机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min-1,球磨时间为5 h,养护温度60 ℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪（AAS）测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙（C—S—H）、斜方钙沸石和钙矾石（AFt）等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率（20~60℃·min-1）和终温（400~600℃）作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

城市污水处理过程中不同形态氮类营养物的转化特性

针对不同形态氮类营养物在城市污水处理系统中迁移转化机理尚不明确这一问题,通过现场监测和实验室模拟分析,研究不同形态氮类营养物在整个城市污水处理系统(A/A/O工艺)中的转化特性。研究结果表明,在原污水总氮中溶解态氮和颗粒态氮比例相当,浓度分别为39.28 mg/L和41.24 mg/L,无机氮是溶解态氮的主要成分,比例占93.2%(36.61 mg/L),而有机氮含量极少,仅为2.67 mg/L。在颗粒态氮中有机氮比重很大,约占96.58 %(39.83 mg/L)。在整个一级处理过程中溶解态氮变化量很小,而颗粒态有机氮减少了45%,总氮降低主要是由于颗粒态有机氮通过沉淀作用去除而实现的。现场监测和模拟实验结果表明,溶解性有机氮在厌氧区和缺氧区中由于被厌氧微生物降解而大幅度减少,而在好氧区却有一定程度的增加。二级出水中的氮主要还是以无机氮为主,可通过进一步优化工艺参数来强化系统硝化/反硝化作用,去除污水中残留的无机氮。     

蔬菜类废弃物甲烷发酵的产气潜能及过程特征

蔬菜废弃物具有适合厌氧发酵的特性。采用Batch实验方法,对5种常见的蔬菜废弃物的产气潜能进行研究,并在此基础上进一步对厌氧发酵过程限制性步骤及物质转化特征进行分析。研究结果表明:5种蔬菜废弃物累积产甲烷量在发酵0～10 d内增加较快,土豆和白菜废弃物产甲烷潜能最大,分别达到102 mL·g-1(VS),和83 mL·g-1(VS),而黄瓜废弃物的甲烷化潜能较低,只有35 mL·g-1(VS)左右。动力学参数拟合表明:土豆和白菜废弃物厌氧发酵水解、酸化、乙酸化和甲烷化各过程转化速率都明显高于其他废弃物,并且各过程最大转化潜能也较其他类蔬菜高出2倍之多。厌氧发酵限制性步骤分析表明,快速水解生成的SCOD不能有效地转化为VFAs,限制了白菜废弃物厌氧消化的后续转化,而VFAs的累积则是胡萝卜、黄瓜和土豆废弃物厌氧发酵的限制性步骤, SCOD以及VFAs同时累积是茄子废弃物发酵过程的显著特征。对各物质发酵过程物质转化特征分析表明,各废弃物由于4 d以后甲烷菌对乙酸的利用减慢,导致丙酸向乙酸的转化减慢而发生累积现象,10 d以后由于产酸过程的减弱,累积的丙酸盐逐渐转化。     

城市污泥用作无土草坪基质

根据混料设计{3,2}单形格子理论设计,研究了蛭石、污泥堆肥与珍珠岩的不同配比混合基质对碱茅草生长的影响。分别从基质理化性状、碱茅草生长生理指标、草坪综合质量和草坪生产周期等方面分析了各基质的优劣。研究表明:蛭石与堆肥混合基质(T4),珍珠岩与堆肥混合基质(T6),蛭石、珍珠岩和堆肥混合基质(CK1)具有良好的理化性状,其养分充足,容重和pH值适宜,可促进株高增长,提高叶绿素含量。与大田(CK2)相比,T6、CK1游离脯氨酸含量明显较高(PP>0.05)。综合评价草坪草质量以CK1最高,T4次之。通过建立基质配比与碱茅草生产周期的关系模型模拟优化共得5 151套基质配比方案,其中生产周期最短为19 d,包含388套方案,体积分数范围分别为:49%≤x1(蛭石)≤87%,13%≤x2(污泥堆肥)≤31%,0≤x3(珍珠岩)≤29%;因此,将城市污泥堆肥用作无土草坪基质是一种非常经济有效的污泥资源化途径。     

不同粒径垃圾焚烧底渣的特性和PAHs含量及毒性浸出

研究了不同粒径垃圾焚烧底渣的质量分布、物质成分(XRF)、晶体结构(XRD)、PAHs含量、酸反应特性、PAHs含量以及在2种浸出液中的毒性浸出情况。在比较国内外相关研究的基础上,实验得出垃圾焚烧底渣主要分布在粒径大于0.28 mm范围内,相比一些地区的研究结果要偏细;主要的物质成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O和K2O,而主要的晶体结构则分别为CaCO3、SiO2、Ca(OH)2和Mg0.3Ca0.97CO3,都与其他地区的研究结果基本相同;PAHs含量为0.043 4~0.247 mg/kg,与一些研究欧洲地区底渣中PAHs的含量的结果基本相近,且PAHs同类物的含量也随着底渣粒径的减小而增大;同时,实验还得出底渣中8种重金属在2种浸出液中的浸出浓度都未超出危险废物浸出毒性鉴别标准值(GB 5085.3-2007),但当底渣粒径大于0.6 mm时,其对环境中酸性物质的缓冲能力变弱。通过比较国外的一些研究结果,得出如将底渣作为建材利用时,需采用相应防范措施以防止其所含的重金属对周围土壤和水体的影响。希望能为进一步认识、处理和利用垃圾焚烧底渣提供一定的理论参考。     

