城市污泥好氧堆肥物料平衡计算分析

根据好氧堆肥机理和物料平衡关系研究城市污泥好氧堆肥过程,给出了污泥预处理过程中若干平衡方程,可用这几个方程计算调节剂添加量等参数,还分别建立了好氧堆肥过程中固、液、气三相平衡关系的计算方程,有助于好氧堆肥工程的设计。     

Acceleration of the particulate organic matter hydrolysis by start-up stage recovery and its original microbial mechanism

• Carbon availability was partially solved by POM recovery and fermentation. • 12% carbon sources were regenerated by fermentation of the entrapped 35% TCOD. • The unique microbial communities facilitated the efficient hydrolysis of the POM. • Considerable economic benefits in aeration power and ECS dosage were anticipated. To address the availability of carbon sources for denitrification, the accelerated hydrolysis of the most abundant but low-availability fraction of particulate organic matter (POM) was investigated. Mesh sieves with different pore sizes were used as primary pretreatment at the start-up-stage of the biological process to separate some POM from the liquid system. The changes in soluble carbohydrates and proteins were monitored to investigate the hydrolysis performance of the sieved POM, with waste activated sludge (WAS) as the control test. The results showed that an average of 35% POM could be entrapped before filtrate mat development. In addition, benefiting from the high polysaccharides concentration, as well as the high availability due to the relatively loose physical structure, a 23% hydrolysis efficiency of POM was obtained, in contrast to that of WAS (3.4%), with a hydrolysis constant of 0.39 h⁻¹. The prominent performance was also attributed to the unique microbial communities having been domesticated at a lower temperature, especially the cellulose-degrading bacteria Paraclostridium and psychrophile Psychrobacter, making up 6.94% and 2.56%, respectively. Furthermore, the potential benefits and application of improved POM hydrolysis by start-up stage recovery via mesh sieves combined with anaerobic fermentation were evaluated, including selective POM entrapment, alleviation of blockage and wear, and a reduction in aeration energy. By the proposed strategy, carbon availability for biological nutrient removal (BNR) processes is anticipated to be improved more economically than that can be achieved by primary clarifier elimination.     

贫营养好氧反硝化菌株的脱氮特性及氮/碳平衡分析

针对生物法处理贫营养水源水存在脱氮效率不高,脱氮过程电子转移不清楚等问题,以具有高效脱氮功能的贫营养好氧反硝化菌Acinetobacter junii ZMF5为研究对象,探究了菌株脱氮性能、环境适应性及反硝化过程中的电子转移.结果表明:①菌株ZMF5具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,氨氮和硝氮去除速率分别为0.211 mg·(L·h)~(-1)和0.236 mg·(L·h)~(-1),并且在反应过程中无中间产物的累积;②通过氮素去除率以及菌株生长动力学分析,菌株ZMF5对不同类型的碳源均有一定的利用效果,在低C/N、低pH、低温的条件下仍表现出较好的氮去除性能;③氮平衡分析可知,比起碳水化合物羧酸盐化合物更能促进好氧反硝化过程的发生,使菌株脱氮途径发生变化,转化为气态氮(38.81%)的比例大于同化作用的氮(29.81%);④碳平衡分析可得,在反硝化过程中大部分碳源用于电子供体,而用于硝氮还原的电子较少,不同类型的碳源通过不同的还原势、电子供体的丰度和分子量来调节电子向硝酸盐呼吸链的转移.琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii ZMF5)将为微污染水源水体氮污染控制工程提供一定的菌源保障.     

热能（火用）平衡在芳烃分离装置清洁生产审核中的实践

运用热能（火用）平衡理论于芳烃分离装置清洁生产审核中,建立了芳烃分离装置热能（火用）平衡。热能（火用）平衡测算结果表明：此芳烃分离装置的热能利用效率（实际）为61．65％、热（火用）利用效率（实际）为59．77％、热力学第一定律效率和热力学第二定律效率分别为23．93％和7．76％。依据清洁生产审核思路,对此芳烃分离装置的热能（火用）利用效率进行了原因分析并提出了预防对策,可为提出清洁生产方案提供定量化依据。     

A+OSA污泥减量工艺碳元素平衡与减量机制研究

为深入研究OSA工艺减量途径,揭示其污泥减量机制,对缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量系统和AO参照系统进行碳元素平衡分析,以考察贮泥池插入对减量系统的影响;辨识两系统各单元碳元素在固液气三相间的迁移转化途径,推测减量驱动机制.碳平衡结果表明,在贮泥池停留时间7.14 h时,碳元素在减量系统剩余污泥中的比例比参照系统高约50%,与减量系统达到49.98%的污泥减量效果相对应.贮泥池的插入能有效减少污泥产量.各单元碳元素变化量表明,减量系统缺氧池与好氧池(主体反应区)用于生物合成的碳元素量高于参照系统;贮泥池中污泥出现负增长,且释放CH4量较主体反应区有大幅增加.DGGE图谱证实了贮泥池中存在与污泥衰减有关的水解发酵型细菌.A+OSA工艺污泥减量是贮泥池污泥衰减和主体反应区补偿性增长共同作用的结果.     

