污水处理与回用过程对生态毒性的削减和水质安全评价

利用发光细菌急性毒性试验、藻类生长抑制试验、斑马鱼幼鱼致死试验和SOS/umu试验对以A2O-MBR为主要处理工艺的污水处理及回用中生态毒性的变化进行研究,同时利用建立的水质安全性评价体系对再生水回用中的生物安全性进行评价,保障再生水回用的安全性。结果表明,A2O二级生物处理可有效削减荧光抑制毒性、藻细胞生长抑制毒性和斑马鱼幼鱼急性毒性,削减了94%以上,不过遗传毒性只削减了50.92%;由于消毒过程的引入,MBR处理出水的4种生态毒性呈现不同程度的升高,尤其是对遗传毒性和斑马鱼幼鱼毒性;当再生水回用于人工湖之后,4种生态毒性都明显降低,尤其是遗传毒性,削减了89.21%;水质安全性评价结果显示,经A2O生物处理后污水水质等级由C级升高至A级,产生的再生水回用于景观用水之后水质等级由B级升高到A级。研究表明,A2O二级生物处理和人工湖近自然系统能有效降低污水及再生水的生物毒性,而消毒副产物会使MBR-消毒出水毒性增大,并且开放式的生态系统可进一步去除在污水处理过程中未被去除的毒性物质,尤其是遗传毒性物质,从而改善水质。     

地下采空诱发顺层岩质斜坡变形破坏特征研究

为揭示地下采空诱发顺层岩质斜坡变形失稳的机制,采用底摩擦模型模拟试验方法,以重庆市鸡尾山地质条件为试验对象,研究不同开采顺序(顺坡开采、逆坡开采)、煤柱留设(上下边界矿柱、区段或水平矿柱)情况下,地下采空区不同空间分布诱发其上覆岩层的变形破裂响应特征。结果表明:1)地下采空区分布不同,其上覆岩层变形破裂响应特征也不同;2)软弱夹层是顺层斜坡的潜在滑动面,同一矿山地质条件、不同采空区影响下的软弱夹层可分为凹形、凸形、S形、反S形4种类型;3)地下采矿形成采空区后,岩体破坏规模及程度主要受地质环境和开采方式的控制,地下采空影响下类似含软弱夹层缓倾斜顺层斜坡的变形机制为弯曲-断裂、滑移-拉裂。     

Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化降解水和泥浆中PAHs(芘)的研究

采用Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐,产生强氧化性硫酸根自由基(·SO_4~-),探讨不同过硫酸盐、硫酸亚铁、柠檬酸溶液的初始浓度及pH值对水相中芘降解率的影响,从而得到水相中芘降解的最佳配比,同时据此配比进行土壤中芘的降解实验。结果表明,水相中柠檬酸浓度∶Fe~(2+)浓度∶过硫酸盐浓度∶芘的摩尔浓度比为20∶200∶400∶1时,过硫酸盐降解芘达到最佳效果。pH在5~10范围内,弱酸和中性条件比碱性条件更加利于Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化多环芳烃。     

基于结构分解法的长江经济带产业排水量驱动因素评估

为分析长江经济带产业排水量变化的驱动因素,以2002年、2007年和2012年长江经济带11省市投入产出表、排水估计量为基础,利用基于投入产出的结构分解法对各省市数据进行比较静态分析,对驱动产业排水量变化的因素进行分解及定量评估,包括节水减排效应、投入结构效应、需求结构效应及规模效应.结果表明:①长江经济带产业排水量由增长趋势变为下降趋势,2002—2007年排水量增长了16.9%,2007—2012年排水量降低了0.4%,2002年、2007年、2012年产业平均耗水率为46%,上海市、江苏省等省市产业排水量下降趋势明显.②规模效应是驱动各省市产业排水增加的主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别增长了67%和61%;规模效应影响逐渐分化,上海市、江苏省、浙江省规模效应带动产业排水量增幅逐渐减弱.③节水减排效应是驱动排水量减少的最主要因素,其在2002—2007年、2007—2012年带动排水量分别减少了35%和60%,节水减排效应影响逐渐增强,各省市排水强度明显降低.④长江经济带大部分省市的需求结构效应驱动产业排水量不断减少,其驱动力的绝对值呈增长趋势;投入结构效应对产业排水量的驱动力较弱且变化规律性不明显.建议长江经济带通过技术进步、应用创新等提高清洁生产能力,通过需求及投入结构优化带动产业结构调整,对进一步降低产业排水量具有一定价值.      

