通风对微小型密闭好氧堆肥过程的影响

为探究适于未来星球基地长期载人航天任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置的运行条件,以小麦秸秆和模拟粪便的混合物为实验材料,开展了4种通风速率对堆肥过程的影响研究。结果表明,0.025、0.050、0.075和0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组高温期分别维持了125、125、43和24 h,0.050 m³·(m³·min)⁻¹的O₂消耗速率和CO₂产率为4个处理组最大。CH₄和N₂O主要产生于堆肥初期,累积排放量以0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组的最高,分别为296.50和169.16 mg·kg⁻¹。从堆体氨氮指标测试结果来看,0.050 m³·(m³·min)⁻¹处理组含量最高,其保氮效果最好。4个处理组的GI分别为64.09%、97.26%、72.95%和66.07%。综合各种指标分析认为,适于未来星球基地任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置通风速率可以设置为0.050 m³·(m³·min)⁻¹,该通风速率既能确保堆肥过程中微生物对氧气的需求,又能减少热量的损失,产生的污染气体量相对较少,所得的堆肥产品质量最佳。     

黄河兰州段消落带表层沉积物对磷的吸附

为探究黄河消落带表层沉积物对磷的吸附特征,基于吸附动力学、吸附热力学及单因子实验,现场采集黄河 (兰州段) 消落带表层沉积物进行实验室模拟研究。结果表明：沉积物对磷的吸附动力学经历快速吸附、慢速吸附、吸附平衡3个阶段,扰动条件下,在10 min内吸附量达到最大吸附量的85%以上,480 min达到吸附平衡;沉积物对磷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,随着温度的升高最大理论吸附量Q_m随之增加,25 ℃时Q_m达到119.831 mg·kg⁻¹;单因子实验中,扰动频率增加对磷的吸附量具有明显的促进作用;pH为7~8时沉积物吸附效果最佳,偏酸性条件次之,偏碱性条件下吸附效果较差;增大上覆水KH₂PO₄浓度,吸附量增加,吸附率整体呈下降趋势。由此可知,黄河消落带表层沉积物对磷元素具有一定的拦截效应,河水的扰动能够促进沉积物对PO₄^3--P的吸附,但是水体的pH值变化及高浓度陆源污染物均会削弱消落带对磷元素的吸附拦截作用。该研究结果可为黄河上游的水污染防治及消落带的生态管理提供研究依据。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400~500 mg·L⁻¹、COD约400 mg·L⁻¹的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L⁻¹和67.40 mg·L⁻¹,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)⁻¹。微生物分析结果表明,Candidatus_Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。

     

夏季白洋淀颗粒的有机质碳氮同位素特征及其来源解析

为阐明白洋淀颗粒有机质碳氮同位素空间分布差异及其来源,于2022年9月测定了白洋淀夏季悬浮颗粒物样品中颗粒有机碳 (POC) 、颗粒有机氮 (PON) 、δ¹³C和δ¹⁵N,并运用MixSIAR模型对颗粒有机质来源进行分析。结果表明,白洋淀内POC和PON质量分数分别为3.55%~21.91%和0.44%~2.93%,全淀区POC和PON整体水平处于8.60%±5.52%和1.14%±0.72%,受入淀河流的影响,POC、PON整体空间分布存在较大差异;δ¹³C和δ¹⁵N的范围分别为−25.27‰~−32.95‰和3.86‰~7.32‰,呈由淀南向淀北逐渐偏正的趋势,表明由南向北外源贡献升高,自生源贡献降低。贝叶斯混合模型计算结果表明,悬浮颗粒有机质主要来源于浮游植物 (28.60%~37.40%) 、陆源植物 (22.40%~34.30%) 和水生植物 (30.20%~31.30%) ,内源自生贡献率高达59.90%。基于上述研究,提出在适当的时期通过收割淀内芦苇等挺水植物及适当的对沉水植物及藻类残体进行打捞的工程措施,可有效降低自生源对于有机质的贡献,进而切断有机质对于水环境中有机碳氮的贡献,确保水质的达标和稳固提升。本研究结果可为白洋淀的水质保护及修复提供理论参考。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床（UASB）、上流式反硝化污泥床（UDNSB）、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH4+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L-1的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间（HRT）分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·（m3·d）-1、0.30 kg TN·（m3·d）-1和0.11 kg NH4+-N·（m3·d）-1的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH4+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L-1,其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

