技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析

人工湿地已逐渐应用于我国污水处理厂提标改造和尾水资源化利用工程实践中,并成为一项备受关注的技术。为指导和规范国内各地区污水处理厂尾水人工湿地工程的设计和建设,国家和地方相关职能部门及专业协会发布实施了多部尾水人工湿地技术标准。在全面梳理国内外尾水人工湿地工程应用现状和当前指导尾水人工湿地设计、建设的相关技术标准实施情况的基础上,对不同层面尾水人工湿地技术标准从工艺选型、设计参数等方面进行对比分析。依据尾水人工湿地碳水平调控策略的可行性、经济性并结合实际工程应用可达性的综合分析,确定湿地结构优化、工艺改进、耦合工艺是优化尾水人工湿地工程设计和强化其脱氮效能的较好策略和途径。为保障人工湿地工程安全和正常运营,建议人工湿地工程设计时应依据当地的水文条件,进行湿地的总水量平衡计算。未来应构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的基础数据库,加强技术标准在尾水人工湿地全生命周期中的指导作用。

     

褐煤脱水及水质净化研究

为实现褐煤提质并缓解褐煤产区缺水现状,采用微波及水热脱水方法对褐煤进行脱水改性并回收褐煤所脱水分.通过检测水分化学需氧量、氨氮、总磷、硬度、离子、有机化合物等各项指标,对褐煤中水分进行深入分析,并比较两种脱水方法的脱水、净化效果.结果表明微波方式脱水率可达70%~80%,除化学需氧量外,其它水质指标均符合工业用水标准,且杂质含量随微波功率增加而降低,利于净化回收.水热方式可有效改善褐煤煤质,脱水率最高可达87.44%,但各项水质指标均大大超出标准范围,且杂质含量在250℃工况下达到最大.两种冷凝水均检测到微量有毒金属元素、有毒致癌的多环芳烃及酚类化合物,将成为后续净化的主要脱除对象.     

山西云凝结核时空分布特征观测

选取2011年1~12月山西太原云凝结核(CCN)观测数据,对CCN的季节、月、日变化特征进行了分析,并与国内外同类研究进行了对比.结果发现,冬季CCN数浓度最高,春秋季次之,夏季CCN数浓度最低.CCN数浓度的最高值出现在1月,最低值出现在6月.夏季较多的降水天气对CCN的湿清除作用明显,冬季供暖期间(11~12月及1~3月),CCN数浓度明显增大.CCN数浓度日变化一般呈现两个峰值,分别出现在07:00~11:00和17:00~20:00.利用公式N=CSk拟合了不同季节地面CCN核谱,得到春夏秋冬四季对应的拟合参数C值分别为10983、2454、7614、16421,k值均小于1,为典型的大陆型核谱.通过2013年夏季在山西中部地区开展的CCN飞机观测,研究了CCN数浓度的垂直廓线.CCN数浓度在近地面最大,随高度逐渐降低.在0.3%和0.4%过饱和度下,2000m以下CCN数浓度平均量级均为103cm-3, 3000m以上CCN数浓度平均量级降低至102cm-3.     

网湖沉积物正构烷烃分布特征及其记录的环境变化

通过对网湖沉积岩芯中正构烷烃含量和组成特征的分析,探讨了网湖近百年来的湖泊环境变化.结果表明,网湖沉积岩芯中正构烷烃的碳数范围在n-C14~n-C33之间,其中以高碳数组分为主,并具有明显的奇偶优势,反映了沉积物有机质以大型水生植物和陆生植物贡献为主,较低的2n-C31/(n-C27+n-C29)比值指示陆源输入中以木本植物输入为主.根据正构烷烃参数指示的沉积物有机质来源变化特征,近百年来网湖水体环境变化具有如下3个阶段:20世纪50年代以前,网湖与长江水体交换频繁,湖泊水体处于低营养环境状态,沉积物正构烷烃高/低分子量正构烷烃比值(H/L)和陆/水生类脂物比值(TAR)较高,沉积物有机质主要来源于陆生植物和大型水生植物,湖泊浮游藻类贡献少;20世纪50~80年代,H/L和TAR值明显下降,中、短链正构烷烃的比例略有升高,表明陆源植被对沉积物有机质的贡献降低,水生植物和浮游藻类贡献的有机质增加,但较低的2n-C17/(n-C23+n-C25)值表明浮游藻类有机质较低,此时湖泊水体较为稳定,湖泊受长江水位影响减小,湖泊营养水平有所升高;1980s以来,总体上湖泊受流域人类活动影响明显,湖泊水体营养水平升高,沉积物正构烷烃表现为H/L和TAR值升高后下降,正构烷烃总量和2n-C17/(n-C23+n-C25)比值显著升高,2000年后尤其明显,表明湖泊沉积物有机质输入增加,其中湖泊浮游藻类贡献明显增加.     

