Resolving the interactions between population density and air pollution emissions controls in the San Joaquin Valley, USA

The effectiveness of emissions control programs designed to reduce concentrations of airborne particulate matter with an aerodynamic diameter < 2.5 microm (PM2.5) in California's San Joaquin Valley was studied in the year 2030 under three growth scenarios: low, medium, and high population density. Base-case inventories for each choice of population density were created using a coupled emissions modeling system that simultaneously considered interactions between land use and transportation, area source, and point source emissions. The ambient PM2.5 response to each combination of population density and emissions control was evaluated using a regional chemical transport model over a 3-week winter stagnation episode. Comparisons between scenarios were based on regional average and population-weighted PM2.5 concentrations. In the absence of any emissions control program, population-weighted concentrations of PM2.5 in the future San Joaquin Valley are lowest undergrowth scenarios that emphasize low population density. A complete ban on wood burning and a 90% reduction in emissions from food cooking operations and diesel engines must occur before medium- to high-density growth scenarios result in lower population-weighted concentrations of PM2.5. These trends partly reflect the fact that existing downtown urban cores that naturally act as anchor points for new high-density growth in the San Joaquin Valley are located close to major transportation corridors for goods movement. Adding growth buffers around transportation corridors had little impact in the current analysis, since the 8-km resolution of the chemical transport model already provided an artificial buffer around major emissions sources. Assuming that future emissions controls will greatly reduce or eliminate emissions from residential wood burning, food cooking, and diesel engines, the 2030 growth scenario using "as-planned" (medium) population density achieves the lowest population-weighted average PM2.5 concentration in the future San Joaquin Valley during a severe winter stagnation event. Implications: The San Joaquin Valley is one of the most heavily polluted air basins in the United States that are projected to experience strong population growth in the coming decades. The best plan to improve air quality in the region combines medium- or high-density population growth with rigorous emissions controls. In the absences of controls, high-density growth leads to increased population exposure to PM2.5 compared with low-density growth scenarios (urban sprawl).     

西安市城市主干道路面径流初期冲刷效应

以西安市城市主干道南二环太白路高架桥为路面径流采样区域,采用人工等时间间隔采样方法,在桥梁排水立管对2010年9—11月的3场径流事件进行全程采样,测试径流过程SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的浓度变化,研究路面径流的初期冲刷效应及其影响因素。结果表明,西安市城市主干道路面径流污染严重,降雨数小时后的末期径流仍具有较高的污染水平;径流过程污染物浓度变化规律与其赋存形态有关,SS、COD、Pb等以颗粒态为主的污染物的浓度随雨强变化剧烈波动,NH3-N、溶解态COD、溶解态Zn等以溶解态为主的污染物浓度变化受雨强影响较小,随径流过程呈逐渐减小趋势;路面径流初期冲刷现象并非普遍存在,与污染物的赋存状态和场次降雨特征密切相关,溶解态污染物易于出现初期冲刷现象,颗粒态污染物是否出现初期冲刷与场次降雨特征有关;测试的3场径流事件初期30%的径流携带的SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn和溶解性Zn的负荷占场次径流总负荷的比例分别为21.8%～50.0%、25.5%～49.3%、36.3%～52.6%、52.6%～66.7%、26.8%～45.0%、27.2%～63.4%和36.2%～62.6%,表明仅对初期径流进行治理无法实现对西安市路面径流污染的有效控制。     

原位臭氧氧化污泥减量工艺的运行效能

采用ASBR/SBR原位臭氧污泥减量工艺,重点研究了原位臭氧氧化对SBR段污泥产率和出水水质的影响。两个相同的ASBR/SBR组合工艺同时运行,每隔3个周期向臭氧投加组SBR的曝气阶段原位间歇投加臭氧,臭氧投加量为0.027 g O3/g MLSS,连续运行40 d;对照组不投加臭氧作为对比。结果表明,原位臭氧氧化实现污泥减量约43.9%,臭氧投加组SBR段平均污泥产率系数为0.1447 g SS/g SCOD,而对照组为0.2580 g SS/g SCOD,投加组没有惰性污泥的累积,并且污泥沉淀性能得到改善。原位臭氧氧化对出水水质影响不大,投加组与对照组相比,臭氧投加3周期后的出水COD、NH4+-N、TN和TP平均值分别为47.8、0.76、14.1和6.4 mg/L,去除率分别下降了4%、2%、3%和7.7%,其中COD、NH4+-N和TN均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

