给水厂铝污泥作为屋顶绿化基质应用的关键问题分析

屋顶绿化(roof greening)作为"海绵城市"生物滞留设施之一,是景观好、效果佳的城市雨水管控措施。使用给水厂铝污泥配制屋顶绿化基质,可缓解污泥填埋的用地压力,取得污泥资源化和减量化效果,进而阐明此类生物滞留设施应用中的主要关键问题:1)铝污泥是否存在铝和重金属的浸出; 2)铝污泥是否能直接用作种植基质; 3)铝污泥应如何处理并搭配其他基材制成轻型改良基质; 4)以铝污泥改良基质制成的屋顶绿化设施对雨水的滞蓄净化效果。结果表明:在土壤pH约为7的景观应用上,铝污泥中铝和重金属的浸出量极少,对环境构成威胁甚微;铝污泥初期含水率为80%,性状不稳定,不宜直接作为屋顶绿化设施的种植基质使用,需干燥至60%以下;为满足屋顶绿化规范要求,还应搭配其他轻质、保水、保肥的基材(如椰糠、泥炭、腐殖土等)使用;在铝污泥(40%,体积分数,下同)、椰糠(35%)、珍珠岩(25%)的改良基质中栽种地被植物,植物生根率为100%,覆盖率长期维持75%以上,生长状况良好;在中雨标准(20 mm/h)和暴雨标准(45 mm/h)的降雨模拟中,设施雨水持蓄率分别达到89. 5%和37. 1%,对各类污染物有一定的去除效果,更弥补了传统生物滞留设施对磷去除效果较差的缺点。     

生物膜法污水处理用新型纤维素载体的制备与性能

以麦草浆粕为原料,研究开发出了一种适用于生物膜法污水处理的多孔生物膜载体.实验通过对麦草浆粕碱化、黄化制备出酯化均匀的纤维素粘胶,并在此基础上选取合适的发泡成孔技术和纤维素再生工艺得到多孔纤维素载体成品.实验考察了各制备条件对载体性能的影响,总结出了该工艺下性能最优的载体的制备条件.研究结果表明,制得载体的孔隙率可达85%,比表面积在11m2·g-1以上,孔径从100μm～800μm均可人为控制.制得的多孔纤维素载体成本低廉,用于污水处理效果十分良好.     

糖厂废弃物糖滤泥研制多孔陶瓷材料

对糖滤泥的性能进行分析和研究,设计加入黏土制备多孔陶瓷。结果表明:糖滤泥主要成分是碳酸钙,优化得出糖滤泥与黏土的比例1∶2,最佳温度1 000℃下烧结1.5 h,得到主晶相为莫来石、石英和钙长石,孔径尺寸为1~10μm,孔隙率为26.38%,吸水率为17.30%,机械强度为22~26 MPa的多孔陶瓷,该多孔陶瓷有希望用于废水的过滤和分离。     

基于LID措施的城市设施绿地对雨水径流及污染阻控的研究

文章对不同LID设施绿地在雨水径流的接收、传送到蓄存过程中的功能进行综述的基础上,总结出城市设施绿地作为系统的整体去除污染物主要机理,展望了城市设施绿地在海绵城市建设中的应用前景,为设施绿地在城市雨洪控制提供理论和技术支持。     

基于SWMM模型的上海市松江国际生态商务区海绵城市建设效果评价

海绵城市建设旨在恢复城市自然调蓄能力,提升生态环境和城市韧性。以上海市松江国际生态商务区为研究区域建立SWMM模型,评估海绵城市建设对区域降雨径流控制和污染负荷控制效果,结果表明:较之传统开发模式,海绵城市建设能够显著滞蓄雨水、降低区域径流总量、削减入河污染负荷,有效减轻区域排涝压力和水环境压力。对于3,5,20,50 a重现期的2 h降雨,海绵城市径流总量分别削减40.8%、39.5%、37.0%、35.8%;对于5 a重现期的2 h降雨,TSS、COD、TN、TP的削减率分别为36.3%、39.4%、32.9%、47.6%。     

