新型堆肥生物反应器人粪便堆肥功效的评价

利用以锯末为载体的Bio-Lux S15型生态卫生设备,对人粪便进行了连续性堆肥实验,考察了BOD5、粪大肠菌和蛔虫卵的灭活以及最终产品N、P和K等肥料成分的含量。实验结果表明,最初30 d,BOD5的累积去除率由27%快速增加到50%,之后的30 d维持在50%左右,随后下降至40%左右。生态卫生设备中维持50-60℃的温度是杀灭粪便病原微生物的适宜条件,可保证粪便投入后在24 h内,粪大肠菌的灭活率达到99.99%,蛔虫卵的灭活率在2 h内达100%。对反应周期内载体的N、P和K等肥料成分的分析结果表明,反应过程中3种肥分都持续积累,在反应末期,按TN、P2O5和K2O计算的3种肥分最终分别达到25.1、123.4和2.0 g/kg,基本上达到了农用肥料的国家标准,表明以锯末为载体的反应器具有良好的堆肥效果。     

接种内外源微生物菌剂对堆肥效果的影响

在严格控制堆肥条件的堆肥反应器中,以鸡粪为堆肥基础原料,内源微生物M37和外源微生物VT为接种剂,研究了堆肥过程中温度、氧气浓度、C/N、水溶性碳(WSC)、发芽指数(GI)以及蛋白酶和脱氢酶的活性动态变化.结果表明,接种M37后,堆肥升温速度加快,且升温期氧气浓度下降速度最快.接种VT后能够增加堆肥高温期的温度,且高温期氧气浓度最低.接种内外源微生物菌剂,C/N下降速度快,WSC浓度相对高.堆肥结束时,GI值显著高于CK,有利于加快堆肥腐熟进程.M37有利于堆肥升温期的蛋白酶和脱氢酶的积累,在高温期,VT处理的蛋白酶和脱氢酶活性最强,促进堆肥的氧化还原反应.     

污泥堆肥含水率监测方法的选择与探讨

城市污泥的堆肥过程中,快速、准确的含水率测定方法有助于掌握堆体腐熟程度和水分脱除进程,并据此进行工艺的优化和反馈调控.本文介绍了污泥堆肥的含水率监测方法及其优缺点.由于堆肥物料性质与堆肥环境的特殊性和复杂性,缺乏可直接应用的测定仪器,应根据物料性质、工况条件等选择合适的含水率测定技术,并对相关仪器进行改进.对于污泥堆肥的工程化应用而言,实时在线监测的原位含水率测定方法更适合指导工艺的调控和优化、提高堆肥效率.     

基于MIEP模型的城市生态安全评价——以宁波市为例

基于城市生态安全内涵,运用PSR(压力-状态-响应)模型建立了宁波市生态安全评价指标体系,并以最大信息熵原理(MIEP)为基础,自组织特征映射神经网络(SOFM)为算法,借助MATLAB数学软件为计算平台,从复杂系统结构演化的角度提出了城市生态安全评价模型.最后,用MIEP模型对宁波市2002—2011年的城市生态安全进行评价.结果表明,2002—2011年宁波市生态安全水平逐年提高,2002—2009年处于临界安全状态,2010、2011年处于较安全状态.由于MIEP模型能较好地体现城市生态安全的时空演变动力学特性,连接权值的获取避免了人为设定的主观性,故在城市生态安全评价中有较明显的优势,且在预测上有一定的潜力.     

高温堆肥对猪粪中四环素类抗生素及抗性基因的影响

为了研究高温堆肥对猪粪中抗生素及抗生素抗性基因的影响,对不同堆肥处理中的四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)及其抗性基因(tetA、tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW)的动态变化进行了定量研究.结果表明:低剂量组(10 mg·kg~(-1))中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为91%、94%、92%,高剂量组(50 mg·kg-1)中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为60%、62%、71%.在堆肥过程中,抗生素处理组目标基因相对丰度高于对照组,而低剂量组目标基因相对丰度(tetW除外)又普遍高于高剂量组.经堆肥处理后,tetA的相对丰度增加,tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW的相对丰度均下降.高温堆肥可以有效去除猪粪中一定浓度的四环素类抗生素,并对四环素类抗性基因也有一定的削减作用.     

