基于生态足迹的苏州市可持续发展动态研究

以苏州市为例,应用生态足迹分析法对苏州市1990~2010年生态足迹及生态承载力进行统计核算,并对苏州市可持续发展程度进行了定量研究和动态分析。研究结果表明,苏州市2010年人均生态足迹为6.48hm2,人均生态承载力为0.27hm2,人均生态赤字高达6.21hm2,远远超出了目前的生态承载力,城市生态系统处于不可持续的发展状态。通过动态分析,结果显示苏州市的生态足迹不断增大,但增长速度正在变缓,生态承载力稳中有降,万元GDP生态足迹也在下降,这表明苏州市的资源利用率不断提高。提出了苏州市需尽快进行社会经济结构调整,控制人口增长,对耕地实行严格的保护,提高能源利用效率和降低能源消耗等措施,以减少生态赤字,促进社会经济可持续发展。     

ABR耦合CSTR一体化工艺好氧颗粒污泥形成机制及其除污效能研究

本研究通过对厌氧折流板反应器(ABR)改进,使其成为厌氧与好氧组合一体化工艺,实现耦合运行.对连续流条件下其好氧颗粒污泥形成机制进行了研究.将ABR末端隔室分别改为曝气池与沉淀池,并分别在厌氧区和好氧区接种厌氧颗粒污泥和普通活性污泥,保持好氧区C/N为2,COD容积负荷逐渐由1.5 kg·(m3·d)-1提高至2.0 kg·(m3·d)-1,沉淀池HRT逐步由2.0 h缩短至0.75 h.研究表明,经110 d的运行,在好氧区中成功培养结构致密、沉降性能良好(平均沉降速率为20.8m·h-1)的淡黄色颗粒污泥.在好氧区沉淀时间为0.75 h、COD容积负荷为2.0 kg·(m3·d)-1的条件下,系统稳定运行时具有较好的脱氮除磷效果,COD、NH+4-N、TP和TN的去除率分别为90%、80%、65%和45%.研究表明,因沉淀时间缩短而不断提高的选择压、维持较高的有机负荷是好氧颗粒污泥形成的主要驱动力.     

污水处理中的菌藻关系和污染物去除效能

菌藻共生体系可利用菌藻间的关系实现污染物的高效去除,在污水处理领域具有广阔的应用前景。文章从菌藻关系、微藻选择和菌藻共生系统的发展三方面分析了该技术的研究进展,重点阐释了菌藻关系中信号分子对菌藻系统的影响。群体感应会促进共生菌在微藻表面形成生物膜,加快藻际微环境的形成,促进污染物的去除。化感作用可抑制杂菌和杂藻的过度生长,维持菌藻系统的稳定运行。此外,该文对不同类型的微藻对污染物去除效果作了进一步分析,污水处理中常用的小球藻和衣藻对氮磷污染物去除效率较高,栅藻常被用作水质评价的指示生物。菌藻共生系统形式多样,其中细菌-微藻共生系统和多菌-多藻共生系统应用广,对污染物的去除效果好,而真菌-微藻共生系统多用于污水的深度处理。最后,文章对菌藻共生体系的发展进行前景展望,以期为菌藻共生体系在污水处理领域的工程化应用提供参考。     

亚硝化颗粒污泥中EPS提取方法与组成特性的比较研究

以异养型好氧颗粒污泥(AGS)、普通活性污泥(AS)和厌氧颗粒污泥(An GS)为参照,考察了5种方法对亚硝化颗粒污泥(GNS)中胞外聚合物(EPS)的提取效果,以选出最佳方法,并通过测定蛋白质(PN)/多糖(PS)含量、三维荧光(3D-EEMs)与傅里叶红外(FT-IR)图谱,比较分析了GNS中EPS的组成特性.结果表明,甲醛-Na OH法能在有效保护细胞结构的同时,获得较高的EPS提取效率,而耗时更短的甲醛-热碱法对GNS也同样适用.尽管亚硝化颗粒污泥的EPS总量低于其他污泥样品,但高比例的PS成分有利于自养型微生物的固着生长.从可溶性微生物代谢产物(λEx/λEm=250~310 nm/320~380 nm)和芳香类蛋白质(λEx/λEm=200~250 nm/280~380 nm)所对应的荧光峰强度及红外图谱可知,GNS具有比AS更高的微生物活性和更丰富的结构性蛋白,且EPS组成更为简单.     

CaO2@FA复合材料富集磷效能及其回收物对土壤改良作用

为实现污水中磷和工业废弃物粉煤灰的资源化利用,通过表面沉淀法将纳米CaO₂负载于粉煤灰（FA）表面以及孔隙中,制备出一种高效除磷的复合材料（CaO₂@FA）.结果表明,粉煤灰表面负载CaO₂后,其具有更大的比表面积和孔隙率,比表面积增加至4.641 m² ·g^-1,总孔容增大至0.025 cm³ ·g^-1;CaO₂@FA对磷的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量为185.776 mg ·g^-1（20℃）,吸附机制为化学沉淀,主要是形成羟基磷酸钙.CaO₂@FA复合材料对磷的富集效率显著高于粉煤灰,并随着投加量增加,对磷的富集效率增加.共存离子中HCO^3-和CO₃^2-对复合材料吸附磷有一定的负面作用.当CaO₂@FA复合材料投加量为2.0 g ·L^-1时,对生活污水中磷的富集率可达93%,回收沉淀物中的有效磷含量达到1.658 mg ·g^-1.土壤改良实验表明,加入回收的沉淀物可使土壤中有效磷含量增加102.9%,该复合材料回收100 mg磷酸盐的运行成本则低至0.76元.     

