CH4 emission and conversion from A2O and SBR processes in full-scale wastewater treatment plants

Wastewater treatment systems are important anthropogenic sources of CH4emission. A full-scale experiment was carried out to monitor the CH4 emission from anoxic/anaerobic/oxic process(A2O) and sequencing batch reactor(SBR) wastewater treatment plants(WWTPs) for one year from May 2011 to April 2012. The main emission unit of the A2O process was an oxic tank, accounting for 76.2% of CH4emissions; the main emission unit of the SBR process was the feeding and aeration phase, accounting for 99.5% of CH4emissions. CH4can be produced in the anaerobic condition, such as in the primary settling tank and anaerobic tank of the A2O process. While CH4can be consumed in anoxic denitrification or the aeration condition, such as in the anoxic tank and oxic tank of the A2O process and the feeding and aeration phase of the SBR process. The CH4emission flux and the dissolved CH4concentration rapidly decreased in the oxic tank of the A2O process. These metrics increased during the first half of the phase and then decreased during the latter half of the phase in the feeding and aeration phase of the SBR process. The CH4oxidation rate ranged from 32.47% to 89.52%(mean: 67.96%) in the A2O process and from 12.65% to 88.31%(mean: 47.62%) in the SBR process. The mean CH4 emission factors were 0.182 g/ton of wastewater and 24.75 g CH4 /(person·year) for the A2O process, and 0.457 g/ton of wastewater and 36.55 g CH4 /(person·year) for the SBR process.     

沼泽湿地CO2、CH4、N2O排放对氮输入的响应

利用静态暗箱-气象色谱法，选取小叶章沼泽化草甸进行野外原位试验，研究氮输入对沼泽湿地CO2、CH4和N2O等3种温室气体排放的影响,结果表明：氮输入对沼泽湿地CO2和CH4排放有明显影响，其季节排放总量分别是对照处理的1.3和2.5倍，但对CO2和CH4的季节变化模式无明显影响；氮输入对N2O的排放强度和季节变化模式均有显著影响,CO2排放通量与5cm深土壤温度存在显著的正相关关系，与地表温度和1.5m气温存在指数关系，而CH4和N2O排放与温度之间没有显著的相关性．在20、100和500年时间尺度上氮输入处理的CH4和N2O全球增温潜势（GWP）分别比对照处理增加了150％、150％和80％，表明氮输入在长、短时间尺度上都是增强CH4和N2O的温室效应的。     

模拟氮沉降对闽江口淡水感潮沼泽湿地CO2、CH4排放通量的短期影响

为了评价氮沉降对我国亚热带河口区淡水感潮沼泽湿地CO_2、CH_4排放通量的影响,在福建闽江口道庆洲淡水感潮短叶茳芏沼泽湿地,设置对照CK[0 g·(m~2·a)~(-1)]及3个梯度的氮沉降处理:N1[24 g·(m~2·a)~(-1)]、N2[48 g·(m~2·a)~(-1)]和N3[96 g·(m~2·a)~(-1)],采用静态箱-气相色谱法测定短叶茳芏湿地CO_2、CH_4排放通量,并同步观测相关环境因子.结果表明,(1)与对照相比,N1处理CO_2排放通量增加20.30%,N2处理CO_2排放通量减少10.05%,N3处理CO_2排放通量增加4.06%,除了12月的N2、N3处理CO_2排放通量与对照间有显著差异外(P0.05),其它时间各处理间CO_2排放通量差异性不显著(P0.05).(2)与对照相比,N1处理CH_4排放通量提高64.51%,N2处理CH_4排放通量提高30.23%,N3处理CH_4排放通量提高80.57%,但是各处理间CH_4排放通量的差异性未达到显著水平(P0.05).(3)CO_2、CH_4排放通量与土壤温度具有显著的正线性相关关系(P0.05),与土壤EC、土壤p H的相关性不显著(P0.05).     

