MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

水平潜流人工湿地在不同水力负荷下的水力效率及可视化分析

构建水平潜流人工湿地装置,通过NaCl示踪脉冲实验,得到不同水力负荷条件下的水力停留时间分布密度曲线,根据不同停留时间的关系计算相对水力效率,并利用染料,进行不同水力负荷下的可视化示踪实验,通过MATLAB处理得到高对比度的流态图像。观察“死区”分布,计算“死区”相对面积用以表征其水力效率。结果表明,湿地装置进水水力负荷较高或较低时,水力效率均较低,且水力负荷较大时更明显;水力分布散度（σ2θ）的大小会对水平潜流人工湿地水力效率造成较大影响;在不同水力负荷下,采用水力学效能（λ）所得到的排序结果相比短路值（s）和有效体积比（e）更能代表实际水平潜流人工湿地的水力效率。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性.结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6:1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d.启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键.厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成.启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO3--N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准.     

复合钙基固硫添加剂对煤固硫与燃烧的影响

利用程序升温燃烧反应技术,考察了高岭土复合的CaO、Fe2O3-CaO、CoO-CaO添加剂对无烟煤的燃烧以及固硫的影响。实验发现,这些添加物质对煤的裂解产物的燃烧都具有促进作用,除了Fe2O3-CaO-高岭土复合添加剂对煤焦的燃烧有一定阻碍作用之外,其余都具有对煤焦燃烧的促进作用,尤以CoO-CaO-高岭土复合添加剂的效果最为显著。高岭土复合的硫酸钙本应具有较高的热稳定性,但受到高温下煤焦与CO的还原而分解,所以添加对煤焦具有明显催化燃烧作用的氧化钴,因减少了还原性气氛,稳定了硫酸钙产物而促进了固硫。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1) ℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明：投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L⁻¹ ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h⁻¹,是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe²⁺和Fe³⁺浓度升高,投加300 mg·L⁻¹ NZVI和100 mg·L⁻¹ ZVI实验组Fe²⁺浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe²⁺显著升高,Fe³⁺由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L⁻¹ ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

介质阻挡放电联合锰基催化剂对乙酸乙酯的降解效果

采用等体积浸渍法制备锰基催化剂MnO_x/13X和MnO_x/γ-Al₂O₃,并在吸附-间歇放电模式下研究了其联合介质阻挡放电(DBD)等离子体对乙酸乙酯的氧化性能;对催化剂进行BET、SEM和XPS表征,以分析不同载体的Mn基催化剂氧化效果存在差异的原因。DBD氧化实验结果表明：与13X和γ-Al₂O₃相比,负载活性组分MnO_x后,CO_x产率分别提高了36.3%(MnO_x/13X)和29%(MnO_x/γ-Al₂O₃),CO₂选择性均提高至98%以上,副产物臭氧明显减少。表征结果显示,MnO_x/13X上的Mn⁴⁺和晶格氧含量更高,更有利于乙酸乙酯的降解。结合吸附态乙酸乙酯的等离子体降解机理和不同填充材料的实验数据,建立了相应的动力学模型,为DBD降解挥发性有机物系统中催化剂的优化及其应用提供参考。     

不同臭氧催化氧化体系处理老龄垃圾渗滤液的效果及能耗分析

老龄垃圾渗滤液因其成分复杂且可生化性差,故传统技术无法对其进行有效降解,且利用臭氧催化氧化体系处理垃圾渗滤液缺乏系统性评估报道。为解决上述问题,采用臭氧/过二硫酸盐(${{\rm{S}}_2}{{\rm{O}}_8^{2 - }}$,PS)、臭氧/过一硫酸盐(${\rm{HS}}{{\rm{O}}_5^ -} $,PMS)和臭氧/过氧化氢(H₂O₂)氧化体系,探讨了处理老龄垃圾渗滤液的可行性,考察了初始pH、温度、O₃及H₂O₂、Na₂S₂O₈、KHSO₅的投加量等因素对其处理效果的影响,并对其能源效率进行了分析。结果表明,优化条件下,O₃/PMS、O₃/H₂O₂和O₃/PS的单位数量级能耗(electrical energy per order,EE/O)分别为1 007.5、1 233.7、662.6 kWh·m⁻³,O₃/PMS氧化体系处理老龄垃圾渗滤液的效果与O₃/H₂O₂氧化体系相似,且优于O₃/PS。由综合处理效果与能耗评估结果可知,O₃/H₂O₂氧化体系最佳,在温度为25 ℃,pH=6,O₃和H₂O₂投加量分别为3 g·h⁻¹和2 125 mg·L⁻¹,反应时间为60 min条件下,能耗最低,EE/O降至443.9 kWh·m⁻³,且TOC去除率和反应速率常数分别为27.1%和0.005 3 min⁻¹,BOD₅/COD也由0.18增至0.26。综合上述结果,基于臭氧体系的高级氧化法能耗较高,可将臭氧催化氧化与低成本的生物处理技术相结合,从而实现对污染物高效经济降解。上述研究结果可为臭氧高级氧化技术的工程化应用提供参考。     