基于随机-模糊耦合的污染场地健康风险评价及案例

采用模糊理论描述风险评价过程的模糊不确定性,采用概率理论描述随机不确定性,同时为解决模糊数计算过程复杂的问题,将模糊变量表示成均匀随机变量的函数,用Monte Carlo算法模拟模糊变量之间的函数运算,从而实现模糊-随机方法的耦合.为验证该模糊-随机耦合模型的有用性,选取青海某汞化工污染场地进行案例研究,通过与RBCA模型比较,验证了该模型的基本精度,且能较好地表征场地参数的不确定性对风险评价结果的影响.案例分析的结果表明:人群主要暴露途径为经口摄入,贡献率为80%左右;正常暴露情形下,该场地的健康风险水平为0.28,风险水平可以接受,最不利情况下的健康风险风险水平为1.28,最不利情况出现的概率小于等于1%;该场地对人群的健康风险随着时间减小,在第6年左右其风险减小至可接受水平,建议无需对场地开展污染治理,只需在污染物高峰段(第1~6年或第6~8年)为居民提供替代水源以截断暴露途径,待场地污染水平自然衰减.     

基于未确知数学理论的水质风险评价模式

基于水质风险评价系统具有未确知性的特点,运用未确知数学理论,在确定性水质风险评价模式的基础上,建立了未确知性水质风险评价模式.该模型对水质风险评价的结果不仅得到了水质风险度及其相应的可信度值,同时也确定了水质风险度超过规定限值时的超标可信度.将模式应用于某市饮用水地下水源中,对污染物6价铬进行水质风险评价,结果表明,在该市水源中污染物6价铬通过饮水途径所致风险度介于3.90×10-5～4.09×10-5a-1范围内的可能性最大,且其相应的可信度为24.94%;此水质风险度已超过瑞典环保局、荷兰建设和环境部推荐的健康危害风险度最大可接受限值1.0×10-6a-1,相对于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受限值5.0×10-5a-1,该市水源水质由污染物6价铬所致的风险度在一定程度上超标,超标可信度为35.31%.     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

基于生物配位体模型的汾河铜水质基准研究

铜是山西汾河流域主要污染物之一,为准确评估流域铜暴露的生态风险,调查了汾河流域本土水生生物的毒性数据,运用生物配位体模型方法获得汾河铜的保护水生生物短期和长期水质基准值,分别为98.62和29.71 μg/L。依据铜的水质基准进行风险评价,结果显示,汾河水体中铜对水生生物属于无风险水平。

     

复合铜盐对有机废弃物高温好氧堆肥的保氮效果

高温好氧堆肥是资源化利用有机废弃物的途径之一,但堆肥过程中氮素损失严重.本文以复合铜盐CCS为保氮剂,粪便混合物为堆肥原料,通过单因素和正交实验,研究了C/N比(20、30、35)、含水率w(50%、55%、60%)、CCS添加量m(1.2%、1.4%、1.6%)等因素对高温好氧堆肥中氮素的影响,初步探讨了氮素固定的机理.实验结果表明,最佳氮素固定条件为:C/N=20、w=60%、m=1.4%,在此条件下,总氮损失减少率(L)高达62.78%.与其他保氮剂对比发现,复合铜盐具有添加量少、总氮损失减少率较高、成本适中等优点,表明复合铜盐适宜用作堆肥过程中的保氮剂.氮素固定的机理可能是铜离子与铵根离子络合.     

基于替代模型的煤矸石堆地下水污染随机模拟

为分析参数的不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺西舍场煤矸石堆及周边地区为研究对象,以硫酸根离子为模拟因子建立污染质运移的数值模拟模型,运用灵敏度分析法筛选对模拟模型影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立污染质运移模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的输出结果进行统计分析,利用污染质浓度分布函数估算单井遭受污染的风险.结果表明,井1,井2和井3中达到地下水质量标准的Ⅲ类标准的概率分别为0.6%,97.6%和0%,藉此为地下水污染防治提供更加科学,丰富的参考依据.     