我国自然生态系统氮沉降临界负荷评估

过量的氮沉降引起了一系列环境问题并导致生物多样性损失,因此评估当前生态系统氮沉降临界负荷对区域氮管理及其污染控制至关重要.利用稳态质量平衡法估算了当前我国自然生态系统的氮沉降临界负荷,并与氮沉降数据对比,获取了我国超过氮沉降临界负荷的生态系统空间分布情况.结果表明,6%的地区氮沉降临界负荷大于56 kg·(hm²·a)^-1,67%的地区氮沉降临界负荷在14～56 kg·(hm²·a)^-1之间,27%的地区氮沉降临界负荷小于14 kg·(hm²·a)^-1.氮沉降临界负荷较高的区域主要分布在青藏高原东部、内蒙古东北部和南部部分地区.氮沉降临界负荷较低的区域主要分布在青藏高原西部、西北地区和东南部分地区.氮沉降超过临界负荷的区域约占我国的21%,主要分布在东南和东北部分地区.东北、西北和青藏高原地区超临界负荷值普遍低于14 kg·(hm²·a)^-1.因此,未来这些超过氮沉降临界负荷地区的氮素管理和控制更为值得关注.     

南北向街谷内热不稳定流场日变化规律的模拟研究

城市街谷内热不稳定流动是促进污染物扩散的重要影响因素之一.本文基于街谷内热平衡分析,结合大涡模拟方法,研究了一个南北走向的城市街谷内温度、风场的日变化特征,并分析了壁面对流换热及长波辐射对街谷内环境的影响.结果显示:壁面对流换热是影响街谷内温度、风场的主要因素,而长波辐射的影响非常小,长波辐射引起街谷内空气温度升高不足对流换热影响的10％,而其对平均风速和脉动量的影响更是在2％和1％以内;街谷内空气温度从早上开始逐渐增加,到15:00的时候达到最大,可达311 K(38℃);上午时段,迎风面壁面热浮力减弱街谷内风速,街谷底部和迎风墙侧的脉动量根均方值较大,而下午时段街谷顶部的脉动量根均方值达到最大.街谷内不同位置和不同时段内,通过建筑材料选择和表面结构设计,适当调控建筑壁面的温度,可以促进街谷内温度分布和空气流通改善.     

农业经营规模化发展对环境效率的影响——基于地块层面的实证分析

为探析农业规模化经营与农业环境可持续性之间的关系,对农业经营规模对农业环境效率的影响进行理论分析,并在此基础上构建了物料平衡原则下农业环境效率测算模型和农业环境效率影响模型.基于2004~2016年浙江省农户水稻种植地块层面的面板数据,实证检验了土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出等农业经营规模指标对农业环境效率的影响.结果显示,农业规模化发展将因投入和产出的扩张以多种方式影响其环境效率,其中土地面积规模与农业环境效率之间呈倒U型关系,劳动投入和资本投入对农业生产环境效率均有负向的影响,而农业产出规模的增加将促进农业环境效率的提升.     

城市间PM2.5源的碳成分谱比较

为了解我国不同城市PM_2.5源的碳成分谱特征和地域差异,采集沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市的燃煤源、柴油车尾气源、汽油车尾气源和餐饮源样品,使用热光透射法分析PM_2.5中的总碳（TC）、有机碳（OC）和元素碳（EC）,以及细分的8种碳组分（OC1,OC2,OC3,OC4,EC1,EC2,EC3和OPC_T）,构建各类污染源碳成分谱.结果表明：3个城市4类源TC/PM_2.5从高到低分别为：餐饮源（65.1%±8.4%）、柴油车尾气源（46.2%±9.5%）、汽油车尾气源（37.7%±3.5%）和燃煤源（17.3%±8.0%）;OC/TC在餐饮源中最高（98.0%±0.5%）,EC/TC在柴油车尾气源中最高（38.6%±8.5%）.3个城市同类源的碳组分含量受污染源细分后的不同类型影响有一定差异,但归一化处理后总体仍表现为燃煤源中OC2（14%~30%）和OC3（13%~23%）含量最高,柴油车尾气源中EC2（22%~56%）含量最高,汽油车尾气源中OC2（24%~41%）、OC1（16%~42%）和OC3（12%~26%）含量最高,餐饮源中OC2（21%~43%）和OC3（23%~49%）含量最高.不同污染源的OC/EC值为燃煤源在0.4~7.6之间,柴油车尾气源在0.2~5.6之间,汽油车尾气源在1.1~38.5之间,餐饮源在6.4~170.2之间.分歧系数结果显示3个城市不同源的碳成分谱具有差异性,同类源的碳成分谱具有相似性.将3个城市同类源碳成分谱合并后利用化学质量平衡灵敏度矩阵得到OC2,OC3,OC4,EC1和OPC_T可共同作为燃煤源的标识组分;EC2是柴油车尾气源的标识组分;OC1,OC2和OC3可共同作为汽油车尾气源的标识组分;OC2和OC3可共同作为餐饮源的标识组分.沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市相同污染源相似的碳成分谱和一致的标识碳组分可为国内其他城市相关研究提供数据参考.     

分段进水对改良A2/O-BAF双污泥系统反硝化除磷脱氮的影响

采用改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比生活污水,为提高碳源利用率,研究了两段进水（预缺氧段和缺氧段）对反硝化除磷脱氮的影响,同时根据COD的物料衡算公式,分析评价了不同进水比下,碳源的利用情况.结果表明当分段进水比为7：3时,平均进水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为174.99、58.19、59.10、5.15 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为29.48、4.07、14.10、0.44 mg·L^-1,去除率分别为82.12%、92.76%、75.45%、91.20%;系统中反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例（DPAOs/PAOs）为98.81%,此时系统反硝化除磷脱氮最佳,同时碳源的有效利用率达85.77%,平衡百分比为92.33%.通过优化分段进水,碳源被有效利用,提高了同步脱氮除磷效率,为改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比污水提供理论依据.