低温下PAA/载钴陶粒基反硝化滤池处理含杂环类药物生化尾水研究

本课题组前期构建了载钴陶粒活化过氧乙酸(PAA)体系(PAA浓度为150mg/L),实现了对典型杂环类药物(磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺嘧啶(SDZ)、卡马西平(CBZ)和甲氧苄啶(TMP),浓度均为20mg/L)的高效降解.为实现对反硝化滤池功能的原位升级,本研究进一步探索低温下PAA/载钴陶粒基反硝化滤池处理含上述杂环类药物生化尾水的效能.在15℃、进水COD为60mg/L、NO₃^--N为20mg/L、四种杂环类药物均为20μg/L、载钴陶粒投加比例为3%、PAA浓度为150μg/L和300μg/L时,滤池取得了较好的总氮和杂环类药物去除及急性毒性削减效果,出水TN达到一级A标准要求,SMX、SDZ、CBZ、TMP的平均降解率分别为67.20%、75.17%、80.90%和70.26%;随着HRT的缩短,出水急性毒性上升,但均属于低毒;反应器浸出钴离子浓度低于1mg/L,符合地表水环境质量标准规定.该滤池中微生物物种分布更加均匀,且关键菌属Paracoccus和Gordonia和napA、narG、nirK基因丰度提高对杂环类药物和TN的去...     

给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附性能

给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明：溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。     

固废基陶粒对含磷废水的处理研究

在前期研究固废基陶粒的制备及性能表征的基础上,该文采用静态和动态试验方法,开展固废基陶粒处理模拟含磷废水研究。结果表明：在初始浓度为17 mg/L和反应温度为293 K时,固废基陶粒对水中磷的平衡吸附量可达1.013 mg/g,Freundlich吸附等温模型和准一级动力学方程都能较好地描述该吸附过程(R²>0.95),且是一个自发的放热的物理吸附过程。在反应温度为293 K时,随着初始浓度由5 mg/L增至17 mg/L,基于固废基陶粒的固定床反应装置去除水中磷的穿透曲线变得越来越陡峭,穿透时间和饱和时间分别由34 h和60 h缩短至18 h和32 h,此外Yoon-Nelson固定床反应动力学方程能比较精确地描述动态除磷过程(R²>0.95)。     

溶液中六溴环十二烷的光解动力学研究

该研究开展了工业级六溴环十二烷(HBCD)在6种溶剂体系(乙腈、甲醇、水或其混合溶液)中的光降解,以紫外灯为光源(光强0.8 m W/cm²),照射1 h后,溶液中的HBCD都发生了显著的降解,其中T31(甲醇∶乙腈=3∶7)溶液中,HBCD降解最快。T51(甲醇∶水=7∶3)降解了66%,其他5个体系中降解率达到80%以上。线性拟合后,6种溶剂体系样品浓度和反应时间的相关性R²均>0.9,表明HBCD的光降解为一级动力学过程。随着溶剂体系中乙腈含量的减少,HBCD光降解的半衰期从15 min延长到38 min。而在同样的溶液体系中,以太阳光作为光源,模拟自然环境中的光降解,HBCD降解均不明显。实验所使用的光源和太阳光能量分布差别较大,造成实验模拟和实际情况的差异。HBCD在自然界的光降解可能不占其降解转化过程的主导地位。     

苯高效降解菌Corynebacterium sp.AL-5的筛选及其降解机理研究

在产石化企业污染场地风险防控日益受到关注,高性能生物降解菌剂是在产企业成功原位生物修复的关键.本研究从苯系物降解菌群中筛选并分离出高效苯降解菌株,经细菌形态和16S rRNA序列分析鉴定菌株,通过改变单一因素研究降解菌株的降解特性,并通过LC-Q-TOF-MS/MS检测中间代谢产物,进而推测菌株的苯降解途径.结果表明,高效苯降解菌株经鉴定命名为Corynebacterium sp.AL-5.菌株AL-5在28℃、pH=8.0、添加100 mg·L^-1酵母粉的培养条件下,10 h内可完全降解初始浓度为100 mg·L^-1的苯,并阐明了菌株AL-5通过苯酚和邻苯二酚途径降解苯.此外,菌株AL-5可在混合BTEX体系中同时降解苯和甲苯,半衰期分别为3.3 h和12.9 h,符合零级动力学方程和一级动力学方程.本研究可为在产石化企业苯污染土壤和地下水原位生物修复提供菌种资源和理论支撑.     

