以吲哚为燃料的微生物燃料电池降解和产电特性

以铁氰化钾为电子受体,在两极阴阳室内使用碳毛刷纤维为电极材料构建了循环式微生物燃料电池(MFC),研究了以吲哚为单一燃料和吲哚+葡萄糖为混合燃料条件下MFC的产电特性以及对吲哚和COD的去除效果.结果表明,以1000mg/L葡萄糖+250mg/L吲哚为混合燃料时,MFC的最高电压和最大功率密度分别为660mV和51.2W/m3(阳极),MFC运行10h对吲哚和COD的去除率分别为100%和89.5%;分别以250,500mg/L吲哚为单一燃料时,MFC的平均最高电压分别为115,118mV,最大功率密度分别为2.1,2.3W/m3(阳极).在MFC中,250,500mg/L吲哚被完全降解的时间分别为6,30h.MFC能够利用吲哚为燃料,在实现高效降解吲哚的同时对外产生电能,可用于处理含有毒且难降解有机物的焦化工业废水.     

不同有机物料中的磷形态特征研究

采用DOU的磷形态分级方法,研究了猪粪沼渣(ZZ)、牛粪沼渣(NZ)、牛粪秸秆堆肥(NJD)、污泥堆肥(WD)、农村生活垃圾堆肥(NSLD)等7种有机物料中的磷形态及其比例.结果表明,有机物料中全磷及各形态总磷存在较大差异,以猪粪沼渣全磷含量最高,为23.59 g·kg-1,以牛粪沼渣全磷含量最低,仅3.61 g·kg-1.猪粪沼渣、牛粪沼渣、牛粪秸秆堆肥、污泥堆肥中各形态总磷(Pt)大小顺序为HCl-P残留态-PNa HCO3-PNa OH-PH2O-P,而3种农村生活垃圾堆肥中各形态磷含量则为HCl-P残留态-PH2O-PNa HCO3-PNa OH-P.7种有机物料中HCl提取态磷占回收全磷(Ptt)比例达47.75%~84.96%,表明有机物料中的大部分磷更容易被如HCl等强浸提剂提取,而这部分磷不易被植物吸收利用.各有机物料中磷以无机态磷为主,无机磷占全磷比例在53.18%~87.33%之间.各形态中的无机磷以Na HCO3-Pi占形态总磷比例最高(79.72%~94.76%),且在回收全磷中主要分布于HCl提取态,各形态中的有机磷则主要分布于HCl-P和残留态-P.经堆腐后的牛粪秸秆堆肥各形态无机磷占全磷比例较牛粪沼渣均有所增加,表明好氧堆肥有助于有机物料中磷的矿化,提高有机物料中磷的有效性.     

采用连续分级提取法研究沉积物中磷的化学形态

沉积物中磷的潜在释放很大程度上取决于有机磷和无机磷的组分和分布. 为研究沉积物中不同形态磷的释放能力及其生物可利用性大小,采用连续分级提取法,以NH₄Cl、NaHCO₃、NaOH和HCl作为提取剂,同时对沉积物中有机磷和无机磷的赋存形态进行分析,将无机磷分为WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)和Ca-P_i(Ca结合态无机磷);将有机磷分为WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)、MA-P_o(中活性有机磷)和NA-P_o(非活性有机磷),并以蠡湖表层沉积物样品为例,考察了该方法的回收率及蠡湖沉积物中的磷形态. 结果表明:①该方法具有较好的回收率,与SMT(标准测量和测试)法测定结果比较,连续分级提取法对TP、无机磷、有机磷的回收率分别为93.3%~112.1%、93.9%~111.5%、76.4%~119.9%,平均值分别为99.4%、101.8%、101.0%. ②蠡湖表层沉积物中的磷以无机磷为主,其质量分数在271.29~666.34 mg/kg之间,平均值为441.03 mg/kg,占w(TP)的62.91%;不同形态无机磷质量分数表现为w(Ca-P_i)>w(Fe/Al-P_i)>w(PA-P_i)>w(WA-P_i). 有机磷的质量分数在201.76~368.52 mg/kg之间,不同形态有机磷质量分数表现为w(R-P_o)(R-P_o为残渣态磷)>w(NA_NaOH-P_o)(NA_NaOH-P_o为NaDH提取非活性有机磷)>w(PA-P_o)>w(MA_HCl-P_o)(MA_HCl-P_o为HCl提取中活性有机磷)>w(WA-P_o)>w(MA_NaOH-P_o)(MA_NaOH-P_o为NaOH提取中活性有机磷). 改进后的连续分级提取法能够同时有效分离沉积物中无机磷和有机磷的化学形态,并且能兼顾沉积物生物可利用性磷分析测试的需要.      

北京城市塑料垃圾年产量的模拟预测及其影响因素分析

揭示城市塑料垃圾年产量及影响因素、预测其发展趋势对于城市生活垃圾收集系统的优化、处理技术的合理选择和降低环境影响具有重要意义.本研究基于1989年以来北京塑料垃圾占比、城市生活垃圾产量数据和社会经济数据,利用赤池信息量准则（AIC）和灰关联度法研究了北京城市塑料垃圾占比的年变化趋势和城市塑料垃圾年产量的主要影响因素.通过多元线性回归模型（MLR）、灰色系统模型GM（1,1）和BP神经网络模型对北京城市塑料垃圾年产量进行了模拟预测.结果表明,北京城市塑料垃圾占比由1989年的1.88%,增加到2012年的14.87%.基于AIC准则预测2013—2050年北京城市塑料垃圾占比增长趋势较平缓、稳定在14%~19%之间.2000—2012年北京市城市塑料垃圾年产量由40.2×10⁴ t增加到121.1×10⁴ t,年增长15.5%.人均可支配收入是影响北京城市塑料垃圾年产量的最大社会经济因素,而常住人口的影响较低.BP神经网络是模拟预测北京城市塑料垃圾产量的最佳模型,其模拟预测结果表明：2013年后北京市塑料垃圾年产量随时间呈不规则的非线性增长趋势,到2025、2035、2050年北京城市塑料垃圾产量将分别达到335、488和859×10⁴ t,将对北京城市生活垃圾处理处置与防控管理带来巨大挑战.     

