Feasibility and simulation model of a pilot scale membrane bioreactor for wastewater treatment and reuse from Chinese traditional medicine

The lack and pollution of water resource make wastewater reuse necessary. The pilot scale long-term tests for submerged membrane bioreactor were conducted to treat the effluents of anaerobic or aerobic treatment process for the high-strength Chinese traditional medicine wastewater. This article was focused on the feasibility of the wastewater treatment and reuse at shorter hydraulic retention time （HRT） of 5.0, 3.2 and 2.13 h. MLSS growth, membrane flux, vacuum values and chemical cleaning periods were also investigated. The experimental results of treating two-phase anaerobic treatment effluent demonstrated that the CODfilt was less than 100 mg/L when the influent COD was between 500-10000 mg/L at HRT of 5.0 h, which could satisfy the normal discharged standard in China. The experimental results to treat cross flow aerobic reactor effluent demonstrated that the average value of CODfilt was 17.28 mg/L when the average value of influent COD was 192.84 mg/L at HRT of 2.13 h during 106 d, which could completely meet the normal standard for water reuse. The maximum MLSS and MLVSS reached 24000 and 14500 mg/L at HRT of 3.2 h respectively. Membrane flux had maximal resume degrees of 94.7% at vacuum value of 0.02 MPa after cleaning. Chemical cleaning periods of membrane module were 150 d. A simulation model of operational parameters was also established based on the theory of back propagation neural network and linear regression of traditional mathematical model. The simulation model showed that the optimum operational parameters were suggested as follows： HRT was 5.0 h, SRT was 100 d, the range of COD loading rate was between 10.664-20.451 kg/（m3.d）, the range of MLSS was between 7543-13694 mg/L.     

典型海洋大气环境当量加速试验环境谱研究

以典型海洋大气环境谱为基础,采用当量折算法,给出了各环境块参数的确定方法及加速谱与外场暴露环境的当量关系,编制了由紫外照射和周期浸润2个环境块构成的典型海洋大气环境加速试验环境谱.该谱的提出为水上飞机/水陆两栖飞机的选材和结构日历寿命评定提供了重要依据.     

我国挥发性有机液体储库VOCs排放标准现状分析

针对地方政府、VOL（挥发性有机液体）储库和治理企业进行VOCs（挥发性有机物）治理时面临排放标准选择困惑的现状,根据地方行业性标准>国家行业性标准>地方综合标准>国家综合标准的标准选择顺序,对我国部分地区（北京市、上海市、厦门市、重庆市）现行的相关排放标准进行分析.结果表明:①对于汽油储库,全国均执行GB 20950—2007《储油库大气污染物排放标准》（北京市除外）;②对于原油及成品油（汽油除外）储库,各地区优先执行本地区《工业企业挥发性有机物排放控制标准》,其次是本地区《大气污染物综合排放标准》,最后是国家的GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》,北京市、上海市、厦门市和重庆市《大气污染物综合排放标准》中NMHC（非甲烷总烃）最高允许排放质量浓度分别是GB 16297—1996标准限值的42%、58%、83%和100%;③工业企业VOCs排放标准或大气污染物综合排放标准的NHMC最高允许排放质量浓度约为GB 20950—2007标准限值的3‰,因此准确选择排放标准显得尤为重要.研究显示,生态环境部应尽快修订GB 20950—2007,将适用范围扩大为原油及成品油或VOL储库,并适度加严标准限值,推动行业有序发展.      

水热炭化对吸附处理染料废水产生的废活性炭的再生效果

为实现废粉末活性炭的循环利用,采用水热炭化对吸附处理染料废水产生的废粉末活性炭进行再生,考察了水热炭化再生温度、再生时间、初始pH和再生次数等因素对废粉末活性炭再生效果的影响.结果表明:将320℃的水热条件下反应8 h得到的再生粉末活性炭用于吸附处理染料废水,色度去除率在95%左右,废粉末活性炭再生率可超过60%,且酸性条件下更有利于活性炭再生.经过5次吸附再生循环,废粉末活性炭再生率为55.54%,再生率仅下降6.06%.红外光谱分析结果表明,新粉末活性炭、废粉末活性炭和再生粉末活性炭的官能团种类基本一致;表面官能团Boehm滴定测定结果显示,再生粉末活性炭表面碱性基团含量降低、酸性基团含量增加.由于升温改变了废粉末活性炭的吸附平衡,有机物从其表面脱附,部分有机物在再生液中降解;此外,废粉末活性炭表面不易挥发和脱附的有机物在高温高压下炭化所得的产物能进一步吸附有机物,因此导致了废粉末活性炭的再生.研究显示,水热炭化对废粉末活性炭有较好的再生效果,具有实际应用价值.      