添加剂对牛粪堆肥不同阶段真菌群落演替的影响

为研究物理添加剂对牛粪堆肥过程中真菌群落结构的影响,以牛粪和小麦秸秆为原料,以生物炭、火山石作为添加剂,进行了为期30d的堆肥实验.结果表明,好氧发酵基本实现牛粪无害化和稳定化的要求.高通量测序结果显示,堆肥原料中Wallemia占主导地位,相对丰度达到86.85%;堆肥高温阶段,空白处理和火山石处理中Wallemia、Aspergillus为优势菌属,而生物炭处理中Scedosporium、Acremonium相对丰度较高;降温阶段,Mycothermus和Thermomyces占优势,添加生物炭的处理中Thermomyces的相对丰度较其他两个处理高.腐熟阶段,3个处理中Mycothermus的相对丰度均为最高,而火山石的添加增加了Remersonia及Trichosporon的相对丰度.Spearman相关性分析结果表明,牛粪堆肥过程中Mycothermus与GI、TN、TP、NH₄⁺-N、含水率、pH值、VS、脲酶显著相关（P<0.05）.本研究从真菌变化的角度,为牛粪好氧发酵机理研究与工艺优化提供参考.     

翻堆对好氧堆肥腐殖质电子转移能力的影响

开展了连续通风和翻堆两种典型的通风方式进行污泥好氧堆肥,通过分析堆肥腐殖质中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的光谱特征以及本底/化学还原容量(NRC/CRC)的时态变化,研究其对污泥好氧堆肥过程中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的形成和电子转移能力(ETCs)的影响.结果表明:与翻堆处理相比,连续通风处理促进了堆肥FA和HA中类蛋白质组分的减少和类腐殖质组分的增加,强化了高温期和腐熟期FA的电子转移能力(CRC分别增加了176.55和123.24μmol e^-/gC),但降低了HA和升温期FA的电子转移能力(CRC分别降低了246.47和116.13μmol e-/gC).相关性分析表明,影响污泥堆肥腐殖质电子转移能力的主要因素为pH值、SUVA₂₅₄、SUVA₂₉₀和类蛋白质组分,翻堆处理促进了类腐殖质组分对腐殖质电子转移能力的影响.     

基于替代模型的地下水溶质运移不确定性分析

为分析参数的不确定性对地下水溶质运移数值模型的影响,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟对一算例进行分析,并从风险评估的角度对不确定性分析的结果进行了阐释.为减小计算负荷,利用Sobol'法对模型参数进行了灵敏度分析,筛选出较为敏感的参数作为随机变量,建立了模拟模型的克里格(Kriging)替代模型,进而实现Monte Carlo模拟.结果表明:置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为23.46~42.06,47.99~66.73,69.54~82.94mg/L;结合风险评估,计算出地下水受污染的风险为0.54,可为地下水污染物防控与修复提供科学依据.     

基于区间数的河流水环境健康风险模糊综合评价模型

利用区间数表示水环境中污染物浓度的不确定性,构建了基于区间数的河流水环境健康风险评价模型.同时,采用专家咨询法建立模糊化的风险评价标准体系,将风险评价标准分为低、低.中、中、中.高、高和极高6个风险等级,并运用一级综合评判法得出健康风险评价的等级.最后,选取cd、As、Hg、Pb、CN、NH3和挥发酚为评价因子,将基于区间数和模糊理论的河流水环境健康风险模糊综合评价模型应用于2005～2007年湘江长株潭段的水环境健康风险评价中.评价结果表明,2005～2007年湘江长株潭段的水环境健康风险水平较高;株洲和湘潭段的个人年风险值较大.其中,五星断面的个人年风险最高,儿童的个人年风险明显高于成人的个人年风险;2006年朱亭镇、霞湾、三汊矶和樟树港4个断面上个人年风险略有增高,2007年各断面的健康风险水平有所降低.     