我国剩余污泥厌氧消化的主要影响因素及强化

我国剩余污泥厌氧转化率显著低于发达国家,泥质是影响污泥厌氧消化性能的重要因素,而我国剩余污泥泥质相比于发达国家的典型差异主要体现在3个方面,即污泥龄长、微细砂含量高和金属离子含量高.因此,系统性研究了泥龄、微细砂和金属离子对剩余污泥厌氧消化性能的影响,进行量化比较,并进行有针对性的强化研究.结果表明,微细砂对VS降解率的消极影响并不明显,而泥龄和金属离子是主要的抑制因素,泥龄的抑制程度显著高于金属离子(P0.05),且随着泥龄的增加,金属离子的抑制作用呈进一步增强的趋势,因而总结得出长泥龄为限制我国污泥厌氧消化性能的最主要因素.经高温热水解预处理(160℃, 0.55 MPa, 30 min)后,长泥龄污泥的累积产甲烷量和VS降解率显著提升,接近于泥龄为5 d时的值,因此高温热水解具有突破长泥龄所致的污泥厌氧产甲烷瓶颈的潜力.     

硝化生物膜系统对低温的适应特性:MBBR和IFAS

为探明硝化生物膜系统对低温的适应特性,在不同温度(20、 15和10℃)下长期运行移动床生物膜反应器(MBBR)和生物膜-活性污泥复合工艺(IFAS)并考察温度降低对其硝化性能、生物膜特性及群落结构的影响,以期为生物膜系统在污水处理行业的应用提供理论依据.结果表明,当温度降低至10℃时,MBBR和IFAS的氨氮去除率分别为(90.88±5.73)%和(99.79±0.31)%,表明IFAS比MBBR具有更好的低温适应性.这是由于低温导致胞外聚合物(EPS)含量的增加,进而促使生物膜厚度及干重不断升高,而相同负荷下的MBBR生物膜更容易堵塞,从而影响传质.活性测定结果表明,尽管IFAS中活性污泥的硝化贡献率始终占主导地位,但随着温度降低,生物膜的氨氧化贡献率从30.72%逐渐上升至39.85%,起到了强化硝化的作用.qPCR结果显示,温度的降低使生物膜中硝化细胞拷贝数上升,其与低温下生物膜厚度的增加一定程度上弥补了硝化活性的衰减,从而体现了生物膜对低温较强的适应性.     

有机污染物对杭州湾海域浮游细菌群落的影响

杭州湾海域剧烈的人为干扰及大量的陆源输入,导致有机物污染严重,是我国近海污染最严重的海域之一.微生物在污染物降解过程中发挥着关键作用并能作为评价污染程度的生物标记,但对于浮游细菌群落如何响应有机污染物尚不清楚.因此,本研究从杭州湾采集了13个站点的表层水样(水表下0.5 m),并采集了邻近外海8个站点的水样作为对照,利用Illumina Mi Seq测序技术测定细菌16S rRNA基因,研究不同有机污染程度对浮游细菌群落的影响.结果表明杭州湾有机污染值A(13.2±1.6)显著(P0.001)高于邻近外海(5.4±3.0),且两区域浮游细菌分布和多样性存在显著差异.杭州湾浮游细菌群落优势菌群为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria,24.4%±5.5%)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria,16.5%±7.7%)和浮霉菌门(Planctomycetes,13.9%±8.6%),邻近海域主要优势菌群为蓝细菌(Cyanobacteria,20.1%±7.5%)、拟杆菌(Bacteroidetes,18.4%±1.5%)、放线菌门(Actinobacteria,17.5%±4.2%)、γ-变形菌纲(16.6%±1.2%)和α-变形菌纲(14.3%±1.7%).多元回归树(multivariate regression tree,MRT)分析表明:悬浮颗粒(suspended particulates,SP)、亚硝酸盐(NO-2)、油污(oil)、有机污染是影响浮游细菌群落多样性的最主要因素,分别解释了22.0%、6.5%、6.0%和5.5%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明:驱动浮游细菌群落变异的环境因子有机污染、化学需氧量(COD)、叶绿素a(Chla)、总氮(TN)、硝酸盐(NO-3)和盐度对物种分布的总解释量为71.0%,而有机污染作为单因子控制了6.5%的群落变异,高于其它单一因子.此外,采用指示值方法共挑选出了35个敏感物种,这些物种相对丰度与有机污染显著相关,可用来指示近海有机污染水平.综上,浮游细菌群落对环境污染敏感,为评价海洋有机污染水平提供了敏感的生物学指标.     

