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。     

TiO2/PANI/Fe3O4光催化磁流体的全流态合成及其光催化和磁回收性能

以Fe3O4磁流体为磁核,经微乳液聚合包覆聚苯胺后制成催化剂载体,再采用低温水热法合成TiO2并使其负载于载体表面,不经过烘干、研磨等步骤,在全程流态的情况下制备出具有复合结构的TiO2/PANI/Fe3O4光催化磁流体。用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外分光光度计（FT-IR）、振动样品磁强计（VSM）对样品的物相组成、形貌、表面性质和磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明：在表面活性剂以及微乳液聚合法的作用下,合成反应过程中的团聚现象得到有效的抑制。在不经过烘干、研磨的条件下,制备出了颗粒均匀、催化活性和磁回收性能良好的TiO2/PANI/Fe3O4光催化磁流体。不仅简化了合成的步骤,同时也避免了研磨等物理作用对催化剂结构的破坏,为光催化磁流体的合成提供了新的思路。     

用作固定SRB碳源的玉米芯的最佳改性条件

针对现阶段玉米芯作为SRB污泥颗粒内聚碳源所带来碳源释放不佳的问题,选用碱性H2O2对玉米芯进行改性,制备成SRB污泥颗粒处理AMD,经过单因素实验和正交实验分析,对玉米芯的最佳改性条件进行研究。结果表明,当玉米芯改性时间24 h,NaOH浓度为6%,H2O2浓度为1.5%,可制得最佳改性玉米芯。制备成SRB污泥颗粒处理AMD后,SO42-、Mn2+和Fe2+去除率分别为93%、78%和95%,较未改性提高了29%、3%和23%;COD释放量为215 mg·L-1,较未改性减少了545 mg·L-1;Fe2+剩余量为1.5 mg·L-1,较未改性减少了1.1 mg·L-1;溶液pH为7.8。同时经SEM和XRD分析,发现改性玉米芯颗粒较未改性玉米芯颗粒相比,内部结构变得的疏松多孔,且大分子物质被分解为小分子物质,可以更好被SRB所利用。说明了该改性法可以改善玉米芯的碳释性能,为微生物处理AMD的工程应用提供技术参考。     

忻州市大气PM2.5的化学组成质量平衡特征及来源解析

于2013年9月（非采暖季）、2014年2-3月（采暖季）、2014年5月（风沙季）采集忻州市3个监测点（新城区、开发区和旧城区）的PM2.5样品,分析其中的39种元素、9种水溶性离子及2种碳组分,并对PM2.5的质量浓度进行重构。结果表明,重构后的化学组分分为5类：矿物尘、微量元素、有机物、元素碳和二次粒子,其中矿物尘、二次粒子及有机物是忻州PM2.5的主要组成,分别占到ρ（PM2.5）的24.0%~36.2%、19.2%~32.6%和12.9%~25.7%;化学组成质量分数具有较明显的季节变化特征,风沙季矿物尘质量分数高于采暖季和非采暖季,采暖季有机物质量分数高于其他两季,非采暖季二次粒子质量分数略高于其他两季;化学组分的空间变化显示会展中心站点的二次粒子和矿物尘质量分数明显高于其他2个站点。应用化学质量平衡（CMB）模型进行来源解析,结果显示忻州市PM2.5的主要来源是扬尘（21%~35%）、二次粒子（25%~26%）和机动车尾气（21%~26%）。     

联合NaOH和Ca(OH)2强化剩余污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸

以剩余污泥为研究对象,在序批式厌氧反应器中探究了NaOH和Ca（OH）2联合作用对污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFA）的影响。结果表明,相较于NaOH单独发酵,NaOH和Ca（OH）2的联合作用能够进一步促进VFA的积累,且NaOH和Ca（OH）2的质量比例为50：50时,VFA的最大积累量为286 mg COD·g-1VSS。机理研究表明,NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进污泥溶解过程,并且溶解性COD（SCOD）的最大含量为3 650 mg·L-1,同时NaOH和Ca（OH）2联合作用能够促进胞外聚合物内部有机物向外部的转移。NaOH和Ca（OH）2联合作用能够进一步遏制产甲烷古菌的活性,甲烷的最大积累量为165 mL,远小于NaOH单独影响下甲烷的积累量。研究结果对指导污泥厌氧发酵回收能源物质具有一定的指导意义。     

生物炭基固定化菌剂对石油类污染物的高效降解

以生物炭为载体,采用吸附法制备固定化菌剂,通过分析不同材料生物炭的结构差异,探讨了不同生物炭的结构在固定化中的影响机制。SEM和EDS分析表明,降解菌主要固定在生物炭表面。生物炭内含有C、N和P成分,能为降解菌提供营养物质。生物炭的多孔结构能促进石油污染物的降解。结果表明,经玉米芯和秸秆生物炭固定化后F-3、R-7及其混合菌的除油率显著提高,分别为41.7%和29.5%、52.5%和42.8%、63.8%和53.2%。玉米芯生物炭固定化菌剂的除油率比秸秆生物炭固定化菌剂高10.6%。玉米芯生物炭表面比秸秆生物炭粗糙,其固定的微生物量为4.2×1010 cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010 cfu·g-1,固定效率为57.6%。固定化菌剂的最佳制备条件为：选择500℃下热解3 h的玉米芯生物炭为载体,微生物接种量为10%,载体投加量为10 g·L-1,置于35℃、130 r·min-1摇床中固定18 h。     