某燃煤超低排放机组非常规污染物脱除

燃煤电厂非常规污染物的排放尚未引起足够的重视。为全面表征燃煤电厂非常规污染物脱除性能,针对某1 000 MW燃煤超低排放机组,分别采用FPM和CPM一体化采样系统、安大略法(OHM)、控制冷凝法、HJ 646-2013规定的有机物测试方法,系统研究了CPM、Hg、SO₃、PAHs等非常规污染物的梯级脱除特性。结果表明：100%、75%负荷时低-低温电除尘系统对CPM脱除率分别为87.15%、92.20%,湿法脱硫分别为49.65%、45.55%,不同负荷下FPM分别为3.6、4.4 mg·m⁻³,但CPM却分别达14.2、15.3 mg·m⁻³,CPM的浓度远超FPM;低-低温电除尘系统脱Hg效率为64.81%,整个系统的脱Hg效率为75.5%,Hg^p全部被脱除,剩余的是难以脱除的Hg⁰、Hg²⁺,脱除率分别为为63.01%、64.29%,Hg⁰排放浓度为5.4 μg·m⁻³,Hg²⁺排放浓度为0.5 μg·m⁻³;SCR脱硝催化剂将SO₂氧化成SO₃的转化率约为0.7%,低-低温电除尘系统可脱除88.7%的SO₃,湿法脱硫对SO₃的脱除率为29.63%,最终SO₃排放浓度为1.9 mg·m⁻³;全系统对16种PAHs脱除率达94.25%,其中,气相、固相脱除率分别为91.61%、99.27%,最终气相、固相PAHs排放浓度分别为2.39 μg·m⁻³和0.11 μg·m⁻³。现有超低排放设备对非常规污染物均有不同程度的协同脱除效果,满负荷条件下该机组CPM、Hg、SO₃、PAHs排放浓度分别为14.2 mg·m⁻³、5.9 μg·m⁻³、1.9 mg·m⁻³、2.5 μg·m⁻³,Hg的排放浓度满足火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)中30 μg·m⁻³的要求,CPM、SO₃、PAHs尚无国家强制排放标准。本研究结果可为燃煤电厂后续非常规污染物的控制提供参考。     

基于SWMM模型的合流制管道溢流污染控制系统模拟

针对合流制管网污水溢流所导致的城市内涝和城市内河黑臭问题,以武汉市巡司河片区为例,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)软件,构建该地区合流制排水系统的水力水质模型,模拟了不同降雨强度的暴雨模拟和全年降雨状况,分析了该地区溢流污染特征,据此提出了切实有效的合流制排水系统改造方案,并采用SWMM模型对不同改造方案的溢流水量和水质控制效果进行了模拟。结果表明,在箱涵与雨水调蓄池的共同作用下,对溢流污水量的截流比例在90%以上,年溢流次数小于10次,年溢流水量平均减少了1.75×10⁷ m³,对污染物的截流比例均在95%以上,每年溢流进入地表水中的COD减少了3 295.5 t,NH₃-N减少了505.8 t,TP减少了63.1 t,SS减少了1 981.1 t,溢流问题得到了极大的缓解,溢流污染能够得到较好的控制。随着暴雨重现期延长,截流效果会随之下降。箱涵和雨水调蓄池的组合措施对溢流污水具有明显的削减和调控作用,能够有效降低城市内涝隐患和缓解内河黑臭化问题,通过定量表征箱涵-雨水调蓄池组合在溢流污染方面的控制效果,为国内合流制排水管网改造提供技术支持和海绵城市设计提供参考。     

融合LRT的Bootstrap区间估计同质点识别方法研究

针对传统同质点探测方法检验效率低以及在地物区分度不明显地区探测结果包含过多异质点的问题,提出融合似然比检验(LRT)与Bootstrap区间估计的同质点探测方法,通过模拟和实验对该方法进行验证,并对鄂尔多斯某煤矿地表形变进行探测和验证。研究结果表明：相比于传统方法,融合似然比检验(LRT)与Bootstrap区间估计的同质点探测方法具有较高的拒绝率和稳定的拒绝率标准差,比较适合地物区分度不明显的野外矿区同质点探测;在实验矿区发现1处明显下沉,最大累计沉降为-128.9 mm,通过与实测水准比较,发现实测水准结果与基于本文方法的DS-InSAR结果基本一致,2者均方根误差和平均绝对误差分别为14.4,12.0 mm。研究结果可实现对矿区的非接触、大范围、长时间监测,为DS-InSAR中同质点选取提供新思路。