“双碳”目标下污染场地原位热处理技术发展趋势

原位热处理技术可以在低地下扰动的前提下实现污染场地快速高效的修复,已成为高浓度挥发/半挥发性有机物污染场地修复的热门技术之一。然而,传统原位热处理技术存在能耗和碳排放较高的弊端,限制了其大范围推广应用。在“碳达峰、碳中和”的战略目标下,亟需开展原位热处理技术的优化研究以降低其能效比。通过国内外实验研究与工程案例的整理分析,识别原位热处理活动中的碳排放和能耗的关键工艺环节,进而提出该技术低碳化发展的主要方向;同时梳理原位热处理工艺中应用再生能源和技术优化的研究进展,展望“双碳”目标下该技术的重点研究方向。目前已获得的研究结果表明,通过应用可再生能源和技术优化有望实现原位热修复工艺的大幅减排。     

农村生活污水处理设施省级管理体系探索——以浙江省为例

农村生活污水治理是我国提升农村人居环境行动的重要一环。在国家有关政策的推动下,近年来我国农村生活污水处理设施大量建成,但由于法规标准、管理保障机制等的相对滞后,影响了现有设施的长效运行,亟待探索并建立因地制宜的农村生活污水处理设施省级管理体系。浙江省作为全国首个全面开展农村生活污水治理并对其专门立法的省级行政区,经过十几年的摸索,初步形成了“以条例为抓手,以标准体系作指导,以运维管理体系作保障”较为完善的农村生活污水处理设施管理体系。详细梳理了浙江省农村生活污水处理设施的建设与运维管理发展历程,系统总结了浙江省在颁布条例、建立标准体系及运维管理保障机制方面取得的进步与积累的经验,提出了顶层设计先行、重视试点示范、政产学研深度融合3点建议,可为全国其他省(自治区、直辖市)农村生活污水治理工作的开展提供参考。     

基于甘蔗渣衍生碳量子点的荧光适配体探针的制备及其对17β-雌二醇的检测效果

为实现灵敏、快速、特异性地检测水环境中的17β-雌二醇 (E2) ,以甘蔗渣衍生的碳量子点作为荧光信号,核酸适配体 (aptamer) 作为识别元素,构建了一种可以特异性检测E2的荧光探针,通过荧光强度的变化来定量检测E2并对检测效果进行分析。结果表明：核酸适配体能成功修饰在碳量子点的表面形成稳定的荧光探针;200 mg·L⁻¹的碳量子点与1 μmol·L⁻¹的aptamer为荧光探针的最佳构建比例;相对荧光强度与0~10 μg·L⁻¹质量浓度的雌二醇成正比,且最低检测限为0.42 μg·L⁻¹;该荧光探针可成功应用于水体中E2的检测,回收率为93.6%~106.5%。与传统的仪器检测方法相比,该荧光探针检测E2具有良好的选择性和重现性,还具有操作简单、成本低的优点。本研究成果可为核酸适配体构建的荧光探针在水环境检测中的推广应用提供参考。     

铁屑耦合固相反硝化对低碳氮比废水中总氮的处理

为考察脱氮效率并解决碳源不足导致总氮 (TN) 去除率不高的问题,将竹刨花作为固体碳源与挂膜载体,引入铁屑,构成耦合体系,搭建2套反硝化实验装置 (分别为耦合体系1号与单纯固相反硝化体系2号) 并对脱氮率及微生物进行分析。结果表明：进水TN为41.62~59.95 mg·L⁻¹,COD/N<0.5,水力停留时间为18 h; 13~105 d,1号TN平均去除率为73.21%~92.79%,比2号平均去除率高近1倍;1号碳源相对2号更为充足,但2体系出水COD均值都低于一级A;1号总铁释放稳定,出水总铁均值低于0.3 mg·L⁻¹,未出现NH₃-N明显积累。SEM表征结果显示,1号竹填料表面黏性物质与微生物数量更多,生物膜更加紧密。16S rRNA表征结果显示：1号具有更高的微生物丰度与多样性;2体系反硝化脱氮相关门类占主体,优势门类均为变形菌门,但1号变形菌门占比高于2号;变形菌门中,1号反硝化菌群 (属水平,丰度>1%) 类别和总占比均高于2号。由此可知,铁屑强化了碳源的分解与利用,促进了脱氮功能菌生长,显著提升了耦合体系脱氮效能,出水TN可达到地表水IV类标准(GB 3838-2002)。竹刨花获取方便灵活,铁屑低廉,两者构成的耦合体系具有巨大的实际应用前景。     

