日本城市有机废弃物甲烷发酵资源化系统案例分析及最新研究进展

为建设可持续发展社会,日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例,长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次,为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求,介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸（城市有机废弃物的3大组分）的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外,简要介绍了应用厌氧膜生物反应器（AnMBR）进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果,以100万人口城市为例,对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。     

浙江省排污权有偿使用和交易政策法规研究

随着中国经济的高速发展和城市化进程的加快,环境资源的消耗进一步加大,环境资源面临枯竭问题已经严重影响到社会经济的可持续发展。建立排污权有偿使用与交易制度对于解决过高的环境治理成本问题具有重要作用。本文从排污权的基本法律理论入手,总结和分析我省排污权有偿使用和交易政策法规存在的问题,进而提出适合我省的政策建议,以期完善我省排污权有偿使用和交易的政策法规体系。     

复合人工湿地对有机污染物的去除效果初步研究

研究了由不同植物配置(驯化和未驯化)的两组下行和上行植物床组成的复合人工湿地对生活污水的净化效果。结果表明,CODCr和BOD5的去除率达67.3%,68.1%,总氮(TN)的去除率为26.9%,总磷(TP)的去除主要发生在上行床,去除率为81.6%。环芳烃(PAHs)中苊(Ace)、荧蒽(Flu)、芘(Py)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)和苯并[g,h,i](BPR)经下行床后,去除率超过80%,上行床去除较少。驯化床和未驯化床对PAHs的去除效果差异不显著。邻苯二甲酸酯(PAEs)中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)经驯化床后,质量浓度显著升高,经未驯化床后邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)含量显著降低。蚕豆根尖微核实验表明,不同植物配置对微核率影响差异并不显著,毒害物质经下行床后大部分被去除。     

屋顶绿化生态系统箱的研制

调查发现广州市屋顶自然生长的维管植物有49科109属128种,植物种类较多的科为菊科、禾本科、桑科、景天科、茜草科和鸭跖草科;屋顶自然生长的植物种类数量与环境受污染程度成反比,而与周围植物的多少成正比;屋顶自然生长的植物由于长期适应屋顶的极端环境,形成了的一些独特的生态生物学特征。基于上述结果配置相应的植物组合,设计适于屋顶绿化的生态系统箱、配制相应土壤并进行技术集成,观测其生长和隔热效应。同时进行空白对照、黑网荫蓬对照、生态隔热层对照、普通土壤种植区对比试验,发现生态隔热层和生态系统箱具有成本低、易维持、隔热好、景观美的效果。     

新型冻干法生态殡葬的研究探讨

土葬、火葬等传统殡葬方式对城市土地构成了越来越沉重的压力,体现节地、绿色等现代环保理念的新型冻干生态殡葬应运而生。冻干法殡葬（又称为Promession）最初是由瑞典人Wiigh-Msak开发出的一种遗体处理方法：遗体经液氮冷冻、粉化、干燥后,浅埋于地下,进入生态循环。本文比较了土葬、火葬、生态葬的优劣,综述了国内外冻干法生态殡葬的研究进展,提出了冻干葬法的技术难点及解决方案。本文为改革和创新遗体处理方式,推行生态葬法,倡导绿色、人文、科技殡葬,提出了新思路。     

伊洛河流域河水来源及水化学组成控制因素

伊洛河是黄河中游南岸重要支流,由伊河和洛河在洛阳偃师汇合而成.流域上游矿产资源开采活动较多,下游城镇密集,工农业活动分布广泛.为探究不同类型人为活动对伊洛河流域河水水化学组成的影响,分别在丰水期(8月)和平水期(12月)采集伊洛河流域干流和支流河水样品,借助水体氢氧同位素组成和阴阳离子组成的时空分布特征,阐明水体来源以及水化学组成控制因素,说明人为活动的影响途径和方式.结果表明:①洛河干流河水丰水期和平水期δD和δ~(18)O均值分别为-56‰和-7.9‰以及-55‰和-8.1‰,伊河干流河水丰水期和平水期δD和δ~(18)O均值分别为-49‰和-6.9‰以及-53‰和-7.8‰,丰水期和平水期河水主要接受当地大气降水补给;②洛河及伊河干流河水水化学类型均为HCO_3-SO_4-Ca-Mg型,丰水期干流河水Ca~(2+)和HCO~-_3当量浓度占比低于平水期,而丰水期SO_4~(2-)当量浓度占比则高于平水期,显示丰水期较多硫酸盐输入;③碳酸和硫酸参与流域内碳酸盐岩和硅酸盐岩风化过程,洛河流域碳酸盐岩风化较明显,伊河流域硅酸盐岩风化较明显;④伊洛河流域人为输入影响表现在上游河水水化学组成受到金属矿产采选活动影响,下游河水水化学组成受工业废水和城镇生活污水的影响;⑤伊洛河流域上游和下游两种不同类型人为活动是河水硫酸盐硫同位素组成空间上变化的重要原因,上游河水硫酸盐硫同位素组成偏负,证实来自硫化物矿物氧化过程产生的硫酸盐贡献较大,进而间接证实硫酸参与岩石化学风化过程.下游河水硫酸盐硫同位素值偏正,与工业废水和城镇生活污水有关.     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

