呼和浩特地区污水厂能耗评价与碳排放分析

污水处理过程的能耗和温室气体排放方面的研究对于应对能源危机和气候危机具有重要作用。文章利用层次分析法,建立了具有4层15项指标的能耗评价体系。结合城镇污水处理系统的绿色指标体系,选取呼和浩特地区具有代表性、处理规模相近的2座中小型污水厂进行能耗评价。结果表明:处理能力利用率、处理工艺系统稳定性和污水厂高程布置所对应的3项评价指标在所选择的能耗影响因素中所占权重较大,分别为:0.143 0,0.302 4和0.145 6。进一步运用IPCC计算方法对污水处理厂进行碳排放概算,得出A、B污水处理厂的碳排放量分别为:19.401 t CO2/104t、18.378 t CO2/104t。A、B污水处理厂的实际比能耗分别为0.293 kW.h/m3、0.195 kW.h/m3。将碳排放数据与实际能耗情况对比得出:污水处理厂的能耗水平越高,单位碳排放量也越大。     

关键构件失效后钢骨超高强混凝土框架抗连续倒塌能力分析北大核心CSCD

基于汶川地震后钢筋混凝土框架震害调查结果,选取首层角柱区域(包括框架柱、与该柱相连的节点)为关键构件,利用有限元分析软件ABAQUS,以抽除点位移、相邻构件轴向荷载为参考数据,对关键构件失效后钢骨超高强混凝土框架抗连续倒塌能力进行分析,讨论了建筑高度、地震波作用方向、有无填充墙、框架柱混凝土强度等级对剩余结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明:1随着建筑高度的增加,框架结构抽除点处竖向位移的最大值略下降,首层相邻柱轴向荷载增加明显,框架结构易发生连续倒塌;2框架结构首层角柱区域失效后,Y向地震波作用下剩余结构震荡较大,抗震性能降低,易发生连续倒塌;3设置填充墙的框架结构,抽除点位置处竖向位移较小,结构整体的震荡不大,相邻构件的轴向荷载增长幅度减小,一定程度上提高了框架结构的抗连续倒塌能力;4框架柱使用强度等级较高的混凝土,一定程度上可以减小抽除位置处竖向位移,采用内置钢骨的超高强混凝土柱可提高框架结构抗连续倒塌能力。     

盐渍土环境中RC桥墩柱地震损伤试验研究与计算分析∗

为了研究盐渍土环境中RC桥墩柱的地震损伤,设计制作了10根RC桥墩柱,对其进行了电化学快速锈蚀试验及低周反复加载试验。试验中的主要设计参数为轴压比和锈蚀率。观察和记录了试件的开裂过程及破坏形态,通过实测数据绘制了构件的荷载—位移滞回曲线。在已有基础上提出了锈蚀RC桥墩柱在低周反复荷载作用下的双参数损伤模型,并对其进行了对比分析。试验结果表明:锈蚀率越大,滞回曲线捏缩现象越明显,滞回环面积逐渐减小,峰值荷载和极限位移也逐渐减小,试件耗能能力和延性明显降低,其损伤越来越严重;轴压比越大时,试件极限变形越差,耗能能力越低,其损伤越严重。通过与Mccabe损伤模型及Park-Ang损伤模型进行比较分析,得知该损伤模型更能准确反应构件的实际破坏程度,可为盐渍土环境中RC构件的损伤评估提供参考依据。     

基于LCA的污水处理厂提标改造环境影响负荷研究

研究旨在评价污水处理厂提标改造工程前后的环境影响,并做出科学的管理决策。以呼和浩特市公主府污水处理厂为例,采用生命周期评价(LCA)的方法,定量研究了污水处理厂改造前后的环境影响负荷,识别和判断出环境影响负荷的变化量。结果表明:该污水处理厂经过改造之后的环境负荷大于改造之前,相比改造前增长约63.5%,其中水质和水体富营养化影响潜能明显减小,而不可再生资源消耗、全球变暖影响潜能的增加量较大,环境负荷增加的根本原因在于电耗的增加。最后根据评价结果提出针对污水处理厂提标改造工程的改善建议。     

砂土基MICP土工材料剪切强度试验及可靠性分析

选用巴氏芽孢杆菌,以不同粒径砂土为岩土基质,应用微生物诱导矿化技术生成MICP土工材料试样,自然养护7 d后,应用直剪仪进行了抗剪强度测试试验。结果表明,MICP细砂土内摩擦角范围最大,MICP粗粒砂土内摩擦角范围最小,这与微生物诱导生成的矿化物填充空隙的过程中形成胶结作用有重要的关系,粗粒砂土空隙大,MICP材料强度的增长主要依靠诱导生成的碳酸钙咬合力;中粗砂粒土表面粗糙度的提高有效增强了矿化土工材料的强度;细砂土主要是填充空隙,材料更加密实,导致抗剪强度最大。再运用多项式混沌扩展(PCE)方法建立代理模型,求得其前四阶统计矩,对内摩擦角输出响应的不确定性进行了量化。     