超强静磁场对染料脱色菌Escheriehia coli的acpD基因的影响

将大肠杆菌E.coli ATCC8739置于12.0 T超强静磁场(ultra-strong static magnetic field,SMF)中进行处理,获得了磁场处理0.5、1、2、4和8 h的菌株E.coli-SMFn(n=0.5、1、2、4、8)。在37℃、pH 7、静置的条件下,菌株对偶氮染料AR14(I.C.Acid Red 14)的脱色结果指出,当反应进行到4、6和8 h时,E.coli-SMF8的脱色效率分别为18%、55%和96%,远高于E.coli ATCC8739的3%、19%和50%,表明SMF作用显著地增强了菌株的脱色效率。基因组DNA提取、PCR扩增、分子克隆以及基因测序的实验结果进一步表明,全部6例E.coli ATCC8739菌株的偶氮还原酶基因(acpD)序列均与GenBank中报道的完全一致;而E.coli-SMF8菌株的acpD-SMF8核酸序列中缺失了第99位的胞嘧啶。该缺失突变不仅使acpD-SMF8的核酸序列与acpD的存在显著不同,同时得到了具新活性中心的偶氮还原酶AzoR-SMF8。这个新的活性中心具有更强的黄素(FMN)结合能力,因此使该酶与偶氮染料的亲和力大大增加,促进了脱色效率的提高。     

响应面法优化超临界水氧化处理农药废水

在间歇式超临界水氧化系统中对草甘膦农药废水进行降解实验。选取温度、反应时间、过氧量3个量为因素量,总有机碳(TOC)去除率为响应量进行中心组合设计（CCD）。在实验的基础上,利用响应面分析法（RSM）对实验结果进行分析及参数优化：建立了TOC去除率与各个因素关系的二次多项式数学模型;分析了各个因素单独的及相互作用对TOC去除率的影响;优化结果表明,在温度483℃、反应时间29.2 min、过氧量148.4%的条件下,达到了最佳效果,此时TOC的去除率为100%。     

玉米深加工废水的混凝实验

在室温条件下,分别选用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)及三氯化铁(FeCl3)对玉米深加工废水进行混凝实验。综合考虑各种混凝剂对磷、COD以及SS的去除效果,最终选取PAC作为混凝剂。采用PAC和聚丙烯酰胺(PAM)作为复合混凝剂,对其去除效果做进一步研究,并确定了最佳投加量及pH值。实验结果表明,在PAC投加量25mg/L,PAM投加量0.5 mg/L,pH为8条件下,混凝效果最佳。磷、COD、SS去除率可分别达到90.1%、53.3%和88.2%,对应的出水质量浓度分别为0.41、26.8和2 mg/L。     

几种腐殖填料生物滤池COD去除效能比较研究

分别采用腐殖垃圾、泥炭、煤炭等腐殖填料及河沙构筑生物滤池,处理模拟废水,比较研究其COD去除效能及降解特征,为工艺填料改性提供理论依据。几种填料的扫描电镜分析图显示腐殖垃圾及泥炭以团聚体三维空间结构为主;煤炭与河沙表面粗糙程度较小,且主要由颗粒状物质构成。稀释平板涂布法分离出各生物滤池中发挥主要作用的微生物共3种,各系统菌落数量有差异,但种类相同。3种腐殖填料生物滤池在进水有机物浓度为500 mg/L及1000 mg/L时均有较理想的有机物去除效率。3种腐殖填料生物滤池中泥炭构筑的腐殖填料生物滤池有机物比降解速率最小,因而微生物比增长速率最小,微生物增长和自身氧化最易趋向于动态平衡,对应的饱和水力渗透系数最大,滤池最不易发生堵塞,最有利于腐殖填料生物滤池长期稳定运行,证明泥炭是一种优良的生物介质。     

曝气浸没固定生物膜反应器处理化粪池出水

研究了以丝瓜络作为生物膜载体的曝气浸没固定生物膜反应器在处理化粪池出水时的可行性以及运行性能。结果表明,丝瓜络生物膜反应器可以在2周内成功启动;水力停留时间(HRT)对COD和氨氮的去除效果有显著影响,在水力停留时间为4 h的条件下,系统对COD和氨氮的去除率分别达到了78.5%和96.4%。另外,系统有较强抗有机污染物冲击负荷的能力,当COD和氨氮的进水浓度分别为59.3 mg/L和15.9 mg/L时,系统对有机污染物的去除效果较佳,去除率分别达到了80.0%和98.9%。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。     

利用剩余活性污泥生产一次性可降解材料

为了缓解污水处理厂日益严重的污泥处置难题,实现剩余活性污泥的无害化、减量化、稳定化、资源化利用。采用SBR系统对剩余活性污泥进行10 d的驯化,加入4.0 g/L的乙酸钠作为发酵培养基碳源和前体物质,累积聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)。30℃好氧发酵10 h后,PHA积累达1 125 mg/L,占污泥浓度(MLSS)的质量分数为35.7%。然后经过离心、烘干、粉碎后模压成型加工成一次性使用的可生物降解材料。使用正交实验进行优化,结果表明:其最佳的物料配比和模压条件为:干污泥57%;稻草纤维20%;聚乙烯醇(PVA)19%;硬脂酸钡2%;氧化钙2%;最佳工艺条件为100℃,加热1.5 h,此时加工出来的产品具有最优的抗压强度和拉伸强度。以本方法制成的可生物降解花盆其所含细菌总数、粪大肠菌群、蛔虫卵死亡率均达到国标所规定的污泥农用生物安全要求;另外,试样中未检出病毒;其重金属含量也达到国标所规定的污泥农用标准;其可生物降解性能达到了可降解材料的要求。因而本研究制备的一次性使用可降解花盆具有较好的开发和应用价值。