纳米铁锰氧化物对钒的吸附特性研究

为寻求处理土壤和地下水钒污染的吸附剂,采用模拟实验,开展了纳米铁锰氧化物(MnFe_2O_4)对五价钒(V~(5+))的吸附特征研究,分析了纳米铁锰氧化物浓度、pH值、时间、温度和初始钒浓度等因素对MnFe_2O_4吸附V~(5+)的影响,以揭示纳米铁锰氧化物的吸附动力学及热力学等特征,并通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)等表征方法分析了纳米铁锰氧化物吸附V~(5+)的机理.结果表明,在初始钒溶液为100 mg·L~(-1),MnFe_2O_4加入量为0.1 g,pH=4,温度为25℃的条件下,吸附过程在24 h达到平衡,且此条件下有最大吸附值和吸附率,分别为15.14 mg·g~(-1)和60.54%.纳米铁锰氧化物吸附钒的动力学过程符合伪二级动力学模型,等温吸附线符合Langmuir模型.热力学研究表明,升高温度有利于吸附,吸附过程为吸热过程.由扫描电镜结果可知,纳米铁锰氧化物有较大的比表面积,可提供较多的活性位点.因此,纳米铁锰氧化物可作为一种吸附材料用于钒污染废水处理.     

三峡水库两条支流水-气界面CO2、CH4通量比较初探

三峡水库是亚热带气候背景下的超大型水库,其水生生态系统碳循环过程存在显著的时空异质性.本研究于2010年6月～2011年5月对三峡水库两条支流(龙溪河、澎溪河)水-气界面CO2、CH4通量特征进行了1 a的定位跟踪观测与比较分析.研究发现,位于三峡水库库尾变动回水区的龙溪河CO2、CH4通量年均值分别为(7.30±1.89)mmol·(m2.h)-1、(0.11±0.095)mmol·(m2.h)-1.而位于三峡水库库中常年回水区的澎溪河CO2、CH4通量年均值分别为(0.71±0.46)mmol·(m2.h)-1、(0.007 4±0.001 7)mmol·(m2.h)-1.龙溪河的温室气体通量水平显著高于澎溪河,季节性变化剧烈,幅度也显著大于澎溪河.相比澎溪河,龙溪河回水区极不稳定的水力、生境条件让浮游植物难以稳定生长,其水体固碳能力显著受限;加之龙溪河受淹区域土壤有机质、全氮含量以及单位流域面积内污染负荷程度均显著高于澎溪河,共同导致了龙溪河温室气体通量水平普遍高于澎溪河流域.两条支流CH4通量的主要影响因素仍需进一步研究.     

稻田CO2、CH4和N2O排放及其影响因素

采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对稻田CO2、CH4和N2O排放进行田间原位测量.植株参与的稻田CO2排放季节变化与温度的季节变化一致,气温(土温)是主要驱动因子;而土壤水分状况是稻田CH4、N2O排放和无植株参与的稻田CO2排放季节变化的主要驱动因子.稻田非淹水期N2O和CO2排放与土温、气温呈极显著指数正相关(p＜0.001),两气体之间亦呈极显著线性正相关关系(p＜0.001).水稻植株自养呼吸和土壤呼吸的温度系数(Q10)分别为2.17和1.68.稻田CO2排放与水层深度呈弱的负相关关系(p＜0.05).无植株参与的稻田CO2、CH4和N2O季节平均排放速率分别为198.35±34.00mg/(m2·h),0.63±0.29mg/(m2·h)和169.57±75.30μg/(m2·h),而在植株参与下3者季节平均排放速率分别为1133.51±51.16 mg/(m2·h),1.39±0.20mg/(m2·h)和231.48±35.09μg/(m2·h).碳收支模拟计算结果表明,稻田生态系统表现为对大气中碳的净吸收.     

