Municipal wastewater treatment in China: Development history and future perspectives

The history of China’s municipal wastewater management is revisited. The remaining challenges in wastewater sector in China are identified. New concept municipal wastewater treatment plants are highlighted. An integrated plant of energy, water and fertilizer recovery is envisaged. China has the world’s largest and still growing wastewater sector and water market, thus its future development will have profound influence on the world. The high-speed development of China’s wastewater sector over the past 40 years has forged its global leading treatment capacity and innovation ability. However, many problems were left behind, including underdeveloped sewers and sludge disposal facilities, low sustainability of the treatment processes, questionable wastewater treatment plant (WWTP) effluent discharge standards, and lacking global thinking on harmonious development between wastewater management, human society and the nature. Addressing these challenges calls for fundamental changes in target design, policy and technologies. In this mini-review, we revisit the development history of China’s municipal wastewater management and identify the remaining challenges. Also, we highlight the future needs of sustainable development and exploring China’s own wastewater management path, and outlook the future from several aspects including targets of wastewater management, policies and technologies, especially the new concept WWTP. Furthermore, we envisage the establishment of new-generation WWTPs with the vision of turning WWTP from a site of pollutant removal into a plant of energy, water and fertilizer recovery and an integrated part urban ecology in China.     

西藏粮食安全状况及主要粮食供需关系研究

西藏粮食安全事关当地的长治久安以及社会经济的可持续发展。论文基于2010年农户层面的食物消费调研数据,并且结合粮食市场调研、粮食加工企业调研以及政府部门调研数据等,在研究西藏粮食生产和消费基础之上,重点分析了西藏主要粮食（青稞、小麦和水稻）供应和需求之间的关系。结果显示,全区粮食供应数量较高,特别是外地调入粮食供给能力不断增强,提高了西藏粮食安全保障程度。2010年全区主要粮食生产为85.09万t,而家庭层面主要粮食消费为88.81万t,粮食生产和消费基本持平;但是考虑到本地粮食消费比重为60.8%,2010年本地粮食消费只有54.0万t。从整个西藏地区来看,虽然西藏地区粮食供应已经大于其需求（西藏地区三大粮食作物总供应146.3万t,而总需求超过95.9万t,供应为需求的1.5倍）,但是从不同地区来看,区域之间的粮食供需差别非常大,尤其是藏北牧区（主要是那曲地区）,粮食缺口比较大,未来需要加强藏北地区粮食的供给力度,提升其粮食安全的保障能力。随着内地粮食进藏数量和种类不断增加,未来需要进一步转变粮食购销体制系统,把粮食生产者（即农民）考虑在粮食流通市场之内,进一步加强和重视西藏粮食生产者在粮食流通中所发挥的作用,从而增加西藏农村地区家庭中余粮流通,增加青稞特色产业发展,提高农民收入。     

化学工业园的系统动力学仿真与调控

化学工业园属行业类工业园,入区企业主要为生产和销售化学工业品的化工企业,其排放的化学品污染物极易造成水环境和大气环境质量的恶化,为避免环境风险事故,必须对化学工业园的发展过程进行模拟和控制.以泰兴经济开发区为研究对象,在其现阶段发展基础上,根据该园区的实际情况,采用系统动力学(System Dynamics)模拟不同情景下的远期发展目标.基础仿真结果表明,泰兴经济开发区的环境现状不容乐观,尤其是大气环境污染几乎达到环境容量极限.情景分析表明,该开发园区必须将产业发展速度控制在18%,同时降低工业能耗,提高脱硫效率至90%以上,污水处理厂规模日处理量达4.9×104 t,才能保证其持续、稳定、健康的发展.      

太子河流域大型底栖动物栖境适宜性

应用加权平均法和无度量多维标定(NMS)法,检测到影响太子河流域大型底栖动物空间分布最重要的栖境因子依次为底质、流速和水深. 对太子河流域大型底栖动物主要优势类群的栖境适宜度进行研究,结果表明:不同物种对生境表现出明显的趋异性,多数物种喜栖息在粗糙卵石底质的生境; 大型底栖动物的流速偏好性与其摄食方式、生活型和形体结构相关,对水深的偏好性差异较小. 对该流域主要优势种热水四节蜉(Baetis thermicus)的栖境适宜性研究表明,热水四节蜉偏好小卵石底质,最适流速为0.4 m/s,最适水深为0.2 m. 栖境适宜度指数的预测模型显示,热水四节蜉个体数在多数采样点的实测值小于预测值,表明除栖境指标外,其他的环境要素亦对该种的分布有重要影响.      

入洱海河流临湖段底泥氮的分布

于2013年7月在洱海流域采集了17条主要入洱海河流临湖段的底泥和上覆水样品,测定分析样品中TN、NH₃-N和NO₃--N的含量,揭示底泥中氮素的分布特征,并探讨底泥与上覆水中氮素含量的相关性. 结果表明:①17条入洱海河流临湖段底泥中w(TN)为23.10～310.60 mg/kg,平均值为141.66 mg/kg. ②对w(TN)有显著性差异的河流进行分组,并按照w(TN)由低到高排序为清碧溪、双鸳溪<白石溪<灵泉溪、龙溪、阳溪<桃溪、梅溪、隐仙溪、弥苴河<莫残溪、波罗江<永安江<锦溪<中和溪、罗时江、白鹤溪. 其中,各组之内河流间w(TN)无显著差异,而各组之间w(TN)差异显著(P=0.05). ③底泥中w(NH₃-N)、w(ON)与w(TN)呈极显著正相关,氮存在形态以ON为主. 其中,“北三江”临湖段底泥的厌/缺氧程度高,底泥中w(NO₃--N)占w(TN)的比例明显低于西部入洱海河流;上覆水中ρ(TN)与底泥中w(TN)、w(ON)呈极显著正相关.      

