基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明：当DO为5.5~6.0 mg·L⁻¹、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将${\rm{NH}}_4^{+} $-N从48.5 mg·L⁻¹降至4.58 mg·L⁻¹、TN从51.2 mg·L⁻¹降至6.5 mg·L⁻¹、TP从6.6 mg·L⁻¹降至0.48 mg·L⁻¹、COD从78.5 mg·L⁻¹降至33 mg·L⁻¹,去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得${n_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.314 76,n_TN=0.282 21,${K_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.128 02,K_TN=0.218 59,与水力负荷为0.000 8~0.007 m³·(m²·min)⁻¹的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

上、下悬窗开启角度对排烟效果影响的研究

自然排烟窗有多种开启方式,开启方式的不同影响烟气的流动,进而影响排烟效率。通过数值模拟方法,研究了自然排烟窗的开启方式对排烟效果的影响。主要研究了上悬窗和下悬窗在排烟上的表现。通过对上悬窗开口角度的研究,发现了上悬窗主要排烟区域为两侧,且排烟效率跟开启角度正弦值有关,并在此基础上提出了一种提高建筑中上悬窗排烟效率的方法。而下悬窗的模拟结果则表明,开启大于23°时,排烟效果基本不受影响。     

页岩气加砂压裂高压管汇失效爆裂风险 控制措施研究与实践

随着页岩气平台井工厂化压裂施工启动,在大排量、高压力、长时间施工条件下,高压管汇失效爆裂大幅增加。为减少高压管汇在压裂过程中失效爆裂风险,运用故障假设、因果分析法从人的因素、物的因素、技术工艺、生产管理、工作环境5个方面分析事故的原因,提出了提升采购产品质量、修订完善高压管汇使用技术规范和管理制度、实施专业化管理、应用大数据管理高压管汇、优化现场地面高压管汇流程分配布局设计与联接工艺等高压管汇失效爆裂风险预防控制措施和失效后应急安全防护措施,建立了生命周期全过程、专业化的高压管汇失效爆裂防控与应急防护体系,实现风险可防受控。为页岩气压裂作业的安全提供了参考。     

矿山边坡绿化基质的优化配比

矿山边坡生态恢复和重建是矿区生态环境建设的有效途径,而绿化基质是矿山边坡生态恢复和重建的重要因素。基于正交实验和盆栽实验,以土壤、活性污泥、炉渣、粉煤灰、保水剂、尿素和秸秆等物质为基质原料,研究绿化基质的理化性质及出苗率特征。研究结果表明：与对照黄土相比,绿化基质pH相对较低,仍属于碱性土壤,而电导率、有机质和铵态氮相对较高,表明盐分和养分含量较高;污泥的配比含量是影响绿化基质入渗、蒸发、pH、电导率、有机质和出苗率等指标的关键因素;各因素对出苗率的影响强度从大到小依次为：污泥和粉煤灰、秸秆、土壤和炉渣、尿素、保水剂;基质的最优配比为：保水剂（11~15 g）、污泥和粉煤灰（150：600）、土壤和炉渣（375：375~600：150）、尿素（0 g）、秸秆（30 g）。     

低C/N比城市污水短程硝化特性及微生物种群分布

以城市污水厂二沉池回流液为接种污泥,研究了低C/N城市污水短程硝化特性及其微生物种群密度分布规律,并对比研究了SBR和SBBR 2种反应器短程硝化特性的差异。结果表明：在温度（30±1）℃、pH=7.9~8.2、DO=1.0 mg·L-1的条件下,通过分段曝气的运行方式、经过29 d的运行,2个反应器均实现了短程硝化的高效启动,NH4+-N转化率稳定在99%,短程硝化率稳定在90%以上;相比于SBR,SBBR更有利于AOB菌种的富集,且SBBR达到亚硝酸盐积累率最大效果的时间快于SBR。利用聚合酶链反应（PCR）和克隆测序等分子生物学技术分析得出,在短程硝化稳定运行的SBR系统中,AOB菌种与NOB菌种的占比为2.3：1。     

亚硝化/反硝化除磷同步发生的控制策略

针对碳源偏低城市污水,采用厌氧/限氧的序批式活性污泥反应器（A/LOSBR）,在连续（CA）和间歇曝气（IA）模式下,研究了亚硝化/反硝化除磷同步发生所需的最适控制策略。实验结果表明,在CA模式下,恒定30 L·h-1的气量,进行同步亚硝化/反硝化除磷的TN和PO43--P去除率分别为88.5%和95.9%;在IA模式下,恒定30 L·h-1的气量,且曝气百分数（AF）和曝气频率（fIA）值为0.5和24时,曝气量比CA模式节省了23%,该工艺的TN和PO43--P去除率分别为91.1%和92.9%。由此可知,同一气量下,IA模式比CA模式的更经济节能,且IA模式在低AF和高fIA工况下进行的同步亚硝化/反硝化除磷过程更稳定持续。     