基于互相关时差法的核电安全壳泄漏定位方法研究

目的 基于声发射检测原理,探究一种适用于核电安全壳的泄漏定位方法。方法 首先,开展安全壳结构的声波传播特性研究;其次,基于时频分析,对安全壳泄漏产生的声信号进行滤波预处理,基于分布式传感网络,利用互相关系数曲线,估计不同传感器信号时延;最后,采用双曲线法,对泄漏源进行定位,得到定位观测点,对观测点进行离散系数加权,得到预测泄漏源位置。结果 安全壳上波速平均值为3 026.2 m/s,泄漏声信号的频带主要集中在15~80 kHz,没有明显的时域特征。采用该方法对模拟安全壳上的泄漏源进行定位,平均定位误差为4.31 cm。结论 安全壳上周向和轴向的波速差异不大,可近似认为是各项同性的。基于离散系数加权的互相关时差法定位效果良好,满足安全壳结构泄漏定位需求。     

中国生猪耗粮系数时空演变特征

当代中国,生猪饲料粮的生产与消费已经逐渐成为影响我国粮食安全保障的重要问题。耗粮系数是合理测算饲料粮需求量的核心,厘清其时空演变特征对准确测算饲料粮数量具有重要意义。通过着重测算2000—2018年中国不同规模饲养生猪耗粮系数,探讨其时空演变特征及可能原因,得到以下主要结论：（1）近年来我国生猪耗粮系数呈现出明显的上升趋势,由2000年的2.39上升至2018年的2.76,年均增长0.023。（2）不同规模饲养生猪耗粮系数的差距逐渐缩小,主要受到饲养过程中使用的精饲料占比变化趋同的影响。（3）大规模饲养生猪的粮食转化效率和时间效率均高于其他规模。（4）散养生猪的耗粮系数在空间上呈现“南北高,中部低”,其他规模则呈现“北高南低,中部高东西低”的格局。从提高粮食利用效率的角度,我国生猪养殖宜继续推动大规模饲养。     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

浏阳河长沙段CODMn、NH3-N和TP综合降解系数研究

采用现场水团追踪法,研究了浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与河段水流流速之间的相关关系,并通过河段历史水文和水质监测数据对所建立的相关方程进行了验证.结果表明,浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与流速之间呈明显的线性相关关系,相关方程形式分别为K（COD_Mn）=0.037+0.635v、K（NH₃-N）=0.059+0.315v和K（TP）=0.004+0.140v.所建立的线性相关方程对研究河段COD_Mn、NH₃-N和TP浓度预测结果的决定系数均大于0.90、相对均方根误差均小于0.10.受风浪作用、紊动水流和弯道环流的影响,当流速小于0.35m/s时,顺直河段的污染物综合降解系数均大于弯曲河段的污染物综合降解系数;当流速大于0.46m/s时,弯曲河段污染物综合降解系数均大于顺直河段的污染物综合降解系数.研究成果对浏阳河长沙段水质管理与水环境保护具有重要的参考价值.     

京津冀“以电代煤”替代大气污染物排放清单

本研究建立了基于人工神经网络的民用散煤燃用量估算模型,得到了京津冀地区“以电代煤”替代民用散煤大气污染物排放清单.结果表明：截止到2018年,京津冀地区“以电代煤”替代散煤用户约259万户,每年可减少散煤燃烧约706.6万t,减少PM_2.5、NO_x、SO₂的排放量分别约为2.81,0.76,2.17万t.其中,北京市和天津市实施效果较为明显,占京津冀地区“以电代煤”散煤替代总量的62.01%和22.82%.基于调研数据得到京津冀各市燃煤量月分布系数,1月份分布系数最大,燃煤量占比为27%~40%.