釜溪河自贡城区段季节性低氧成因研究

釜溪河为沱江一级支流,在自贡城区段设有国考碳研所断面。收集碳研所断面近10年来水质自动站数据,分析溶解氧(DO)变化特征,采样调查釜溪河自贡城区段水质及河道底泥污染状况,采用相关性分析、数值模拟等,研究分析釜溪河自贡城区段溶解氧分布特征及碳研所断面季节性低氧成因。研究结果表明,碳研所断面的溶解氧质量浓度变化特征呈现春末夏初最低,白天高晚上低的特征。釜溪河碳研所断面河水耗氧类污染物质量浓度较沱江流域内其他断面高,耗氧强度较大,溶解氧质量浓度较沱江流域其他断面偏低;其次,研究河段中釜溪河污水厂以下河段受污水厂低氧水排入和金子凼堰底层低氧水下泄影响,其溶解氧水平整体较污水厂以上河段低;最后,河段底泥有机质含量较高,春夏季气温升高将导致微生物分解活性增强大量消耗溶解氧,同时,闸坝和外来水体排入的水文扰动造成污水厂以下河段水温梯度弱,表层溶解氧易受底层低氧水影响,促使断面形成季节性低氧现象。溶解氧预测模型结果也进一步证实了温度变化和垂向温度梯度弱是碳研所断面溶解氧质量浓度季节性偏低的主要因素。     

气候变化背景下国外城市韧性研究新进展——基于citespace的文献计量分析

采取知识图谱和传统文献研究相结合,借助Citespace软件分析1993-2018年国外城市研究领域有关韧性的研究。通过关键词共线归纳出国外城市韧性研究的特点为:①城市韧性与气候变化适应以国家尺度及地区尺度居多,对于社区尺度和家庭尺度研究偏少,未来对于韧性评估方法应按照需求进行调整,对于韧性研究单元的划分,应当注重社区尺度以提升研究精度;②城市韧性治理模式与社会动力机制上应该基于中国制度背景并本土化和具体化,此外,韧性治理模式也应与社会公平、公众参与等相结合,制度韧性、经济韧性、社会韧性仍有进一步细化的空间;③城市韧性与景观关系,研究可注重与地理学、经济学、社会学等多学科交叉融合,与大数据和智慧城市相结合,土地利用分析上可与实际案例相结合,更加细化和可比化,应当与城市问题紧密结合,研究尺度上应加强社区尺度的对比研究。     

面向工业污染源排放的城市大气环境系统韧性评价及其时空演化

关中城市群是西部地区两大城市群之一。在该区域内有较多重污染企业。为探索关中城市群各市大气环境系统的韧性水平,将韧性理念应用于城市大气环境系统,并以工业污染源排放为视角,建立基于风险矩阵理论 (RMA) 与PSR的韧性评价模型,利用基于博弈论的组合赋权法确定PSR权重,并采用Sobol方法对模型进行敏感性分析,实现对关中城市群2018—2020年城市大气环境系统韧性时序演化及空间分布的实证分析。结果表明：非甲烷总烃、甲醇、氟化物及硫化氢属于敏感参数,其中甲醇为高敏感参数;从时间维度看,2019年关中城市群各城市大气环境系统韧性水平普遍高于2018年和2020年;从空间维度看,关中城市群各城市大气环境系统韧性水平呈现出“非均衡不稳定性”,3年中仅有西安、渭南及平凉3市达到高度韧性水平,中低韧性区域占绝大部分。提出相应的区域大气污染控制策略,如加强城市间的经验交流和分工协作、发挥西安的辐射带动作用、实施韧性区分类管理等。本研究可为关中城市群城市大气环境系统韧性建设提供参考。     

基于无人机高光谱和BP神经网络的城市水体污染监测

我国大多数流域存在不同程度的水体污染,城市水体污染防治与监测是一项艰巨而漫长的任务,而传统水质监测和卫星遥感方法在水体面积较大、水流运动不稳定、周边地形复杂的河流或城市湖泊的水质监测表现为适用性差、准确度低。基于无人机的高光谱遥感技术具有覆盖范围广、数据获取快速等特点,对城市水体污染监测具有一定的应用价值。以珠海市城市水域为研究对象、无人机高光谱数据为数据源,利用线性回归模型和BP (Back Propagation) 神经网络模型方法,分别建立了波段组合反射率与水体叶绿素a、氨氮和磷酸盐3种水质指标之间的最优反演模型,并通过实际样品验证了该模型在城市水体中的适用性。该研究结果不仅为大数据驱动的水质分析提供了重要的技术支持,也为无人机技术应用于城市水体污染程度评价和动态监测提供新方法。