基于模糊数学的太原市敦化灌区污灌土壤重金属污染评价

采用原子吸收和原子荧光分光光度法测定了太原市敦化污灌区95个表层土壤样品的8种重金属含量,并对污灌土壤的pH值、阳离子交换量、容重等理化性质进行分析,在此基础上采用模糊数学方法评价了其土壤环境质量,探讨了灌区土壤重金属的分布特征及污染状况.结果表明,土壤重金属砷、铜、锌、镍、汞、铬和铅含量值都在国家二级标准值范围内,平均含量分别为6.165,39.198,114.758,37.225,0.171,28.249和37.468mg·kg-1,重金属镉的含量高于国家二级标准值,平均含量高达1.247mg·kg-1;敦化灌区土壤的平均pH值为8.01,属弱碱性土壤,平均阳离子交换量为80.96cmol·kg-1,表层土壤有机质含量在1.27%—2.18%之间;模糊数学评价结果得到灌区土壤环境质量为三级水平,各个采样点的污染程度为董家营村西西谷乡东王答乡南孟封镇北鹅池村南。     

高分辨率气相色谱/高分辨率质谱同位素内标法测定烟气样品中的多氯萘

多氯萘(PCNs)同二噁英(PCDD/Fs)和类二噁英多氯联苯(PCBs)类似,在烟气中的含量处于痕量水平,一般都在pg·m-3以下,因此分析方法要求有较高的灵敏度和选择性.以国内外的研究方法和参考文献为基础,建立了同位素内标稀释高分辨气相色谱/高分辨率质谱联用对垃圾焚烧发电厂的烟气样品中的PCNs进行分析.结果表明,该方法对17种氯取代位的PCNs单体的空白干扰在N.D.—2.1 pg之间;方法检出限范围为2.8—9.1 pg·nm-3,线性范围为0.40—240 pg·μL-1;空白加标实验中目标化合物的回收率为84.62%—116.21%,提取内标回收率为40.41%—75.79%,采样内标的回收率为88.92%—89.89%.实际烟气样品测得17种PCNs的同系物浓度分布在8.79—509 pg·nm-3之间,PCN-6的含量最高,PCNs-31S含量最低,相对标准偏差在4.43%—14.44%.该分析方法具有较高的准确性和可靠性,适用于烟气样品中多氯萘物质的测定.     

蓝田县农村居民饮用地下水中硝态氮污染及健康风险评价

在对蓝田县西北地区农村居民饮用地下水硝态氮含量进行测定的基础上,应用健康风险评价模型对饮用地下水硝态氮污染的健康风险进行了分析。结果表明,枯水期(3月)和丰水期(9月)蓝田县居民饮用地下水中硝态氮平均质量浓度分别为12.00和15.81 mg.L-1,部分样品超过GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中限量值(20 mg.L-1)。随井深的增加,地下水硝态氮含量明显减小,0～20 m井深硝态氮污染最为严重,>60 m深地下水硝态氮含量较低。健康风险评价表明,南部塬区的焦岱镇、史家寨乡以及河谷阶地的普化镇、玉山镇等区域儿童健康风险指数大于1,也有小部分区域成人健康风险指数大于1,属于不可接受范围;北部山区成人和儿童健康风险值均小于1,在可接受范围内。     

