开孔陶粒的制备与同步硝化/反硝化生物反应器的构建

为了在常规淡水养殖条件下实现同步硝化/反硝化(SND)脱氮,研究了自制陶粒组建SND生物反应器的脱氮能力。结果表明,在陶土中添加1.5%(质量分数)纸纤维,900℃烧蚀6h,可制得内部具有丰富开孔孔隙结构的多孔陶粒;利用该陶粒构建SND生物反应器,在常规淡水养殖条件下,可顺利启动SND反应,亚硝态氮在第2天时开始显著积累,氨氮质量浓度在第6天起即可从15mg/L降至检测限以下;开孔陶粒借助内部孔隙形成好氧/厌氧微环境,抑制亚硝酸盐氧化细菌(NOB)生长并促使氨氧化细菌(AOB)成为优势菌,同时陶粒对溶液中氨氮具有选择吸附能力,促进了SND生物反应器的脱氮作用。     

中温和高温厌氧生物产氢反应器连续运行的研究

采用2个厌氧生物产氢反应器分别在中温(37℃)和高温(55℃)下连续运行.以河底沉积物接种,葡萄糖为基质,在CSTR中成功实现了连续中温厌氧产氢,最高产氢量达8.6L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/葡萄糖)为1.98.以厌氧产甲烷颗粒污泥接种,蔗糖为基质,在UASB反应器中成功实现了连续高温厌氧产氢过程,最高产氢量达6.8L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/蔗糖)为3.6.在高温UASB反应器中培养获得了灰白色的产氢颗粒污泥,平均粒径为0.8～1.2mm,沉速为30～40m/h,电镜观察发现其表层生长大量杆状细菌.对2种产氢污泥的总DNA进行提取和纯化,通过PCR扩增和DGGE分析,发现高温和中温厌氧产氢污泥中的大部分真细菌种类相同,但各自的优势菌种明显不同.     

湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布及其在水草中的积累

铬在土壤中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种形态存在,而Cr(Ⅵ)主要以CrO2-4,Cr2O2-7,Cr(Ⅲ)主要以Cr3 和CrO-2等形式存在.上述存在形式在土壤中的迁移转化主要受土壤pH值和氧化还原电位(Eh)的制约.另外,也受土壤有机质含量、无机胶体组成、土壤质地及其化合物种类的影响.不同形态的铬在一定条件下可以相互转化.但是单从价态来区分并不能完全反映土壤中铬的真实存在形态,当前较为公认的是Tesseler的形态划分法. 本文研究了湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布、转化及其在水草中的吸收.     

典型地区农用地污染调查及风险管控标准探讨

针对《土壤污染风险管控标准——农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018),提出以土壤中全量浓度筛选值和管控值作为衡量农用地土壤污染风险管控的标准,对湖南省部分稻田农用地土壤及点对点稻米样品中镉、铅、砷、汞的总量和有效态浓度及稻米中含量进行监测,根据重金属总量浓度分为低风险、中风险、高风险3组。结果显示:(1)土壤及稻米中镉含量基本为随着风险级别的升高而增加,铅、砷在土壤和稻米中含量无规律性结果,汞监测结果均为未检出。(2)低风险组稻米镉超标率为12. 0%,高风险组稻米镉达标率为33. 3%,表明利用总量浓度对农用地土壤潜在风险进行分组存在一定的局限性。(3)依据4种重金属在土壤中总量及稻米(早稻)中含量情况,对风险级别进行调整并综合判断:有58个样品为低风险组,占样品总数的68. 2%,超标率为零;有15个样品为中风险组,占样品总数的17. 7%,超标率为80. 0%;有12个样品为高风险组,占样品总数的14. 1%,超标率为100. 0%。调整后评价结果与上述标准的划分目标更接近,能够提高上述标准的准确性和实用性。     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO2材料去除水中三氯乙烯

