城市节水“碳足迹”的探讨

随着水资源问题日益突出和城镇化的飞速发展,城市节水成为促进水资源可持续开发利用的有效措施。日益严峻的气候问题导致了人们对＂碳足迹＂的关注和低碳技术的发展。通过对城市节水相关因素＂碳足迹＂来源的分析,提出城市节水低碳化及建议。     

鸟粪石分析与表征技术综述

对X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT—IR）和拉曼光谱（Ralnan）、热分析（TGA）及化学分析法等技术用于分析和表征鸟粪石的最新研究进展进行了综述。表明X射线衍射、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等能定性判断所得沉淀中是否含有鸟粪石,而难以定量分析鸟粪石含量。通过元素分析以及由此而建立的鸟粪石含量计算方法可以定量确定沉淀中鸟粪石的含量。热分析能提供热性能信息从而为所得沉淀的干燥处理过程提供有用的依据。     

生物营养物去除(BNR)工艺模型参数校正与验证方法

研究了结合活性污泥系统物料平衡的生物营养物去除(BNR)工艺模型参数校正与验证方法.首先采用代尔夫特理工大学开发的TUD模型及其参数缺省值进行初步模拟,并将模拟结果与实测数据进行对比以明确模拟偏差.同时,对原始运行数据进行物料平衡衡算,以消除测量误差并获得TP排放量、反硝化量及氧的净消耗量等平衡计算值,为模型校正提供依据.初步模拟结果显示,TP排放量(3913mg·d-1,以P计)和反硝化量(16170mg·d-1,以N计)均超出了平衡计算值的误差范围(分别为(3762.0±43.1)mg·d-1和(14150±237)mg·d-1),且沿程溶解性COD(SCOD)、PO34--P、NH4+-N、NO3--N不能完全与实测数据吻合,表明工艺模型参数的默认值需得到必要的校正.结合TP平衡,先修正污泥龄(SRT)的计算误差;应用平衡后的运行数据,将SRT由初始值10.3d调整为10d.SRT调整后,再次模拟得出的TP排放量为3750mg·d-1,已在平衡计算结果的范围之内,TP平衡得到了闭合.将发酵过程最大反应速率常数qfe从3d-1提高到15d-1后,沿程及PO43--P拟合结果同时得到了显著改善.通过调整DO及NH4+-N的亲和系数KNH4(从1mg·L-1至0.2mg·L-1),沿程NH4+-N得到了拟合.出水及沿程NO3--N的拟合通过调整氧的亲和系数KO2从0.7至0.1mg·L-1)得以实现.最后校核反硝化负荷及氧的净消耗量,模拟计算的反硝化负荷为14090mg·d-1,氧的净消耗量为126900mg·d-1,均在平衡计算值的误差范围之内(分别为(14150±237)mg·d-1和(129700±2910)mg·d-1),说明校正过程合理、可靠.     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

基于城镇化进程表层土壤多环芳烃来源解析及风险评价

为研究城镇化进程对土壤PAHs残留状况、来源以及健康风险的影响,采集辽宁地区95个表层土壤样品,利用气相色谱-质谱联用仪分析21种PAHs含量.结果表明研究区域中,背景点、沈抚新城、沈阳以及抚顺内Σ21PAHs总含量分别为1 496.76、3 000.50、8 705.11以及8 178.90μg·kg-1,即城镇化程度与PAHs含量呈正相关关系.利用分子比值法与PMF模型进行来源分析,结果表明研究区域表层土壤PAHs来源主要为煤燃烧源与交通源(石油燃烧),其中4个区域的主要来源依次为石化燃烧源41.0%、煤柴等生物质燃烧源64.4%、交通源67.5%以及交通源62.0%,即随着城镇化进程推进,人为源(主要是交通源)逐渐成为环境中PAHs的主要贡献者.健康风险评价表明,通过土壤误食与皮肤接触途径暴露致癌风险水平较高,城市土壤PAHs存在较高的健康风险,且儿童与青少年受到的健康风险较大,需要引起注意.     

