天然气全氧燃烧尾气生活垃圾气化热力学分析

基于Aspen Plus模拟平台,运用吉布斯能最小化原理,以天然气全氧燃烧尾气（后续称为烟气）作为气化剂,选取反应温度和烟气流量与生活垃圾量比（E/M）作为影响因素,气化炉温度变化范围为400~1 500℃,E/M范围0~3.0,对几种典型生活垃圾（木屑、纸屑、塑料、橡胶和厨余）气化进行模拟计算。模拟结果表明,以烟气作为生活垃圾气化剂,可制备富氢产品气,产品气为中热值燃气。温度在800℃左右时,H2的体积分数达到峰值46.75%,反应温度大于800℃时,反应温度的增加对提升产品气的热值、CO的含量有一定作用,但H2的含量和产品气产率有所下降,反应温度过高增加气化的能源投入,反应温度应控制在800~1 000℃范围。高温烟气的过量导致产品气热值和品质下降,E/M宜控制在0.4~1.0区间范围。     

NiFe2O4/ZnAl-LDH吸附去除水中Cr(VI)

采用共沉淀法合成磁性复合材料NiFe2O4/ZnAl-LDH,通过静态吸附试验考察复合材料去除水中Cr（VI）的性能,系统地研究了溶液初始pH值、吸附剂投加量、吸附时间和温度等因素对Cr（VI）去除效果的影响。结果表明,当溶液初始pH值为2、初始Cr（VI）浓度为50 mg·L-1、吸附剂投加量为4 g·L-1时,吸附过程在240 min内达到平衡,此时Cr（VI）的去除率为89.5%。动力学和吸附等温式的研究表明：NiFe2O4/ZnAl-LDH吸附Cr（VI）的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明该吸附过程为自发、放热的反应过程,低温有利于吸附剂对Cr（VI）的吸附。吸附剂经4次再生后对Cr（VI）仍有83.1%的去除率,且其在外加磁场的作用下能快速与水溶液分离,因此NiFe2O4/ZnAl-LDH可作为去除水中Cr（VI）的良好吸附剂。     

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。     

Engelbart SST工艺农村生活污水一体化治理设备的应用效果及运行能耗

针对农村生活污水水质水量波动性大的特点,应用基于Engelbart SST工艺的一体化处理设备对农村生活污水进行了处理,并考察了该设备在水质波动情况下的处理效果与运行能耗。结果表明,在DO为0.3~0.5 mg·L⁻¹、回流比为1 000%~2 000%、HRT为12~15 h、MLSS为5 600~8 800 mg·L⁻¹的工艺条件下,配合化学除磷,设备COD、NH₃-N、TN、TP平均去除率分别可达到95.3%、94.9%、78.9%、92.2%。该设备表现出了良好的抗波动能力,在COD、NH₃-N、TN处理负荷较设计值波动幅度分别为−39.7%~171.0%、−34.8%~96.9%、−45.0%~61.1%的条件下,出水COD≤50 mg·L⁻¹、NH₃-N浓度≤5.0 mg·L⁻¹、TN浓度≤15 mg·L⁻¹。该设备利用曝气自动控制系统在经济DO条件下运行,吨水能耗为0.24~0.33 kWh。本研究结果可为农村污水处理的技术选择和运行提供参考。     

基于三角随机模拟和ArcGIS的河流水环境健康风险评价模型

基于河流水环境系统中随机性、模糊性等多种不确定性共存或交叉存在的特性,将三角模糊数与随机模拟方法相耦合,构建了三角随机模拟模型,并将其应用到湘江(长沙段)的健康风险评价中。通过将各参数浓度进行三角模糊化和随机模拟,结果表明,各断面污染物造成的健康风险的变化趋势,总体沿湘江上游至下游逐步降低,表现为昭山 > 猴子石 > 五一桥 > 橘子洲 > 乔口 > 三汊矶,且昭山、三汊矶断面和乔口断面均有恶化趋势。相对于常规的确定性方法,本模型能够得出评价区域健康风险的可能值区间及其相应的概率水平等定量信息,更加客观、全面地表征评价区域的风险状态及其空间分布差异,为决策者提供更多有用的信息。     

Linking landscape development intensity within watersheds to methyl-mercury accumulation in river sediments

An indicator of the disturbance of natural systems, the landscape development intensity (LDI) index, was used to assess the potential for land-use within watersheds to influence the production/accumulation of methyl-mercury (MeHg) in river sediments. Sediment samples were collected from locations impacted by well-identified land-use types within the Mobile-Alabama River Basin in Southeastern USA. The samples were analyzed for total-Hg (THg) and MeHg concentrations and the obtained values correlated to the calculated LDI indexes of the sampled watersheds to assess the impact of prevalent land use/land cover on MeHg accumulation in sediments. The results show that unlike THg, levels of MeHg found in sediments are impacted by the LDI indexes. Overall, certain combinations of land-use types within a given watershed appear to be more conducive to MeHg accumulation than others, therefore, pointing to the possibility of targeting land-use practices as potential means for reducing MeHg accumulation in sediments, and ultimately, fish contamination.     