针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以及环境适应性差的问题,用正硅酸乙酯(TEOS)为原料制备中空介孔氧化硅球,再通过化学反应在壳内形成大尺寸核的方法制备具有蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料以防止Fe/FeS的团聚并提高其活性,并将该材料用于三氯乙烯(TCE)的去除中;采用SEM和TEM观察、红外线光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析方法对材料进行了表征。结果表明,在Fe/FeS@SiO_2材料还原降解TCE的实验中,Fe/FeS@SiO_2去除TCE的最佳铁与硫的摩尔比(铁硫比)为30,并且在TCE初始浓度10 mg·L~(-1)溶液中投加含有0.1 g Fe~0、铁硫比为30的Fe/FeS@SiO_2材料下,反应180 min后,TCE的去除率为90.75%,与未包裹氧化硅壳时的去除率(66.06%)相比,去除效果明显提高。介孔氧化硅壳阻止了Fe/FeS的团聚,其表面上的孔道使得材料具有更大的比表面积,加强了对TCE的吸附,同时材料中的空腔使得核与污染物的接触增加,提高了TCE的去除率。表征结果表明,Fe/FeS@SiO_2材料具有特殊的结构,包括中心核、空腔以及介孔壳,可以防止Fe/FeS的团聚。     

超滤处理含聚污水过程中通量衰减机理的研究

研究了超滤处理含聚合物污水过程中操作压力、膜面流速、聚合物浓度、料液流变性、阻力等影响因素对膜通量的影响,并进行理论分析,揭示了通量衰减机理.研究结果表明,通量衰减的机理是聚合物的浓差极化和凝胶层的形成,其次是原油和无机物对膜孔的堵塞.     

生物膜法污水处理工艺中微生物量的对比研究

采用生物膜法污水处理工艺,对深圳布吉秀峰工业城污水进行现场中试研究.出水中有机物BOD₅,COD_Cr及悬浮物去除率一般在80%以上,曝气生物滤池工艺中的污泥质量浓度2倍于生物接触氧化工艺,曝气生物滤池中的原生动物及后生动物密度比生物接触氧化工艺高出1～2个数量级.试验中曝气生物滤池的去除效果比生物接触氧化工艺稍好,从反应器中污泥质量浓度(ρ(MLSS))及原生动物、后生动物数量的比较进一步证实这一结论.      

活性炭纤维催化臭氧化降解苯酚及其对炭表面性能的影响

研究了活性炭纤维(ACF)存在下苯酚的臭氧化降解,以及臭氧化过程对炭表面的影响.结果表明:ACF存在下的臭氧化能够显著提高苯酚的分解和矿化,ACF的用量为1 g时.反应10 min后苯酚和COD的去除率分别为96.8%和88.4%,而活性炭在同样条件下对苯酚和COD的去除率仅分别为68.0%和63.6%;臭氧化后的ACF表面含氧官能团、比表面积和总孔体积都发生了变化,内酯基减少,羧基、羟基和羰基增多,表面更亲水;比表面积增加且主要集中在微孔,而微孔体积的减少表明较小孔径的微孔数量显著增多,同时出现极少量中孔和大孔.     

土地利用变化对丹江流域径流和泥沙时空格局的影响

丹江流域是南水北调中线工程的重要水源地,其水量和水质直接关系到京、津、冀、豫的用水安全。为了揭示丹江流域的径流量和泥沙量对土地利用变化的响应,基于SWAT模型,结合了2000、2008和2018年三期土地利用数据和2008～2018年气象数据,定量分析了径流量和泥沙量在不同土地利用情景下的变化。结果表明：(1)2000～2018年间,丹江流域耕地面积净减少了1 400.98 km²,林地、草地、城镇用地和未利用地分别增加了938.20、400.04、43.53和12.44 km²;(2)情景分析的结果表明：城镇用地、耕地和草地面积的减少,林地面积的增加会导致径流量和泥沙量的减少。整体而言,相较于2000情景年,2008情景年的多年平均径流量减少了0.27亿m³(-2.16%)、多年平均泥沙量减少了1.19万t(-6.74%);相较于2008情景年,2018情景年间多年平均径流量减少了1.68亿m³(-13.73%)、多年平均泥沙量减少了8.97万t(-54.46%);(3)丹江流域单位面积产水量呈现...