利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液（玉米浸泡液）作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量（COD）、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d（1个周期）的连续运行（固定外电阻为1 000 Ω）,17 d时输出电压达到最大（525.0 mV）,稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m²,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m²,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低（库仑效率为1.6%）;1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.     

微氧条件下自养-异养联合反硝化工艺的电子平衡分析

自养-异养联合反硝化(integrated autotrophic and heterotrophic denitrification,IAHD)工艺可以同时进行硫化物,硝酸盐和有机物的降解,作为工业废水处理的关键单元近年来受到广泛关注.引入微量氧气作为电子受体的微氧技术已被证明是强化IAHD运行效能的有效策略.本研究关注于IAHD工艺的电子平衡计算并发现了IAHD生物反应器在微氧条件下运行时利用有限的硝酸盐可将硫化物和乙酸盐完全转化去除.在IAHD序批实验中,当电子缺失率达到峰值55. 1%时,硫化物、硝酸盐和乙酸盐去除效率和去除速率均最高.进一步的硫化物氧化间歇实验表明,电子得失不平衡现象发生在生物硫化物氧化过程中,当氧气含量为5 m L和10 m L时,电子缺失率分别为18. 7%和38. 2%. Illumina微生物群落测序结果表明,Thiobacillus、Thauera、Mangroviflexus和Erysipelothrix为硫氧化过程的主要占优属,其中Thiobacillus的相对丰度随着电子缺失率的增加而增加.本研究揭示了微氧条件下电子受体缺失现象与强化的IAHD运行效能之间的潜在联系,并为深入探讨硫、氮和有机碳的代谢机制提供了新的研究视角.     

垂直流人工湿地系统基质优化级配研究

选取生物陶粒、无烟煤、沸石、钢渣和蛭石为基质,按不同的级配方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验.研究表明,粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质,其中分层生物陶粒对COD的平均去除率高达72.91%.分层沸石对总氮的净化能力较单一粒径基质有所提高,平均去除率高达91.23%.填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的模拟柱对有机物和氮的净化效果和单一基质没有显著性差异(p0.05).填充钢渣和无烟煤的模拟柱出水pH值均在正常范围内,但是除从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的基质柱外,其它填充钢渣和无烟煤的模拟柱对磷素的净化能力都低于单一基质.种植植物对净化效果没有明显影响.在垂直流人工湿地中,针对水质特点选择高效的级配基质,如分层生物陶粒、分层沸石、分层无烟煤以及生物陶粒、沸石和无烟煤组合,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

我国七大流域河道生态用水现状评价

从河流生态用水的基本属性出发,提出了河道生态用水"量"与"质"的评价方法,其中量的评价方法包括水资源利用率法、实测径流法、消耗系数等3种方法,质的评价是基于污径比指标进行评价,并确定了"量"与"质"的评价标准。以我国松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江等7个流域为例,采用上述方法进行实证分析,结果表明,如果单纯从量的角度进行评价,仅海河、黄河流域存在河道生态用水短缺现象,其它流域总体上为基本不短缺。但是如果对生态用水的质进行评价,只有松花江、长江和珠江的水质可以满足生态用水的要求,其它流域均在较差等级以下。结果表明只有从量和质两个方面进行评价,才能够揭示出我国生态用水的水量性或者水质性短缺的现实状况。     

孔径分布和溶液浓度对碳气凝胶电极电吸附除盐性能的影响分析

在不同进水浓度下,采用两种比表面积相似但是孔径分布不同的碳气凝胶作为电极进行了一系列电吸附除盐平衡试验.结果表明,随着溶液浓度的变化,不同的孔径分布对碳气凝胶除盐效果影响不一样.其机理为双电层的存在,使得碳气凝胶空隙内的双电层扩散层相互叠加;同时,根据德拜定律,碳气凝胶空隙内的双电层扩散层在不同浓度溶液中厚度不同,从而使得双电层扩散层相互叠加的情况也随浓度变化而变化.这两种作用共同导致了实验结果.当溶液浓度为 0.01 mol·L-1时,选择主要孔径不小于20hm的碳气凝胶电极;当溶液浓度为 0.1 mol·L-1时,应选用主要孔径不小于 10nm 的材料;当溶液浓度为几 mol·L-1时.则分散层几乎消失,孔径大小对电吸附性能影响几乎不考虑.     

