稻草经超声波辅助预处理后酶解过程的动力学研究

在功率为120 W、处理时间为30 min的条件下,分别对稻草进行超声波辅助酸碱预处理,与传统化学预处理(碱-预处理、酸-预处理)后稻草的主要化学组成相比较,结果表明超声波技术辅助酸碱预处理可以更为有效地去除半纤维素和木质素,从而提高了稻草基质中纤维素的相对含量,有利于缩短稻草水解时间。在一系列实验研究的基础上,建立了稻草酶水解动力学模型。结果表明,分别经碱、超声波-碱、酸、超声波-酸预处理的稻草在糖化过程中的模型参数(米氏常数KM,速率常数k和抑制常数KI)均不相同,KM分别为17.55、14.14、15.29和15.08 g/L;k分别为15.30、21.32、13.40和15.42 h-1;抑制常数KI变化不明显分别为2.31、2.08、1.81和1.85 g/L。模型及实验方法简便可靠,有较好的拟合性,对稻草酶水解过程工程放大及过程控制都具有一定的参考价值。     

玉裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC—MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2～3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高（2．2×10-3 Pa·s）压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾（5g／L）降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC—MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。     

压裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC-MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2~3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高(2.2×10^-3Pa·s)压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾(5 g/L)降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC-MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。     

倒置A~2/O与常规A~2/O工艺除磷效果对比

通过对西安市某污水处理厂倒置A2/O工艺的沿程监测和工艺解析,分析明确了该工艺生物除磷效果差的影响因素。研究表明,缺氧池反硝化不完全,厌氧池高浓度硝酸盐是抑制聚磷菌释磷的重要因素。当厌氧池内硝酸盐浓度大于4 mg/L时会明显抑制生物除磷效果。硝酸盐的浓度在1~4 mg/L时,随着硝酸盐浓度的升高,释磷效果显著降低。为避免硝酸盐对聚磷菌的影响,需将厌氧池硝酸盐浓度控制在1 mg/L以下。硝酸盐对聚磷菌释磷的影响原因是生物脱氮除磷对碳源的竞争,以乙酸钠和原污水为碳源分析硝氮盐对释磷效果的影响。结果表明,易于生物降解的优质碳源更有利于聚磷菌在厌氧环境下释磷,倒置A2/O的前置式缺氧池首先将大量优质碳源用于反硝化,而造成后续厌氧池聚磷菌释磷效果差。针对这一研究结果,对该污水厂提出将倒置A2/O调整为常规A2/O的改造方案,改造后厌氧池硝酸盐浓度由3.57 mg/L降低至0.89 mg/L,聚磷菌释磷量提高1.8倍,系统除磷效果增强,出水总磷降低至0.66 mg/L,与倒置A2/O相比降低0.21 mg/L。     

小型光催化滤池的设计与运行

以透光的玻璃珠载体替代传统的生物膜滤池滤料,以纳米TiO2膜替代生物膜,利用纳米TiO2高效的光催化氧化降解有机污染物的能力,设计了一种新型的节能环保水处理回用装置—光催化滤池,并通过实验测试了其降解有机废水的效率以及光强、pH值及涂膜次数对降解效率的影响。实验结果表明,经过一定时间的运行,该装置对甲基橙、亚甲基蓝及活性红B-2BF的降解率均达到70%左右;对于活性红B-2BF废水,紫外光的光强Φ(Φ=3⁹)越高,废水的pH(pH=19)越高,废水的pH(pH=1⁷)越低,玻璃珠的涂膜次数N(N=17)越低,玻璃珠的涂膜次数N(N=1⁵)越多,降解效率越高。     

珠穆朗玛峰地区新降雪的化学特征

根据1998年8、9月份在珠穆朗玛峰东侧东绒布冰川源头所采集的新降雪样的化学成分资料并与不同时期前人在该地区采集的降水样进行对比,初步探讨了该地区降水的化学特征及其气候环境意义.结果表明,珠峰地区夏末降水非常纯净,主要离子浓度可与南极和格陵兰地区相当,代表了全球偏远地区的大气环境本底值;珠峰地区不同季节降水的化学成分有明显的差异,反映了不同的水汽来源和气候状况.8～9月的水汽主要来源于南亚季风;4～5月的降水深受中亚干旱、半干旱区粉尘的影响,说明其降水的化学特征具有气候敏感性.     