兰州市污水处理厂中典型抗生素的污染特征研究

以9种磺胺类、4种氟喹诺酮类以及1种氯霉素为目标物,调查研究了它们在兰州市两个生活污水处理厂中的含量水平和去除特性,初步评估了其在受纳水体中的环境风险.结果表明:污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出,浓度差别较大,进水中抗生素浓度在nd~55.25μg·L~(-1)之间,出水中浓度在nd~9.78μg·L~(-1)之间,脱水污泥中抗生素的平均浓度高于活性污泥;抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%,生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制;污水处理厂排水增加了受纳水体中抗生素的浓度,是受纳水体中抗生素的来源之一,环境中低浓度、多种抗生素长期残留,存在较大的潜在风险.     

基于梯形模糊数的地表灰尘重金属污染健康风险评价模型

将梯形模糊数引入环境健康风险评价领域,构建了城市地表灰尘重金属污染健康风险评价模糊模型,提出了健康风险等级判别方法和具有模糊化特征的风险等级判别标准.同时,选取重金属Zn、Pb、Cu、Cd和Cr为评价因子,将基于梯形模糊数的健康风险评价模型和风险等级识别方法应用于合肥市城区地表灰尘重金属污染的健康风险评价中.结果表明,地表灰尘中Cd和Cr的致癌风险均很低,期望值分别为1.49×10-9和2.75×10-7,低于美国环保署（USEPA）推荐值10-6;Cd和Cr致癌总风险对Ⅰ级风险的隶属度为0.927,因此属于极低风险水平.儿童的地表灰尘重金属非致癌总风险期望值为1.888,超过了安全阈值1.0,而成人的非致癌总风险期望值仅为0.278;儿童和成人健康风险的主要暴露途径都是手-口直接摄入.     

翻堆对强制通风静态垛混合堆肥过程及其理化性质的影响

为了了解翻堆对堆肥过程及理化性质的影响,开展了城市污泥、猪粪强制通风静态垛堆肥试验,试验共设4个处理,分别为升温期(3d)、高温期(10d)、降温期(20d)翻堆处理和不翻堆的对照处理.结果表明:翻堆处理能降低堆肥的挥发性固体含量,减轻其在堆体剖面的差异.升温期翻堆不利于堆体DOC含量的降低及腐熟度的提高.降温期翻堆会减小再次升温速率及其所达到的最高温度.升温期和降温期翻堆,虽然有利于堆体内湿度的均匀分布,但却会缩短高温持续时间、降低堆肥的减容率和脱水率.不同时期翻堆,堆肥的pH和EC有降低的趋势,但总体而言其影响并不是特别明显.在高温期翻堆的处理中高温期持续时间长达15d,堆体减容率高达29%,再次升温的升温速率和所达到的最高温度分别为4℃·d-1和60 5℃,且与其它处理相比,其堆肥的VS、DOC和湿度都较低,GI较大.由此试验表明,高温期翻堆的堆肥处理能提高强制通风静态垛堆肥的堆肥效率和质量.     

基于生物可给性的某冶炼厂土壤重金属健康风险评价

为科学评价重金属污染场地的人体健康风险,以某冶炼厂土壤为研究对象,采用PBET(Physiologically-Based Extraction Test)和IVG(In-Vitro gastrointestinal)两种方法测定了As、Cd、Cu、Pb、Zn的生物可给性,并对比了只考虑重金属总量与基于生物可给性的人体...     

微生物菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化与氮转化的影响

本研究探讨了以黄孢原毛平革菌（p）、黑曲霉（a）和地衣芽孢杆菌（b）组合的一系列微生物复合菌剂对猪粪好氧堆肥效果、重金属钝化以及氮转化的影响.研究结果表明,在促进堆肥进程和腐熟程度的效果上,菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p） > 菌剂（p）.当b：p：a=1：5：5时（处理D）,种子发芽率指数（GI）在第16 d即达到80%,且C/N降低至11.4,效果最佳.在重金属钝化方面,钝化效果为：菌剂（p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p）.重金属Cu和Zn钝化效率在仅添加菌剂（p）时最高,钝化率分别达到69.7%和59.4%.在固氮效果方面,菌剂（b+p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（p）,当b：p：a=1：8：0时（处理E）,固氮效果最优,与处理B（CK）相比,总氮和有机氮损失分别减少了17.3%和18.5%.由此可见,微生物菌剂配比对猪粪堆肥化进程、重金属钝化和氮素保持等具有重要影响.