期刊导读 | 《环境工程》2021年第八期
《环境工程》创刊于1982年，由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任主编。《环境工程》入选北大中文核心期刊要目总览，中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊，ISTIC中国科技核心期刊，世界期刊影响力指数(WJCI)报告，RCCSE中国核心学术期刊等。
01
水力旋流分离器在水处理领域的应用研究进展
丁健宁1,2 宫徽1* 王顺煜1,2 崔荣荣1,2 许恩惠1 薛勇刚1 戴晓虎1顾国维1
1. 同济大学 环境科学与工程学院
2.上海电力大学 环境与化学工程学院
摘要：水力旋流分离器具有分离效率高、简单可靠、绿色经济等优点,被广泛应用于各种分离场景,特别是近年来在水处理领域得到诸多关注。概述了运行操作参数（进料流速、进料浓度、进料压力）、结构设计参数（溢流管插入深度、底流管直径、回流角）、旋流器构型种类（W型、抛物线型、圆柱形）对水力旋流器分离性能的影响。优化操作参数可增强水力旋流器分离效率;溢流管插入深度与圆柱体横截面直径比值（L0/D）为1.0时产生的流场更有利于分离;底流管直径存在最佳设计范围;旋流分离器与水源热泵联用吸入角为90°时效果最好。水力旋流器的分离作用在水处理过程中可以起到改善微生物聚集体性能（如提高污泥水解速率、提升沉降性能）、分离特定颗粒态微生物（如厌氧氨氧化菌颗粒污泥）、去除或回收特定密度物质（如悬浮有机物、泥砂、金属颗粒）等诸多作用,为水力旋流器在水处理领域的应用拓展了新的前景。
关键词：水力旋流分离器;水处理;运行操作参数;结构设计参数;旋流器构型
02
不同耐盐植物协同复合填料强化人工湿地净化含盐废水
程梦雨1 程梦奇1 汪祝方1 张饮江1,2,3* 赵志淼1,2,3
1.上海海洋大学 海洋生态与环境学院
2.河北省湿地生态与保护重点实验室
3.水域环境生态上海高校工程研究中心
摘要：植物是人工湿地发挥水处理功能的重要组成部分,为深入研究耐盐植物净化含盐水体机理及协同填料的作用,以美人蕉(Canna indica L.)、互花米草(Spartina alterniflora Loisel)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,协同复合填料,分别研究不同碳氮比、盐度条件和在不同装置中污染物去除效果的差异性,同时分析实验装置植物体内酶活性、植物根际与填料表面附着微生物的多样性和群落结构,旨在提高人工湿地系统运行效果。结果表明:1)人工湿地可有效处理滨海含盐水体,当HRT=4 d时,C/N=3∶1、盐度为1‰条件下,对TN、TP与COD去除效果达到最佳;2)3种耐盐植物均表现一定耐盐性,顺序为互花米草>海三棱藨草>美人蕉;3)加入新型矿渣材料的互花米草装置对TN、TP、COD去除率达到最佳,分别为95.56%、95.46%、63.61%,同时微生物多样性较丰富,加入新型矿渣材料的装置可有序优化微生物比例,促进互花米草与湿地功能性微生物协同净化水体,有利于发挥各菌种优势,以防优势菌种恶意繁殖;且该装置中互花米草体内POD、CAT、可溶性糖含量均高于其他装置植物,且丙二酮最低,表明植物遭受逆境伤害较低,抗干扰能力强。这为湿地植物处理沿海或含盐废水及构建高效人工湿地提供了科学依据与技术支撑。
关键词：人工湿地;耐盐植物;湿地填料;含盐废水
03
基于纯膜MBBR的CANON工艺稳定运行及抗冲击性分析
杨忠启 周家中 韩文杰 管勇杰 周浩然 吴迪*
青岛思普润水处理股份有限公司生物膜研究院
