粉状褐煤对水中草甘膦的动态吸附

采集内蒙霍林河煤矿褐煤样品,加工成粒径0.38~0.83 mm作为吸附剂,对模拟草甘膦废水进行动态吸附实验。考察了吸附柱高(3、5和10 cm)、草甘膦初始浓度(0.5%、0.75%和1.0%)、流速(1、2和3 mL/min)、pH(9、11和13)和离子强度(IS, 0.001、0.01和0.1 mol/L)对草甘膦的吸附穿透曲线和传质区长度的影响。实验结果表明,降低柱高、增大初始浓度、提高流速、增加离子强度均会使穿透时间提前,pH变化对穿透时间影响很小;柱高、初始浓度、流速、IS和pH引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.675、6.300、1.625、47.727和0.263,可见,与柱高、初始浓度和流速相比,IS对传质区长度的影响较大,pH影响较小。低浓度条件下,吸附穿透曲线的实验数据符合BDST模型拟合条件(R2 >0.99),在仅改变柱高或流速时,穿透时间理论值与实测值的最大误差均为5.71%,运用该模型能够准确地预测褐煤吸附柱的操作时间。     

废旧印刷电路板差速破碎分析

为了解决废旧印刷电路板资源化过程中的粗碎问题,提出差速破碎方法;根据差速机理分析,利用自主研制双齿辊粗碎机对废旧印刷电路板基板进行差速破碎实验;最后利用Ansys APDL模块对粗碎机辊齿进行校核模拟。实验结果证明,利用差速破碎可以充分利用材料的抗拉、抗剪强度小于抗压强度的特性,能够取得良好的破碎效果,差速破碎结果呈拱形分布形式;模拟结果证明,在差速破碎过程中设备能够保持良好工作状态,可以交换2个齿辊的运转速度减小疲劳破坏。差速破碎为废旧印刷电路板资源化过程中的破碎理论提供支持,并且为废旧印刷电路板粗碎的设备选择提供参考。     

山核桃加工废水的成分测定与分析

对山核桃加工废水和马铃薯培养基(PDA)进行了成分分析,为资源化利用山核桃加工废水提供理论依据。采用3,5-二硝基水杨酸法测定山核桃加工废水和PDA中还原糖的含量,总氮、总磷、悬浮物、浊度、pH及金属元素均采用国家标准中的测定方法进行测定与分析。废水中总糖、总氮和总磷的含量分别为1.79×103、149.00和27.00 mg/L;金属元素钠、钾、铜、铁、镁、锰和锌的含量分别为28.47、225.03、0.048、0.034、18.11、0.82和1.36 mg/L;悬浮物为5.43×102 mg/L,COD高达1.06×104 mg/L,pH为4.44,浊度为109.53 NTU。PDA中总糖、氮和磷含量为2.47×104、445.00和84.3 mg/L,COD为1.09×104 mg/L,pH为7.2,金属元素钠、钾、锌、铜、铁和镁的含量为386.10、575.09、1.02、0.42和25.62 mg/L,几乎不含锰。山核桃加工废水中的总氮、总磷和COD等含量过高,对环境污染严重,不能直接排放;山核桃加工废水和PDA中的营养物质及金属元素种类基本一致,通过添加合适的成分,调整废水中C/N等微生物生长营养要素的比例,山核桃加工废水有望开发成用于实验室常见微生物培养的类似于PDA的半合成培养基。     

牛粪和玉米秸秆厌氧消化产甲烷潜力及动力学

为了评价牛粪和玉米秸秆的产甲烷潜力,研究其厌氧消化过程动力学方程,采用自制序批式厌氧发酵实验装置对某养殖场牛粪和秸秆的最大甲烷生产潜力及其发酵过程进行研究。通过实验研究,测得接种物、牛粪和玉米秸秆的累计甲烷产量分别为64.87、244.0和466.54 mL CH4/g VS。根据实测的产气量变化曲线,按照modified Gompertz equation模型进行方程拟合,牛粪组和玉米秸秆组拟合方程的相关性系数分别为0.983和0.991,表明运用modified Gompertz equation模型预测牛粪和玉米秸秆的产甲烷潜力方法可行。通过对产甲烷过程的动力学研究得到:接种物、牛粪和玉米秸秆的最大产甲烷潜力分别为66.07、213.93和458.57 mL CH4/g VS,与实测值的误差率分别为1.8%、12.3%和1.7%;牛粪和玉米秸秆的最大甲烷日产气率(Rm)和延滞期时间(λ)分别是13.14 mL CH4/(g VS·d)、30.76 mL CH4/(g VS·d)和0.35 d、0.71 d。综上,玉米秸秆厌氧消化的停滞期长,但总产气量和最大甲烷日产期率都比牛粪高。     

