基于多因子指数集成的流域面源污染风险研究

为掌握流域面源污染风险的整体趋势,基于风险评价时,单个因子对系统某种风险的贡献率可能大于1且因子对系统风险贡献呈一定结构性的问题,定义了风险标准值的概念和算法,建立了系统风险多因子集成评价方法,并在地理信息系统支持下对泸沽湖流域进行了案例研究.结果表明,泸沽湖流域面源污染流失风险处于较高的水平;系统风险多因子集成评价法在对多个同类系统间进行比较时,具有较大的优势;该方法可以与其他多种方法相结合对系统属性进行全面综合评价.     

Fe-NaA分子筛膜的制备及催化湿式H2O2氧化甲基橙溶液

采用湿法造纸、二次生长和湿法浸渍法合成了一种新型微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂,并将其用于催化湿式H_2O_2氧化甲基橙溶液.首先通过湿法造纸和烧结工艺制备纸状烧结不锈钢微纤(PSSF)载体,然后采用二次生长法在PSSF上合成NaA分子筛膜,最后以九水硝酸铁(Fe(NO_3)_3·9H_2O)和微纤复合NaA分子筛膜为原料,利用湿法浸渍法制备微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂.考察了连续固定床反应器中温度、床层高度、进料液流量和甲基橙入口浓度对甲基橙降解性能的影响,并测定了催化剂重复使用3次后的稳定性.结果表明,随温度及床层高度增加,甲基橙转化率先增加然后趋于稳定;随进料液流量增加,甲基橙转化率均大于95%,但COD脱除率略有降低,当流量分别为2、3和4 mL·min~(-1),固定床连续运转5 h时COD脱除率分别为81.9%、76.4%和69.8%;随甲基橙入口浓度增加,其转化率变化幅度很小.在pH=2、催化剂床层高度2.0 cm、温度70℃、进料液流量4 mL·min~(-1)、甲基橙浓度50～200 mg·L~(-1)、固定床连续运转5 h的条件下,甲基橙转化率超过96%,COD转化率大于67%,铁浸出浓度低于4 mg·L~(-1).催化剂被重复使用3次后,甲基橙转化率基本保持不变.     

生物基质对煤渣改良地下渗滤系统脱氮效果的影响

地下渗滤系统(SWIS)对硝化、反硝化过程调控不灵活,导致其对氮的去除效果不够理想。组建了两套SWIS装置(1#装置:65～80cm段没有生物基质;2~#装置:65～80cm段添加生物基质),对沿程氮素、硝化和反硝化作用强度及氮还原酶活性进行分析。结果表明,两套装置均表现为硝化反应主要发生在20～60cm段,反硝化反应主要发生在60～80cm段。2~#装置的反硝化作用明显强于1#装置,因此其TN去除率高于1~#装置。硝化作用强度随深度增加而递减,反硝化作用强度随深度增加而递增。硝酸盐还原酶(NAR)活性随深度的增加而逐渐减弱,亚硝酸盐还原酶(NIR)活性随深度的增加先减弱后又增强。主要原因是2~#装置中添加了干化污泥作为生物基质,为反硝化作用补充了碳源,增强了脱氮能力。     

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

1961~2015年西南地区降水及洪涝指数空间分布特征

利用西南地区98个气象站连续完整的日降水序列数据,整合降水强度、持续性指数及等级指数形成降水指数体系并研究该区域降水及洪涝指数的空间分布特征,得到以下主要结论：（1） 1961~2015年,西南地区年降水量（PRCPTOT）与极端降水量（R95PTOT）都呈现出“东多西少、南多北少”的分布形态;持续降水日数（CWD）则表现为“南高北低、西高东低”的分布格局。区域多年平 均PRCPTOT、R95PTOT、CWD分别以-13.12 mm/10 a、1.34 mm/10 a、-0.29 d/10 a的速率变化。（2）西南地区不同等级降水日数具有相似的空间分布特征,均呈现出“南高北低、东高西低”的分布形态。（3）西南地区洪涝强度指数呈由东北向西南递减的分布特征;降水总量越多的地区,洪涝强度反而越低,主要由于单站洪涝强度表征的是降水的波动情况,降水量越多波动越不明显。21世纪以来,该 地区洪涝等级以重级为主,2010年以来连续多年出现特重级洪涝。此外,洪涝强度越大,区域性年度灾害等级越高。该研究对于掌握西南地区极端气候变化规律,从而服务于防灾减灾具有一定的理论意义。     

