污水处理过程中氮、磷去除技术研究与应用

随着城市化和工业化的快速发展,水环境污染日益严重,氮、磷污染已成为全球关注的焦点。本文介绍了氮、磷污染的来源和环境效应,强调了富营养化现象对水生态系统的危害;探讨了不同水体类型中氮、磷含量的差异,突显了不同环境背景下污染物去除的复杂性;阐述了氮、磷去除技术的研究进展,包括生物法、物理化学法以及联合工艺等。通过市区污水处理厂、农村地区污水治理以及工业废水治理等实际应用案例,展示了氮、磷去除技术在不同场景下的实际应用效果,进而有助于促进氮、磷去除水平的不断提高。     

水深对立体种植沉水植物污染物去除效果的影响

选取苦草和黑藻两种沉水植物作为实验材料,考察了水深对COD_(Mn)、总氮和总磷去除效果的影响。结果表明:经过14天处理,苦草和黑藻在1.5 m水深对水体中COD_(Mn)的去除率分别达到52%和56%;经过12天处理,两种沉水植物水样总氮含量均低于1.0 mg·L~(-1),1.2 m水深的除氮效率比0.3 m水深分别提高13%和20%;经过8天处理后,两种沉水植物在0.9 m至1.2 m水深总磷含量均低于0.05 mg·L~(-1),除磷效率均超过62%;水深对于沉水植物污染物去除效果的影响来自根/茎生长及植物表面生物膜量的增加,0.9 m和1.5 m水深表面有机质含量高于其他水深,分别占鲜重2.53 mg·g~(-1)和2.72 mg·g~(-1),有机质含量提高了约12%;水深为1.5 m时,苦草和黑藻的根长较1.2 m水深分别减小8%和40%,由此导致COD_(Mn)和总氮去除效果在1.5 m水深范围内没有明显变化;苦草和黑藻的最佳种植深度为0.9～1.2 m。     

沉淀分离富集-分光光度法测定海水中痕量活性磷酸盐

十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)可与磷钼蓝(phosphomolybdenum blue,PMB)生成水难溶的PMB-CTAB离子缔合物沉淀,从而分离富集水溶液中的PMB。该沉淀易溶于硫酸乙醇溶液,溶液在700 nm有强吸收,基于此建立了沉淀分离富集-分光光度法测定海水中痕量活性磷酸盐的新方法。对溶剂酸度、试剂用量、反应时间与温度等实验参数进行了优化选择,并考察了盐度对测定结果的影响。实验结果表明,PMB可被CTAB有效地定量沉淀;盐度在15~45范围内,对测定结果无影响。在优化的实验条件下,以盐度为35的人工海水为基底,做空白加P标实验,方法的线性范围为0.30~8.00μg/L,平均回收率为95.0%,方法检测限为0.10μg/L。对实际海水中痕量活性磷酸盐进行测定,相对标准偏差(RSD)为4.4%~7.1%,与广泛采用的MAGIC法比较,置信度为99%时结果无显著差异。新方法具有消耗试样体积少、测定速度快等优点。     

环境规制、省际产业转移对污染迁移的空间溢出效应

目前我国正在积极地探寻经济增长高质量发展,生态环境与经济持续、稳定的和谐发展至关重要。虽然政府制定了相关的环境治理政策,但我国环境治理整体效果仍然欠佳。自从分税制改革以来,地方政府为了获得较高经济效益,会放松对环境管理,导致环境治理高投入低成效。同时,由于区域经济发展不平衡导致政府在制定相关环境治理政策时带有区域性特点,迫使高污染高能耗企业迁移至环境规制相对薄弱的地区,由此产生污染迁移的现象。基于此,对2003—2017年30个省区市(港澳台和西藏除外)环境污染总指数的空间溢出效应进行探讨,构建动态空间杜宾模型研究环境规制、省际产业转移对污染迁移的影响。研究结果表明:①环境规制总体上对环境污染具有显著直接效应且存在正向空间溢出效应,当某省环境规制强度增加,环境污染总指数会降低,从而引起污染向相邻省份转移,造成相邻省份的环境污染总指数上升。②省际产业转移整体上对环境污染具有显著直接效应且存在负向空间溢出效应,当某省的产业转移到相邻省份时,会缓解本省环境污染,却加重相邻省份的环境污染程度。这就需要中央政府加强对于各省区市的环境管控,统筹各区域的联防联治机制。产业转移承接省份在招商引资的过程中不仅要考虑本省环境承载能力和环境治理能力,还要考虑入驻企业自身污染排放处理能力,并将污染排放指数纳入筛选条件。同时,产业转移承接省份要引入企业的生产工艺、技术、研发团队等,运用技术溢出效应提升区域环境治理水平。     