高速土工离心机温升的数值模拟

目的 数值计算高速土工离心机机室温度分布,研究不同真空度和侧壁温度对机室温升的影响,并为高速土工离心机提出温控方案。方法 针对一款在建的高速土工离心机,采用SRF方法和RNG k-ε湍流模型对其进行数值计算,对比不同转速下离心机的温升。针对加速度为1500g的运行工况,对比不同机室压力和侧壁温度对机室温升的影响。结果 高速土工离心机以1500g加速度运行时,机室最高温度可达83℃。运行压力从100 kPa降至3 k Pa,机室最高温度下降约15℃,侧壁温度每降低10℃,机室最高温度降低约5℃。另外,真空度配合侧壁冷却无法满足散热要求时,可考虑在机室顶部靠侧壁布置面积不小于顶部面积1/4的冷却环。结论 利用CFD数值计算方法,定量得到了高速土工离心机机室温度随转速、真空度和侧壁温度的变化,为其冷却方案的设计提供了参考。     

CuMnCeOx/Al2O3/CH催化剂的制备及微波催化燃烧VOCs性能

针对整体式催化剂载体比表面积小和涂层脱落等问题,采用聚乙二醇200 (PEG200) 为粘结剂在蜂窝堇青石 (CH) 载体表面涂覆氧化铝 (Al₂O₃) 涂层,等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/Al₂O₃/CH催化剂,微波催化燃烧VOCs以考察其催化性能。结果显示,当酸铝比 ($ {{\text{n}}_{{H^+}}}/{{\text{n}}_{A{l^{3+}}}} $) 为 0.262 5、$ {{\text{m}}_{PEG200}}/{{\text{m}}_{A{\text{l}}OOH}} $为1.5时,PEG200与AlOOH以氢键连接得到分散度高的铝溶胶,涂覆煅烧后PEG的造孔效应改善了载体形貌,为活性组分的负载提供了更多附着位点。在甲苯初始质量浓度1 000 mg·m⁻³和处理气量0.12 m³·h⁻¹的实验条件下,CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(1.5)/CH催化剂降解甲苯的T₉₀为200 ℃,比CuMnCeO_x/CH和CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(0.0)/CH催化剂分别降低了62 ℃和53 ℃。SEM、BET和XRD等表征发现,片状γ-Al₂O₃涂层增大了载体比表面积和孔容,活性粒子更均匀地分布于催化剂表面,为VOCs氧化提供更多的有效活性位点;过渡金属氧化物表面丰富的活性位点和Cu⁺/Cu²⁺与Mn³⁺/Mn⁴⁺间价态转化产生的氧空穴提高了催化剂的催化活性和VOCs的矿化效果。该研究结果可为高活性催化剂的制备及其微波催化燃烧VOCs技术应用提供参考。     

活性污泥对硒化镉量子点暴露的胁迫响应机制

为揭示硒化镉(CdSe)量子点(quantum dots, QDs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,本研究以活性污泥为研究对象,探讨了CdSe QDs(0.1~10 mg·L⁻¹)长期暴露对序批式活性污泥反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响。结果表明,在实验质量浓度范围内,出水COD值和硝酸盐波动较大,而硝化作用影响较小,且低剂量CdSe QDs的存在加速了NH₄⁺-N的降解,1 mg·L⁻¹ CdSe QDs将平均氨氧化速率由2.2 mg·(L∙h)⁻¹提高到3.3 mg·(L∙h)⁻¹。尽管CdSe QDs会引起出水浊度略微增加,但污泥沉降性能始终维持稳定。CdSe QDs主要与污泥表面的C—O—C、C—O、C—C和磷酸基团结合,诱导胞外聚合物的酪氨酸类蛋白荧光淬灭。同时,微生物会通过分泌色氨酸类蛋白以缓解胁迫影响。此外,活性污泥的物种丰富度和多样性均受CdSe QDs的抑制,但低质量浓度CdSe QDs有利于Nitrospirae相对丰度的增加。PICRUSt2预测显示,微生物的新陈代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到CdSe QDs的显著抑制,膜传输和信号传导的代谢通路丰度最终分别下降至32 552和7 876,导致反应器出水COD值随暴露剂量的增加而逐渐增大。因此,CdSe QDs通过改变微生物群落结构和功能影响活性污泥有机物的去除效果,但对硝化反应及污泥絮凝和沉淀性能并未表现出明显负面效果。