基于生态位理论的京津冀城市生态文明评价

生态文明评价体系是明确生态文明建设现状、定位生态文明建设存在问题的关键。从城市群视角出发引入生态位理论,界定生态文明位内涵,构建涵盖社会子系统生态位—经济子系统生态位—资源环境子系统生态位共29项指标的城市生态文明评价指标体系,并提出相对生态文明位和生态经济指数的二维模型,测算京津冀城市群6个案例城市在2007—2011年的生态文明建设水平、趋势以及地位。结果显示,2011年北京生态文明水平(相对生态文明位)最高,邢台生态文明水平最低,石家庄、秦皇岛、承德、天津生态文明水平分别排名第2、第3、第4、第5。2007—2011年,北京、承德、邢台生态文明水平呈现波动下降趋势,而秦皇岛、石家庄、天津呈现小幅上升趋势;但生态经济指数测算显示,北京的经济社会发展对于生态资源环境的占用消耗大,承德有较好的经济发展潜力。并基于该二维模型,将京津冀城市生态文明建设分为4种类型:发展失衡型、相对和谐型、高质量发展型、资源环境优势型,分别确定城市生态文明建设重点,为京津冀协同发展提供了指导依据。     

4种营养元素对水华鱼腥藻和四尾栅藻增殖的影响

以水华鱼腥藻和四尾栅藻分别作为蓝藻,绿藻代表藻种,采用均匀设计实验方法(uniform design experimentation,UDE)设计藻类AGP实验。采用通径分析法(Path Analysis,PA)对氮、磷、铁和锰在不同藻种增殖过程中的影响程度进行分析。结果表明,4种营养元素对水华鱼腥藻增殖影响的决策排序为Fe>TN>TP>Mn,微量金属元素铁是影响水华鱼腥藻(蓝藻)增殖的主要因素;对四尾栅藻增殖影响的决策排序为TN>TP>Fe>Mn,常量元素是影响四尾栅藻(绿藻)增殖的主要因素。联合通径分析法和逐步二次方回归分析法(QRA)建立的数学模型,可用于预判藻增殖。     

磁性生物膜载体的规模化制备、表征和应用

利用机械力化学表面改性原理设计了卧式双旋搅拌混合反应设备,通过磁铁矿粉和适量浓硫酸的球磨混合反应制备得到磁性生物膜载体,其XRD、IR、SEM和BET表征分析结果表明,磁性生物膜载体表层生成了多羟基硫酸铁为主的活性组分.进而在膜生物反应器实验装置中投加磁性生物膜载体进行了中试实验,结果表明,磁性生物膜载体能与活性污泥中的微生物聚合形成稳定的菌胶团,活性污泥SV30从实验初期89%降到了稳定期的39%,此外,磁性生物膜载体还具有稳定膜生物反应池出水COD,强化脱氮除磷的能力.     

河流重金属污染底泥的稳定化实验研究

以实现河道疏浚底泥中富含的重金属Cu、Zn、Ni的稳定化为目标,选用EDTA、DTCR、Na2S、Na2S2O3、膨润土、水泥及自主研发的特殊胶凝材料作为稳定剂,对底泥中的重金属进行固化稳定,通过分析稳定后重金属浸出液浓度及赋存形态变化,探讨各药剂稳定效果,并寻求稳定剂的最佳投加量.研究表明,7种稳定剂对3种重金属的综合稳定化效果由好到差依次为:水泥> 胶凝材料> 膨润土> DTCR> 硫化钠> 硫代硫酸钠> EDTA;对Cu、Zn、Ni单种重金属而言,稳定效果最好的药剂分别为膨润土、胶凝材料及DTCR,而EDTA则使重金属浸出液浓度升高.除EDTA外,其他药剂对重金属Cu和Zn的稳定效果要明显优于Ni.根据稳定后重金属赋存形态变化结果,EDTA可使重金属可交换态比例升高,而膨润土对重金属4种形态分布基本无影响,其他药剂使重金属可交换态比例降低.     

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。     

基于支持向量回归机的南黄海浒苔分布面积预测模型

绿潮作为一种新型的海洋灾害,已经引起了各个国家的重视.依据2012年南黄海海域浒苔遥感监测分布面积数据,选取了温度、天气状况、风向、风力、浪高5种影响浒苔扩散的气候因子,建立了基于SVR的浒苔分布面积预测模型,并与经典的最近邻点插值模型、线性插值模型、3次样条函数插值模型和分段3次Hermite插值模型进行了回归效果的对比.分析结果表明,基于SVR的浒苔分布面积预测模型能够为浒苔遥感数据的插补提供一种方法,且回归效果优于传统的回归方法,为浒苔的防治提供辅助决策信息.