石油石化挥发性有机液体装载源项VOCs排放管控现状及减排策略建议

综合消费量、真实蒸气压和单物质最大增量反应活性 (MIR) 等影响挥发性有机物 (VOCs) 光化学反应的关键因素,筛选10种大宗挥发性有机液体,对其载运工具、装载方式、装载环节VOCs排放和治理现状进行调研。结果显示,10种大宗挥发性有机液体整体以汽车装载为主,其次为船舶和火车,占比依次为53.6%、26.5%、19.8%;汽车装车基本建成油气回收,多数实现底部装载;火车装车油气回收较为普遍,但全部为上装,收集效率较低;装船建成油气回收设施较少。根据装载源项VOCs的治理现状、标准要求及减排潜力分析,提出我国当前装载环节VOCs减排策略：原油是目前装载环节重点管控物质,应加快各类装载方式油气回收进程;装载工具方面,应加快装船VOCs治理进度;治理措施方面,应重点加强VOCs收集效果的优化和监管。本研究可为我国石油石化领域装载环节的VOCs污染管控提供参考。     

负压排水真空便器冲水噪声的影响因素

真空便器噪声问题是影响负压排水用户使用体验的重要因素。通过改变真空便器系统的冲水量、气液比、真空度等工作参数,探究了各因素对真空便器产生噪声大小的影响,并据此提出了参数调整建议。结果表明：增加冲水量可降低真空便器的噪声,且冲水量的改变对真空坐便器噪声的影响更显著,冲水量增加1 L可使真空坐便器噪声最大值降低约5 dBA;真空便器噪声随气液比的增大而增大,气液比降低15可使真空便器噪声最大值降低约12 dBA;系统真空度越高,真空便器噪声越大,将系统真空度调低0.03 MPa,可使真空便器噪声最大值降低5~8 dBA;在相同条件下,真空坐便器噪声高于真空蹲便器。建立了便器噪声与冲水量、气液比和真空度的定量关系模型,得出系统真空度为-0.04 MPa、冲水量为1.7 L、气液比为2.5时噪声最小。此时,真空蹲便器噪声最大值降为79.8 dBA,真空坐便器噪声最大值降为81.9 dBA,噪声得到显著降低。本研究可为降低负压排水真空便器的冲水噪声、提升使用体验提供参考。     

Pt-CuMnCeOx/堇青石微波催化燃烧VOCs性能

微波催化燃烧是一项新的VOCs处理技术,提升VOCs处理效率的关键在于开发催化活性更高、性能更稳定的催化剂。将贵金属Pt与铜锰铈金属氧化物复合制备了Pt-CuMnCeO_x/堇青石催化剂,SEM、BET和XRD表征基础上测试催化剂对双组分VOCs-甲苯和乙酸乙酯的催化活性与稳定性。研究表明,Pt的复合提高了催化剂表面活性颗粒的分散性,增大了催化剂的比表面积和孔体积,升高了铜锰价态而提高了催化剂的低温催化活性。微波功率40 W时,Pt-CuMnCeO_x/堇青石催化剂的甲苯和乙酸乙酯的降解效率高出CuMnCeO_x/堇青石16%和11%;微波功率70 W时,Pt-CuMnCeO_x/堇青石催化剂可完全去除甲苯和乙酸乙酯,总VOCs去除率达97%左右且活性保持稳定。本研究结果可为微波催化燃烧VOCs技术提供参考。     