基于村庄分散度的农村生活污水治理模式量化分析

随着农村地区生活水平的提升,生活污水所含污染物成分趋于复杂化,未经处理就地排放对生态环境影响不容小觑。目前,农村生活污水治理模式种类多样,但决策方法缺乏科学依据。以内蒙古地区82个村落为研究对象。以自然村落为最小研究单元,利用村落宅基地占比、村落长宽比、周长、极限距离、坡度0°~8°占比和坡度标准差等指标,构建了居住密度决策树 (准确率76%) 以及地势决策树 (准确率88%) 。决策树所得结果通过二分类概率单位回归 (Probit)分析 (准确率87%) ,确定其村落集中或分散情况,进而选择适宜的村落污水治理模式 (集中模式、纳管模式、分散模式、拉运模式、就地利用模式) 。农村生活污水治理模式决策方法的确立决策指标的量化,为促进农村生活污水治理体系的发展、提升污水治理的有效性具有积极意义。     

厌氧+跌水曝气+人工湿地组合工艺处理农村生活污水

为研发适用于我国农村的分散式污水处理装置,采用厌氧+跌水曝气+人工湿地组合工艺对农村生活污水进行处理,考察组合工艺对COD、TN、TP、NH4+-N、SS 5个常规指标的去除效果及对各指标的沿程去除情况。结果表明,组合工艺对COD、TN、TP、NH4+-N和SS的平均去除率分别为74.5%、57.2%、59.5%、59.00%和91.6%。人工湿地对COD、TN、TP和NH4+-N的去除率最大,分别为31.0%、36.7%、43.9%和30.0%;而厌氧反应池对SS去除贡献率最大,为40.3%。该组合工艺处理农村生活污水具有良好的处理效果,且装置运行能耗低,利于推广应用。     

PRB技术同步去除地下水中硝酸盐和镉

为评估可渗透反应墙(PRB)技术同步去除复合污染地下水中硝酸盐和重金属的可行性,选取蛭石、活性炭、固定化微生物为PRB反应介质,采用批实验和柱实验在不同填装方式及不同水力停留时间等条件下,考察PRB技术对硝酸盐和Cd2+的同步去除效果。结果表明：PRB介质为蛭石或活性炭与固定化微生物组合型填料时,Cd2+对PRB去除复合污染水体中的硝酸盐影响甚微,可实现高效的同步去除;当进水NO3-N浓度为50 mg·L-1、Cd2+浓度为10 mg·L-1时,活性炭与固定化微生物的组合型反应介质对NO3-N和Cd2+去除率分别可达93.13%和95.80%,蛭石与固定化微生物的组合型反应介质对NO3-N和Cd2+去除率分别可达92.70%和99.50%,经处理后的水质可达到地下水Ⅲ级质量标准(GB/T 14848-2017)。以蛭石+固定化微生物、活性炭+固定化微生物作为反应介质的PRB技术可以实现NO3-N和Cd2+的同步去除,该技术可应用于处理硝酸盐和重金属复合污染地下水。     

鼓泡床锅炉富氧焚烧含油污泥技术

提出了一种新型的含油污泥焚烧近零排放处理方式,即利用富氧燃烧技术焚烧含油污泥,油泥无需干化,并可以回收烟气中的CO2直接用于油田驱油,可以实现CO2的近零排放。以日焚烧200 t含油污泥为研究对象,构建了鼓泡床富氧燃烧含油污泥锅炉原则性热力系统,并分别从炉膛内密相区埋管、稀相区受热面和尾部对流受热面等方面进行了概念设计,根据鼓泡床锅炉的设计原则并结合富氧燃烧技术特点,设计了一台富氧燃烧含油污泥鼓泡床锅炉。详细介绍了鼓泡床焚烧锅炉的设计参数、结构布置,结果表明：鼓泡床富氧焚烧含油污泥系统的锅炉效率可达92.59%,富氧燃烧工况下炉膛内的换热量远远大于对流换热量。