忻州市大气PM2.5的化学组成质量平衡特征及来源解析

于2013年9月（非采暖季）、2014年2-3月（采暖季）、2014年5月（风沙季）采集忻州市3个监测点（新城区、开发区和旧城区）的PM2.5样品,分析其中的39种元素、9种水溶性离子及2种碳组分,并对PM2.5的质量浓度进行重构。结果表明,重构后的化学组分分为5类：矿物尘、微量元素、有机物、元素碳和二次粒子,其中矿物尘、二次粒子及有机物是忻州PM2.5的主要组成,分别占到ρ（PM2.5）的24.0%~36.2%、19.2%~32.6%和12.9%~25.7%;化学组成质量分数具有较明显的季节变化特征,风沙季矿物尘质量分数高于采暖季和非采暖季,采暖季有机物质量分数高于其他两季,非采暖季二次粒子质量分数略高于其他两季;化学组分的空间变化显示会展中心站点的二次粒子和矿物尘质量分数明显高于其他2个站点。应用化学质量平衡（CMB）模型进行来源解析,结果显示忻州市PM2.5的主要来源是扬尘（21%~35%）、二次粒子（25%~26%）和机动车尾气（21%~26%）。     

中位粒径对线管式静电除尘器内PM2.5除尘性能影响的数值模拟

以线管式静电除尘器为研究对象,利用Fluent数值模拟了离子风和外加磁场作用下中位粒径对静电除尘器（ESP）除尘性能的影响。数值结果表明：ESP对PM2.5除尘效率随中位粒径的增大呈增大的趋势,离子风和外加磁场效应均能提高ESP的除尘效率,联合作用更为明显,可为未来的ESP优化设计提供指导。     

SDS促进复配酶水解排水管网沉积物

采用SDS协同复配酶水解排水管网沉积物,分别考察了SDS投加量、反应时间、pH、温度4个影响因素对沉积物水解效果的影响,并通过 SEM、EPS、三维荧光光谱以及粒径等表征方法进行机理分析。结果表明,投加5%(w:w)SDS与8%(w:w)复配酶,在原泥pH(7.28±0.3)、25 ℃、反应时间为2 h时,沉积物水解效果最好。此时SCOD、多糖和氨氮分别由初始的5 686.9、1 913.75和87.32 mg·L⁻¹增加到8 192.9、3 561.29和153.37 mg·L⁻¹,有机质含量由56.32%下降到55.59%。在SDS+复配酶处理管网沉积物后,其内部紧实结构被破坏,TB-EPS向S-EPS转移,腐殖酸类物质荧光强度增强,表明溶解性EPS增多,且沉积物粒径向<300 μm转变。高通量测序分析结果表明,SDS+复配酶对管网沉积物微生物种类的丰富度和多样性影响不大,但在一定程度上会改变微生物的功能菌群,减少CH₄和H₂S的产生。以上研究结果可为延缓排水管网淤堵问题提供数据支持。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L-1降低至2.0 mg·L-1;而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L-1降至0.16 mg·L-1。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

改进一步法制备Cu/SAPO-34/堇青石催化剂及其脱硝效率

采用改进一步法制备堇青石整体式Cu/SAPO-34分子筛催化剂,考察了涂覆工艺中黏结剂和分散剂对整体式催化剂性能的影响,以求获得最优添加剂量以达到较高整体式催化剂脱硝效率。研究结果表明,相比于传统一步法,改进一步法工艺简单,涂层更均匀。黏结剂的加入明显提高涂层强度,其中铝溶胶效果最好。铝溶胶降低催化剂活性,酸性硅溶胶提高催化剂低温活性,碱性硅溶胶提高催化剂高温活性。分散剂提高了催化剂涂层强度和脱硝效率。添加17%酸性硅溶胶量所制备的Cu/SAPO-34催化剂具有最好的NO转化率,在30 000 h-1空速下,NO转化效率在90%以上的温度窗口为200~425 ℃,起燃温度为150 ℃,且具有较好的涂层强度。实验结果证明改进一步法脱硝效果较好,且工艺简单节省能源,可以为整体式催化剂的生产制备工艺提供参考。     

城市污泥的低温热干燥

污泥是城市产生的重要废弃物之一,因较高的含水率而体积庞大,因此对其进行脱水和干燥是实现减量化的重要手段。低于100℃的低温热干燥方法因干燥温度较低,具有节能、减少臭气排放等优点,可有效利用工业余热、废热、太阳能,以及热效率很高的热泵干燥工艺。采用薄膜态污泥进行低温干燥,通过实验分析了在温度为50℃和70℃、表面风速为0.3~1.2 m·s-1条件下污泥质量与含水率的变化。结果表明,较低的干燥温度一定程度上延长了干燥时间,但采用薄膜形态可以缓解干燥速度减慢的问题,且可有效解决“硬壳”现象而实现等速干燥,对提高能源利用效率具有较大好处。给出了气流温度、流速、泥层厚度对干燥速度的影响,干燥消化污泥所需时间要快于同条件下的未消化污泥。还给出了2种低温干燥工艺流程,为工业应用提供借鉴。     

