鸟粪石负载硅藻土对土壤铅和金霉素的同步修复作用

使用镁盐改性硅藻土回收沼液中氮磷制得鸟粪石负载硅藻土 (Struvite-loaded diatomite,SD) ,将其用于土壤中铅 (Pb) 和金霉素 (CTC) 复合污染的原位修复。采用吸附-解吸实验评估SD对Pb和CTC迁移特性的影响,同时,通过测定土壤pH和酸缓冲能力、土壤Pb和CTC的有效态和形态、土壤速效磷和微生物群落结构变化等考察SD对土壤Pb和CTC的钝化能力,借助SEM、XRD、FT-IR等表征手段揭示其修复机理。结果表明,SD能有效降低Pb和CTC在土壤中的迁移特性;SD投加质量分数为3%,稳定49 d后,土壤酸中和能力提升1倍以上,土壤有效态Pb和CTC含量分别降低26%和56%,酸溶态Pb占比降低10%,残渣态Pb占比升高18%, CTC的水溶态和松散结合态占比分别降低5%和13%,紧密结合态CTC升高11%,一定程度上降低了Pb和CTC在土壤中的生物有效性;SD的投加可提升土壤速效磷含量,提高土壤微生物的相对丰度和多样性,尤其增加酸杆菌门 (Acidobacteria) 、绿弯菌门 (Chloroflexi) 和芽单胞菌门 (Gemmatimonadetes) 的相对丰度,降低放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度;SD对土壤Pb和CTC的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。该研究可为污水氮磷资源化利用和重金属抗生素复合污染土壤原位修复提供参考。     

铜镍纳米结构修饰多孔电极的电化学硝酸根还原

利用电化学将硝酸根转化为有价值的氨是硝酸盐处置绿色、低碳的途径。本研究制备了铜镍纳米结构修饰多孔电极(Ni-Cu NW),同时构建了电场与流场相协同的穿透式电化学反应器体系。在施加-0.6 V (vs. RHE)电位条件下,该体系氨法拉第效率可达到(84.35±3.63)%,而泡沫Cu电极的法拉第效率仅为(17.2±0.63)%。在定制的穿透式反应器中,Ni-Cu NW电极在−0.6 V、300 r·min⁻¹转速条件下对1 400 mg·L⁻¹ NO₃^--N 溶液电解,100 min后硝酸盐的转化率接近100%,氨选择性为85.5%。电子自旋共振能谱(ESR)和H_ads淬灭实验证明除了电极直接还原硝酸盐,体系中的H_ads可帮助进一步还原硝酸盐。以50 mA·cm⁻²恒电流密度运行24 h,运行前后电极的硝酸盐还原性能未产生明显变化。     

颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙絮凝沉降的影响

为保护海洋生态环境,合理利用海洋倾倒区,防止悬浮泥沙扩散,采用絮凝处理工艺,在不考虑外部环境的影响下,探讨颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙的絮凝作用的影响;采用湿筛法对珠江口疏浚泥沙进行分组,将疏浚泥沙分为混合样、粒径>74 μm、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm的5个粒径段,研究不同粒径段和不同含固率泥沙在加入不同量聚合氯化铝 (PAC) 后,絮凝前后的粒径分布变化特征。结果表明：粒径>74 μm的泥沙颗粒不发生絮凝作用;向含固率为10%的泥沙中加入相同量的絮凝剂后,絮凝沉降速率由慢到快、沉积泥含水率由高到低、沉积泥体积由高到低的粒径段均依次为混合样、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm;对不同含固率的泥沙进行絮凝调理后,25~37 μm粒径段的粒径占比均呈现出随泥沙含固率的增大先增大后减小的趋势,当含固率为5%~10%时粒径占比最高,累积质量分数差异较大的粒径段出现在28~32 μm;对含固率为10%的泥沙进行絮凝处理后,<30 μm的粒径段,絮凝前的占比>絮凝后的占比;30~40 μm的粒径段,絮凝后的占比>絮凝前的占比;不同含固率的泥沙粒径占比峰值由23 μm分别变为33、32.8、32.1、31.6和32.2 μm,且粒径<30 μm的细颗粒含量明显减少,粒径>30 μm的细颗粒含量明显增加。综上所述,在不考虑外部环境的影响下,30 μm为该区域泥沙的絮凝临界粒径;泥沙含固率在5%~10%时,不利于PAC对泥沙的絮凝作用;絮凝后,泥沙絮团粒径为30~40 μm。本研究成果可为疏浚物海洋倾倒前环保处理技术提供关键参数和依据,并为泥沙的絮凝机理的进一步探索提供参考。     

城市污水厂污泥内循环自热高温微好氧消化的处理

利用一种新型的内循环自热式污泥高温微好氧消化装置对城市污泥进行消化处理。通过在反应器中增加内筒的方法,使得内筒中污泥通过搅拌器的提升作用在内外筒之间循环以提高消化速率。结果表明,增加内筒之后,消化系统的污泥VS去除率在第16天达到了41.52%,而未添加内筒的反应器污泥到第20天时仍未到达稳定化水平。因此,加了内筒的单段式ATAD消化反应器与不加内筒的单段式ATAD消化反应器相比可以使得污泥更快地达到稳定状态。另外,与没有内筒相比,增加内筒后反应器顶部和底部的ORP和pH值均维持较高水平,消除了曝气死角。增加内筒后,顶部和底部污泥上清液中SCOD、VFA、TN、NH4+-N和TP浓度基本保持一致,而没有内筒则相差较大,表明增加内筒后,反应器内污泥混合更加均匀。     