不同菌种组合对发酵残余物好氧堆肥进程及氮素变化的影响

适宜菌剂组合对于初始电导率（Electronic conductivity,EC）较高的发酵残余物二次干化腐熟效果具有重要影响。通过在发酵残余物（猪场沼渣、城市生活污泥）好氧发酵过程中添加不同菌种组合,研究堆肥腐熟指标变化,特别是不同形态氮素指标变化,以期更好提升发酵残余物的干化和腐熟程度。结果表明：F3菌剂组合处理高温期达16 d,最高温度为69.5℃,最早进入腐熟阶段,全氮损失比例最少,为8.72%;对照组在高温期（14 d、69.3℃）及全氮损失比例（9.21%）指标上仅低于F3处理组,表明自然堆体存在耐盐菌种;在促进堆肥腐熟效果方面,霉菌起着关键的作用,堆肥后期酵母菌的存在促进堆体腐熟度的提升;菌种比例和种类的合理设置对于堆体腐熟度提高的重要性要高于活菌添加量;在堆肥保氮过程中,真菌（霉菌和酵母菌）起着重要作用。F3处理（即芽孢杆菌：霉菌：酵母菌=1：2：2）,是实现发酵残余物快速高效堆肥的理想菌剂配方,其他复配菌种组合保氮效果改良侧重点各不相同。     

改进的硫酸盐-聚乙烯醇法包埋藻菌脱氮除磷研究

采用改进的硫酸盐-PVA固定化法将藻与菌混合固定。在三种不同藻菌比的情况下，固定化系统对氮去除均可达100％，但是去除速度与固定的细菌量有关，细菌量越大，对氮的去除速度越快；对磷的去除随实验进行，最大去除率逐步下降，其下降速度与固定藻的量有关，藻量越大，下降速度越慢。由此说明脱氮的主要贡献者是细菌，而藻对除磷起了主要作用。为达到有效的脱氮除磷，应适当提高固定化藻的浓度，藻菌比应大于2：1。透射电镜照片显示，在聚乙烯醇载体上，藻类的生长没有受到限制。     

环境规制、省际产业转移对污染迁移的空间溢出效应

目前我国正在积极地探寻经济增长高质量发展,生态环境与经济持续、稳定的和谐发展至关重要。虽然政府制定了相关的环境治理政策,但我国环境治理整体效果仍然欠佳。自从分税制改革以来,地方政府为了获得较高经济效益,会放松对环境管理,导致环境治理高投入低成效。同时,由于区域经济发展不平衡导致政府在制定相关环境治理政策时带有区域性特点,迫使高污染高能耗企业迁移至环境规制相对薄弱的地区,由此产生污染迁移的现象。基于此,对2003—2017年30个省区市(港澳台和西藏除外)环境污染总指数的空间溢出效应进行探讨,构建动态空间杜宾模型研究环境规制、省际产业转移对污染迁移的影响。研究结果表明:①环境规制总体上对环境污染具有显著直接效应且存在正向空间溢出效应,当某省环境规制强度增加,环境污染总指数会降低,从而引起污染向相邻省份转移,造成相邻省份的环境污染总指数上升。②省际产业转移整体上对环境污染具有显著直接效应且存在负向空间溢出效应,当某省的产业转移到相邻省份时,会缓解本省环境污染,却加重相邻省份的环境污染程度。这就需要中央政府加强对于各省区市的环境管控,统筹各区域的联防联治机制。产业转移承接省份在招商引资的过程中不仅要考虑本省环境承载能力和环境治理能力,还要考虑入驻企业自身污染排放处理能力,并将污染排放指数纳入筛选条件。同时,产业转移承接省份要引入企业的生产工艺、技术、研发团队等,运用技术溢出效应提升区域环境治理水平。     

基于CHIRPS卫星降水的雅砻江流域干湿时空演变分析

雅砻江流域是我国水电开发的重点区域之一，在全球气候变化背景下探究流域干湿时空演变规律有利于合理规划和充分利用水资源，为流域内农业生产活动提供科学指导。基于1981~2017年雅砻江流域内及周边16个气象站月气象数据，采用Penman-Monteith（PM）公式计算各站逐月潜在蒸散量ET0，基于气象站降水校正CHIRPS卫星降水产品，从而获得更高空间分辨率的降水数据，以此计算标准化降水蒸散SPEI指数，采用云模型、Mann-Kendall（MK）趋势检验法分析流域年代际、年、季尺度的干湿时空分布特征与变化趋势。结果表明：（1）对CHIRPS卫星降水产品进行偏差校正不但提高了精度，而且能够获得更高空间分辨率的降水；（2）流域春季呈湿润化趋势，其余时间尺度均呈现干旱化趋势，以冬季干旱化速率最快。年尺度下干湿变化不均匀度的稳定性最差，秋季稳定性相对最好。春、冬两季SPEI空间分布的不均匀度弱于时间分布；（3）同一时间尺度下的流域各级别干湿相对面积近似呈正态分布，流域干湿变化趋势空间分布差异较大；（4）流域各级别干旱与湿润高发区无明显区域分布规律，发生干旱与湿润的最高频率在20%左右，且随着干湿程度的加重，频率变化范围逐渐缩小；（5）不同年代干湿频率差异较为显著，年平均干旱频率变化趋势为减-增-减，湿润频率变化趋势为增-减-减，湿润频率高值区呈现由下游向上游转移的趋势。