辅料及工艺参数对干旱地区污泥堆肥物理指标动态变化的影响

针对我国西北干旱地区污泥堆肥过程中存在升温速度慢和缺少适宜堆肥技术参数的问题,通过大型条垛式污泥堆肥正交实验,研究堆肥过程中堆体的温度、pH、电导率、含水率的动态变化过程,以期明确适宜该地区的污泥堆肥技术参数。结果表明,当玉米秸秆配比为15%时,堆体的升温速度达17.3 ℃∙d⁻¹,最高温度可达75 ℃以上;当秸秆粒径为5 cm时,高温持续时间最长,达22 d;堆体的电导率随着秸秆配比的增加呈增加的趋势,堆肥结束后以秸秆配比15%的电导率值最大。从水分变化来看,堆肥10 d后,污泥先静置6 d后翻抛的堆体上层含水率高,而常规翻抛的堆体各层含水率在15 d后呈现下层>上层>中层的垂直空间分布。总体而言,玉米秸秆粒径对堆体温度影响最大,而玉米秸秆配比对堆体含水率影响最大。西北干旱区污泥条垛式堆肥最优技术参数为添加5 cm粒径的玉米秸秆15%,完全混合先静置6 d后进行翻抛。本研究结果可为我国西北干旱地区生活污泥高效堆肥提供参考。     

景观湖泊黑臭水体生态修复措施和效果——以武汉市金湖生态修复工程为例

为修复受到污染呈黑臭状态的金湖水体,建设金银湖国家湿地公园,在分析金湖水质、底质概况及黑臭水体成因的基础上,采取点源污染、面源污染、内源污染同步控制和边治理边修复的方法,在不进行大规模清淤、不扰动水体情况下建设湖滨缓冲带,对湖泊底质进行修复。结果表明：湖泊水质得到了明显改善,各项水质指标均低于《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭标准限值,修复后水质达到了地表水Ⅲ类标准;在中央环保督察组巡视反馈重点整治湖泊水质变化报告中被评为“好转”等级,实现了黑臭水体治理以及生态修复的目标。该治理修复案例可为城市内陆景观湖泊生态修复提供参考。     

4种碱基添加剂对1,2,4-三氯苯污染土壤热脱附效果的影响

含氯有机物是土壤中常见的污染物质,对人体危害大,采用热脱附修复技术去除。通过改变加热温度、加热时间及添加4种碱性物质 (NaHCO₃、NaOH、Ca(OH)₂、CaCO₃) 等条件获取TCB的去除效率及污染土壤理化性质变化情况。实验结果表明,热脱附能有效去除土壤中TCB,当温度为350 ℃加热30 min时,污染土壤中TCB去除率为83.27%;碱性物质的添加能有效强化热脱附过程,添加1%的NaHCO₃、NaOH、Ca(OH)₂和CaCO₃后,TCB去除率分别提高了28.28、26.13、20.28、18.19%。碱性物质的添加促进了TCB的脱氯和降解,相比于无碱性物质热脱附,添加1%NaHCO₃和NaOH后尾气中DCBz增加了5.4 ug·L⁻¹和3.65 ug·L⁻¹。热脱附后土壤有机碳、有效磷质量分数和阳离子交换量减少,电导率增大;碱基协同热脱附前后土壤的总有机碳质量分数变化不大,土壤中有效磷质量分数和阳离子交换量明显增大,脱附条件为250 ℃、30 min以及1%的Ca(OH)₂时,脱附前后有效磷由57.5 mg·kg⁻¹增大至80.2 mg·kg⁻¹,阳离子交换量由19.72 cmol⁺·kg⁻¹增大至24.4 cmol⁺·kg⁻¹。本研究结果可为热脱附技术修复三氯苯污染土壤提供技术参考。     

加油站油气回收系统VOCs泄漏FID现场检测方法及效果分析

油气回收系统密闭点VOCs泄漏质量分数值是衡量加油站是否存在超标排放的重要指标。为提高加油站VOCs泄漏检测的时效性、代表性与准确性,采用FID现场检测方法对郑州市某加油站油气回收系统进行了检测,全方位对比分析了实验室气相色谱法与现场检测法的检测时效性、准确性,提出了密闭区域检测及质量保证和控制建议,并根据实际检测数据分析了易泄漏点。结果表明：采用FID现场检测方法对油气回收系统密闭点进行检测,能使检测成本降低90%,检测效率提高 15 倍;在现场检测前完成仪器的校准、响应时间的测定与精密度的验证工作,可使VOCs最大质量分数偏差维持在5%以下,这进一步验证了FID现场检测方法测量的准确度;油气回收系统泄漏点的确定及现场检测流程和步骤的优化,可有效提高检测数据的代表性;检测设备的定期校准,可确保FID示值相对误差在±10％范围内,响应时间不超过30 s,从而为检测质量控制提供保障;为确保泄漏点完好,结合实际检测工作,应采用液位仪自动计量技术,加强设备的维护保养并设置加油枪气液比为1.05～1.15。综上所述,在保证FID的准确性与稳定性的前提下,采用FID现场检测方法对油气回收系统VOCs泄漏质量分数进行检测具有时效性强、准确度高、数据代表性强等优势。本研究结果可为加油站采用FID现场检测油气回收系统VOCs泄漏的质量分数提供参考。     

