我国厨余垃圾资源化技术的多维绩效评价

随着我国大力推动生活垃圾分类管理工作,厨余垃圾的资源化利用受到越来越多关注.厨余垃圾资源化技术已有包括厌氧消化处理、好氧生物处理和昆虫饲料转化等类型,但在已有应用案例中存在资源化程度低、环境影响显著和经济效益差等诸多问题,缺乏技术绩效的系统化分析和综合性评价.为此,研究面向厨余垃圾资源化技术应用的全生命周期过程,构建了资源效率、环境影响、经济可行和社会效应的多维绩效评价指标体系(包括21项指标),以我国的14项典型技术应用项目为案例开展定量化综合评价研究.结果表明,厌氧消化和昆虫饲料转化处理技术的得分分别为58.39分和59.65分,高于好氧生物处理(49.16分);按细分技术类型,集中式黑水虻转化和中温湿式厌氧工艺得分较高,分别为67.14分和60.82分.按技术的处理规模和设施分布方式,集中式处理技术在资源效率和经济效益维度上分别比分散式技术高出13%和62%;分散式处理技术在环境影响和社会效应维度上比集中式高出8%和34%.在厨余垃圾资源化实践中,应结合当地的厨余垃圾理化性质、生活垃圾分类收集工作推进情况、财政承担能力和收运距离等多因素综合考量,因地制宜的选择适宜技术路线.     

哈尔滨城市积雪中微塑料赋存特征及生态风险评估

现有研究已表明微塑料在积雪中广泛存在,而积雪融化后产生的融雪径流汇入地表水体,所携带的微塑料对生态环境会产生一系列潜在生态风险.城市积雪与人类活动关系更为紧密,为评估城市积雪中微塑料的生态风险,本文以我国东北城市哈尔滨市为研究区,对哈尔滨市6种不同下垫面30个采样点的表层积雪进行采集,通过立体显微镜以及傅里叶红外光谱仪分析,证实了积雪中存在较高含量的微塑料.对积雪中微塑料的赋存特征(丰度、分布特点、尺寸、颜色、形状、组成成分)的分析结果表明,哈尔滨市积雪中微塑料平均丰度为850 N·L^-1,且不同下垫面丰度分布差异大,与其他介质中微塑料丰度相比整体处于偏高状态.尺寸主要以10～100μm的小尺寸微塑料为主,建设用地微塑料尺寸稍大,以100～500μm的居多.大部分下垫面颜色以透明为主,但建设用地处彩色微塑料偏多.积雪中纤维状微塑料为明显优势类型,但农田处碎片状微塑料占比较大.各个下垫面主要的微塑料聚合物类型为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET(36%)、聚乙烯PE(25%)、聚丙烯PP(16%)、聚酰胺PA(13%)、聚苯乙烯PS(10%),PET与PE为优势类型.生态风...     

生物炭添加对湿地植物菖蒲根系通气组织和根系泌氧的影响

在处理污水的潜流人工湿地中,湿地植物容易受到缺氧胁迫.尽管菖蒲(Acorus calamus L.)是一类对缺氧条件具有显著抵抗能力的湿地植物,但菖蒲的生理响应并不能完全消除湿地长期缺氧带来的胁迫.生物炭添加能够缓解菖蒲体内超氧化物和过氧化物的积累,显著降低膜脂过氧化程度,但生物炭对缓解缺氧胁迫的具体机制尚不清晰.因此,本研究通过在温室内构建5种不同的生物炭湿地,采用植物生态学分析方法,将植物根系通气组织、根孔隙度和根系泌氧相结合,研究菖蒲根部组织对生物炭添加的响应机制.结果表明,通过在传统潜流人工湿地中添加生物炭,有利于菖蒲形成根系通气组织,增大根孔隙度,生物炭投加量与根孔隙度具有显著正相关关系.在湿地中添加生物炭将利于O_2通过通气组织传输至地下部分,并以根系泌氧(radial oxygen loss,ROL)的形式扩散至根际,显著提高根系泌氧量.与其它光强相比,在3 000μmol·(m~2·s)~(-1)条件下,菖蒲泌氧能力较强,生物炭投加比例对植物ROL的影响不显著.     

鄱阳湖湿地候鸟栖息地微塑料污染特征

微塑料(粒径5 mm的塑料)污染问题日益严重.以鄱阳湖湿地候鸟栖息地之一的白沙湖为研究区,采集了湖岸边、湖中心和候鸟活动区域的湖水、底泥和候鸟粪便,利用浮选分离法对其中的微塑料进行分离,分析其微塑料污染特征.结果表明:(1)研究区不同采样点水体和底泥中微塑料丰度有较大差异,表现为湖中心湖岸边候鸟活动区域,水体和底泥中微塑料平均丰度分别为263.28个·m~(-3)和215.9个·kg~(-1),候鸟粪便中微塑料平均丰度为4.93个·g~(-1).研究区存在颗粒、薄膜、碎片和纤维这4种不同形貌的微塑料.(2)水体中微塑料以颗粒类最多,颜色主要为红色,微塑料粒径丰度表现为1 mm1～2 mm2～3 mm3～5 mm,且基本呈随粒径增大丰度减小的趋势.(3)底泥中微塑料以纤维类为主,颜色主要为紫色,湖岸边和鸟类栖息地微塑料粒径以1 mm为主,湖中心以1～2 mm为主.(4)候鸟粪便内微塑料以颗粒类为主,颜色主要为红色,粒径以1 mm为主.(5)水体、底泥和候鸟粪便中微塑料类型分布无一致性,水体和候鸟粪便颜色和粒径分布保持一致.可见,鄱阳湖鸟类栖息地已经受到了微塑料的污染,鸟类也无可避免地接触到了微塑料,警示人们微塑料将会是候鸟的新兴威胁.     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.     

腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁（ZVI）界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平（QCMD）研究了腐殖酸（HA）与钙离子（Ca（Ⅱ））在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca（Ⅱ）浓度与HA/Ca（Ⅱ）投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca（Ⅱ）,ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca（Ⅱ）沉积,然而Ca（Ⅱ）先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca（Ⅱ）沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值（ΔD）逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca（Ⅱ）浓度继续加大到200mg/L,ΔD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.     

17α-乙炔基雌二醇在微塑料上的吸附和解吸行为

以内分泌干扰物17α-乙炔基雌二醇（EE2）作为目标污染物,系统研究了5种微塑料聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）对EE2的吸附动力学、吸附等温线及解吸作用.微塑料对EE2的吸附动力学和吸附等温线的结果表明,5种微塑料对EE2的吸附能力为PA>TPU>PE>PVC>PS;5种微塑料中TPU和PA具有最大的吸附能力和吸附容量,主要归因于氢键产生的化学吸附;而PE、PS、PVC主要是依靠范德华力的相互作用.因PA和TPU对EE2的吸附能力更强,两者的解吸量均高于其他3种物质.采用解吸率来反映不同微塑料的解吸性能,发现EE2在PS中的解吸率最高,PA和TPU上解吸率相对较低.采用单因素重复测量方差分析统计学方法对EE2在5种微塑料上的解吸特性进行分析,EE2在PS与其他4种微塑料之间表现为显著性差异,其余微塑料两两之间无显著性差异;尽管肠胃液中解吸率高于去离子水,但两者并无显著性差异.     

兼氧条件下厨余垃圾发酵液作碳源的反硝化性能

在兼氧条件下,利用厨余垃圾厌氧发酵液调节反硝化系统的碳氮比（COD/TN,C/N）,并考察了其脱氮性能.结果表明,不同C/N条件下,反应系统均未出现有机物的积累,但高C/N条件下的亚硝酸盐最大积累浓度和积累速率高于低C/N;随着进水C/N的增大,反应整体脱氮率和反硝化速率不断增大,当C/N为13时,反硝化速率达到了最大值,为9.79mg/（gVSS·h）,其脱氮率超过95%;相同C/N条件下,反硝化速率和最大亚硝酸盐积累浓度均与进水硝酸盐浓度成正比.此外,实验结果表明,兼氧条件下的反硝化过程虽不易出现COD残留,但去除单位氮所需的有机物更多,且整体反硝化速率以及亚硝酸盐还原速率均低于厌氧条件.     

填埋场原位好氧稳定化技术的应用现状及研究进展

综述了原位好氧稳定化技术的原理、系统构成、关键单元的设计和优化及终点评价,结合我国填埋场及垃圾特点,展望了该技术在我国的发展前景和挑战.均匀布气及配水是原位好氧稳定化项目实施过程中主要的难点.做好渗滤液导排保证堆体最优含水率、优化曝气及提气管道布局、分层整治并辅以高压局部曝气有望提高氧气利用率;采用分层回灌或者压力回灌以及控制回灌速率可分别改善液体回灌过程中的屏障效应和大孔隙出流效应,保障堆体布水均匀.好氧稳定化处理后垃圾腐殖土及场底土壤的风险评价体系及最终出路尚未明确,后期加强相关基础研究以指导工程应用是必要的.     

EGSB-CANON工艺启动及动力学特性

采用EGSB（Expanded Granular Sludge Bed）反应器,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中通过改变曝气方式以及优化曝气/非曝气逐步实现CANON工艺的稳定运行.通过研究不同曝气/非曝气条件下CANON工艺的脱氮性能的变化,探究系统内不同污泥粒径中功能菌的活性,揭示EGSB反应器不同的运行条件以及系统内不同粒径的微生物聚集体在CANON工艺启动过程中的影响机制与菌群结构特性.结果表明,当恒定曝气量为0.5L/min,曝气/非曝气为2：1（60min：30min）时,实现了AerAOB（Aerobic Ammonia-Oxidizing Bacteria）与AnAOB（Anaerobic Ammonium-Oxidation Bacteria）协同脱氮的目的,并成功将NOB（Nitrite-Oxidizing Bacteria）的活性由3.41mgN/（h·gVSS）抑制到0.75mgN/（h·gVSS）.在对AnAOB的双底物（NO₂^--N和NH₄⁺-N）抑制动力学结果进行Haldane拟合时,得到NH₄⁺-N和NO₂^--N的半饱和常数（k_s）、抑制动力学常数（k_h）分别为106.8,331.9mg/L,272.4,66.61mg/L,相关性系数（R²）分别为0.98133和0.99142.在CANON污泥颗粒化形成过程中,污泥粒径在0.154~0.335mm范围内主要以AerAOB为主,污泥粒径在1mm以上主要以AnAOB为主.不同粒径下微生物聚集体的协同作用以及稳定的群落结构实现了CANON工艺的稳定运行.