长春市土壤微生物生化作用与重金属化学形态关系研究

研究了长春市土壤微生物的生化作用强度（氨化作用强度、固氮作用强度,纤维素分解强度和土壤基础呼吸）与重金属（Pb、Cd、Cu、Zn和Ni）化学形态的关系。通过科学采样和实验室测试分析了不同功能区土壤中,重金属含量和化学形态与微生物生化作用强度,并使用相关分析、偏相关分析多种数据统计方法进行数据处理。结果表明：各功能区因土地利用方式的差别和土壤中重金属的各种化学形态对土壤微生物生化作用强度有不同的影响。其中氨化作用与交换态Cd、Zn和Ni含量呈显著正相关;固氮作用与土壤重金属各化学形态相关性均不显著;呼吸作用与铁锰氧化物结合态Pd和交换态Cu呈显著正相关;纤维素分解作用强度与交换态Pd含量呈显著负相关。在土壤理化性质等相关变量受控时,重金属化学形态对微生物生化作用强度的影响有较明显的变化。其中与无控制变量相比,在控制变量作用下,纤维素分解作用强度受交换态Pd影响上升了0.0314,表现为交换态Pd抑制纤维素分解作用强度。呼吸作用与交换态Pd的相关系数在无控制因素情况下为-0.1425,在有控制因素情况下为-0.3230,表明交换态Pd促进呼吸作用强度。而有机结合态Ni表现为抑制固氮作用。因此可利用交换态Pd与纤维素分解作用强度、呼吸作用强度的相互关系,有机结合态Ni与固氮作用的相互关系等相结合来评价城市土壤重金属污染状况。文章为评价长春城市土壤重金属污染提供了微生物学指标的理论依据。     

太湖背角无齿蚌组织中8-羟基脱氧鸟苷的含量及在水体污染评价中的初步应用

对2003--2008年闯采集自太湖不同水域的9个背角无齿蚌（Anodontawoodiana）样品组织中的DNA损伤产物-8-羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG）的水平进行了分析,同时研究了蚌体组织中重金属cd2＋和有机污染物PCBs的蓄积残留量,以探明水体污染和DNA损伤的相关性。研究结果显示,9个样本中的8-OHdG的含量在1．021-8．886ng．g-1之间,尤其以无锡三山岛和宜兴大浦这2个水域的样本最为突出,差异显著,表明上述水域已受到较严重的污染。PCBs在9个样本中有7个检出,但含量无明显差异（P〉0．05）,表明PCBs并非引起背角无齿蚌体内DNA损伤的主要污染因素。而背角无齿蚌组织中的cd2＋残留量与8-OHdG水平间存在显著的剂量一效应关系,呈正相关。这一结果与实验室内的模拟试验相吻合,提示重金属cd2＋是引起水体中背角无齿蚌DNA受损的主要污染因素。研究显示,背角无齿蚌机体组织中的8-OHdG具有稳定性强、测定方法简单快速、在一定的范围内具有显著的剂量—效应关系、实验室与野外分析相吻合等特点,因此可作为分子生物标志物来评价生物体受水环境持久性污染物污染而导致的DNA损伤效应。     

三峡库区城市江段总体水环境质量综合评价

根据对1999年长江三峡库区10个主要城市江段的12个监测断面(不考虑大肠菌群时为16个断面)的水质监测结果,采用综合污染指数法(P值法)对各监测断面、城市江段以及库区总体水环境质量进行了综合评价.结果表明,库区水质主体上是属于轻度污染,少数水域属于中度污染,个别情况下有重污染;主要污染区域为重庆主城区、长寿、涪陵和万州;主要污染物是大肠菌群、TP、非离子氨和石油类.     

微絮凝直接纤维过滤处理低浊水试验研究

试验采用自行设计和制作的纤维过滤系统,滤床高１．２ｍ,滤料压密度为７４．４ｇ．ｌ＾－１（化学纤维自然干燥堆密度）,处理水量为２３０Ｌ．ｈ＾１０－４６０Ｌ．ｈ＾－１,以聚合氯化铝（ＰＡＣ）为絮凝剂,结果表明,微絮凝直接纤维过滤对处理低浊水具有明显效果。     

微絮凝直接纤维过滤去除低浊水中的腐殖质

通过批量和连续动态试验研究了微絮凝直接纤维过滤去除低浊饮用水中微量腐殖质的效能与条件．结果表明,富里酸（ FA） 的去除率与纤维滤料的堆密度、絮凝剂的投加量、过滤速度、原水浊度等有关．对10NTU 以下的模拟低浊水,适宜的纤维堆密度为74.4g/L,滤床高为1.2mｍ ．在此条件下,当过滤速度为30m/h、原水浊度约9NTU 、聚合氯化铝（PAC） 投加量1.75mg/L 时,对水中2mg/L 的FA平均去除率约75 ％ ,工作周期（ 浊度小于0.3NTU 、水头损失小于1.8m ） 在24h以上．