球磨热碱耦合法破解污泥-释放碳源及污泥减量化的效率

研究了球磨热碱耦合法破解污泥释放碳源的效率,进一步探索了直接以破解液代替外加碳源用于反硝化脱氮的可行性,并研究了该方法对污泥减量化的效果。结果表明,在水浴温度80 ℃,复合碱投加量为154 mg·g ⁻¹(以污泥VS干重计),反应24 h后,对于浓缩后含水率为93.8%的污泥,破解液中SCOD达到2.013×10⁴ mg·L⁻¹,COD达到4.725×10⁴ mg·L⁻¹。三维荧光光谱显示,污泥破解液中荧光性有机物质以易生物降解的色氨酸类和微生物代谢副产物类占据主导地位。污泥处理前后,TS由61.7 g۰L⁻¹下降至15.6 g۰L⁻¹,其中部分超细颗粒随上浊液回收利用,污泥减量化程度达到74.7%;VS由30.4 g۰L⁻¹下降到4.6 g۰L⁻¹,挥发性有机质的去除率达到84.7%。粒径分析结果表明,原始污泥中值粒径由预处理前28.1 μm降为12.6 μm,粒径显著减小,并产生2.5 μm左右的细颗粒悬浮于破解液。随后以破解污泥沉淀后的上浊液直接作为替代碳源,在模拟的反硝化实验中(外加硝酸钾作为氮源),反应器持续运行稳定后,NO₃⁻-N的去除率均高于97.0%。以上结果表明球磨热碱耦合法是一种非常高效污泥减量化方法,破解液可有效作为反硝化碳源使用,污泥资源化和减量化效果好,是一种非常有前途的污泥处理处置方法。     

多介质环境循环模型的研究进展

多介质环境模型是８０年代发展起来的新型环境数学模型,它将各种不同环境介质单元同导致污染物跨过介质间交界面的各种过程相连接,对污染物的过程,迁移和归趋进行模拟,对环境影响的早期评价、化学品的环境暴露和安全管理具有重要的意义。本文就多介质环境数学模型的基本理论、研究现状、应用前景和发展趋势作了综述和展望,并提出了值得开展研究的若干前沿课题。文章还给出５幅图解和约１００篇参考文献。     

垃圾填埋场水分迁移模型的应用研究

以渗滤液回灌为核心的填埋场生化反应器是当今国际固体废物研究的新方向 ,其具有减少渗滤液处理难度和加速填埋场稳定化的作用 ,其中控制填埋场水分是关键。本文通过对填埋场水分运移特征的分析 ,建立了渗滤液回灌条件下 ,生化反应器填埋场水分迁移的饱和 -非饱和三维非稳定数学模型 ,并求其有限单元数值解 ,定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究。针对重庆市长生桥卫生填埋场设计情况和实际条件 ,运移模拟模型分析了水平沟和竖式井回灌条件下填埋场内水分的分布规律 ,证明了协同回灌方式的有效性     

混凝搅拌内部流场数值模拟分析

通过对圆形搅拌容器内部流场的数值模拟,从湍流速度场、湍动耗散率和湍动能3个角度来分析该容器内的二维空间流态变化,及其对混凝过程中颗粒碰撞和絮体成长的影响,针对其不足之处,提出改进模型:方形、圆形挡板、多边形、圆角和方形导流板模型,并分别比较各模型在不同转速下的内部流场的变化。结果表明,在相同截面积的条件下,圆角模型更有利于颗粒的碰撞粘结和絮体的成长。     

新型人工浮岛流场数值模拟与结构优化分析

近期提出的新型人工浮岛是通过两种不同透水能力基质材料的填充在系统内部形成2个不同水流与溶解氧浓度区域,两区域的过流能力及两者之间水流交换量对系统脱氮除磷效果具有较大的影响。为实现这一新型人工浮岛基质结构设计参数的优化,进一步提高净化能力,应用数值模拟方法对不同结构条件下流场进行了模拟。模拟结果发现,影响两区域水流交换量及其过流能力的主要因素包括：基质材料的填充形状、填充深度及透水能力,其中“钟乳状”形态较“层状”填充形态人工浮岛具有更好的两区域间水流交换能力及过流能力,理论上具有更好的净化效果。根据模拟结果确定的设计参数构建小试试验系统进行对比试验研究,试验结果与数值模拟结论吻合。可见,采用数值模拟方法对人工浮岛内部水流状态进行模拟分析,能够为人工浮岛结构优化设计提供依据。     