基于在线监测+模型的海绵城市建设径流水量控制效果研究

以青岛市海绵城市典型项目区为研究区,通过收集、整理和概化汇水区资料,构建了研究区降雨径流模型——SWMM模型。利用2018年雨季的降雨-径流实时监测数据,进行了模型关键参数的率定和模型验证,研究了海绵城市建设在削减径流量、增加入渗与滞蓄雨量方面的定量效果。结果显示:海绵改造后,不同降雨强度下形成径流的雨量占总雨量的平均比例由56%下降至29%;下渗雨水的平均比例由40%增加至60%,滞蓄深度由0.63 mm增加至5 mm。海绵改造前后研究区场降雨径流总量控制率变化显著,当以1~10年一遇的短历时（120 min）设计降雨作为模型边界条件进行模拟时,海绵化改造后场次降雨径流总量控制率提高了26%~34%,认为研究区基本达到了海绵城市关于水量控制的建设要求。     

聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究

制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行,不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析,探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现:聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度,纤维素可有效改善材料的孔隙结构;材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合,在外部不加压的条件下制备样品,需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%,聚乙烯醇含量为10%,纤维素含量为10%时,复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料,未来可以进一步通过改善材料内部结构,以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能,为粉煤灰的综合利用拓展途径。     

多孔生物质基材用于城镇污水处理厂尾水深度净化的试验研究

为探讨城镇污水处理厂尾水的深度净化技术,以农林秸秆生物质发电后的废料制成的生物质基材为填料,考察填料对城镇污水处理厂尾水的处理效果,并借助Miseq高通量测序技术对移动床生物膜反应器（MBRR）中的悬浮填料,多孔生物质基材中生物膜的微生物群落组成和结构进行了解析。结果表明:多孔生物质基材能够深度净化市政污水处理厂尾水,对MBBR出水NH₄+-N、TN、COD和TP的平均去除率分别提高了0.9%、19.0%、7.1%和10.5%。此外,由于多孔生物质基材的微生物物种丰度和多样性高于MBBR,其微生物群落结构中反硝化相关菌属占优势（24.2%）,并含有一定比例的聚磷菌（4.6%）和自养硝化菌（1.3%）,因此多孔生物质基材更利于脱氮除磷等功能菌群的富集和生长,可对污水的强化处理起关键作用。该结果可为城镇生活污水处理厂尾水深度净化过程中强化脱氮除磷的工程化应用提供依据和参数。     

聚乙烯醇-壳聚糖/活性碳多孔材料水处理性能研究

以壳聚糖、活性炭为主要载体,聚乙烯醇为泡体,甲醛为交联剂制备了聚乙烯醇-壳聚糖/活性炭复合多孔材料,并对其在模拟印染废水及Zn2+废水中的处理效果进行了研究。结果表明,活性炭共混海绵对染料的脱色效果并不理想,壳聚糖海绵处理效果较好,而壳聚糖/活性炭海绵的脱色效果最佳,对艳蓝和酸性橙的脱色率分别可达到86%和93%以上;纯PVA海绵对锌离子吸附较差,活性炭海绵的吸附效率也不理想,壳聚糖海绵吸附效果较好,而壳聚糖/活性炭海绵的吸附效率最高,可达到86%以上。这说明壳聚糖海绵中加入活性炭后,可形成活性炭/壳聚糖复配物,使比表面积进一步增大,提高了吸附效果。由于共混海绵中活性炭用量过大将导致海绵材料的力学性能下降,因此共混海绵在废水处理工程上的实际应用尚需要进行深入探讨。     

利用废弃阴极射线管(CRT)玻璃烧制泡沫玻璃的探究

以废弃阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)玻璃为原料,以CaCO3为发泡剂来烧制建筑材料——泡沫玻璃,并利用一元方差分析不同发泡剂掺量(CaCO3)对泡沫玻璃抗压强度的影响和最合适的发泡温度。通过实验得出烧制的最优发泡剂(CaCO3)掺量为5%,最适发泡温度为780℃。同时,对在烧制过程中出现的一些质量问题进行了合理分析。     