鄂州市大气VOCs污染特征及来源解析

2018年3月～2019年2月,在鄂州市主城区采用在线气相色谱仪对102种大气挥发性有机物(VOCs)定量检测,对比分析了VOCs组成、季节变化特征和日变化规律,并利用最大增量反应活性(MIR)估算了VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,鄂州大气VOCs年均体积分数为(30.78±15.89)×10^-9,总体表现为冬季高夏季低,具体表现为烷烃>含氧化合物>卤代烃>烯烃>芳香烃>炔烃.日变化规律表现为夜晚体积分数高于白天,且总体上呈"双峰"分布,芳香烃、卤代烃和OVOCs在00:00至02:00出现"第三峰".对VOCs臭氧生成潜势(OFP)贡献较大的是芳香烃和烯烃,贡献率分别为35.45%和29.5%,其中对OFP贡献率最高的物种为乙烯,达到24.217%.分析VOCs特征物种,发现机动车尾气和溶剂使用是鄂州VOCs的主要来源,其中机动车排放是最主要来源,控制鄂州机动车排放有助于削减大气VOCs活性较大的组分,从而减少臭氧的生成.     

精细化工园区工艺过程VOCs产生量核算方法

挥发性有机物(VOCs)是目前影响我国大气环境质量的关键污染物之一.工业源已成为中国最主要的VOCs排放源,其中化工行业的VOCs排放贡献尤为突出.化工企业已经大量集聚于化工园区内,因此化工园区的VOCs控制至关重要.本研究以典型精细化工园区——杭州湾上虞经济技术开发区为例,通过分析精细化工生产模式及VOCs产生原理,建立了基于工艺过程的VOCs产生量核算方法,对投料、升温、化学反应产生气体带出、清洗吹扫、真空抽气、泄压释放和蒸发逸散等生产过程的VOCs产生量进行了核算;同时运用化工流程模拟软件Aspen进行了前述生产过程VOCs产生量估算;运用2种方法对案例园区14种典型产品各工艺过程的VOCs产生特征进行了分析,并对两种方法的核算结果进行了比较.结果发现,除泄压释放环节外,两种方法的结果差异在±22%以内.进而对该园区典型企业的代表性产品进行计算方法应用,可得到精准的VOCs产生关键环节和组分.案例研究表明这一方法在定量的化工生产参数支持下估算精细化工工艺过程的VOCs产生量具有较好的精准性、简便性和可靠性.     

剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展

焚烧渐渐成为剩余污泥终极处理、处置方式,而焚烧产生的污泥灰分中又包括了污水中绝大部分(>90%)的磷.因此,从焚烧灰分中回收磷也为污水磷回收提供了最佳位点.从污泥灰分中回收磷已存在一些适用技术,但灰分中重金属含量对工艺选择有重要影响,这可能会限制灰分直接用作农作物肥料的可行性与价值.因此,磷提取并纯化是灰分磷回收的重要技术步骤,同时也需兼顾工艺经济成本与环境影响.为此,本文从磷提取与磷纯化角度总结了目前灰分磷回收技术的国际研发进展,涵盖生物法、湿式化学法和热化学法;分析比较了不同方法在技术经济、环境影响及适用灰分方面的差别.生物法行之有效、环境影响小,但完成磷回收时间漫长;湿式化学法研发、应用最为广泛,但对环境影响较大;与污泥焚烧统筹合建可使热化学法更具经济性.然而,3类不同技术工艺并不具有相互替代性,需根据灰分成分进行合理选择.此外,前端污水处理以及中端污泥前处理也应与末端灰分磷回收相结合,尽量避免过多化学药剂投加带来的污泥灰分金属含量增加.污泥单独焚烧亦是决定灰分磷回收效率的关键.欧洲政策已明显支持污泥焚烧并从灰分中回收磷,政策和做法值得我国借鉴、学习.     

碳税对我国宏观经济及可再生能源发电技术的影响——基于电力部门细分的CGE模型

本文基于电力行业上市公司年报数据将传统CGE模型中的电力部门细分为7个发电部门,其中包含水电、风电、光伏和生物质电4个可再生能源发电部门.首先基于传统CGE模型和电力部门细分的CGE模型比较了我国引入可再生能源发电技术前后征收碳税对宏观经济的影响,然后分析了单一碳税政策、碳税与可再生能源发电补贴复合政策对可再生能源发电技术发展的影响.研究发现：引入可再生能源发电技术后,征收碳税对宏观经济的负面影响相比没有引入而言将有所降低;征收碳税将促进可再生能源发电技术的发展;在征收碳税的同时如果对特定可再生能源发电技术给予补贴,可能会对未受到补贴且不具备成本比较优势的可再生能源发电技术产生“挤出效应”.     

废气源热泵在烧结余热回收系统中的应用

烧结余热回收是实现节能减排的有效途径之一。根据烧结工序的特点和余热品位,提出了环冷机余热梯级利用、热电联产的优化用能方案,并在环冷机余热的低温段用废气源热泵来提高烟气温度,并对这部分热量回收利用,从而提高烧结余热的回收利用量。