中国生态环境科技创新体系建设研究

分析国内外生态环境科技创新的发展现状,相比较国外以市场机制为导向、以企业为创新主体、政府通过政策和管辖支撑创新的体系特征,我国已形成四大类环境类科创载体,但尚未形成成熟有效的技术成果产业化机制以及市场与政策协同促进科技创新的发展模式。本文根据生态环境科技创新的强政策驱动性、技术验证放大周期长以及集成性强的特点,重点通过环境技术研发、技术成果转化、技术放大与赋能、产业拓展与推广四个方面阐述了生态环境科技创新体系建设的主要环节：环境技术的研发由以科研机构为主的传统自发性研发、企业迭代性研发和联合应用型研发组成;技术成果的转化经历挖掘发现、技术识别与判断、知识产权评估评价后进入已成立的企业或新设公司,在这一过程中,成果转化专业队伍起着至关重要的作用;技术放大与赋能旨在为有创新技术的企业提供科技创新政策、二次研发中试验证、首台套工程案例、投融资等资源的对接,以协助初创企业成长;产业的拓展与推广则通过为解决环境问题形成集成方案、孵化平台为企业背书和产业政策匹配等方式助力企业长期发展。最后从加强专业化创新平台、技术评估体系、成果转化人才培养体系建设以及疏通投融资渠道等方面对中国未来生态环境科技创新发展提出相关建议。     

规模猪场沼液沉淀池底泥中磷形态变化特征

以规模猪场污染物排放定位监测点为依托,利用SMT法系统研究二级串联沉淀池0～10和10～20 cm深度底泥中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、NaOH提取态磷(NaOH-P)和HCl提取态磷(HCl-P)浓度变化特征。研究发现,0～10 cm深度底泥中各形态磷含量均高于10～20 cm深度底泥,且沉淀池I沉淀池Ⅱ。在沉淀池I的底泥中,各形态磷含量由大到小依次为HCl-P、NaOH-P和OP。在沉淀池Ⅱ的底泥中,各形态磷含量由大到小依次为OP、NaOH-P和HCl-P。HCl-P(惰性磷)占比均表现为0～10 cm深度高于10～20 cm深度,沉淀池I沉淀池Ⅱ,说明更深层底泥和二级沉淀池底泥中的磷活性更高。该研究可为提高沼液贮存池底泥中磷的安全合理利用提供参考。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

过氧化钙缓释材料对河道水固磷及底泥控磷的机理研究

用聚乙二醇2000(PEG2000)和硬脂酸(SA)包埋粉末过氧化钙(CP)成功制备了CP缓释材料CP@PEG2000-SA。比较了粉末CP和CP@PEG2000-SA对上覆水中溶解性总磷的影响和对底泥中磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)的影响。结果表明,CP@PEG2000-SA投加量宜为1.8kg/m2,在CP用量相同的条件下计算得到粉末CP投加量为1.0kg/m~2。投加粉末CP在10d内上覆水中溶解性总磷浓度迅速降至最低后又上升,而投加CP@PEG2000-SA可以实现35d内溶解性总磷持续缓慢下降。上覆水中的内源性磷一般来自底泥中Fe-P的释放。投加粉末CP虽能固定Fe-P含量,但起不到长效作用,甚至可能导致Al-P的释放。投加CP@PEG2000-SA可控制氧气释放速率,稳定pH,使得上覆水中溶解性总磷向底泥中的Al-P、Ca-P和Fe-P转化,起到长效抑制底泥中内源性磷向水体释放并同时吸收水体中磷的双重效应,达到了控磷目的。     

改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系的吸附特性

为研究吸附剂对正态磷酸盐、非正态磷酸盐的吸附特征,以及正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系下的竞争吸附行为,制备出3种改性蒙脱石SWy-焙烧、SWy-Al、SWy-Fe,将其分别用于对不同形态的磷酸盐吸附实验中。结果表明,制备的3种改性蒙脱石对磷的吸附效果均有所提升。SWy-Fe的吸附效果最佳,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐4 h吸附去除率分别提高了56.1%和55.3%,实验结果符合Ho拟二级吸附动力学方程。根据Langmuir吸附热力学方程,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的饱和吸附量分别为21.9 mg·g~(-1)和18.8 mg·g~(-1)。此外,在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系中的非正态磷酸盐吸附量显著高于正态磷酸盐,二者单位平衡吸附量之比为2.9∶1.0。改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的吸附结果均表现为吸附外部液膜扩散、表面吸附、颗粒内扩散等多种过程的综合作用,可交换阳离子Ca~(2+)/Fe~(3+)/Al~(3+)的引入通过吸附络合作用提高了蒙脱石对磷酸盐的吸附能力。在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系存在吸附竞争现象,这为实际处理含磷废水吸附技术的发展和应用提供了理论依据。     

岩溶环境对多环芳烃迁移转化的影响

从水文地质条件、地貌环境和地球化学环境等3个方面,综述了岩溶环境对多环芳烃(PAHs)迁移转化的影响。针对研究现状及存在的不足,提出了未来可能的研究趋势,包括不同气候条件下发育的岩溶系统的对比研究、不同气候条件和不同岩溶系统快速流和慢速流对PAHs迁移的贡献、碳酸盐岩与PAHs相互作用的机理,以及有机质对PAHs迁移行为的影响。