建筑垃圾和有机垃圾的海绵特征与生态应用

为了拓展固体废弃物无害化利用的路径,通过试验研究了储水式树穴的应用。室内测试建筑垃圾与有机垃圾的空隙率与吸水率,分析它们的海绵替代性;以建筑垃圾,生活垃圾和残枝败叶作填料构造储水树穴,通过现场栽植试验检验效果。结果表明,在空隙率指标上,生活垃圾优势明显,建筑垃圾排位最后,自然堆放空隙率均高达25%以上;伴随粒径的趋大化,固废物的空隙率趋于增大;在吸水率指标上,生活垃圾亦优势明显,残枝败叶紧随其后。现场试验表明:储水式树穴可延迟地表径流并蓄积较多水分;有水条件下的堆肥可促进土壤有机质含量提高。树穴堆肥对节水栽植和海绵城市建设有意义。     

基于全生命周期法的海绵城市雨水系统碳排放研究

基于全生命周期法,构建了一种适用于城区范围的海绵城市雨水系统碳排放量化方法,并以松原市某片区为例,对4种海绵城市规划方案进行碳排放计算和比较,分析其碳减排效果并提出减排建议。结果表明,传统城市雨水系统碳排放高的主要原因是缺乏源头雨水渗蓄;雨水管网建设是系统碳排放的主要来源;与传统规划方案相比,4种海绵城市规划方案可使系统碳排放减少3. 5%～51. 7%。     

硅基多孔材料的表征及其对SO2的吸附性能

为增强火山灰反应的强度,提高对SO₂的脱除性能,以粉煤灰为原料采用两步水热合成法制备硅基多孔材料,并对制备的材料进行表征.结果表明:硅基多孔材料整体呈无序形态,主要成分为水化硅酸钙和CaCO₃,属于无定型的非晶相物质;由C、O、Si、Na、Ca等元素构成,主要以SiO₃2-、CO₃2-的形式存在;呈蜂窝和玻璃纤维的网状结构,内部空隙发达,比表面积较大,且存在有大量的吸附水和结合水.利用固定床反应器测定了硅基多孔材料对SO₂的吸附性能,在入口ρ（SO₂）为1 200 mg/m3、吸附温度为50℃、SO₂含氧量为9%、粒度为200目（0.075 mm）的条件下,SO₂的吸附量可达24.87 mg/g,脱硫率可达100%,与钙基吸附剂相比吸附量提高了74%;将吸附SO₂后的硅基多孔材料在700℃下焙烧3 h,可以继续吸附SO₂,重复使用率可达72.24%.由于SO₂在脱除过程中存在一定的化学反应,含氧量的增加能够提高其对SO₂的吸附量.研究显示,硅基多孔材料脱除SO₂的过程是由物理吸附和化学反应相结合的结果,其中由于制备的硅基多孔材料具有较大的比表面积和较为丰富的孔结构,有利于物理吸附;同时,在两步法制备硅基多孔材料的过程中使火山灰反应得到增强也同样提高了SO₂与硅基多孔材料的化学反应,进而增强了化学吸附的效果.      

PHBV泡沫吸油材料的制备及吸油性能研究

以PHBV为基材 ,在不同的助剂条件下采用真空冷冻干燥制备了几种PHBV泡沫吸油材料 ,并进行了吸油性能的比较。实验结果表明 :以三氯甲烷和乙基纤维素为助剂制备的PHBV泡沫吸油材料的吸油率、二次吸油率随着助剂量的增加而有所提高 ,而以乙酸纤维素为助剂制备的PHBV泡沫吸油材料的吸油率、二次吸油率随着助剂量的增加而有所降低 ,三者保油率的变化不明显。当达到最佳配比时 ,三种助剂制备的PHBV泡沫在 2 6℃原油下的吸油率可达 2 0倍 ,在 17℃原油下的吸油率可达 30倍。从吸油性能、成本和环保等方面综合考虑 ,以乙酸纤维素作为助剂的制备方法为最佳     

赤泥质催化剂载体的制备研究

用赤泥做主要原料掺杂粉煤灰、膨润土、碎玻璃等制备了用于除尘脱氮柱状催化剂载体材料,考察了材料配比、烧结温度、保温时间等操作条件对材料气孔率和抗压强度的影响,结果表明:烧结温度为(1 025±25)°C,保温时间为1.5 h时制备的材料达到最优,其强度是40MPa~50 MPa,孔隙率是50%~60%。透反射显微镜显示催化剂载体气孔呈圆孔蜂窝状结构。     

