生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

不同水域凤眼莲厌氧发酵产甲烷研究

采集滇池白山湾、滇池草海、太湖(武进段水域)以及江苏省农科院2号塘生长的凤眼莲,进行了批式厌氧发酵对比试验研究.结果发现,凤眼莲的产气潜力和水体氮磷水平有关系.水体氮磷浓度最高的滇池草海凤眼莲产气量最高,为390mL/gTS(498mL/gVS);水质最好的滇池白山湾的凤眼莲产气量最低,为289mL/gTS(334mL/gVS).白山湾凤眼莲的纤维素、半纤维素和粗蛋白等组分的降解率均最低.4个水体凤眼莲产生的有机酸均以乙酸和丙酸为主,草海凤眼莲发酵产生的有机酸浓度最高,可达2466mg/L,白山湾凤眼莲最低,仅为915mg/L.研究发现水体氮、磷浓度影响凤眼莲化学组分含量的差异及结构组成(根冠比),可能是影响凤眼莲厌氧生物降解性能及产气量差异的主要因素.     

区域水污染控制多目标组合规划模型研究

提出水污染综合多目标规划思路，把治理投资，运行费用，收益和污染物削减量作为规划目标，对多种方案进行优化选择，建立了实现多目标规划的数学模型，对方案的产生组合，初选和优化等建模过程作了系统介绍，并以泾河水质规划为例，将模型予以应用。     

分层水库温度梯度对扬水曝气原位控藻效果的影响

基于计算流体力学(CFD)方法,数值模拟了不同温度梯度条件下扬水曝气器外围流场及藻类浓度场,并与实际工程运行数据进行对比.当水深为80m、水面下30m内的温度梯度从0.17℃/m增加到0.73℃/m时,核心控藻区域的半径从100m增加到150m,控藻区域百分比从25.16%增大到28.60%,藻类完全混合的时间分别从16d增加到24d.在稳定条件下,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48h,基本不受温度梯度的影响,藻类生长受抑制.藻类浓度模拟结果与实际工程运行结果吻合良好.推荐水库中扬水曝气器合理设计间距为250m.     

官厅水库富营养化的水生生态特征评价

对官厅水库进行浮游植物(种类分布、细胞数和生物量)、叶绿素α、水体初级生产力、底栖大型无脊椎动物的种类和密度分布以及水质的理化特性等进行了研究。结果表明,官厅水库某些指标达到或超过富营养化水平,西库的水质比东库明显恶化。官厅水库水质恶化主要受永定河水污染的影响。其次,大坝前网箱养鱼也是影响水质的因素之一。与1982年水质污染比较的结果表明,官厅水库水质富营养化的发展速度是惊人的。     

流域横向生态补偿政策的水环境效益评估

基于2000~2019年浙江和安徽26个地级市的面板数据,使用合成控制法定量分析新安江3轮横向生态补偿试点政策对其水环境效益的总体性和结构性影响结果表明:政策效果在时间上存在异质性。第1、2轮政策试点显著的提升了新安江流域整体的水环境,但第3轮试点对上游水环境的影响是负的。政策效果在空间上存在异质性。流域横向生态补偿政策使下游的生物多样性价值平均提高了0.068亿元,但使上游生物多样性价值平均降低了0.015亿元。政策效果在结构上存在异质性。通过对水环境效益的结构性分解,发现横向生态补偿政策使新安江流域的水质净化能力价值平均提高了31.874亿元,但使其产品供给价值平均下降了13.402亿元。政策效果存在预期效益。流域横向生态补偿的政策效果在政策正式实施前2年已经出现。     

国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项系统化管理研究

根据《国家重点研发计划管理暂行办法》,国家重点研发计划重点专项和项目要聚焦国家重大战略、以目标为导向,从基础前沿、重大共性关键技术到应用示范进行全链条创新设计、一体化组织实施。为有效完成科技计划管理改革对专业机构项目过程管理提出的新要求,本文简要阐述专业机构对"水资源高效开发利用"重点专项管理的设想,为其他以技术研发与应用示范为主要产出形式的科研项目提供借鉴。     

火电厂大气污染物排放标准对区域酸沉降影响的数值模拟

设计了火电厂实施2003版排放标准和2011版排放标准两种排放情景,运用Models-3/CMAQ模型系统分别模拟各情景到2015年的硫、氮沉降量,探讨2011版火电排放标准对我国大陆地区酸沉降的影响.研究表明,2011版火电标准能够有效改善我国的硫沉降状况,相比于实施2003版标准,2011版标准实施后至2015年我国大陆硫沉降总量降低了18.58%,年均硫沉降强度大于3.2t/km2的面积减少了86.40%;2011版火电标准对我国氮沉降状况也起到了一定的改善作用,标准实施后到2015年我国大陆氮沉降总量降低了9.28%,年均氮沉降强度大于4.0t/km2的面积减少了27.27%.     

煤矿水害风险量化评价方法

为提高煤矿防治水管理水平,预防和消除矿井水害,在层次分析法的基础上建立中性值作为参照对象对矿井水害风险进行实时评判的方法。根据《煤矿防治水细则》建立以矿井水文地质类型、矿井涌水量标准分数、突水预兆、采掘面位置、探水结果为准则层的层次结构模型,并对各评价指标赋权。依据制定的水害风险评价指标的评分细则和监测监控数据并结合其权重得到水害评价总得分。通过总得分与中性参照分数比较得出预测结果:水害评价总得分大于中性参照分数,证明水害的威胁小,分数越高越安全;反之则水害的威胁较大,分数越低越危险,这时需要加强防治水的力度,令评价分数管控大于中性参照分数。这种方法依赖于井下监测监控数据进行量化评价,能实时、客观、全面且准确地反映煤矿水害的风险情况。     

城市工业水污染控制模拟系统的模型体系

基于工业水污染与工业活动的规模和结构紧密相关的事实，通过分析城市工业水污染经济学特征，依据环境经济学原理，建立城市工业水污染物排放模型。并以决策模型为核心，将水污染排放模型。水环境质量模型以及水污染损失模型整合在系统中，构成城市工业水污染控制模拟系统的模型体系。最后，在分析了黄河流域典型城市-呼和浩特市的工业水污染状况的基础上，建立了符合该市工业水污染特征的模型体系。