xiamen City,China

Freshwater is the lifeline of a city. Shortages in urban water supply and ecological losses occur when freshwater supply capacity and demand are imbalanced. Therefore, systematic research on the risk of freshwater consumption in urban areas is urgently demanded. A scientific understanding of the risk of urban water consumption will contribute to the efficient use of freshwater resources and ensure the stability and sustainable development of cities. Taking Xiamen City as the study area, we evaluated the ecological risk of freshwater consumption scenarios in the years 2020 and 2030 using a multilevel characterization method for urban ecological risk, stepwise regression analysis, and a gray prediction model. The results of our evaluation show that freshwater consumption in Xiamen is highly correlated with the total population, the crop acreage, the proportion of secondary industry, and the treatment rate of domestic sewage. In the 2020 and 2030 scenarios, freshwater consumption in Xiamen City is predicted to increase. Meanwhile, with the construction of water conservancy facilities, the supply capacity of freshwater in Xiamen City will be greatly improved. Therefore, the ecological impacts of freshwater consumption in the 2020 and 2030 scenarios were at the middle and low levels. In this study, the validity of the multilevel characterization method described herein for urban ecological risk has been confirmed. However, calculation of scenario probability is a difficult problem in the framework of this method, and future research should address this issue.     

Fertilizer drawn forward osmosis as an alternative to 2nd pass seawater reverse osmosis: Estimation of boron removal and energy consumption

• The boron concentration in diluted DS can satisfy the irrigation water standard. • The boron concentration in diluted DS equaled that in two-pass RO permeate. • FDFO process SEC was slightly lower than the 2nd pass RO SEC. • FDFO has potential as an alternative to 2nd pass RO for irrigation water production. Agriculture is the largest consumer of freshwater. Desalinated seawater is an important alternative water source for sustainable irrigation. However, some issues of the current desalination technology hinder its use for agriculture irrigation, including low boron removal and high energy consumption. This study systematically explored the feasibility of employing fertilizer drawn forward osmosis (FDFO) as an alternative to 2nd pass reverse osmosis (RO) by considering the boron removal performance and specific energy consumption (SEC). Different operating conditions were investigated, such as the boron and NaCl concentrations in feed solution (FS), draw solution (DS) concentration, pH, the volume ratio of FS to DS, membrane orientation, flow rate, and operating temperature. The results indicated that a low boron concentration in FS and high pH DS (pH= 11.0) decreased the boron solute flux, and led to low final boron concentration in the DS. The other operating conditions had negligible influence on the final DS boron concentration. Also, a lower flow rate and higher specific water flux with certain permeate water volumes were conducive to reducing the SEC of the FDFO process. Overall, our study paves a new way of using FDFO in irrigation, which avoids the phytotoxicity and human health risk of boron. The results show the potential of FDFO as an alternative to 2nd pass RO for irrigation water production.     

区域环境质量与经济发展关系模型研究

环境库兹涅茨曲线是目前环境经济领域被广泛引用的一个计量模型。针对当前人们大多通过实际观测资料,利用回归分析,估计环境质量转折点,而理论研究相对较少的现状,从社会福利最大化角度出发,通过设定物品消费偏好指数,建立了一个两物品模型。通过数学推理,首先推导出了区域环境最佳投资水平,在此基础上从理论上证明了环境库兹涅茨曲线存在的依据,以及在环境质量最低点和环境质量发生根本性好转的转折点的社会总投资水平。研究表明,环境质量演化过程曲线取决于社会经济发展状况,它与非环境物品生产函数和排污生产函数的技术参数,居民收入水平以及对环境物品和非环境物品的消费偏好,国民收入分配政策等有关,而非仅仅与经济增长状况有关。因此,在经济发展过程中适时地调整产业结构和国民收入分配政策、采用新技术、提倡合理的消费观念等是加速环境质量演化过程的重要措施。