生物炭负载γ-MnO2纳米复合材料活化过一硫酸盐降解对氯苯酚的性能及机理

采用水热法合成了4种不同晶相结构MnO₂及生物炭负载γ-MnO₂复合纳米材料,并对其活化过硫酸盐(PMS)降解4-CP的性能进行了研究。采用XRD、SEM、EDS以及XRF等手段对不同复合纳米材料进行了表征分析,发现仅有γ-MnO₂成功负载到生物炭材料表面形成γ-MnO₂@BC复合纳米材料。在优化条件下,γ-MnO₂@BC活化PMS体系能在20 min内将10 mg·L⁻¹对氯苯酚完全降解。γ-MnO₂@BC对H₂PO₄⁻之外的阴离子均表现出较强的抗干扰性。采用自由基捕获及电子自旋共振波谱(ESR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了该复合纳米材料活化PMS降解污染物的机理。结果表明,γ-MnO₂@BC活化PMS产生的活性氧物种为单线态氧,并发现Mn(III)与Mn(IV)的比值是影响不同晶相二氧化锰催化性能的主要因素。     

环渤海地区空气质量时空变化特征及动态预测

基于环渤海地区2017—2021年各城市空气质量指数(AQI)、污染物浓度与社会经济数据,利用数理统计、克里金插值法对环渤海地区AQI与污染物浓度的时空变化特征进行分析,运用皮尔逊相关性分析方法探讨AQI与污染物浓度、社会经济因素的相关关系,采用时间序列预测模型对2022年6月—2023年12月空气质量及污染物浓度进行预测。结果表明:环渤海地区AQI及污染物浓度大致呈逐年降低的趋势。AQI的逐月变化呈"W"形,O₃浓度的年内变化呈倒"V"形,其余污染物则呈现与O₃相反的变化趋势。AQI大致呈现西南高、东北低的空间分布特点,而污染物浓度分布具有明显的空间差异。环渤海地区5个代表性城市的AQI类别以良好为主,冬季首要污染物主要为PM_2.5、PM₁₀,夏季首要污染物以O₃为主。人口数量是影响AQI的主要因素,城市园林绿地面积对AQI具有一定影响。预测结果显示,未来环渤海地区AQI、主要污染物浓度(O₃除外)均呈现出随时间的推移逐渐下降的变化趋势。     

鸟粪石负载硅藻土对土壤铅和金霉素的同步修复作用

使用镁盐改性硅藻土回收沼液中氮磷制得鸟粪石负载硅藻土 (Struvite-loaded diatomite,SD) ,将其用于土壤中铅 (Pb) 和金霉素 (CTC) 复合污染的原位修复。采用吸附-解吸实验评估SD对Pb和CTC迁移特性的影响,同时,通过测定土壤pH和酸缓冲能力、土壤Pb和CTC的有效态和形态、土壤速效磷和微生物群落结构变化等考察SD对土壤Pb和CTC的钝化能力,借助SEM、XRD、FT-IR等表征手段揭示其修复机理。结果表明,SD能有效降低Pb和CTC在土壤中的迁移特性;SD投加质量分数为3%,稳定49 d后,土壤酸中和能力提升1倍以上,土壤有效态Pb和CTC含量分别降低26%和56%,酸溶态Pb占比降低10%,残渣态Pb占比升高18%, CTC的水溶态和松散结合态占比分别降低5%和13%,紧密结合态CTC升高11%,一定程度上降低了Pb和CTC在土壤中的生物有效性;SD的投加可提升土壤速效磷含量,提高土壤微生物的相对丰度和多样性,尤其增加酸杆菌门 (Acidobacteria) 、绿弯菌门 (Chloroflexi) 和芽单胞菌门 (Gemmatimonadetes) 的相对丰度,降低放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度;SD对土壤Pb和CTC的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。该研究可为污水氮磷资源化利用和重金属抗生素复合污染土壤原位修复提供参考。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。