2017年厦门金砖会晤期间气象因素与管控措施对空气质量的影响

2017年厦门金砖会晤期间采取了大气污染临时管控措施,使AQI小时值和日均值均达到了双优的预期目标.本文根据管控措施实施的前、中、后阶段,厦门及周边城市大气污染物浓度的变化,对气象因素和人为因素的影响分别进行分析.结果发现,气态污染物对临时管控措施的敏感性最强,SO₂和NO₂的降幅（39.9%和25.6%）明显高于PM_2.5和PM₁₀的降幅（5.5%和4.8%）,台风外围带来的大风和降水可显著改变大气污染物的周期性变化规律.大气PM_2.5组成及SO₂/NO₂、SO₄^2-/NO₃^-、OC/EC和WSOC/OC等比值变化显示机动车（尤其是柴油货车）是本地区大气污染物的重要来源.控制变量分析显示,厦门金砖会晤期间气象因素对颗粒物和NO₂削减的贡献更大（20.3%）,而临时管控措施对SO₂的削减效果更明显（23.2%）,且有一半以上（51%~64%）的大气污染物来自外来源输送.     

基于“三生空间”的土地利用功能转型及生态服务价值研究——以福州新区为例

分析土地利用功能转型及带来的生态服务价值转变,是快速城镇化地区土地资源开发利用和“三生空间”管控的重要依据。论文基于福州新区2000、2009和2015年3期Landsat ETM+/OLI遥感数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,应用GIS定量研究了福州新区15 a土地利用功能转型特征及生态系统服务价值时空演变,结果表明： 1）15 a间福州新区的生活生产空间增长迅速,面积增加了11 224.63 hm²,增长率达82.31%;生态生产空间面积出现先下降后增长趋势,总体增长了19.94%;生活生产空间的增长源于对生态空间和生产生态空间的侵占,生态生产空间的增长源于对湿地、海域等生态空间的侵占。2）15 a间福州新区生态系统服务价值下降了21.69%,其中生态空间下降总量最大,减少了6.822 8亿元,生活生产空间下降幅度最大,下降了92.10%。3）区域生态系统服务价值存在提高和下降两种相反趋势,导致研究区生态系统服务价值降低的主要原因是生活生产空间对生态空间和生产生态空间的侵占,贡献率分别达38.60%和18.77%,其次为生态生产空间对生态空间的侵占。4）推进福州新区“三生空间”协同布局,应加强区内生态林地、闽江河口、海岸线等重点生态空间的保护,稳步推进新区核心区域生活空间基础设施优化,集约利用生产空间,增加产出效益。     

纳米零价铁强化微生物电催化-厌氧膜生物组合反应器抗膜污染能力及其调控机制

膜污染是厌氧膜生物反应器（anaerobic membrane bioreactor,AnMBR）产业化应用面临的最大挑战.本研究构建新型微生物电催化（bio-electrochemical systems,BES）-AnMBR组合反应器,以探究纳米零价铁（nano-zero-valent iron,nZVI）投加对BES-AnMBR组合系统膜污染削减和甲烷产生等性能的影响.结果表明,BES-AnMBR组合系统运行稳定,COD去除率一直维持在95%左右.nZVI投加量（以VS计）为0.1 g ·g^-1时,运行性能最佳,跨膜压差（transmembrane pressure,TMP）较对照组降低28.1%,膜通量亦有轻微增加;甲烷产量为81.3 mL ·g^-1（以COD_removed计）,较对照组提高了12.1%.胞外聚合物（extracellular polymeric substance,EPS）变化和膜阻过滤分析表明,nZVI可以加强EPS分解,促进膜表面无机和有机富铁结垢层形成,改善膜污染分布特征,从而显著缓解膜污染.本研究将丰富传统AnMBR的基础理论,为污泥处理与资源化利用提供了新视角.