SCR系统超洁净排放调整与出口NOx均匀性分析

针对典型SCR系统普遍存在的出口烟道与烟囱处NOx在线监测值不一致的问题与超洁净排放要求,选择2台流场与喷氨格栅结构不同的SCR系统进行性能与优化调整实验。通过对喷氨格栅区域烟气分布与喷氨调整前后出口烟道内NOx分布的测试,分析了导致问题的原因与调整方案的有效性以及不同喷氨格栅结构的优劣性。结果表明：喷氨格栅区域烟气流场分布与区域喷氨量的不一致性是导致不同点位NOx浓度在线监测值不一致的原因;依据调整方案能有效实现SCR出口烟道内NOx浓度均匀分布与超洁净排放的要求;改造后,能针对烟道宽度方向上烟气不均现象进行区域喷氨量调整的喷氨格栅结构Ⅱ与更均匀的烟气分布,促使调整后的2号机组A、B两侧出口NOx浓度分布相对标准偏差明显优于1号机组。     

COD降解菌剂的构建及在污水处理中的评估

采用微生物育种技术,从活性污泥中分离筛选得到活性菌株,结合微生物生态学原理,对高效去除污水中COD的复合菌剂构建原则进行探究。通过考察单菌的COD去除效果与絮凝效果,获得7株菌。分别在SBR和A/O模拟系统中进行验证,按COD-03比例复合时,SBR系统出水COD从300 mg·L-1降到约120 mg·L-1（进水COD 1 200 mg·L-1）,较其他组具有极显著性降低（α=0.01）;A/O系统出水COD从约500 mg·L-1降到将近100 mg·L-1（进水COD 1 200 mg·L-1）。结果表明,复合菌剂构建策略具有良好的应用性和可操作性,在COD微生物增效菌剂制备方面具有良好可行性。     

双室微生物燃料电池重金属毒性传感器的研制

构建了双室微生物燃料电池（double microbial fuel cells,DMFC）型毒性传感器分别对Cr（Ⅵ）、Cd2+、Cu2+、Zn2+进行在线检测研究。通过对反应器进行优化,确定DMFC在外电阻为1 000 Ω时达到最大功率密度;外循环速率为0.933 4 mL·min-1时反应器运行较稳定。在最优条件下,通过监测铜离子来确定检测时间为60 min,清洗时间为10 min。在以上条件下进行重金属检测,结果表明4种重金属的检测范围分别为0.3~10、0.4~10、40~160、15~80 mg·L-1。抑制率可以用来验证反应器的可行性,检测范围内抑制率与重金属浓度呈现一定的线性关系,其相关系数分别为0.959 7、0.979 5、0.944 1、0.936 6。并可得到相应的线性方程,这些方程可用于验证DMFC-传感器的稳定性。选取检测范围内的浓度进行验证,结果表明4种重金属的相对误差均小于11%,传感器相对稳定并可长期运行。     

石家庄市土壤扬尘排放量估算及分布特征

以2013年为基准年,通过卫星遥感影像解译方法估算了石家庄市土壤扬尘源颗粒物排放量,并给出分辨率为3 km×3 km空间分布图。结果表明,石家庄市土壤扬尘源主要包括河滩、荒地、裸岩和耕地4种类型。冬季土壤扬尘源面积为3 918.19 km2,夏季土壤扬尘源面积为1 115.98 km2,仅为冬季的28.6%。对于总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）,石家庄市4种土壤扬尘源类型的排放系数均为荒地 > 河滩 >裸岩 > 耕地。2013年石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5的排放量分别为12 569、3 771和947 t,与其他季节相比,春季裸地扬尘排放量最大,分别占总排放量的93.9%、93.9%和94.3%。土壤扬尘高排放区主要分布在石家庄市北部的行唐县、灵寿县和平山县区域,3个区域合计占石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5总排放量的47.5%、47.5%和48.1%。研究结果将为石家庄市颗粒物污染控制方法的建立提供必要的基础数据。     

粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能

以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器（Leach bed reactors）,对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明：发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6 > L2 > L9 > L7 > L1 > L8 > L4 > L5 > L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35 ℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度> 粪秆比 > 喷淋量 > 喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35 ℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为（98.4±3.5）mL·g-1。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。     

PLA、PPC或PBAT与2次改性小麦秸秆全降解复合材料的力学性能与生态风险

制作复合材料是小麦秸秆资源化利用的有效途径之一。小麦秸秆的改性处理对制成的复合材料力学性能有很大影响,且不同的基体材料与小麦秸秆制成的复合材料性能也有所不同。以聚乳酸（PLA）、聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚己二酸（PBAT）为基体材料,分别以改性前或碱处理及偶联剂方法2次改性后的小麦秸秆纤维为增强材料,采用压缩成型工艺制备了6种全降解复合材料,并对制成的6种复合材料进行了力学性能测试与比对;分析了3种改性后小麦秸秆制成的全降解复合材料的降解性能,并通过种子发芽实验研究了它们的浸提液的潜在生态风险。结果表明,2次改性小麦秸秆与基体材料制成的复合材料,其力学性能较原始秸秆与基体材料制成的复合材料有明显的增强,其拉伸、弯曲、冲击强度均有20%~50%的提升。3种可降解材料降解率由大到小的顺序为：PLA全降解复合材料 > PBAT全降解复合材料 > PPC全降解复合材料。质量分数1%的3种全降解复合材料浸提液对种子发芽过程基本不造成影响。