城镇污水处理厂低浓度进水原因分析及提升措施

城镇污水处理厂进水浓度偏低是污水治理提质增效的难题之一。以无锡市某污水处理厂为例,基于水质分析和调研资料,采用水量平衡三角法分析了进水浓度偏低的原因分析,提出了整治措施。分析结果表明:该厂进水中地下水或河水渗入量和雨水混入量比例分别为28.9%和9.8%;晴天时进水浓度偏低的原因为污水管网渗漏和低浓度工业废水纳管,雨天时进水浓度偏低的主要原因是小区管网雨水混入,COD和BOD₅降幅分别可达到65.4%和52.9%。针对上述问题,提出了完善排水管理体制、工业企业排水实行三管分设整改、细化管网渗漏的检测排查和有效修复、加强管网验收和质量监管、尽量降低管网水位4项整治措施。     

摄入负载镉生物炭对斑马鱼的异常行为分析

为了评估生物炭对镉的固定能力,以负载镉生物炭为研究对象,构建大型水蚤(Daphnia magna)-斑马鱼(Zebrafish)的简单食物链,试验周期包括14 d的积累期和7 d的净化期.通过描述鱼群实验(Shoaling)、社会偏好实验(Social Preference)行为变化及斑马鱼中镉的富集量来评估负载镉生物炭的生物毒性.结果表明,在积累期摄入负载镉生物炭会显著抑制斑马鱼的运动能力,而摄入未负载镉生物炭对斑马鱼的活动无明显影响.摄入负载镉生物炭也导致群体偏好显著降低,表现为斑马鱼在社会区域内停留的时间变短,鱼群之间的距离增大.净化期中,斑马鱼的运动能力得到显著提升,同时表现出群聚性的特征.此外,斑马鱼肠道内的镉含量与其行为表现呈显著相关性.生物炭的固定作用和排泄导致不同剂量组斑马鱼肠道内的镉含量相近并缓解了镉在斑马鱼身体内的迁移.本研究揭示负载镉生物炭会破坏斑马鱼的社会行为,但生物炭的固定能力能缓解这种异常变化.     

不同方式启动全自养脱氮组合工艺对比研究

为探究不同进水方式实现快速启动全自养脱氮工艺(CANON)处理高含氮有机废水的可行性,该研究分别采用直接高浓度进水和梯度浓度进水在2个完全相同的ABR-CSTR组合一体式反应器(1#、2#反应器)中启动反应,考察系统中全自养微生物活性和总氮去除性能。结果表明,在相同水力停留时间和间歇曝气的条件下,2组反应器均能在较短时间内成功启动,但相较于直接高浓度启动,逐步提高进水浓度更有利于脱氮功能菌的生长富集;1#反应器受到高负荷启动的限制,运行44 d总氮去除率(NRR)始终低于50%,但接种污泥经连续培养驯化后,最终NRR逐步升高并稳定在80%左右;2#反应器在梯度浓度进水状态下运行至第39天时,NRR达到88%,氨氮去除率达到99%,总氮去除负荷达到0.863 4 kg/(m~3·d),反应器内壁出现较多红色污泥,成功启动CANON;微生物高通量测序表明,不同的进水模式下CANON系统中优势功能菌属均为Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia。     

生物质炭的土壤环境行为研究进展

生物质炭广泛存在于土壤环境中,其环境行为对土壤中的污染物有重要影响。生物质炭施用到土壤后,在改变土壤养分动态、土壤污染物以及微生物活动等方面都发挥了重要作用。该文主要讨论了生物质炭在土壤环境中的行为,以及生物质炭改良对土壤理化性质(pH、容重、孔隙率、养分等)和农作物生长的影响,另外,进一步探讨了生物质炭对土壤微生物的影响机制和对土壤中有机污染物归趋的影响,并总结了生物质炭在土壤环境中长期效应方面的研究和应用中存在的不足,为生物质炭的进一步研究提供了理论依据。     

新型短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺研究进展

短程反硝化-厌氧氨氧化工艺因无须曝气,节省碳源,理论上可实现100%氮去除,成为近年来最具应用前景的新型污水生物脱氮技术。短程反硝化(NO_3~--N→NO_2~--N)又可分为胞外碳源(即外源短程反硝化,或短程反硝化)和胞内碳源(即内源短程反硝化)2种电子供体驱动类型,但目前鲜有研究对2种新型短程反硝化及其耦合厌氧氨氧化的专题报道。文章首先对比了短程反硝化和内源短程反硝化工艺原理;其次从反应时间、COD/NO_3~--N比、碳源类型、温度和溶解氧等5个方面总结了2种工艺的影响因素;随后对国内外基于短程反硝化/内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化的研究进展进行综述;最后结合当前的研究现状提出目前急需解决的问题并展望了短程反硝化/内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化技术的发展方向。