沼气农业复合生态系统能值分析

以沼气为纽带的农业综合利用系统对农村和偏远地区可持续发展具有重要意义。本文基于能值流图和指标体系,构建了沼气农业复合生态系统的综合评价框架,并以国家沼气农业示范区广西恭城县为案例,分析养殖-沼气-种植"三位一体"典型沼气农业复合系统的能值投入产出量及其结构,利用能值系统结构功能指标对该系统进行经济生态多元分析,评估其投资率、产出率、环境压力以及可持续性等系统综合表现,并与国内外其他农业系统进行比较分析。系统投入结果表明,恭城县沼气农业复合系统总投入中人类经济反馈在系统中所占比例最大,可更新环境资源次之,其中又以肥料、农药和劳工与管理的投入最大;系统产出表明,目前仍以种植业和养殖业为主导,水产业相对薄弱,而新兴的沼气产业因其低耗高产的特点,发展势头良好;而能值系统结构功能指标表明该农业系统整体具有环境负荷低、产出效率高、可持续性强等优势。依照能值分析各项结果,本文对沼气农业系统优化配置和进一步推广应用提出了参考建议。     

基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

色谱质谱联用技术在一起农药污染事故应急监测中的应用

在一起污染源应急事故中,色谱质谱联用技术在确定污染源类型,并快速做出准确定性定量分析中发挥了重要作用。通过气相色谱-质谱联用技术,首先确定可能污染物类型为三嗪类化合物;之后,通过液相色谱-串连质谱全扫描,推断可能为三嗪类除草剂——甲磺隆。正、负ESI子离子全扫描后图谱与甲磺隆标准物质图谱相对照,完全吻合。最后,通过SRM模式下对380.0→139.0的母、子离子选择反应监测,测定了农田灌溉水源和土壤中甲磺隆的含量。     

Factors influencing on the bioaccessibility of polybrominated diphenyl ethers in size-specific dust from air conditioner filters

Size-specific concentrations and bioaccessibility of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in dust from air conditioner filters were measured, and the factors influencing the PBDE bioaccessibility were determined. Generally, the PBDE concentrations increased with decreasing dust particle size, and BDE209 (deca-BDE) was generally the predominant congener. The bioaccessibility ranged from 20.3% to 50.8% for tri- to hepta-BDEs, and from 5.1% to 13.9% for BDE209 in dust fractions of varied particle size. The bioaccessibility of most PBDE congeners decreased with increasing dust particle size. The way of being of PBDE (adsorbed to dust surface or incorporated into polymers) in dust significantly influenced the bioaccessibility. There was a significant negative correlation between the tri- to hepta-BDE bioaccessibility and organic matter (OM) contents in dust. Furthermore, tri- to hepta-BDE bioaccessibility increased with increasing polarity of OMs, while with decreasing aromaticity of OMs. The tri- to hepta-BDE bioaccessibility significantly positively correlated with the surface areas and pore volumes of dust. Using multiple linear regression analysis, it was found that the OM contents and pore volumes of dust were the most important factors to influence the tri- to hepta-BDE bioaccessibility and they could be used to estimate the bioaccessibility of tri- to hepta-BDEs according to the following equation: bioaccessibility (%) = 45.05 − 0.49 × OM% + 1.79 × pore volume. However, BDE209 bioaccessibility did not correlate to any of these factors.     

机械清洗法对MBR膜泥饼层的影响

膜污染是制约MBR发展的瓶颈。考察投加ABS颗粒对MBR膜组件上膜泥饼层的影响,并设对照实验。结果表明,对照MBR膜通量下降速度快,膜污染严重,膜表面上累积厚厚的泥饼层,而在ABS MBR中膜通量下降速度则缓慢的多,且膜上泥饼层积累量则明显少于对照MBR;曝气量越大,颗粒运行的速度也越快,泥饼层被撞落量也越多;颗粒以碰撞角度为45°冲刷膜的情况下,泥饼层掉落效果明显增加;泥饼层包裹的膜丝根数越多,泥饼层的静摩擦力和保持泥饼层不被破坏的力也越大,泥饼层就越难被冲刷掉。SEM照片显示,ABS MBR的膜孔堵塞要严重于对照MBR,表面的褶皱要较对照MBR多。     

