A dynamic simulation of methane fermentation process receiving heterogeneous food wastes and modelling acidic failure

Microbial response on volatile fatty acids (VFAs) is a key for methane fermentation processes since accumulation of VFAs often causes an acidic failure, especially treating such organics as food wastes composed of mostly readily biodegradable materials. To evaluate the impact of VFA accumulation, a lab-scale continuous experiment was performed for 110 days with sequential feeding of heterogeneous food wastes. When the volumetric loading rate was increased from 6 to 8 kg-COD/m³/day, a sudden decrease of methane production was observed with an accumulation of acetate and propionate in the fermenter. After discontinuation of feeding for 10 days, the digestate in the fermenter was centrifuged and washed with tap water to reduce the VFAs to be acceptable concentration below 1000 mg-COD/L. Nevertheless, no recovery of methane production was observed and VFA concentrations consistently increased. To model the event, a modification of ADM1 was made assuming the methanogens in the fermenter were irreversibly inactivated under very high VFA. Also considering the different nature of the fed food wastes over 11 samples, decomposition kinetics of individual food wastes were manipulated. The modified ADM1 with methanogenic activity decay reasonably reproduced the responses for soluble material concentrations and methane gas production rate over the experimental period.     

Highlights and new Editorial Advisory Board members of the Journal of Environmental Sciences

正The Journal of Environmental Sciences(JES)is honored to welcome Professors/Drs William A.Mitch,Jiuhui Qu,Susan D.Richardson,Jerald L.Schnoor,Hongxiao Tang,Shu Tao,and Hugh A.Tilson to serve on the Editorial Advisory Board(EAB).Their tremendous experience in scientific publications,leading expertise in topic areas pertinent to JES,diverse international networks/perspectives,and exemplary dedication to scientific excellence will guide and help the continuing healthy growth of JES.     

Cover features and new Associate Editors of the Journal of Environmental Sciences

正We are very pleased to announce that five Associate Editors have joined the editorial team of the Journal of Environmental Sciences(JES).Professors/Drs.Yong Cai,Paul Lam,Jonathan Martin,Michael Plewa,and Po Keung Wong bring a wealth of expertise in environmental sciences.As preeminent scientists in their chosen areas of research,they have made outstanding contributions to the discipline of environmental     

滇池水生植物分布对沉积物间隙水中不同形态氮的影响

为揭示水生植物分布对滇池沉积物间隙水中各形态氮质量浓度的影响,于2015年6月在滇池分别采集有植物区域和无植物区域的沉积物柱状样,检测间隙水及上覆水中DTN(溶解性总氮)、NH₄+-N、NO₃--N和DON(溶解性有机氮)的质量浓度,分析其垂向变化特征以及水生植物对间隙水中各形态氮的释放控制效果. 结果表明:①水生植物改变了柱状沉积物间隙水中不同形态氮的分布规律,并且这种改变随湖区不同而表现不尽一致;②水生植物显著降低了沉积物间隙水中DON的贡献率,有植物分布区域ρ(DON)对ρ(DTN)的平均贡献率为41.05%,无植物区域可达58.48%;③水生植物显著抑制了沉积物中无机氮的释放,促进了DON的转化,同一采样点有植物区域NH₄+-N和NO₃--N的沉积物-水界面扩散通量分别比无植物区域平均降低了87.52%和91.99%;④水生植物生长显著削减了沉积物间隙水中氮的质量浓度,其中ρ(DON)的削减率达到了53.27%~80.42%. 研究显示,水生植物根系作为微生物和多种活性酶的主要载体,为沉积物有机氮的矿化降解起到了促进作用.      

