日本污水脱氮除磷深度处理工艺分析

为提高进入琵琶湖水体水质和有效恢复并保持琵琶湖流域水生态环境,日本滋贺县10家下水道污水处理厂全部采用脱氮除磷深度处理工艺。湖南中部净化中心目前规模为26.85万t/d,采用缺氧-好氧循环硝化/反硝化(AO)、厌氧-缺氧-好氧(AAO)和多段进水多级缺氧-好氧硝化/反硝化(SMAO)3种深度处理工艺。AAO工艺是国内城镇污水处理厂广泛采用的二级生化工艺,AO、SMAO工艺在国内还没有应用实例。AO、AAO工艺采用内循环硝化/反硝化反应脱氮,SMAO工艺采用无内循环的多段进水多级硝化/反硝化反应脱氮。AO、SMAO工艺采用化学方式除磷,PAC添加浓度约50 mg/L。AAO工艺采用化学和生物组合方式除磷,PAC添加浓度降低到约30 mg/L。AO、AAO工艺出水BOD、CODMn、SS、TN和TP均值分别约为0.9 mg/L、5.2 mg/L、99.5%、78.0%和98.1%。SMAO工艺出水TN约为2.5 mg/L,TN去除率提高到91.6%,其他指标和AO、AAO工艺基本相同。     

中型污水处理厂中药物和个人护理品的分布与去除

为了解15种药物及个人护理用品(PPCPs)在中小型污水处理厂中的分布及其去除效果,采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术对3座A2/O工艺的污水处理厂水样进行分析研究。结果显示,除普萘洛尔、吉非罗平和吲哚美辛在3座中小型污水处理厂各个工艺单元中均未被检出外,其余12种目标化合物的检出频率在90%~100%之间。进水水样中PPCPs的平均检出浓度为2 285.4 ng/L,其中咖啡因(CF)的平均检出浓度最高为973.3 ng/L,酮洛芬(KP)的平均检出浓度次之为844.7 ng/L,两者之和占进水水样中PPCPs平均含量的79.5%,表明污水处理厂的主要污染物为CF和KP。3座污水处理厂对CF的去除效果最为显著,平均去除率为95.3%,对15种PPCPs总去除效率在39.3%~82.8%之间。     

连续微滤系统膜垢生长过程的模型与模拟

应用分形理论中DLA模型,建立了膜垢分形生长模型。通过改变边界条件和随机粒子产生的几率,得到不同条件下膜垢形成与生长过程的模拟图像;采用显微粒子图像技术,通过量子点荧光示踪剂对不同条件下连续微滤系统膜垢的形态和流场进行同时观测与分析。结果表明,模拟与实验所获得的分形维数相近,该模型能够较好地模拟膜垢形成与生长过程;运用该模型数值模拟分析了流场和悬浮物浓度对膜垢生长过程的影响及其动态变化规律。     

抗生素制药菌渣处理处置技术评价与分析

通过选取涵盖技术性能、经济效益、环境影响和社会影响4个方面的评估指标体系,建立了关于抗生素制药菌渣的处理处置技术评估层次分析-模糊数学综合筛选模型,其中,层次分析法用于确定一级指标、二级指标的权重,专家打分法与定量法相结合构成了模糊数学综合评估模型。采用评估模型对堆肥、厌氧消化、水煤浆、制备酵母膏/粉代用品、吸附材料、焚烧及填埋7种技术进行了综合评估。结果显示,社会影响和环境影响两项指标权重较大,均为0.338 9,经济效益权重为0.153 5,技术性能权重为0.068 7。堆肥技术为Ⅳ级,厌氧消化、制备酵母膏/粉代用品、水煤浆、吸附材料等技术为Ⅲ级,焚烧技术为Ⅱ级,填埋技术为Ⅰ级。最后,结合各种技术的一级指标和二级指标的得分结果,对各种技术存在的具体问题进行了分析。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

氧化亚铁硫杆菌对酸化铅锌尾矿中Zn、As淋溶释放的影响

以青海某铅锌尾矿为研究对象进行酸预处理加速模拟静态淋溶实验,重点研究了氧化亚铁硫杆菌（At.f菌）接种量变化对尾矿中重金属Zn、As迁移释放的影响。结果表明,随时间延长,接种量变化均可导致淋溶体系pH值下降、电导率上升,氧化还原电位先上升后下降。At.f菌可明显促进Zn、As的释放,不同接种量对重金属的迁移释放作用不同;At.f菌存在下,Zn的释放能力大于As,Zn优先于As溶出,Zn、As浓度均表现为快速释放和缓慢释放并趋于平稳两个阶段,Evolich模型和Guass模型可分别描述Zn、As的释放过程。通过对细菌淋溶前后残渣SEM-EDS及XRD图谱分析发现,淋溶后尾矿颗粒结构疏松,表面腐蚀明显,生成了CaSO4、钙磷石等不溶物,使Zn、As后期释放减慢。     

铬污染场地渣土混合物的化学还原修复

针对目前铬污染场地表层重污染铬渣混土难处理的问题,选用河南义马某铬盐厂铬渣堆场表层渣土混合物为研究对象,在分析其理化特性的基础上,研究CaS4、FeSO4·7H2O和葡萄糖3种还原药剂对Cr(VI) 的还原效率,通过改变药剂投加量、反应体系pH、反应时间等条件,优化修复工艺参数。结果表明,3种还原药剂对渣土混合物的最佳还原效率大小为CaS4(98.50%)>FeSO4·7H2O(72.21%)>葡萄糖(51.45%)。CaS4还原修复渣土混合物的最优工艺参数为：药剂投加量为还原反应理论当量的2倍,体系pH在3～9,反应时间0.5 h。     

基于土地利用变化的忻州市生态格局时空变化分析

为了厘清改革开放以来忻州市各类生态系统及生态系统格局的时空特征,使用忻州全市1980、2000、2018年的土地利用和覆盖(LULC)二级分类数据,经过土地转移矩阵和景观格局指数计算,探讨分析了忻州市改革开放以来近40年的LULC及格局的长时间序列时空变化特征,以揭示忻州市的生态环境变化态势。研究区近40年来以城镇用地和其他建设用地增加为主,其他各类减少,城镇化和人口增长带来的土地和生态压力主要集中在草地、耕地以及湿地上;其中2000—2018年的变化更剧烈,人类活动对自然的干扰加剧,但同时在这一阶段已经开始了森林、湿地的保护,开展经济发展与生态文明同步建设。     

2018—2021年安徽省PM2.5和O3时空分布特征及其健康风险分析

利用2018—2021年安徽省空气质量监测数据分析了PM_2.5和O₃时空分布特征及其引发的健康风险。结果表明:从时间分布来看,2018—2021年安徽省PM_2.5年均值下降25.5%,而O₃-8 h年均值则保持持平;PM_2.5和O₃-8 h月均值具有明显的季节变化特征,PM_2.5月均质量浓度和超标天数均在冬季达到最大值,O₃-8 h月均值和超标天数则在夏季达到最大值。从空间分布来看,PM_2.5、O₃-8 h年均值和超标天数均为皖北最高,其次为皖中,最后为皖南。夏季O₃是主要的健康风险因子,冬季PM_2.5是主要的健康风险因子。当PM_2.5超标时,除2021年皖北地区外(PM₁₀是主要的健康风险因子),PM_2.5均是主要的健康风险因子;当O₃-8 h超标时,O₃是主要的健康风险因子。