摘要：应用CANON-MBBR系统处理实际污泥厌氧消化脱水液,考察了系统的稳定运行控制策略。结果表明:稳定期间,系统出水ρ（NH+4-N）稳定低于25 mg/L,去除率>96%;出水ρ（TIN）<70 mg/L,去除率>87%。系统维持纯生物膜运行,无须进行污泥回流与菌种的补投,实现了稳定的自养脱氮过程。运行期间,考察了水量、DO及温度对系统稳定性的影响,结果表明:在进水流量为80 m3/d（为平稳期1.33倍）、ρ（DO）高达2～4 mg/L和24℃低温条件下系统依然保持较高的脱氮性能。高通量测序结果表明,系统优势氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）分别为Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia,其相对丰度均值分别为6.5%和30.2%,亚硝酸盐氧化菌（NOB）的相对丰度始终低于0.1%,NOB被成功抑制。悬浮载体生物膜实现了AOB和AnAOB的高效富集,系统较低的AOB丰度限制了系统脱氮能力的进一步提升。
关键词：纯膜MBBR;自养脱氮;移动床生物膜反应器;中试;稳定运行;抗冲击性;
04
人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展及展望
石玉翠1 罗昕怡1 唐刚1 叶延超1 游少鸿1*
1.桂林理工大学 环境科学与工程学院
2.桂林理工大学 环境污染控制理论与技术广西重点实验室
摘要：人工湿地(CW)与微生物燃料电池(MFC)的耦合系统是一种新型的生物电化学系统。该系统可以在生物产电的同时进行废水处理。结合近年来对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)的系统产电和污染物降解性能的研究,综述了CW-MFC系统的最新研究进展,主要从系统结构(湿地植物、微生物、电极材料、基质材料)和影响系统运行因素(水力停留时间、溶解氧、有机负荷及废水成分、氧化还原电位)2个方面概述。最后总结了CW-MFC面临的挑战及今后的发展方向,并展望了该系统的研究潜力。
关键词：人工湿地;微生物燃料电池;产电;废水处理;生物电化学
05
Ag4HPMo10V2O40催化剂对PAEs类的催化降解实验
张丹1,2 霍明昕3,4 刘仲谋1,4 王宪泽1,3* 王晓红1*
1. 东北师范大学 多酸科学教育部重点实验室
2.北华大学 材料科学与工程学院
3.东北师范大学 吉林省城市污水处理与水质保障科技创新中心
4.吉林建筑大学 市政与环境工程学院
摘要：邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为水中常见的环境激素对人类以及水中生物具有一定的危害,被各国列为"优先控制污染物"。基于此,设计合成出系列多金属氧酸盐（POMs）材料AgxH5-xPMo10V2O40,x=1～5,并采用湿法过氧化氢氧化法实现对邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的高效氧化降解。该体系中,反应20 min DEP降解率可达到91.0%,TOC和COD去除率分别达到70.2%和81.1%,降解产物为低毒的乳酸、CO2和H2O等。实验过程中,催化剂具有较高的活性、稳定性及循环使用性,且表现出较高的底物适应性以及微量底物的去除性。
关键词：环境激素;湿法过氧化氢氧化;多金属氧酸盐;催化;降解
06
主流部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺脱氮功能菌群的控制策略研究
李进1,2 吴莉娜1,2* 闫志斌1,2 苏柏懿1,2 王春艳1,2
1. 北京建筑大学 城市雨水与水环境教育部重点实验室
2. 北京建筑大学 环境与能源工程学院
摘要：部分亚硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification-anammox, PN/A)工艺低耗高效,被视为最有可能替代传统硝化-反硝化并成为实现污水处理厂(WWTP)能源自给的主流脱氮技术。基于PN/A主流脱氮工艺现存部分亚硝化不稳定、功能菌种富集难的瓶颈与挑战,总结了PN/A反应器的应用现状,重点综述了氨氧化细菌、厌氧氨氧化细菌的持留、富集方法,分析了亚硝酸盐氧化细菌的有效抑制策略,并针对现状问题提出未来发展建议,为主流PN/A工艺实现工程化、规模化提供科学参考。
