21世纪初华中地区发展的资源环境基础

作为中国21世纪资源开发的重要场所,华中地区资源环境开发利用将对国家社会经济发展起到举足轻重的作用。对华中地区资源本底特征、人地关系演进状态及发展趋势进行了分析,认 为华中地区拥有较好的资源基础,特别是在水土两大资源的结合方面。但是从现状和未来国家高速工业发展看,未来华中地区自然资源承载负荷将面临较以往更为巨大和更为艰难的挑战。一方面,优越的地理位置使华中地区在国家未来经济发展与资源环境协调过程中的重要地位更为突出,另一方面,当地的人口增长和经济发展同样会对有限的资源基础造成越来越大的压力。因此,区域发展政策应当做出相应调整。     

基于AHP-FCE模型的制药废水处理技术综合评价

制药废水由于具有水质复杂、COD高、有毒有害物浓度高、可生化性差、色度高等特点,处理十分困难。目前制药废水处理技术种类较多,且各项技术均具有各自的特点。为选择合适的制药废水处理技术,构建了制药废水处理技术评价指标体系,确定了评价标准,并采用层次分析法与模糊综合评价法相结合的评价方法(AHP-FCE)对国家水体污染控制与治理科技重大专项(简称“水专项”)研发的13项制药废水处理技术进行了综合评价。结果表明:升流式厌氧污泥床-膜生物反应器(UASB-MBR)组合技术是制药废水处理较优的可行技术,其次为两级分离内循环厌氧反应器和复合氧反应器-好氧反应器(ABR-CASS)生物强化处理技术。研究结果可以为制药企业选择合适的废水处理技术提供支持。     

基于AQUATOX模型的集装箱养殖尾水净化塘生态系统模拟及调控预测

为解决传统养殖中养殖尾水的环境污染问题,促进池塘养殖可持续发展,基于新建的集装箱式循环水养殖系统,构建了三级养殖尾水净化塘水生态系统模型,对池塘水质、浮游植物及水生动物生物量以及池塘生态系统的演变进行了为期6个月的模拟预测,并设置添加沉水植物和添加低密度滤食性鱼类2种情景模拟。结果表明：水质模拟值的变化趋势与实测值基本一致,模拟值与实测值的平均相对误差为4.98% ~ 23.37%;模拟预测的设定条件下和模拟时段中,池塘生态系统的结构趋于稳定,形成以绿藻为主的藻类群落、以摇蚊和桡足类为主的水生动物群落;在尾水净化塘中,添加沉水植物对氮磷去除效果不明显,但对增加水体中溶解氧质量浓度作用明显,3个池塘溶解氧变化率最大值分别为23.11%、45.39%和77.90%;添加低密度滤食性鱼类有助于浮游植物的生长,3个池塘硅藻生物量的最大增幅为89.80%、47.22%和22.06%,绿藻生物量的最大增幅为76.95%、54.05%和23.29%,蓝藻生物量的最大增幅为45.99%、33.37%和20.30%。综上所述,基于AQUATOX构建串联的尾水净化塘水生态系统模型并模拟培植沉水植物和添加低密度滤食性鱼类的生物处理方法,不仅能够为管理者调整喂养结构提供借鉴与帮助,也可用于调控水生态系统组分,有利于水生态系统功能的恢复和平衡。本研究结果可为管理集装箱式循环水养殖模式的喂养结构、构建尾水净化塘生态系统、改进其他利用生物处理技术处理养殖尾水的养殖模式提供参考。     

磁絮凝-吸附技术对黑臭水体中浊度、氨氮和总磷的去除效果及机理

采用磁絮凝-吸附技术开展了同步去除黑臭水体浊度、氨氮和总磷(TP)实验。在磁絮凝阶段,通过聚合硫酸铁(PFS)、磁粉(MPs)和聚丙烯酰胺(PAM)复配使用,利用电荷中和作用去除浊度和TP;同时,利用化学吸附沉淀去除TP;在此阶段中,当PFS、MPs、PAM的投加量分别为16.00、100.00、2.20 mg·L⁻¹且以PFS+MPs在快速阶段先投加,PAM在慢速阶段后投加的顺序投配时,絮凝效果达到最佳。在吸附阶段,吸附剂质化壳聚糖-沸石(PCZ)主要通过离子交换作用去除氨氮以及通过静电吸附作用去除TP;当PCZ的投加量为1.25 g·L⁻¹时吸附效果达到最佳。利用所研究的磁絮凝-吸附技术对实际黑臭水体进行处理,其出水浊度能达到城镇污水处理厂污染物排放一级标准(≤10.00 NTU),TP和氨氮也分别能满足地表水环境质量Ⅲ类标准(≤0.20 mg·L⁻¹)和Ⅴ类标准(≤2.00 mg·L⁻¹)要求。     

复合铁添加物对混合有机固废厌氧产氢的影响

将城镇污水处理厂的城市污泥与餐厨垃圾混合后,经厌氧消化处理后可产生能源气体氢气,从而达到资源化利用的目的.废铁屑是机械加工厂的固体废弃物,将其处理后可得到一种新型复合铁材料(FE/FEO).将城市污泥和餐厨垃圾预处理后按体积比1:1比例混合,分别等分放入2个反应器中,一个投加FE/FEO粉末作为为FE/FEO组,另一个...     