基于多目标优化与综合评价的海绵城市规划设计

海绵城市源头减排设施已被广泛应用于城市雨水径流削减与污染控制,但仍缺乏一种综合评价方法来实现其科学规划设计.本研究构建了一种基于多目标优化与综合评价相耦合的海绵城市规划设计方法,以建设成本、雨水综合径流系数、污染物综合控制率为目标函数,以源头减排设施建设规模和海绵城市径流控制指标作为边界条件,建立基于快速分类的非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化模型;然后结合层次分析法对优化解集进行综合指标评价,得出最优化设计方案.利用该方法以研究区A为案例,构建了一套建设成本最小化、水文水质效益最大化的设计方案,并通过海绵城市建设前后的暴雨洪水管理模型（SWMM）,评估最优化方案的降雨径流控制与径流污染控制效果.研究结果表明,海绵城市建设能大幅削减雨水径流量,年径流总量控制率达70.1%;雨水峰值流量削减率超过40%,同时延后径流峰值出现时间;有效降低雨水径流污染,研究区各类污染物综合削减率均超过30%.本文提出的多目标优化与综合评价方法,能够基于特定的目标与需求,针对性提出适合区域发展的海绵建设方案,为海绵城市规划设计提供技术支持.     

热处理工艺对铅锌尾矿制备微晶玻璃的影响

以铅锌尾矿和CRT玻璃固体废弃物为主要原料,采用烧结法制备尾矿微晶玻璃,考察了不同热处理制度对铅锌尾矿制备微晶玻璃的影响。熔化阶段,通过观察混合料在两种升温熔化方式下的熔化现象和熔化效果,确定混合料需在1200℃左右保温1h,以排除SO2,CO2等气体,升温至1500℃左右,原料完全熔化;晶化阶段,根据差热曲线(DTA),以晶化温度和晶化时间为影响因素,设计热处理正交实验,通过试样的表观形貌、抗压强度、结合极差分析,确定晶化温度对尾矿微晶玻璃硬度的影响要明显大于晶化时间;根据XRD测试和曲线图可知,不同热处理制度下制备的尾矿微晶玻璃,主晶相均为透辉石,而结晶程度有所不同,导致强度存在差异,合适的热处理制度为:晶化温度1080℃,晶化时间1.5h,制得的尾矿微晶玻璃性能优良,试样平均抗压强度为218.7MPa,吸水率在0.05%以下。     

复配材料固化/稳定化重金属污染底泥研究

利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料（FP）,用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度:10%、20%、30%;3个固化体养护时间:7,28,42 d;以硅酸盐水泥为对照（CK）。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标,考察FP的固化与稳定化效果。结果表明:相比于原底泥浸出,10%FP掺量下,As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上;28 d时,不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82.5%~97.68%;Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值,分别下降了60.97%和89.07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK,而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK（P<0.01）。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度（P<0.05）,在养护42 d时,FP组抗压强度显著高于CK（P<0.05）,当掺量为30%时,FP组抗压强度可达2.1MPa以上。     

黏土砖再生骨料性质及其对水泥基材料强度的影响

在系统测试不同粒级黏土砖再生骨料表观密度、堆积密度、1h吸水率、孔隙率、空隙率等物理性质变化规律的基础上,测试黏土砖再生骨料混凝土抗压强度和砂浆抗折强度、折压比随龄期的变化,通过对3组不同水泥用量黏土砖再生骨料混凝土和陶粒混凝土不同龄期抗压强度的比较,得出因黏土砖再生骨料物理和低强度特性,与可比较的陶粒混凝土相比,其混凝土表观密度大,抗压强度低,黏土砖再生骨料低强度特性在高水泥用量或后龄期时对混凝土强度的不利影响更明显。     

市政污泥资源化在海绵城市建设中的应用

市政污泥产量大、有机质含量高、通过稳定化、无害化处理后可用于海绵城市绿色屋顶等建设,在缓解城市排水压力、减轻热岛效应等方面也发挥了积极作用。本文总结了目前国内外关于市政污泥在海绵城市建设中应用的研究进展,旨在提供一个污泥资源化利用的新思路,推动污泥材料化利用的进一步发展。