介质阻挡放电处理水中3,4-二氯苯胺机理研究

采用介质阻挡放电产生低温等离子体来处理水中3,4-二氯苯胺(3,4-DCA),考察了放电功率、空气流量、金属离子(Fe2+、Cu2+)浓度、光催化剂二氧化钛对3,4-DCA去除率的影响,并分析了降解产物及可能的降解机理.实验结果表明,介质阻挡放电方法对3,4-DCA有良好的去除效果,在3,4-DCA初始浓度为30mg·L-1,放电功率为80W,空气流量为1L·min-1时,放电处理6min后3,4-DCA的去除率可达92.5%.增加空气流量能显著地提高3,4-DCA的去除率,添加亚铁离子(Fe2+)浓度和光催化剂TiO2均能提高3,4-DCA的去除率,且存在最佳添加量值.介质阻挡放电方法对3,4-DCA的降解去除反应符合一级反应动力学.通过气质联用仪(GC-MS)分析检测发现,反应主要为脱氯、脱氨基和苯环开环反应,二氯乙烯为其主要的降解产物.     

恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚系统的降解动力学研究

对恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚（4-CP）系统进行了降解实验和动力学研究.结果表明,恶臭假单胞菌可以有效地降解苯酚,苯酚浓度为50mg·L-1时细菌生长速度最快,4-氯苯酚浓度的增加会对细菌产生一定的抑制作用.同时,用改进的Haldane方程模拟恶臭假单胞菌LY...     

Mo源改性石墨相氮化碳(g-C3N4)活化过一硫酸盐可见光降解罗丹明B的性能研究

分别以钼酸钠（MA）和乙酰丙酮钼（MC）作为钼（Mo）源,采用热聚合法合成不同类型Mo-C₃N₄材料（MACN和MCCN）,并通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS等表征技术探究不同Mo源的引入对g-C₃N₄晶体结构和光学性质的影响.结果表明,Mo的引入增大了g-C₃N₄的晶格间距,以MC为Mo源合成的MCCN催化剂具有更大的比表面积、更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.将所合成的催化剂应用于耦合过一硫酸盐（PMS）可见光催化降解罗丹明B （RhB）研究,发现在催化剂浓度为0.5 g·L^-1、PMS浓度为1 mmol·L^-1、罗丹明B浓度为10 mg·L^-1的条件下,MCCN-4/PMS/Vis催化体系在25 min内对RhB的降解率高达94.1%,分别是MCCN-4/Vis和单独PMS催化体系的5.6和19.2倍,并且RhB光催化降解过程符合一级动力学方程.为进一步探索MCCN/PMS/可见光（Vis）催化体系的最佳工艺条件,系统考察了Mo的掺杂量、催化剂投加量、PMS浓度、污染物浓度、pH值等实际因素对RhB降解效果的影响.同时,循环实验表明,MCCN-4复合催化剂具有良好的稳定性和可重复性,3次循环之后仍保持89.1%的RhB降解率.此外,捕获实验和电子自旋共振测试（ESR）结果表明,在MCCN/PMS/Vis催化体系下,光生空穴（h⁺）和超氧自由基（·O₂^-）作为主要活性物种参与了RhB的降解.     

南极法尔兹半岛植被土壤CH_4通量特征

应用密闭箱法首次测定了南极法尔兹半岛苔藓、地衣植被土壤CH4 排放通量 ,并估算了该半岛植被土壤在夏季 2个月内CH4 的排放总量 .结果表明 :在晴好天气条件下 ,苔藓土壤CH4 排放通量可能呈现双峰型变化特征 ;而在雨、雪等复杂多变的天气条件下 ,CH4 通量变化无规则 ,存在较大的时空变化 ,且与温度的响应关系不明显 ;苔藓土壤CH4 通量夏季变化的主要影响因子是温度 ,同时还受降水的影响 .苔藓土壤吸收CH4 总量为 0 6 6 5 3× 10 2 kg ;地衣土壤吸收CH4 总量为 0 76 0 3×10 2 kg .由此可见 ,该半岛苔藓、地衣植被土壤起着大气CH4 汇的作用