Fenton氧化联合人工湿地处理污泥中的重金属

针对单独应用Fenton氧化技术处理污泥的不足以及人工湿地在处理污水污泥方面的优势,以污水处理厂污泥浓缩池中含重金属污泥为对象,研究其依次经过Fenton氧化和人工湿地处理后重金属的去除效果及形态变化,以及污泥pH、TN和TP的变化情况。结果表明,Fenton氧化提高了污泥重金属的生物有效性,并促进了人工湿地对重金属的去除。Fenton氧化污泥经人工湿地处理后,Cu、Zn、Ni和Mn的去除率分别为67.2%、79.7%、37.0%和17.0%,与对照相比重金属的平均去除率提高了27.5%。经人工湿地处理后Fenton氧化污泥和原污泥重金属的生物有效性均降低。Fenton氧化污泥pH为4.4～4.6,经人工湿地处理后为6.2～7.1。人工湿地对Fenton氧化污泥和原污泥中TN的影响较小,而对TP表现出较高的去除率,2系统TP的去除率分别为51.1%和45.5%。     

粉煤灰、电石渣及其配合物碳酸化特性

为了促进粉煤灰和电石渣建材化高效利用和协同矿化CO2减排,研究了粉煤灰、电石渣及其配合物的碳酸化特性。实验采用pH在线测试方法分别对粉煤灰、电石渣以及两者配合物的碳酸化过程的pH进行在线测试,并对原料和产物进行XRD、TGA和SEM表征。结果表明：相同条件下,粉煤灰碳酸化浆液pH降到7.0的平均速度约为电石渣的51倍;与等量电石渣单独碳酸化相比,粉煤灰与电石渣按照4:1（质量比）复配碳酸化pH降低到7.0的速度较纯电石渣提高了近5.6倍,且在相同电石渣配量的条件下,粉煤灰-电石渣复配料比碳酸钙-电石渣复配料的碳酸化反应完成时间缩短了31.6%,说明电石渣与粉煤灰复配后进行碳酸化反应具有明显协同促进作用。TGA分析表明,纯粉煤灰和纯电石渣的固碳率分别约为2%和61.3%,粉煤灰与电石渣复配料的固碳率较等量单一电石渣和粉煤灰的固碳率之和的计算值提高了19.6%。SEM分析表明,粉煤灰与电石渣复配料碳酸化产物碳酸钙颗粒在粉煤灰表面呈现异位分散附着形态,而单一电石渣碳酸化产物碳酸钙则在电石渣颗粒表面呈现原位聚集附着形态。这可能是复配料固碳率提高的主要原因。     

木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料（质量比1:1）的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中（40.6±10.0）%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐（以N计）浓度为30 mg·L-1时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L-1,亚硝酸盐（以N计）浓度最低为1.4 mg·L-1,反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原（DNRA）作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L-1。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L-1,木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9~7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

基于静电纺丝膜的Fenton法降解双氯芬酸钠

通过浸渍法将铁盐负载于静电纺丝纤维膜制备了类Fenton催化剂,并通过扫描电子显微镜（SEM）对静电纺丝膜进行了表征,研究了该催化剂降解双氯芬酸钠的特性及其重复利用率。结果表明,静电纺丝纤维膜反应前后膜结构良好,反应过程中铁离子几乎无溶出;膜对双氯芬酸钠有一定的吸附能力,去除率约为6.96%。当双氯芬酸钠初始浓度为20 mg·L-1,按0.310 g·（100 mL）-1比例加入催化剂时,H2O2最佳用量为340 mg·L-1。溶液的初始pH值对实验结果影响较大,酸性条件更利于双氯芬酸钠的降解,最佳pH值为3.14,但该催化剂所适用的pH值范围较之传统Fenton法有明显拓展。所制备的催化剂重复利用率高,循环使用4次后,催化活性无明显改变,4 h的去除率依然高达95%以上。反应中双氯芬酸钠主要生成乙酸等小分子化合物,最终可氧化为CO2和H2O。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。