基于砂箱实验及数学模拟的地下水循环井修复研究进展

针对当前严峻的地下水污染问题,地下水循环井 (groundwater circulation well,GCW) 作为一种地下水原位修复技术,可在井周形成局部水力环流并将污染物捕获至井内进行处理,弥补了异位修复技术环境扰动大、成本较高等缺陷,可针对非水相有机污染物实现较好的修复效果。该技术可与多项修复技术相结合,例如曝气、吹脱、表面活性剂、生物修复、电化学修复和化学氧化修复等,以达到强化修复地下水污染的目的。相关研究以砂箱实验和数学模拟两类研究方法为主,基于这两类方法,详细介绍了地下水循环井技术的发展过程与研究进展,重点梳理了GCW与其它修复技术联合作用下的修复机理,总结了不同环境及工况条件对修复效果的影响。针对我国GCW技术研究现状,今后可考虑与原位热修复技术结合,进一步拓宽理论研究的范围,并积极开展中试试验,以期为该技术在污染场地的实际应用提供参考。     

定岗湖湿地水动力及水体交换特性分析

为最大程度地发挥生态湿地的净化潜能,缓解并改善水体质量。以深圳市定岗湖湿地公园为例,通过不同河床糙率、阶梯水位等因素制定了4种补水方案,基于有限体积法建立了包含水龄模块的二维水动力数学模型,结合3~5 m的网格尺度对湖区开展了精细模拟,对比分析了沉淀塘、砾石床、沉水塘和出水塘的水动力空间分布以及水体交换特性。结果表明,在湖区高处的狭长水域开展生态补水措施,在水动力上能提高水体的流动性与交换效果,湖区54.23%的水动力得到明显提升,较其他方案分别提升22.9%、2.6%、1.7%;在水龄上能使84.79%水域在10 d内完全更新一次,远高于其他方案73.66%、82.96%、84.55%。受限于出水塘的东部地形边界局部存在凹岸,4种生态补水措施的形成的滞留区占比分别为0.84%、0.80%、0.79%和0.78%。研究成果不仅可为定岗湖水体流动特性及生态补水效果提供决策支持,还可对城市景观设计以及环境保护提供科学指导。     

水环境数学模型的研究进展

在作者多年研究工作和查阅大量文献资料的基础上,本文综述了环境数学模型国内外的研究现状、发展历史及未来趋势。重点介绍了这方面研究的最新进展。该文还介绍了本领域所涉及的理论和实际应用问题,提出了今后值得进行研究的若干前沿课题,给出了60余篇关于水环境数学模型研究的主要参考文献目录。     

Evaluation of the effect of meteorological data resolution on Lagrangian particle dispersion simulations using the ETEX experiment

This paper presents results from a series of numerical experiments designed to evaluate operational long-range dispersion model simulations, and to investigate the effect of different temporal and spatial resolution of meteorological data from numerical weather prediction models on these simulations. Results of Lagrangian particle dispersion simulations of the first tracer release of the European Tracer Experiment (ETEX) are presented and compared with measured tracer concentrations. The use of analyzed data of higher resolution from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) model produced significantly better agreement between the concentrations predicted with the dispersion model and the ETEX measurements than the use of lower resolution Navy Operational Global Atmospheric Prediction System (NOGAPS) forecast data. Numerical experiments were performed in which the ECMWF model data with lower vertical resolution (4 instead of 7 levels below 500 mb), lower temporal resolution (12 h instead of 6 h intervals), and lower horizontal resolution (2.5° instead of 0.5°) were used. Degrading the horizontal or temporal resolution of the ECMWF data resulted in decreased accuracy of the dispersion simulations. These results indicate that flow features resolved by the numerical weather prediction model data at approximately 45 km horizontal grid spacing and 6 h time intervals, but not resolved at 225 km spacing and 12 h intervals, made an important contribution to the long-range dispersion.     

Urban Transitions: On Urban Resilience and Human-Dominated Ecosystems

Urbanization is a global multidimensional process paired with increasing uncertainty due to climate change, migration of people, and changes in the capacity to sustain ecosystem services. This article lays a foundation for discussing transitions in urban governance, which enable cities to navigate change, build capacity to withstand shocks, and use experimentation and innovation in face of uncertainty. Using the three concrete case cities—New Orleans, Cape Town, and Phoenix—the article analyzes thresholds and cross-scale interactions, and expands the scale at which urban resilience has been discussed by integrating the idea from geography that cities form part of “system of cities” (i.e., they cannot be seen as single entities). Based on this, the article argues that urban governance need to harness social networks of urban innovation to sustain ecosystem services, while nurturing discourses that situate the city as part of regional ecosystems. The article broadens the discussion on urban resilience while challenging resilience theory when addressing human-dominated ecosystems. Practical examples of harnessing urban innovation are presented, paired with an agenda for research and policy.