九龙江流域氮的源汇时空模式与机理初探

综合运用定位监测、野外试验、模型模拟与GIS技术等手段和方法,定量研究了南亚热带地区九龙江流域和五川小流域氮的大气沉降、河流输送(地表径流)、淋失、反硝化和氨挥发等输入输出(源汇)时空模式与机理.结果表明,九龙江流域氮"源"以化肥与饲料输入为主(占总输入125.6kg·hm-2的86%).氮"汇"以氨挥发和河流输送为主(占总输出72.9kg·hm-2的82%).氮输入后50%以上进入大气和水环境,14.5%通过河流输送至河口与近海.大气氮沉降通量为14.9kg·hm-2,其中干沉降占34%,湿沉降占66%,形成1:2的干湿沉降结构;源于化肥施用与畜禽养殖引起的强烈氨挥发,氮沉降集中在春夏两季(占全年80%),且以铵态氮为主(39%以上).氮的径流输出及河流输送受人为氮输入与水文条件的双重控制,2004年九龙江向厦门海域输送无机氮11.5kg·hm-2,其中90%发生在春夏秋季(同期流量占全年89%);五川小流域总氯径流输出负荷为67.1kg·hm-2,其中85%发生在施肥量大、降雨集中的春夏两季(作物生长期);基流与降雨径流分别贡献25%和75%.总氮淋失负荷为27.5kg·hm-2,占总输入的9%;pH<5的酸性土壤带正电荷导致氮淋失以铵态氮为主(约占40%).九龙江流域反硝化通量为7.7 kg.hm-2,而氮挥发高达42.1kg·hm-2,氨挥发主要来自化肥施用与畜禽养殖(分别贡献50%和39%).减少春夏时期肥料氮的输入(养分管理),有效截留雨季的降雨径流(水文控制)是该流域氮素管理的关键.     

城市交通大气与土壤重金属对小蜡生物富集作用的影响

选择合肥市区交通干道、城郊公路和森林公园作为具有不同交通流量的路段,通过火焰原子吸收法,测定土壤和小蜡叶片中的w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr);运用统计方法研究土壤和小蜡叶片中重金属含量的差异和相关性,以及与城市交通大气污染的关系.结果表明:市区交通干线和城郊公路的土壤中w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr)均高于对照点(森林公园),且市区交通干线与对照点的土壤中重金属含量差异显著;小蜡叶片对5种重金属富集量与土壤中的相应重金属含量没有明显相关性,这表明叶片富集的重金属主要来源于道路交通产生的大气重金属污染物,而非主要从土壤中吸收获得;小蜡叶片对大气中的Pb和Cr的富集能力较强,其生物浓缩系数分别为5.50和3.43,说明小蜡可能是Pb和Cr的良好指示植物,可用于环境监测.     

微污染饮用水生物过滤影响因素的研究

通过试验探讨了过滤介质、空床接触时间、水温和反冲洗方式对生物过滤去除有机物的影响。试验结果表明 :活性炭、石英砂组成的双层滤料生物滤池对高锰酸盐指数、UV2 5 4的去除效果比无烟煤、石英砂组成的双层滤料滤池和单层石英砂滤料滤池好 ;在一定的范围内 ,随着接触时间或水温的增加 ,各滤柱对高锰酸盐指数的去除率增加 ;加氯水反冲洗方式对生物滤池去除高锰酸盐指数、UV2 5 4的影响比未加氯水反冲洗方式大     

辽宁中部城市群灰霾天气的外来影响——个案分析

利用MODIS卫星资料、空气质量监测资料、地面气象资料及后向轨迹方法,分析研究了2011年10月28-29日辽宁中部城市群一次灰霾天气过程.结果表明:此次辽宁中部城市群灰霾过程主要受京津冀外来灰霾污染的影响;在高压后部弱西南气流天气形势控制下,近地面的西南气流通过辽西走廊和海上通道,将京津冀地区灰霾污染物传输至辽宁中部地区,从而造成辽宁中部城市群灰霾污染过程;MODIS卫星图和后向轨迹图显示的灰霾范围、传输路径及PM10浓度跃变点自南向北推移的时间变化也支持这一结论.虽然“联防联控”是治理区域灰霾污染的重要手段,但也要看到区域灰霾污染的跨区域影响问题.