滇池河流氮入湖负荷时空变化及形态组成贡献

为给进一步实施滇池入湖污染控制及小流域污染治理提供依据,以滇池环湖28条河流入湖水量及水体中不同形态氮的质量浓度逐月调查数据为基础,研究了滇池河流不同形态氮的入湖浓度(ρ)和入湖负荷的时空变化,并探讨了不同形态氮的入湖负荷贡献. 结果表明:①滇池河流入湖ρ(TN)在2.91～94.01 mg/L之间,以ρ(DIN)(DIN为溶解性无机氮)最高,而ρ(DON)(DON为溶解性有机氮)和ρ(PN)(PN为颗粒态氮)均较低. ②滇池河流氮入湖负荷总量为6 908.47 t/a,绝大多数河流以DIN负荷为主,平均贡献为67.15%;DON和PN入湖负荷贡献相近,平均分别为17.86%和14.99%. ③不同形态氮入湖负荷贡献的季节性差异明显,DIN入湖负荷较高值出现在春夏季(3—9月),平均贡献达74.01%;DON入湖负荷较高值则出现在秋冬季(9月—翌年1月),平均贡献达33.42%;PN入湖负荷贡献月份变化差异较小,最高值出现在2月,贡献为40.19%. ④滇池河流氮入湖负荷不仅要考虑DIN的贡献,也应重视DON和PN负荷,控制滇池河流氮入湖负荷需要考虑不同河流不同形态氮负荷组成及其季节性差异,有针对性地采取相应措施.      

河北省PM2.5污染变化特征及暴露人群健康效应评估研究

PM2.5污染是影响中国城市居民健康和形成雾霾天气的重要原因之一,也是河北省健康发展的一个制约因素.采用环境污染流行病研究为基础的暴露-反应关系估算了2014年和2015年全省因PM2.5污染的居民早逝和罹患相关疾病住院的人数,并利用国家和河北省卫生统计数据,估算出人均人力资源价值和人均住院成本,计算出总经济损失.结果表明,河北省各市的PM2.5年均浓度呈下降趋势,因此,继续坚持有效的大气污染控制和应急健康防护措施,仍然是今后环保工作的重中之重.     

河南马沟洞石笋记录的早中全新世气候和环境变化

基于河南省禹州市马沟洞2支石笋(MG-1与MG-40)24个~(230)Th年龄和1988个氧同位素数据,建立了研究区13.1—4.9 ka BP分辨率为2—14 a的石笋氧同位素时间序列。马沟洞石笋δ~(18)O的时间序列揭示季风降水在11.2—9.1 ka BP时段在波动中逐渐增加,9.1—4.9 ka BP季风降水显著波动但无明显长期趋势变化。YD事件、9.3 ka事件、8.2 ka事件记录与其他石笋δ~(18)O记录的一致性揭示末次冰消期—早全新世百年—千年尺度气候突变事件的大范围存在和共同的驱动因子。马沟洞全新世大暖期的δ~(18)O记录中检测出的13个数十年尺度的弱季风事件进一步证实全新世大暖期气候的不稳定性。与大气⊿~(14)C记录、NGRIP冰芯δ~(18)O记录的对比及周期分析揭示,太阳活动引起的太阳辐射变化和北半球高纬气候状况共同影响着亚洲季风的变化,ENSO活动及气候系统内部的相互作用也对东亚夏季风降水产生重要的影响。     

味精废水厌氧处理稳态运行的控制研究

就目前较难处理的高浓度味精废水用厌氧法进行了稳态运行的控制研究。在中温条件下,获得了高浓度味精废水高效稳态运行的控制参数。COD去除率可达70％以上,产气量可达10.5m~3/m~3·d,其中甲烷含量占58％以上。表明高浓度(谷氨酸)味精废水进行厌氧处理是可行的。     

含多种分布式电源的微电网分层控制策略

随着分布式电源接入微电网数量的增加,微电网系统的稳定性受到了很大的影响;微电源的运行特性及控制方法、微电源的接人点和容量、微电网运行方式和控制方法、电力电子装置、储能设备和负荷特性等都会影响到电能质量。为了改善微电网的电能质量,提出了包括上层中心控制器及下层分布式电源信息交互的微电网分层控制策略。微电网中的分布式电源控制由下垂控制、功率控制、电压和电流控制组成。通过Matlab/simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明:分层控制策略能使各分布式电源之间较好地协调,满足了改善电能质量的要求。