Molecular tools for bathing water assessment in Europe: Balancing social science research with a rapidly developing environmental science evidence-base

The use of molecular tools, principally qPCR, versus traditional culture-based methods for quantifying microbial parameters (e.g., Fecal Indicator Organisms) in bathing waters generates considerable ongoing debate at the science–policy interface. Advances in science have allowed the development and application of molecular biological methods for rapid (~2 h) quantification of microbial pollution in bathing and recreational waters. In contrast, culture-based methods can take between 18 and 96 h for sample processing. Thus, molecular tools offer an opportunity to provide a more meaningful statement of microbial risk to water-users by providing near-real-time information enabling potentially more informed decision-making with regard to water-based activities. However, complementary studies concerning the potential costs and benefits of adopting rapid methods as a regulatory tool are in short supply. We report on findings from an international Working Group that examined the breadth of social impacts, challenges, and research opportunities associated with the application of molecular tools to bathing water regulations.     

基于多元统计分析的渭河西咸段水质评价

基于2012年旱季和雨季的水质监测数据,采用主成分分析(PCA)和绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)方法对渭河西咸段水体的污染特征进行了综合评价。结果表明,2012年渭河西咸段水体主要以有机污染和富营养化污染为主,同时存在一定的As污染。总体上,研究水体旱季比雨季污染严重,旱季和雨季提取的主成分及大部分断面综合排名不同,说明降雨对水质产生一定的影响。渭河西咸段水体在皂河入渭之前的上游污染相对较轻,污染贡献以干流排污为主;对应的下游水质较差,皂河是其最大的污染源。     

应用地累积指数评价鞍山市夏季PM2.5中元素的污染

2014年夏季在鞍山市的6个站点进行了PM2.5的样品采集,对其载带的15种元素进行了检测。通过地累积指数、相关分析和聚类分析等方法分析了鞍山市夏季PM2.5中15种元素的污染来源。结果表明:Ca、Zn、Pb、Ni和Cd这5种元素的质量分数在各站点之间存在较大的差异;地累积指数结果显示,Cd为极强污染程度,可能的来源是钢铁冶炼和刹车及轮胎磨损,Pb和Zn污染程度在强污染以上,Pb可能的主要人为来源是钢铁冶炼和窖炉煤的燃烧,Zn可能主要来自钢铁冶炼和机动车,Cu、Ni、Cr和Ca中到强污染以下;聚类分析将中度污染及以上元素分为Zn-Cd-Pb,Ni-Cu-Cr和Ca 3类,分别指示钢铁冶炼、机动车尾气及刹车、轮胎磨损,建筑尘;相关性分析显示,Cr与Ni、Cu可能来自同一污染源,Zn、Cd和Pb可能来自同一种源。     

电极改性对电极生物膜反硝化反应器硝酸盐氮去除性能的影响

探究在碳纤维毡电极上利用恒电压电化学聚合聚吡咯(PPy)的聚合效果,并利用傅里叶变换红外线(FTIR)及扫描电镜(SEM)对其进行表征;将聚吡咯覆膜改性后的碳纤维毡电极应用到自养反硝化的电极生物膜反应器(BER)中,考察电极改性对自养反硝化电极生物膜反应器的硝酸盐氮去除性能影响,并研究电极改性对生物膜附着量及生物膜微生物群落的影响。结果表明,恒电压电化学聚合能够在碳纤维电极表面形成均匀稳定的聚吡咯膜,从而实现聚吡咯在炭纤维毡电极上的覆膜改性。改性后的电极应用到自养反硝化电极生物膜反应器中,可使反应器对NO3--N的去除效率由对照反应器的67.3%增加到83.9%,处理效果提高了24.7%。对反应器内电极生物膜进行生物量测定和扫描电镜分析,可以看到R2反应器中改性电极生物膜附着量明显多于R1反应器中未改性电极生物膜的附着量,说明电极改性有利于生物膜的附着。电极生物膜微生物16S rDNA分析中R1反应器电极生物膜菌落组成中优势菌属为Dechloromonas sp.,而R2反应器电极生物膜的优势菌为Hydrogenophaga sp.(噬氢菌属)和Thauera sp.(陶厄氏菌属),两者有明显差别,并且R2反应器比R1反应器生物膜的菌落组成更多样化,这说明电极材料的改性对电极生物膜微生物群落的组成产生了影响。