基于层次分析法的再生水补给型城市河湖水生态修复技术评价指标体系及其应用

由于城市水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质。然而对于现有的生态修复技术和工程,缺少相应的评价方法和指标体系对其修复效果和工程技术进行综合有效的评估。通过大量的文献及实地调研,结合再生水补给型城市河湖的特点,构建了包含环境效益、技术管理与维护及社会经济功能3个系统、7个准则和19个指标的再生水补给型城市河湖水生态修复技术评价指标体系,采用群组决策的层次分析法（AHP）确定各指标的权重,重要性排序前5位的指标依次是：藻类多样性、水生植物覆盖度、DO、TLI、PI（COD）。以北京市陶然亭湖水生态修复工程为例进行综合评价,研究结果表明,现阶段陶然亭湖水生态修复工程综合评分为3.35分,评价结果属于良。陶然亭湖经过水体生态修复后,水生态系统结构较好恢复;所选工程技术适宜;人员及经济投入适中;对周边环境产生较大正面影响;工程可优后进行推广     

双室微生物燃料电池重金属毒性传感器的研制

构建了双室微生物燃料电池（double microbial fuel cells,DMFC）型毒性传感器分别对Cr（Ⅵ）、Cd2+、Cu2+、Zn2+进行在线检测研究。通过对反应器进行优化,确定DMFC在外电阻为1 000 Ω时达到最大功率密度;外循环速率为0.933 4 mL·min-1时反应器运行较稳定。在最优条件下,通过监测铜离子来确定检测时间为60 min,清洗时间为10 min。在以上条件下进行重金属检测,结果表明4种重金属的检测范围分别为0.3~10、0.4~10、40~160、15~80 mg·L-1。抑制率可以用来验证反应器的可行性,检测范围内抑制率与重金属浓度呈现一定的线性关系,其相关系数分别为0.959 7、0.979 5、0.944 1、0.936 6。并可得到相应的线性方程,这些方程可用于验证DMFC-传感器的稳定性。选取检测范围内的浓度进行验证,结果表明4种重金属的相对误差均小于11%,传感器相对稳定并可长期运行。     

用光伏污泥焚烧灰渣制备轻集料

针对工业污泥焚烧灰渣处置难的现状,以光伏污泥焚烧灰渣为主要原料制备轻集料。确定轻集料烧制的最佳条件为,黏土投加量为70%,MgO投加量为5%,污泥焚烧灰渣投加量为25%,预热温度为450 ℃,预热时间为15 min,焙烧温度为1 050 ℃,焙烧时间分别为10 min,所制备出的轻集料的抗压强度为9.52 MPa,堆积密度为867 kg·m-3,烧失量为0.12%,1 h吸水率为1.94%。所制得的轻集料强度高,吸水率小,符合《轻集料及其实验方法.第二部分：轻集料实验方法》（GB/T 17431.2-2010）的要求,可为光伏污泥焚烧灰渣资源化提供理论指导。     

粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能

以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器（Leach bed reactors）,对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明：发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6 > L2 > L9 > L7 > L1 > L8 > L4 > L5 > L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35 ℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度> 粪秆比 > 喷淋量 > 喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35 ℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为（98.4±3.5）mL·g-1。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。     

城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率（20~60℃·min-1）和终温（400~600℃）作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

膜蒸馏处理页岩气井压裂返排液

页岩气压裂返排液的有效处理是页岩气开发急需解决的关键环保问题之一。针对新页HF-1井页岩气压裂返排液经预氧化结合湿式氧化（PO-WAO）工艺处理的出水COD不达标、含盐量高等技术难题,采用膜蒸馏处理技术对工艺的出水进行深度处理。通过膜蒸馏单因素和正交实验表明料液温度和冷凝温度对膜蒸馏处理效果影响较大,在料液温度、冷凝液温度、真空度、运行时间分别为80℃、8℃、0.090 MPa和60 min的最佳工艺条件下,膜通量可达1.750 L·（m2·h）-1,出水COD浓度为95.8 mg·L-1,出水水质可满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级排放的要求。膜蒸馏出水中电导率为63 μS·cm-1,氯化钠的质量浓度为1.168 0 mg·L-1,可有效降低处理后的压裂废液对周围土壤的盐碱化伤害。     