陕西潼关冶金污染土壤的修复评价及应用潜力

为了科学评估客土法、石灰和磷酸钙作为重金属钝化剂的原位稳定化修复技术在实际重金属污染土壤改良中的应用潜力,以潼关县安乐乡土壤重金属污染修复示范工程为例,从"三小"冶金土壤污染现状、工程修复技术的筛选、稳定化的修复效果以及修复后土壤农业生产安全性评价等角度进行了系统分析.结果表明"三小"冶炼行为对于周边土壤造成了严重的污染,主要污染物为Cd、Pb和Hg,矿渣是主要的污染源.采用潜在生态危害指数法进行评价,该区域潜在生态危害指数(RI)范围为668~10 969,具有很强的生态危害.通过对重度污染和轻度污染土壤分别采用客土法及原位固化的修复方法,土壤中重金属的总量以及有效态含量均有了显著的下降.除Cd外,土壤中重金属的总量均低于土壤二级标准中的限值.尽管土壤稳定化修复取得了一定的效果,但部分农作物中重金属的累积量高于国家食品安全标准中规定的限值,继续种植存在一定的风险.因此,在重金属污染修复后的土壤上不建议立刻进行粮食生产,应改变原有生产模式同时持续监测,在确保粮食安全后再进行生产.     

甲醛修饰酿酒酵母对铀的吸附研究

采用批次实验方法探究了甲醛修饰酿酒酵母对铀的生物吸附过程.结果显示,甲醛修饰能显著提高酵母对铀的吸附能力,其吸附量是同等实验条件下活酵母的6倍,动力学研究表明,达到吸附平衡仅需90 min,并且能较好地符合准二级动力学吸附模型.实验的最佳吸附pH为5.8.Langmuir和Freundlich模型均能用于拟合实验数据且实验结果与Langmuir模型更加吻合.扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析结果表明,甲醛修饰改变了细胞的表面形貌和蛋白结构,使氨基发生了甲基化,羟基形成配位共价键,在酵母吸附铀后,细胞表面不均匀地附着了一层鳞片状的铀沉淀.铀沉淀与络合物的形式多种多样,且与羧酸盐主要络合物为双齿配体结构,甲醛修饰酿酒酵母与铀酰离子相互作用存在着络合,沉淀以及静电吸附等多种机理.     

ABR-MBR工艺处理生活污水实现短程硝化

采用ABR-MBR耦合工艺对MBR反应器中实现短程硝化的运行控制条件进行了研究,并为后续研究系统的反硝化除磷性能打下基础.ABR-MBR耦合工艺在不同条件下的运行研究结果表明,在ABR反应器的水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)6 h,污泥回流比100%,硝化液回流比300%,温度30℃±2℃的条件下,通过控制好氧区溶解氧浓度(DO从0.5~1.0 mg·L~(-1)降为0.3~0.7 mg·L~(-1))以及改变MBR反应器有效容积以控制其HRT,最终在MBR反应器HRT从3 h逐步延长至5 h时短程硝化遭到破坏,亚硝酸盐积累率(nitrite accumulation rate,NAR)从60%急剧下降至15%.短程硝化影响因素的分析表明:pH值、游离氨(free ammonia,FA)和游离亚硝酸(free nitrous acid,FNA)对本试验实现短程硝化无显著影响,维持低DO浓度(0.3~0.7 mg·L~(-1))并逐步缩短HRT是本试验实现短程硝化的关键控制因素,温度和污泥停留时间(sludge retention time,SRT)可作为辅助因素与之共同调控.短程硝化期间,系统获得了高效且稳定的COD和NH_4~+-N去除效果,平均出水浓度分别低于50 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1),去除率均在90%以上,TN平均去除率高达72%.     