Fenton法降解垃圾渗滤液中的溶解性有机质

垃圾渗滤液是一种高浓度难降解废水,含有大量有毒物质和溶解性有机质（dissolved organic matter, DOM）,可生化性差。Fenton试剂（Fe2++H2O2）能产生活性极强的羟基自由基（·OH）,能快速氧化渗滤液中DOM和微量有机物质。本研究采用Fenton法处理垃圾渗滤液,结果表明,在优化的处理条件下,渗滤液COD和TOC去除率分别为65%和42%,其中混凝作用去除的COD和TOC分别为20%和21%。进一步通过紫外可见光谱扫描、SUVA254、E3/E4等指标评价,发现Fenton法可以有效降低渗滤液中的DOM含量,大分子有机物的含量明显减少,而分子量小的有机物含量相对增加,反应体系中溶解性有机物分子量随着反应的进行而降低,腐殖化程度降低。利用GC-MS定性出渗滤液原液中47种有机物,该类有机物在Fenton反应后上清液中未再检出,但5种物质（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、植酮、角鲨烯、麥角甾烷醇和二氢胆固醇）在沉淀的铁泥中检出。研究发现不同pH值、H2O2和Fe2+浓度条件下,残留的COD与DOM、TOC和UV254存在显著的相关关系（R2> 0.9）。本研究结果为改进垃圾渗滤液处理工艺和探索DOM在Fenton过程中的降解行为提供科学依据。     

Fenton试剂氧化降解水中的盐酸四环素

利用Fenton试剂对水中盐酸四环素（TC）氧化降解,考察H2O2/Fe2+（摩尔比）、Fenton试剂投加量、溶液pH值对盐酸四环素去除的影响,研究了盐酸四环素降解过程及动力学特征。研究结果表明：对于初始浓度为0.10 mmol·L-1的盐酸四环素,最优反应条件为pH值3.0,H2O2/Fe2+=10：1（物质的量之比）,H2O2施加量1.58 mmol·L-1。在该条件下反应60 min,盐酸四环素降解率达88.47%,对应TOC去除率为18.48%;紫外可见光谱扫描结果表明氧化过程中盐酸四环素的共轭结构被首先破坏;分别采用一级和二级动力学方程拟合降解过程,结果表明反应过程遵循二级动力学模型。     

臭氧-过硫酸盐工艺深度处理垃圾焚烧渗沥液

针对垃圾焚烧渗沥液经"厌氧-缺氧-好氧"生物组合工艺处理后的出水COD仍在500 mg·L-1左右,且可生化性差（B/C=0.13）的问题,研究采用"臭氧-过硫酸盐"氧化体系进一步处理,以提高其可生化性。研究了臭氧和过硫酸盐投量对该废水处理的效果影响。结果表明,臭氧浓度和S2O2-8浓度分别为19.8 g·m-3和0.4 g·L-1时,且反应20 min,出水的B/C从0.13提高到0.49,表明该氧化体系适用于深度处理垃圾焚烧渗沥液生物组合工艺处理后的出水。采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱、红外光谱和气质联用对处理系统废水中有机物进行表征分析,表明废水在"臭氧-过硫酸盐"氧化过程中芳香族化合物发生了开环、断链等反应,芳构化程度降低,不饱和的CC键被破坏,产生CO和C—O键,并生成一些结构简单的长链烷烃。自由基捕获研究表明,氧化体系中·OH和·SO4- 2种自由基均存在,以臭氧直接氧化为主。     

江苏省某镇土壤重金属污染评价

为了解江苏省某镇表层土壤重金属污染特征,采集并测定了190个土壤样品的As、Cd、Hg和Pb 4种重金属含量,分析土壤重金属的分布特征,综合运用内梅罗综合污染指数法和污染负荷指数法两种评价方法对土壤重金属污染状况进行评价。结果表明：该镇表层土壤中As、Cd和Pb含量平均值高于土壤背景值,Hg与之相反。4种重金属都是主要受到点源污染的影响,其中As的高含量区主要分布在镇的正西边,Cd和Pb的高含量区主要分布在镇的中心区域,Hg的高含量区主要分布在东部以及东北区域。经内梅罗综合污染指数法评价,安全、警戒线、轻污染、中污染和重污染样点的比例分别为5.79%、32.11%、52.11%、4.74%和5.26%。经污染负荷指数法评价,无污染、轻度污染、中度污染和重度污染样点的比例分别为73.69%、25.26%、1.05%和0%。在内梅罗综合污染指数法和污染负荷指数法评价的结果中,有55.26%的样点评价结果相同,而44.74%的样点不同,但都显示出污染程度从镇中心向四周逐渐降低的变化态势。