高气速间歇式生物过滤去除高负荷H2S

采用生物过滤法,以鸡粪堆肥和PE混合物为填料,在高气速条件下间歇式处理高负荷H2S废气。空床停留时间为20、15、10、6.7和5 s时,入口浓度3 000 mg/m3下的平均去除率分别为100%、100%、96.5%、89.2%和90.5%。高气速EBRT为5 s时,高入口负荷2 147 g/(m3.h)时的去除负荷为2 023 g/(m3.h),去除率达94%。采用Michaelis-Ment-en模型进行生物降解宏观动力学研究,其中Ks为550 mg/m3,Vm为6.8×104g/(m3.d)。结果表明,在实验温度17～24℃,湿度30%～50%下,生物过滤法间歇式处理高气速高负荷H2S的去除性能好。     

城市污水条件下ASBR厌氧氨氧化的启动与脱氮性能

采用ASBR在城市污水条件下进行厌氧氨氧化的启动与脱氮性能研究。实验接种好氧硝化污泥,在温度为(35±1)℃、HRT为24 h、pH为7.3～8.5的条件下经过130 d的培养,成功启动了厌氧氨氧化反应。实验结果表明,厌氧氨氧化反应稳定运行时,TN容积负荷平均为0.179 kg/(m3.d),NH4+-N、NO2--N和TN去除率分别达到了95.30%、91.30%和76.28%。启动期和稳定运行期NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量的比值分别达到1∶1.54∶0.25和1∶1.27∶0.27;稳定运行期进出水pH差值由启动时的0.85下降到0.24。启动期反硝化和厌氧氨氧化反应同时存在而在稳定运行期厌氧氨氧化发展成为主导反应。MLSS和MLVSS/MLSS先减少后增加,反映了启动过程中硝化细菌、反硝化细菌的衰亡和厌氧氨氧化菌逐渐富集的过程,这与反应器的宏观运行效果相一致。     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。     

微波辅助光催化降解高浓度活性黑

利用改装的家用微波炉、微波无极灯和TiO2催化剂研究了水中高浓度活性黑的光催化降解.系统考察了TiO2投加量、pH、微波无极灯数量对微波辅助光催化处理效果的影响,得出微波辅助光催化的最佳操作条件,并在最佳条件下对活性黑的脱色及矿化效果进行研究.结果表明,TiO2投加量存在最佳值2 g/L,降低pH和增加微波无极灯数量均可提高活性黑的降解率.在TiO2的投加量为2 g/L,pH =3,微波无极灯数量为3的最佳光催化条件下,400 mg/L的活性黑溶液反应180 min时可实现完全脱色,反应300 min时,TOC去除率高达89.1％.     

漆酶对活性黑KN-B和直接大红染料的脱色性能

利用白腐真菌漆酶对活性黑KN-B和直接大红2种偶氮染料进行脱色实验。考察反应时间、加酶量、pH值、染料浓度、温度对脱色率的影响,研究了ABTS介体以及金属离子存在下的脱色效果,并分析了漆酶脱色的动力学性能以及其对偶氮染料的降解规律。结果表明,活性黑KN-B和直接大红脱色适宜条件为：反应时间为30 min,加酶量8 U/mL,pH=7,染料浓度分别为50 mg/L和80 mg/L,温度40~45℃。ABTS介体对酶促偶氮染料脱色没有明显促进作用。Fe²⁺对漆酶脱色有较强的抑制作用;Cu²⁺对漆酶催化活性黑KN-B促进作用较大,对直接大红影响较小。漆酶对2种染料的脱色反应符合米氏方程,其催化活性黑KN-B和直接大红染料的K_m值分别为114.81 mg/L,317.5 mg/L,v_max值分别为6.57 mg/（L·min）和26.0 mg/（L·min）。