氧化亚铁硫杆菌浸出废弃挠性PCB中金属的影响因素分析

废弃挠性PCB是资源化价值高的电子废弃物之一,正需环境友好的方法回收其所含的多种有价金属。采用显微镜对破碎后的挠性PCB粉样进行解离情况观察,发现破碎法难以将挠性PCB中的金属与非金属解离。通过设计单因素实验,研究挠性PCB粉末粒度大小、添加量、培养液初始pH、菌接种量、活化时间以及FeSO4·7H2O添加量6个因素对氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌）浸出挠性PCB中金属过程的影响。结果表明,A.f菌不能浸出挠性PCB中Au,但Cu、Ni可以有效浸出且最优化条件为：10 g·L-1挠性PCB、粒度0.25~0.42 mm、培养基初始pH 2.5、菌接种量5%、菌活化时间5 d、FeSO4·7H2O添加量30 g·L-1,金属Cu的浸出率达到90.1%,比未接种处理高出42.4%;金属Ni的浸出率达到了85.9%,比未接种处理高出了32.9%。因此,采用生物法可环境友好地回收挠性PCB中Cu、Ni,有利于废弃挠性PCB的资源化处理。     

太阳光/NH2Cl体系降解微污染物的效能及动力学

利用太阳光和一氯胺(太阳光/NH₂Cl)体系降解阿司匹林((aspirin, ASA)、氟尼辛葡甲胺(flunixin meglumine, FMME)、苯甲酸(benzoic acid, BA)以及硝基苯(nitrobenzene, NB)4种代表性微污染物,探究该体系对于微污染物的降解效能以及动力学特征。结果表明,单独太阳光以及单独NH₂Cl体系对污染物几乎均无降解效果(降解率<5%),而太阳光/NH₂Cl体系中污染物的降解效能显著提升,pH的改变对4种污染物降解效能的影响各不相同。在实验pH条件下,以活性氮自由基和活性氯自由基为主的其他活性组分和NH₂Cl对FMME的降解起主要作用(贡献率为79.27%~89.39%),而羟基自由基(HO·)始终是ASA的降解中贡献最大的活性组分(贡献率为44.9%~76.8%)。在酸性环境中,太阳光/NH₂Cl体系产生的消毒副产物质量浓度及毒性方面均大于单独NH₂Cl体系,而在碱性条件下其产生的消毒副产物质量浓度则明显降低,实际中应用本体系进行消毒时应考虑将pH调至碱性。     

电解锰渣煅烧时Mn、N元素形态分布与微观结构变化

电解锰行业的发展会产生大量的电解锰渣,易导致严重的环境污染,高温煅烧已成为当前无害化处理电解锰渣的高效方法之一。为探究高温煅烧时电解锰渣中特征污染物的化学形态及物相组成,选取广西某电解锰企业经不同工艺产生的电解碳酸锰渣(EMCR)与电解二氧化锰渣(EMDR),通过其理化特性及Mn、N元素形态分布与微观结构变化分析,研究了不同温度煅烧处理对电解锰渣污染物的影响。结果表明,电解二氧化锰渣中Mn元素的可氧化态与可还原态分布均大于电解碳酸锰渣。当煅烧温度在1 000 ℃以上时,2种电解锰渣中Mn元素基本上以残渣态的形式存在,通过风险评估代码(RAC)结果可知样品处于低风险甚至无风险状态,可进行后续的处理处置。2种电解锰渣中N元素的形态随着温度的升高主要以NO形式为主。通过对煅烧过程中微观结构的变化分析可知,在800 ℃时电解碳酸锰渣中石英相(SiO₂)的衍射峰强度最佳,有利于活性发展,此时的能谱分析结果显示Fe元素占比达到了52.40%,有利于Fe的回收利用,而电解二氧化锰渣的最佳煅烧处理温度显示为1 000 ℃。该研究结果可为2种电解锰渣经煅烧处置后的资源化再利用工作提供有效的数据支撑。     

油气处理场站温室气体甲烷排放特征与量化

油气生产过程是甲烷重点排放源,对气候变化产生显著影响。采用便携式火焰离子检测器 (FID) 和Hi-Flow大流量仪等设备,对我国某油田3座油气处理场站甲烷泄漏排放特征进行了研究,明确了组件泄漏率,量化了重点源项甲烷排放速率,构建了设备设施甲烷排放因子,开展了甲烷排放量核算并提出了管控建议。结果表明,该油田油气处理场站设备组件与管线的甲烷泄漏率为0.7%~1.2%,压力表、阀门和储罐等在泄漏源项中占比较高。不同类型泄漏组件甲烷排放速率具有显著差异,处理场站的甲烷排放速率为111.66~274.63 L·min⁻¹。单个储罐和场站的甲烷排放因子分别为989.9 L·h⁻¹和0.19 L·m⁻³。3座场站年度甲烷排放量为303 783.40 m³,储罐是首要排放源,对总排放量贡献占比为94.1%。组件泄漏导致的甲烷排放主要源于高强度排放源,15%的泄漏点贡献了排放量的88.4%。该研究结果可为油田油气处理场站泄漏防控和温室气体排放控制提供参考。