流域社会经济的水环境效应评估新方法及在南四湖的应用

针对我国湖泊生态安全评估及“一湖一策”工作的需要,初步提出一种流域社会经济的水环境效应评估新方法,与以往思路不同的是,新方法体现了正向作用和逆向反馈、现状水平和未来演变趋势相结合的认知框架,并系统阐述了指标优选、评估标准确定、等级划分和不确定性评估方法.最后,选择水质良好的湖泊代表——南四湖开展案例解析.结果表明:通过当前水平和未来变化速率更能全面认识评估结果,也有利于确定流域社会经济系统调控战略的必要性及潜力、方向和阈值;南四湖评估指数从2000年的“Ⅳ级:较严重”提升到2010年的“Ⅱ级:较轻”,尤其是在2003年和2007年存在2个“跳跃式”提升,但若维持现状规模和高速发展速度,未来20年很可能呈现逐渐缓慢下降趋势,并长期处于“Ⅲ级:一般”水平;为了确保维持现状等级且稳中小幅度上升的趋势,到2030年,建议南四湖流域社会经济发展速度控制在过去11年平均增长速度的75％左右以下,环境响应措施力度可能需要提升到评估标准的Ⅰ级水平.     

APEC期间北京及周边城市AQI区域特征及天气背景分析

利用环境监测总站公布的监测资料,分析2014年11月1日至15日,即北京举办亚太经合组织(Asia-Pacific Economic Cooperation,APEC)会议期间北京及周边地区空气质量演变及区域特征,结合中国气象局官方发布的同期气象要素和天气形势图,探讨天气背景对APEC期间空气质量改善的影响,结果表明:1强化减排措施实施期间,北京及周边地区良好和轻度污染的天数相对较多,而强化减排措施终止后,重度和严重污染的天数明显增多,表明强化减排措施对北京及周边城市局地空气质量的改善贡献明显;2强化减排措施实施初期,受逆温层的影响,北京及周边城市空气质量指数迅速上升,说明在不利的天气背景下,即便有强化减排措施,污染物也会累积升高,形成污染过程,可见天气背景对空气质量的影响不容忽视;3在强化措施实施后期,虽然受逆温层影响,北京污染物的浓度并没有累积到很高的程度,而天津、唐山、保定和邢台均出现中度和重度污染,进一步说明,强化减排措施的实施对改善北京空气质量的贡献明显.     

低碳源条件下供氧模式对活性污泥系统脱氮性能的影响

通过对比采用连续曝气和间歇曝气两种供氧模式的活性污泥系统对低碳源污水的脱氮性能,探究低碳源条件下供氧模式对活性污泥系统脱氮性能的影响.结果表明,反应器进水C/N为3时,连续曝气系统的总氮去除率较间歇曝气系统高17.92%,碳源脱氮利用率较间歇曝气系统高44.29%,同时,连续曝气系统中反硝化菌相对丰度(5.86%)也高于间歇曝气系统(2.06%),说明连续曝气系统对低碳源污水的脱氮性能明显优于间歇曝气系统.另外,基于16S rRNA测序功能预测,连续曝气系统中微生物的膜输送功能、碳水化合物代谢功能以及细胞组成功能均强于间歇曝气系统,因此连续曝气系统中微生物可以更好地利用碳源生长代谢,进而更好地处理低碳源污水.本研究为应对城市污水处理厂进水碳源不足提供思路.     

2017~2018年北京大气PM2.5中水溶性无机离子特征

为探究近年来北京市空气质量持续改善过程中PM_2.5及其中水溶性无机离子（WSIIs）特征,于2017~2018年在北京城区进行了连续1 a的PM_2.5样品采集,对其中9种主要WSIIs进行了全面分析.结果表明,北京市PM_2.5年均浓度为（77.1±52.1）μg ·m^-3,最高和最低值分别出现在春季[（102.9±69.1）μg ·m^-3]和夏季[（54.7±19.9）μg ·m^-3].WSIIs年均浓度为（31.7±30.1）μg ·m^-3,对PM_2.5贡献比例为41.1%,季节贡献特征为：秋季（45.9%） > 夏季（41.9%） > 春季（39.9%） ≥ 冬季（39.2%）.SNA是WSIIs的重要组成,春、夏、秋和冬季在总WSIIs中的占比分别可达86.0%、89.5%、74.6%和73.0%.随温度升高,NO₃^-和SO₄^2-分别呈现出了先升高后降低以及波动性升高的趋势;而当相对湿度低于90%时,2种离子浓度均随相对湿度增加而升高,反映了光化学和液相过程对2种离子组分的贡献差异.随污染加重,WSIIs整体贡献比例大幅升高,且各类WSIIs演化特征各异,其中,NO₃^-浓度和贡献均持续升高,而SO₄^2-和各类源自扬尘的离子组分（Mg²⁺、Ca²⁺和Na⁺）贡献降低.观测期间WSIIs主要来源包括二次转化、燃烧源和扬尘源,对燃煤和机动车的管控是其减排的重要途径.后向轨迹分析表明,源自北京市南部和西部的气团对应着较高的PM_2.5浓度和WSIIs占比,且二次离子贡献显著;而源自西北和北部的气团对应的PM_2.5浓度和WSIIs占比则较低,但Ca²⁺贡献较高.