盐蚀环境下微生物矿化岩土材料的冻融特性研究

基于MICP技术将松散砂粒改良成微生物矿化岩土材料,通过室内冻融循环实验,研究矿化材料在4种不同的冻融环境中的表观形貌、质量损失率、饱和含水率、无侧限抗压强度随冻融循环周期的变化规律,以及利用NMR测试手段分析材料的孔隙变化。结果表明:随着冻融周期增加,在4种冻融液中矿化材料均伴随剥落现象,无侧限抗压强度均呈逐渐减小趋势,质量的损失和饱和含水率的增加严重影响了材料的抗冻性能,且在5%Na₂SO₄溶液中矿化材料的粉化速度较快,质量损失最大,劣化速度最快,NMR图谱中弛豫时间大于200 ms的未冻水含量在冻融过程变化最大,是造成样本质量的损失和强度的破坏的主要原因;在去离子水溶液中样本的抗冻能力也较弱,次于Na₂SO₄溶液;在3%NaCl溶液和混合溶液中由于NaCl的存在降低材料的凝固点,使得材料的抗冻能力延长,此研究为微生物矿化岩土材料在寒冷地区的工程应用提供基础实验依据。     

寡毛类蠕虫污泥减量技术的稳定性研究进展

对近年来国内外寡毛类蠕虫污泥减量技术的稳定性研究进展进行了系统评述。除了选择适合稳定减量的蠕虫种属以外,蠕虫反应器构造和废水处理工艺流程、污泥减量工艺的运行操作参数、以及活性污泥本身,都是影响寡毛类蠕虫在活性污泥系统中稳定存在并直接影响到其对活性污泥的捕食和削减能力的重要因素。通过对现有研究进行分析,指出寡毛类蠕虫污泥减量工艺投入实际工程应用的技术和经济瓶颈。     

氧化石墨烯对沉积物中重金属Cu的稳定固化研究

以一种新型碳基材料——氧化石墨烯(GO)为吸附剂,以乌梁素海表层沉积物中重金属Cu为研究对象,考察了GO投加量、沉积物pH值、有机质种类及其质量分数在35 d老化时间内对Cu稳定固化效果的影响。实验中利用电位法测定沉积物的pH值和氧化还原电位值(ORP),通过BCR连续提取法分析Cu各形态含量的分布。研究结果表明,随着GO投加量(2%、4%、6%、8%和10%)的增加,GO可以有效地将Cu从不稳定状态转化为稳定状态。在质量分数为10%时,Cu的酸可提取态较原始状态减少3.76%,残渣态增加28.16%。另外在不同pH(6、7、8和9)下,GO对Cu的稳定效果不同,表现出pH=9pH=8pH=7pH=6的递减关系;并且当pH=9时,沉积物的ORP值在整个老化时间内最低。选用腐殖酸(HA)和富里酸(FA)两种有机质研究其对GO稳定沉积物中Cu的影响。结果发现,加入HA和FA后,GO对沉积物中Cu的稳定效果明显提高,且随着HA和FA质量分数(1%、5%、10%和15%)的增加而增加,当质量分数为15%时固定效果最好。GO+15%HA使重金属Cu的残渣态增加了34.95%,GO+15%FA使重金属Cu残渣态增加了32.96%。以上实验数据表明,GO可以有效地将沉积物中Cu从不稳定态转化为稳定合态,降低沉积物中Cu向上覆水释放的风险。该研究围绕乌梁素海上覆水环境开展实验,以期望对高寒地区重金属污染沉积物的修复提供一种新的思路。     

一步法La@MgFe2O4的制备及其吸附水中磷的性能

由于磷矿资源紧张及磷污染引起的水体富营养化,迫切需要回收水体中的磷酸盐.利用铁氧体复合材料吸附回收水中的磷,由于吸附容量较大以及利用外加磁场易于从水中分离而日益得到重视.本研究利用一步共沉淀法直接制备尖晶石型La@MgFe₂O₄复合材料,将La³⁺固定在MgFe₂O₄缺陷位点上,考察La@MgFe₂O₄的吸磷尤其是低温时的吸磷能力,并采用XRD/FTIR/XPS/VSM等技术对La@MgFe₂O₄进行表征.结果表明,La³⁺离子以La（OH）₃的形式负载在MgFe₂O₄晶界缺陷上,La³⁺的加入改变了MgFe₂O₄的结晶度和形貌,并大大提高了MgFe₂O₄的吸磷能力,其饱和磁化强度为14 emu·g^-1,在外加磁场条件下可以从水中磁分离.当pH值为6时,温度降为10℃其最大吸附容量与25℃时相比几乎无降低,约为143.156 mg·g^-1.动力学研究表明,La@MgFe₂O₄能在30 min内将低磷（10 mg·L^-1）浓度转化为极低磷.吸附机制研究表明,磷通过配体交换形成内球络合物被去除.La@MgFe₂O₄对磷酸盐具有高度选择吸附性,吸附剂解吸后可多次重复使用.将其应用于中国北方低温市政污水,投加吸附剂的浓度为1 g·L^-1,可在1 h内将磷酸盐浓度降低至0.5 mg·L^-1以下,表明La@MgFe₂O₄在寒冷地区也具有良好应用前景.     

光催化转化并回收水中农药有机磷

经溶胶-凝胶法制备不同镧（La）掺杂量的二氧化钛（TiO₂）,得到光催化转化吸附回收有机磷的复合材料.结果表明,La与TiO₂掺杂物质的量比为0.002并经过煅烧和掺杂物质的量比为0.02未经煅烧的2种材料,以6：4的比例混合,所得复合材料La@TiO₂（6：4）为粒径约13nm的锐钛矿型TiO₂,表面有球形聚集体但分布较均匀,其光谱范围较纯TiO₂发生红移,因而光催化效率提高.当有机磷浓度20mg/L、La@TiO₂（6：4）投加量为1g/L、溶液pH值为9时,有机磷回收率最高达85%.溶液中的NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-对磷回收影响不大,CO₃^2-有抑制作用;材料经解吸后可多次重复利用.研究表明La@TiO₂（6：4）为有前景的有机磷回收复合材料.