高浓度中温厌氧膜生物反应器处理城市污水厂污泥的厌氧消化效果

利用厌氧消化技术处理城市污泥等有机废弃物,可以生成以甲烷为主要成分的沼气,同时实现废弃物减量化。传统的污泥厌氧消化技术存在水力停留时间长,处理水质差,反应器对环境变动敏感,运行不稳定等缺陷。使用有效体积15 L的实验室规模厌氧膜生物反应器（AnMBR）对初沉污泥与剩余污泥混合的城市污水厂污泥进行高浓度厌氧消化处理。AnMBR通过膜过滤方式将悬浮固体（SS）截留在反应器内,增强了反应器运行的稳定性并促进有机物的分解。AnMBR反应器在中温35℃,HRT为15 d,有机负荷为4.66 g-COD/（L·d）的条件下进行了为期155 d的长期运行实验。实验过程中,反应器运行稳定,没有出现氨氮抑制和挥发性脂肪酸的积累。沼气收率为0.48 L/g-VS,甲烷平均含量为63.32%。膜过滤水中COD浓度为0.77 g/L,COD去除率高达98%以上。通过物质衡算,基质总COD的54.38%转化为甲烷,仅有0.6%残留在膜过滤水中。在保持反应器污泥浓度25 g/L的高浓度条件下,实现了工作模式为4 min抽吸,1 min休息,平均膜通量9.6 L/（m2·h）的连续稳定运行。通过膜阻力抵抗值的计算,污染膜总阻力为11.87×1012/m,其中附着在膜表面的泥饼层和导致膜孔闭塞的有机层为膜污染形成的主要因素。通过长期连续实验的产甲烷情况及膜过滤效果,验证了AnMBR在有机废弃物减量化和能源回收应用上的可行性。     

不同生境下报春苣苔的光合作用日变化特性

国家一级濒危植物报春苣苔Primulina tabacum Hance是苦苣苔科多年生草本植物。研究不同生境下报春苣苔在干湿季的光合作用日变化动态及其对环境因子响应,结果表明：旷地午间时段,光合有效辐射（PAR）增加伴随着空气湿度（RH）的显著下降,此时报春苣苔的净光合速率（Pn）因受光抑制和气孔限制的影响而下降。岩洞生境下报春苣苔的Pn没有受到抑制,但其Pn和光合碳水化合物（CH2O）生成速率较低,洞内光照缺乏是限制其光合碳同化的原因之一。3个样地检测的Pn、CH2O产生速率、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）以及Rubisco的Vo/Vc比率等在湿季均优于干季。主成分分析表明叶片Narea与Chl含量、比叶重（LMA）以及气孔密度对光合作用具有显著影响。Pearson相关分析表明不同生境下影响报春苣苔Pn的关键生态因子有所不同,旷地强光环境下过高的叶片水蒸气压亏缺（VPD）和气温（ta）直接限制净光合速率的水平,而在岩洞弱光高湿环境中,PAR则成为Pn的限制因子。同一环境因子在不同生境下对报春苣苔Pn的影响也有所不同：在旷地强光生境下,空气湿度（RH）的适度增加有利于降低过高的VPD,促进气孔开放而提高Pn。而在岩洞低光条件下,过高RH则会使降低VPD而不利于叶片的气体交换,使光合作用受影响。这个结果启示,在进行报春苣苔野外回归栽培时,应该注意PAR和RH等环境因子的控制。