基于BP神经网络与马尔可夫链的污水处理厂脱氮效果模拟预测

在实际污水处理厂运行过程中,其最终出水水质会受多种因素影响制约,而基于生物反应机理的活性污泥数学模型(ASM)并未将这些生物反应以外的因素考虑在内,由此带来一些不足.对此,本文提出可通过基于数据挖掘技术的黑箱模型对污水厂处理效果进行模拟预测.结合具体实际分析,提出可将BP神经网络与马尔可夫链组合应用于污水处理脱氮效果预测中.首先,通过BP神经网络模型对北京某大型污水处理厂实际进出水数据和工艺参数进行粗略拟合;其次,利用马尔可夫链对拟合结果及误差进行状态划分以进一步提高预测精确度;最后,运用基于BP神经网络与马尔可夫链的组合模型预测分析了该厂的实际出水水质.试验结果表明,BP神经网络适用于污水处理脱氮过程的拟合计算,而通过与马尔可夫链组合,可以提高模拟预测的精度和可靠性.     

北京市卫星城生活垃圾产生量的灰色预测

运用灰色理论,建立GM(1,1)模型来预测北京卫星城生活垃圾产生量。经过模型精度检验,结果表明:预测精度等级为1级,表明该方法对预测北京卫星城城市生活垃圾产生量是可行的,并运用此模型预测了2009—2020年北京卫星城生活垃圾的产生量。     

BMBR工艺试验研究及参数确定

针对传统的膜生物反应器(MBR)的缺陷进行了如下改进:以生物膜替代传统的高分子滤膜,作为出水端膜分离部件;以固定化微生物系统替代传统的MBR工艺中悬浮性微生物系统,形成了生物膜—膜生物反应器(BMBR)。试验结果表明,系统稳定后,在气水比8∶1～10∶1,HRT3～4h的条件下,COD、NH3-N的去除率分别达到85%、90%以上,同时膜污染得到了有效控制。与MBR相比具有良好的经济性能,具有较好的推广应用前景。     

金属-有机骨架MIL-88A(Fe)及其复合物的合成与高级氧化降解水体有机污染物的研究进展

本文综述了MIL-88A(Fe)及其复合物的合成方法、形貌调控及其作为异相催化剂实现光芬顿、活化PS(persulfate, 过硫酸盐)和催化臭氧氧化等高级氧化过程去除水体有机污染物的研究进展. 系统介绍了利用水/溶剂热法、超声法、微波法、室温搅拌法、机械化学法、重结晶法和光化学还原法制备MIL-88A(Fe)及其复合物的反应条件和产物形貌特征. MIL-88A(Fe)具有环境友好、能被可见光激发及稳定性好等特点,其表面Fe(Ⅲ)不饱和位点丰富且均匀,利于作为催化剂用于高级氧化. MIL-88A(Fe)受光激发产生的光生电子-空穴容易复合,导致其光催化性能较差. 但在类芬顿、激发PS和催化臭氧氧化等体系中,添加的氧化剂作为电子受体快速消耗电子,有效克服了光生电子-空穴复合问题. 此外,将MIL-88A(Fe)与其他功能材料复合可进一步改善其光生电子-空穴分离效率、提高光吸收能力及水稳定性. 总之,MIL-88A(Fe)及其复合物在光芬顿、活化PS和催化臭氧氧化降解有机污染物方面具有较大的实际应用潜力.      

厌氧氨氧化细菌在生物膜系统中起主要脱氮作用的模拟预测

废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物膜系统的影响借助已建立的自养生物膜模型(CANON)与活性污泥3号模型结合进行了理论模拟.被结合的数学模型可以模拟生物膜中自养菌与异养菌活性以及所涉及的全部内在反应(碳氧化、硝化、反硝化、厌氧氨氧化).模拟显示,废水有机物对亚硝化 厌氧氨氧化生物膜系统影响不大;生长稳定的生物膜系统中异养菌反硝化不是脱氮的主反应(最大脱氮作用20%);厌氧氨氧化左右着脱氮功能.除废水中有机物可被全部去除外,当溶解氧最佳时,系统总氮去除率亦可高达90%.