外加剂对疏浚底泥免烧裹壳骨料性能的影响

以太湖疏浚底泥为研究对象,采用含水率为40%的底泥湿法制备免烧骨料,将不同外加剂与胶凝材料混合制成壳粉,对骨料进行裹壳处理得到普通骨料（OSAs）、防水骨料（WSAs）和高强骨料（HSAs）。依据GB/T 17431.1-2010对各裹壳骨料的粒径分布、堆积密度、吸水性、单颗强度、筒压强度和抗冻融性等性能进行测试。在粒径分布、堆积密度方面各骨料基本一致,WSAs在吸水性上具有一定优势,最低可达8.83%。在强度方面,WSAs的单颗强度增幅可达342.6%,最大强度出现在HSAs中,为2.18 MPa。HSAs具有坚硬、密实的壳层结构,表现出较好的机械性能,20次抗冻融循环的质量损失率最低仅为15.22%。研究表明：增强壳层结构是提升免烧裹壳骨料性能的关键,利用外加剂能达到理想的效果。     

粒径精确调控的微胶囊催化材料制备及应用

提出基于核材与壳材粒径双调控的微胶囊催化材料制备新思路,通过旋风分级和气力乳化聚合工艺优化,最终实现微胶囊的粒径调控。重点考察了气力乳化工艺参数和核材粒径、核壳材料质量比等对微胶囊平均粒径、粒径分布和包覆率的影响。实验结果表明：当气力乳化的气体流速为1.12 m·s-1时,壳材液滴的融合和乳胶粒的粘并现象均较少,聚合体系可较稳定地保持均质化壳材液滴的尺寸;在保证高包覆率的条件下,核材粒径影响着微胶囊的平均粒径,核材粒径为15.4 μm时,制备出的微胶囊平均粒径最小;核壳材料质量比对微胶囊粒径的影响明显,其为1:3.5时,微胶囊材料平均粒径为180 μm;亲水亲油平衡值（HLB）对粒径调控能力有限,平均粒径最小时微胶囊包覆率最大。通过对乳化聚合工艺和配方的综合调节,可制得一系列粒径可调范围大,粒径均一,包覆率高的微胶囊材料,应用于烟气脱硝,温度600 ℃条件下,NOx转化率可达92%。     

水溶液中苯酚电离形态表征及电渗析过程迁移特征

建立了紫外全波长扫描水溶液中苯酚电离形态的表征与定量分析方法,在此基础上,阐明了不同电离形态苯酚在电渗析过程中的迁移特征。结果表明：离子态、分子态和混合态（离子态和分子态的混合物）苯酚紫外全波长扫描在220～260 nm特征区间存在不同形状的特征峰,其浓度分别与特征波长258、236和236 nm处的吸光度有显著的线性定量关系;在电渗析过程中,离子态苯酚迁移特征为电渗迁移,分子态苯酚与酸协同迁移,混合态符合电离平衡控制迁移;离子态、分子态、混合态苯酚的迁移率分别为42%、4%和13%,在电渗析水处理过程中,有机污染物分子态和混合态的迁移也是重要的研究内容。     

Ag/g-C3N4可见光催化降解磺胺甲恶唑的性能及机理

采用光还原方法成功地制备出了Ag/g-C3N4复合光催化剂,并考察了Ag/g-C3N4光催化剂在可见光下降解磺胺甲恶唑的效能、机理及各反应体系中间产物的生成情况,系统性地探究Ag/g-C3N4可见光降解磺胺甲恶唑的过程。实验结果表明,在g-C3N4中引入Ag纳米颗粒可以提高磺胺甲恶唑的降解效率。经可见光照射60 min后,Ag/g-C3N4-1、Ag/g-C3N4-3、Ag/g-C3N4-5、Ag/g-C3N4-8、Ag/g-C3N4-10降解磺胺甲恶唑的一级动力学常数比g-C3N4分别提高了1.29、1.76、3.41、4.82和7.12倍。这说明在可见光下,Ag/g-C3N4更适合于磺胺甲恶唑的高效降解。在Ag/g-C3N4可见光下降解磺胺甲恶唑的过程中,光生空穴和O2-·是主要活性物种,TP98、TP269和TP283是降解过程中的主要中间产物。其中,TP98主要由O2-·作用生成,TP269由·OH作用产生,而TP283受光生空穴的影响比较大。     

多级生态库塘对低污染水体的净化

为分析多级生态库塘对入洱海低污染水体的净化效果,以大理市上鸡邑村新建多级串并联库塘为研究对象,跟踪监测了库塘各单元进出口水体中总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）变化情况,并对库塘净化效果进行分析。结果表明：多级串并联生态库塘对水体中TN、NH4+-N、TP的去除率分别达30.98%～54.96%、54.11%～64.17%、27.11%～47.83%,净化效果较好。库塘对低污染水氮磷去除效果在不同单元和季节存在差异,各净化单元中,稳定塘对水体净化效果最不理想,对水体中TN、NH4+-N、TP去除率分别为2.88%、-17.50%、-16.83%。库塘旱季对水体中氮磷净化效果优于雨季,对水体中 TN、NH4+-N、TP平均去除率分别为46.23%、84.43%、38.61%,均高于雨季。