Fe掺杂Mn-Ce/AC催化剂的制备及其低温脱硝

以活性炭为载体,采用浸渍法制备了一系列Fe掺杂Mn-Ce/AC催化剂,研究了Fe的添加量、焙烧温度对催化剂低温脱硝活性的影响;采用了XRD、SEM和N2吸附-脱附技术对催化剂进行了表征。结果表明,Fe的添加能有效提高Mn-Ce/AC的低温脱硝活性,当Fe的添加量为Fe/Mn（摩尔比）为0.1时,催化剂比表面积大,活性组分的分散程度较高,催化剂低温脱硝性能最优,添加量大于0.1时,更多的Fe沉积在载体表面,催化剂活性降低。焙烧温度影响负载氧化物的价态和晶体的分散度,在400℃温度下焙烧时,催化剂低温脱硝性能最佳,此时催化剂孔隙结构较优,活性组分的分散程度也较高。     

液体高铁酸钠同时去除电镀废水中氰化物和重金属

采用自制的电化学装置在线制备液体高铁酸钠,然后将制得的高铁酸钠投加到电镀废水中进行处理,考察不同pH值和不同高铁酸钠投加量对废水中总氰化物、Cu2+、Ni2+去除率的影响;对比研究了高铁酸钠氧化法和次氯酸钠氧化法在处理低浓度含氰电镀废水的效果。结果表明,当pH为9~10,高铁酸钠的最佳投加量为0.024~0.048 mmol·L-1时,总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均在90%以上;在处理低浓度含氰电镀废水时,高铁酸钠对总氰化物、Cu2+和Ni2+的同时去除率均明显高于次氯酸钠。这是因为高铁酸钠能够有效地氧化多种络合态的氰化物,包括Cu（CN）43-、Cu（CN）42-、Ni（CN）42-等,使废水中的重金属转变为离子态;然后在碱性条件下,在高铁酸盐还原产物-Fe（OH）3助凝和絮凝作用下,反应生成沉淀,达到同时去除氰化物和重金属的目的。     

振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土动力特性影响及机理

利用室内动三轴实验研究了振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土（FMLSS）动力特性的影响。结果表明,振动频率和龄期对FMLSS的动力特性有明显影响。振动频率越小,轴向动应变和阻尼比越大,动模量越小。随着养护龄期的增长,动模量增大而阻尼比减小。动模量曲线在振动频率大、养护龄期长和水泥含量高时更加陡峭。当动应变较小时,不同龄期的FMLSS阻尼比很接近,随着动应变不断发展,阻尼比差异增大。FMLSS的动模量曲线都呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。最后,探讨了振动频率和龄期对FMLSS动力特性的影响机理。     

制备ZnO/CdS/Au异质结用于可见光催化降解低浓度甲醛

采用水热法和化学浴沉积法制备了ZnO/CdS/Au异质结光催化剂,用于可见光下室温去除低浓度甲醛。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV、PL、PEC、EIS等手段对ZnO/CdS/Au异质结光催化剂的光学性能、光电性能进行表征。结果表明,Au负载的ZnO/CdS纳米棒组成的微米花状结构中,异质结和金属等离子体效应能拓宽光谱吸收范围,抑制半导体缺陷发光,促进光吸收以及光生电子空穴的分离和迁移;所制备的ZnO/CdS/Au异质结光催化剂对甲醛的去除具有优异性能,室温下2 h即可将反应舱内低质量浓度甲醛(1.25 mg·m⁻³)降至0.025 mg·m⁻³以下,且经过8次重复使用后催化剂活性没有明显下降。此外,影响甲醛去除的因素,如催化剂种类、光照波长、甲醛初始质量浓度、相对湿度也进行了研究和探讨。该研究结果对低浓度甲醛的室温去除具有理论指导意义。