辅料及工艺参数对干旱地区污泥堆肥物理指标动态变化的影响

针对我国西北干旱地区污泥堆肥过程中存在升温速度慢和缺少适宜堆肥技术参数的问题,通过大型条垛式污泥堆肥正交实验,研究堆肥过程中堆体的温度、pH、电导率、含水率的动态变化过程,以期明确适宜该地区的污泥堆肥技术参数。结果表明,当玉米秸秆配比为15%时,堆体的升温速度达17.3 ℃∙d⁻¹,最高温度可达75 ℃以上;当秸秆粒径为5 cm时,高温持续时间最长,达22 d;堆体的电导率随着秸秆配比的增加呈增加的趋势,堆肥结束后以秸秆配比15%的电导率值最大。从水分变化来看,堆肥10 d后,污泥先静置6 d后翻抛的堆体上层含水率高,而常规翻抛的堆体各层含水率在15 d后呈现下层>上层>中层的垂直空间分布。总体而言,玉米秸秆粒径对堆体温度影响最大,而玉米秸秆配比对堆体含水率影响最大。西北干旱区污泥条垛式堆肥最优技术参数为添加5 cm粒径的玉米秸秆15%,完全混合先静置6 d后进行翻抛。本研究结果可为我国西北干旱地区生活污泥高效堆肥提供参考。     

生物洗涤塔内产漆酶苯降解菌的分离鉴定及菌剂制备应用

从生物洗涤塔内循环洗涤液中分离鉴定得到3株苯降解菌Kocuria rosea sp. R(玫瑰色考克氏菌属)、Bacillus sp. W(芽孢杆菌属),以及Arthrobacter sp. Y(节杆菌属),通过研究其苯降解动力学,确定苯降解优势菌为Bacillus sp. W,优化其降解条件并探究其代谢途径。结果表明,添加皂角苷可促进苯的生物降解,但根据不同细菌的代谢特点,其影响存在显著差异。在产漆酶菌Bacillus sp. W的降解下,苯的半衰期为8.08 h,而皂角苷与苯共代谢时,苯的半衰期缩短为4.90 h。在最优条件下,即pH为7、起始苯浓度为50 mg·L⁻¹、皂角苷添加量为75 mg·L⁻¹,Bacillus sp. W的漆酶酶活最高为490.21 U·L⁻¹。在漆酶等参与下苯存在独特苯降解通路,苯在加氧酶作用下转化为邻苯二酚,漆酶可催化酚羟基邻位发生甲氧基取代,进而分子内加成为呋喃衍生物,再经一系列下游酶的作用降解成小分子。在生物反应器中添加由分离得到3株菌株复合而成的菌剂,苯去除效率在第5 d达最高81.21%,比常规驯化活性污泥提前了17 d,还增强了反应器的抗冲击能力。将菌剂接种到实验室的泡沫生物洗涤反应器中,实现了反应器快速启动,启动期仅为5 d。本研究可为生物技术治理疏水性和难降解性VOCs提供参考。     

飞灰基胶凝固砷体长期稳定性风险评价

为明确酸雨条件下飞灰基胶凝固砷体的长期稳定性,模拟2种酸度的酸雨对3种粒径状态下的固砷体进行动态淋溶实验,并运用改进多级连续提取法(Sequential Extraction Procedure, SEP)和潜在风险评估指数对固砷体进行长期稳定性风险评价。结果表明,随着浸出时间的增加,固砷体中的Al³⁺溶出并与溶液中的OH⁻反应生成Al(OH)₃胶体,且废渣中的硫化矿物氧化生成H₂SO₄、Fe₂(SO₄)₃等氧化剂,进一步加剧硫化物的氧化溶解,使得浸出液pH呈下降趋势;而且,由于飞灰固砷体粒径大小不同,表面积大小和吸附位点变化,使砷浸出过程呈现出初始、快速释放和慢速释放3个阶段的浸出特征,最高浸出质量浓度为2.42 mg·L⁻¹,累计释放量达133.78 mg·kg⁻¹,累计释放率为2.32%。SEP实验发现,原渣中的还原态砷大幅度降低,酸可提取态砷和残渣态砷增加,有利于降低固砷体的风险。潜在生态风险评价表明,在Ⅰ类和Ⅱ类建设用地筛选值为背景时,潜在生态危害程度由中等危害转为轻微危害。本研究结果可为飞灰固砷体在不同侵蚀作用下的安全处置提供参考。