pH对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)种群生长、营养吸收及无机碳亲和力的影响

随着海水酸化以及沿海赤潮爆发诱发水体pH的上升,pH对海洋藻类生理生态影响逐渐为人类所关注。本实验以东海常见赤潮藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)为研究对象,研究不同pH对其生理状态的影响。结果显示,pH对米氏凯伦藻的生长、营养吸收、叶绿素、光合速率以及对无机碳的亲和力存在显著影响。当pH=6.2时,米氏凯伦藻的生长受到抑制,细胞生长速率,营养盐吸收率,最大光合速率以及对无机碳的亲和力都最低;当 pH=8.2时,细胞的生长最快,对营养盐的吸收也最快而且最大光合速率达到最高; pH=7.2和9.2时,藻细胞能维持较高的生长,且对无机碳的亲和力高于pH=8.2实验组。总而言之,过高或过低的pH胁迫会引起米氏凯伦藻生理状态的不良变化,尤其当pH过低时米氏凯伦藻生理状态受到严重影响。     

通过多阶段暴露试验评价嘧菌酯对斑马鱼的急性毒性与发育毒性

嘧菌酯作为最畅销的甲氧丙烯酸酯类杀菌剂,是防治水稻病害的常用农药,其对水生生态环境的负面效应值得重视.为研究嘧菌酯对水生生物的危害,进行多阶段(成鱼、仔鱼、胚胎)斑马鱼毒性试验,分析了嘧菌酯对鱼类的急性毒性,同时,通过6 d胚胎发育试验,研究了嘧菌酯对鱼类早期发育阶段的影响.结果表明,斑马鱼3个生命阶段对嘧菌酯的敏感性(以96 h-LC50(致死中浓度)表示)顺序为:仔鱼(0.39 mg·L~(-1))胚胎(0.61 mg·L~(-1))成鱼(1.37 mg·L~(-1)).6 d胚胎发育试验结果发现,嘧菌酯可诱导斑马鱼胚胎出现一系列不良症状,包括孵化率下降、心率异常、生长抑制和心包水肿等.0.25 mg·L~(-1)的嘧菌酯可显著促进斑马鱼胚胎自主运动和心率,并能明显抑制孵化仔鱼的体长.0.6 mg·L~(-1)及更高浓度的嘧菌酯可明显抑制斑马鱼胚胎眼睛、体节、尾部和心脏的发育.研究显示,嘧菌酯对斑马鱼多个生命阶段均具有一定毒性,但对早期生命阶段毒性更强,因此,其对鱼类早期生命阶段的影响值得重视.     

青海省1998—2012年草地生态系统服务功能价值评估

由于人类活动对草地生态系统的干扰,草地退化加剧,科学评估草地生态系统服务功能的价值对于草地保护与管理决策具有重要意义。论文通过整合青海省多源、多尺度、多过程的生态环境数据,结合大规模的野外调查数据,构建各类专项和综合数据库,以千年生态评估生态系统服务分类系统和Costanza等的分类方法为基础,结合青海省生态系统特征及生态地位,选取了青海省生态系统服务指标评估体系。开发定量核算青海省生态系统服务功能及其价值的数据-模型融合平台,对青海省1998—2012年的草地生态系统固碳释氧、水文调节、土壤保持、生物多样性等16种生态系统服务功能价值进行了全面的评估,成功实现了草地生态系统服务价值评估的动态化、精细化和智能化。结果表明：1998—2012年草地生态系统服务功能总价值在2 349.97~3 374.49亿元之间,均值为2 935.63亿元,是青海省2012年全省GDP的1.55倍,平均每公顷达92.87万元。最后,以此为基础,提出青海省草地生态系统适应性管理策略,为青海省生态立省战略提供决策支持和依据。