A robust simulation–optimization modeling system for effluent trading—a case study of nonpoint source pollution control

In this study, a robust simulation–optimization modeling system (RSOMS) is developed for supporting agricultural nonpoint source (NPS) effluent trading planning. The RSOMS can enhance effluent trading through incorporation of a distributed simulation model and an optimization model within its framework. The modeling system not only can handle uncertainties expressed as probability density functions and interval values but also deal with the variability of the second-stage costs that are above the expected level as well as capture the notion of risk under high-variability situations. A case study is conducted for mitigating agricultural NPS pollution with an effluent trading program in Xiangxi watershed. Compared with non-trading policy, trading scheme can successfully mitigate agricultural NPS pollution with an increased system benefit. Through trading scheme, [213.7, 288.8]?×?10³ kg of TN and [11.8, 30.2]?×?10³ kg of TP emissions from cropped area can be cut down during the planning horizon. The results can help identify desired effluent trading schemes for water quality management with the tradeoff between the system benefit and reliability being balanced and risk aversion being considered.     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

聚甲亚胺酰胺树脂对水中Cu~(2+)的吸附

制备了聚甲亚胺酰胺树脂,对其进行傅里叶变换红外光谱分析。采用批处理方法实验了pH、铜离子初始浓度、吸附时间、吸附剂用量对吸附量的影响,研究了等温吸附模型和吸附动力学模型。优化后的吸附条件为:在铜离子溶液体积50 mL、初始浓度为300 mg/L、pH为6.0时,吸附剂投放量50 mg、吸附时间60 min,此时吸附量达到269.1 mg/g,去除率达89.7%。25℃时在研究浓度范围内,铜离子吸附过程用Langmuir等温线模型和Freundlich等温线模型描述均可;与准一级动力学方程、Elovich方程及内扩散方程相比,准二级动力学方程能更好地描述其吸附动力学过程。     

全球低碳发展评估及中国低碳发展的实现路径

低碳发展日益成为国际关注的热点问题,中国正处在快速工业化和城镇化进程当中,通过低碳发展实现经济社会转型尤为迫切。在全球大背景下正确判断中国的低碳发展水平,汲取各国有益的低碳发展经验,寻求适合中国的低碳发展路径尤为重要。从低碳发展特征指标变动出发,通过统计分析,得出全球低碳发展历史和现状水平,以及中国所处的位置。研究表明,近20年来全球碳生产力水平不断提高,近年来中国的碳生产力水平飞速提升,但是中国的碳生产力仍然远远低于全球平均水平,离先进国家的差距更大,不足法国的1/10,人均二氧化碳排放增速位居世界前列,减排压力巨大。因此,结合国内外实践经验,总结了中国低碳发展的5个实现路径,分别是调整能源结构、发展低碳产业、倡导低碳消费、建设低碳城市和加强碳汇建设。     

温度对正渗透工艺性能的影响

正渗透技术是一种以渗透压差为驱动力的新型膜分离工艺。温度是影响正渗透过程的关键因素。为考察温度在工艺运行中的重要作用,研究了温度对正渗透膜特性及工艺性能的影响,探讨通量衰减机制。结果表明,温度影响汲取液动态稀释、浓差极化和膜污染等的效应程度,进而影响正渗透性能。高温能够明显增加水通量和回收率,且汲取液温度影响比原料液显著。因此,合理优化温度条件是降低能耗提高正渗透性能的有效途径。     

强化循环厌氧反应器处理印染废水的中试启动研究

应用自主研制的强化循环厌氧反应器(SCAR)中试规模处理实际印染废水,研究反应器的启动特性。反应器接种厌氧颗粒污泥后启动运行83 d,形成连续内循环并实现了对印染废水处理的高效稳定运行。在进水COD浓度1 000~3 650 mg/L、系统容积负荷0.7~6.4 kg/(m3·d)条件下,废水COD和色度平均去除率分别达到55%和73%。反应器内较高浓度的NH+4-N保证了系统pH的稳定性,350~600 mg/L的NH+4-N浓度没有对强化循环厌氧反应器产生抑制作用,系统内也没有出现VFA(以乙酸计)积累。启动过程中,厌氧颗粒污泥的粒径增大、沉降性能变好。启动实验完成时,反应器内微生物的脱氢酶活性(以TF计)和辅酶F420浓度分别为3.4973 mg/(g·h)和0.1872μmol/g。     

水泥窑共处置过程中水泥生料对砷的吸附/冷凝特性

针对水泥生料开展了氮吸附与SEM测试分析,研究了水泥生料的比表面积,孔径结构和微观表面积。同时,利用管式回转炉和控温立式炉联用装置研究了砷元素在水泥生料上的吸附冷凝特性。结果表明,水泥生料的比表面积很小,微观表面结构致密无孔,砷元素主要是冷凝在生料表面上。进入吸附冷凝炉的重金属可以分为3部分,第1部分冷凝在管壁上,占80%左右;第2部分吸附/冷凝在生料上,占10%左右;第3部分随烟气释放到空气中,不到10%。水泥生料对砷的吸附冷凝量随时间的增加而增加,随温度的升高而降低。水泥生料对砷的吸附冷凝特性可用双常数速率方程拟合,拟合效果较好,计算得表观活化能在6~7 kJ/mol之间。此外,砷的初始浓度对水泥生料的吸附冷凝特性影响很小。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

不同曝气方式下SBR亚硝化的实现及NO2--N积累效果

研究不同曝气方式下亚硝化的实现以及基质浓度、曝气频率和温度对NO-2-N积累效果的影响。以实际污泥脱水液为研究对象,控制进水NH+4-N浓度在50~80 mg/L范围内,温度为27℃,pH值为7.8~8.2,DO浓度为0.5~1.0mg/L,分别采用连续曝气和间歇曝气2种方式启动SBR亚硝化反应器,并考察了在不同基质浓度、曝气频率和温度条件下NO-2-N累积情况。实验研究结果表明,经过40 d左右的运行,在2种不同曝气方式下SBR均成功实现了亚硝化,稳定运行阶段,NO-2-N积累率分别达到95%和85%。经SEM扫描电镜观察发现,在驯化成熟的活性污泥中,亚硝化细菌多呈球状和杆状,大小不同,外形饱满。当进水氨氮浓度小于200 mg/L,曝气频率为曝气15 min/停曝15 min,温度为27℃时,NO-2-N积累效果最佳,平均积累率可达90%以上。间歇曝气可以有效促进亚硝化细菌富集,有利于实现较高浓度的NO-2-N积累。基质浓度、曝气频率和温度对NO-2-N积累效果的影响显著。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性.结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6:1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d.启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键.厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成.启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO3--N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准.