关键词：部分亚硝化-厌氧氨氧化;城市主流污水;功能细菌;抑制策略
07
过滤养猪废水厌氧发酵微生物菌群结构及动态变化
章恬恬 关正军* 张洋洋 尹恒
西南大学 工程技术学院
摘要：传统厌氧发酵处理养猪废水存在效率低、周期长以及环境要求严苛等局限,无法实现高效运行。基于自主设计的种养废弃物综合资源化利用技术,利用玉米秸秆过滤养猪废水中的悬浮性固体,对比研究废水过滤前后性质,并采用高通量测序技术分析厌氧发酵过程中过滤养猪废水的细菌与古菌群落组成和变化特征。结果表明:厌氧发酵过程由多种微生物菌群协同作用,不同水力停留时间下,过滤养猪废水中的主要细菌类群是厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门,除接种物外,其他3个样本中均检测到螺旋菌门的存在。此外,废水中主要古菌类群为广古菌门,主要作用菌为产甲烷菌。水力停留时间变化对古菌群落变化具有显著影响,导致产甲烷的差异性。微生物群落和废水指标变化表明种养废弃物综合资源化利用技术降低了处理成本,对促进养猪废水资源循环利用具有参考意义。
关键词：厌氧发酵;养猪废水;过滤;高通量测序;微生物菌群
08
傍河开采驱动下潜流带氮素迁移转化的生物地球化学特征
潘俊 李瑞昉 孟祥焘* 叶梦星
沈阳建筑大学 市政与环境工程学院
摘要：为研究傍河开采驱动下潜流带中"三氮"迁移转化规律和氧化还原分带,通过不同时期在傍河开采条件下采集潜流带土样和水样分析三氮的转化过程及特性,并结合溶解氧和氧化还原电位及硝酸根和亚硝酸根含量和优势菌来判断其迁移转化规律与机理。结果表明:河水在入渗的过程中,首先进入处于离岸-6～1.5 m处的氧化带,O2与有机物发生反应释放出CO2,随后到离岸1.5～17 m处的弱氧化环境的氧化还原过渡带,在硝化细菌和反硝化菌的作用下发生硝化反应和反硝化反应,最后到离岸17～350 m处缺氧环境的还原带中,在缺氧条件下反硝化反应。优势菌对水源地氧化还原作用分带具有响应联系特征。枯水期水位低能够更加快速降低水中溶解氧DO、氨氮、硝酸盐氮,所以枯水期的氧化还原距离短,丰水期的距离稍长。在傍河开采驱动下,水动力条件随着不同时期发生改变,河水向地下水补给过程中各方面均存在差异,而这一系列的差异影响了氮素在地下介质中的迁移转化。
关键词：潜流带;氮素;迁移转化;傍河开采
09
广西北部湾表层沉积物重金属污染水平、生态风险评价和源分析
朱学韬1 林海英1,2* 冯庆革1,2 赵博涵1 朱奕帆1 蓝文陆3 李天深3
1.广西大学 资源环境与材料学院
2.广西高校环境保护重点实验室
3.广西壮族自治区海洋环境监测中心站
摘要：选择北部湾中人为活动较为频繁的钦州湾作为研究区域,对表层沉积物中的7种重金属采用多种方法进行研究。结果表明:As和Hg含量较其他相似区域偏高,Pb和Cd含量相当,Cr、Cu和Zn含量低。含量近年来有所提升,高值点均靠近一些工业排污、人类活动区域。随机地累积模型评价结果表明Cd为"无-中污染",34%的可能性恶化为"中污染";其他重金属为"无污染",As和Hg分别有48%、24%的概率恶化。潜在生态风险排序为Cd>Hg>As?Pb>Cu>Zn≈Cr;形态分析发现Hg主要以稳定的残渣态存在,暗示在沉积物与海水间的迁移性弱,可利用性低;主成分分析的结果揭示了Cd主要源于港口航运及港口疏浚活动,其他重金属主要来自工业(制糖、燃煤、石油化工等)和陆源市政污水,钦州湾重金属含量主要受工业和人为活动的影响。
关键词：表层沉积物;重金属;随机地累积模型(SGM);来源分析
10
新型有机污染物污染现状及其深度处理工艺研究进展
李文刚1 孙耀胜1 么强2 陈芳1,3* 刘竞依1
1.东北大学 资源与土木工程学院
2.河北农业大学 海洋学院
3.东北大学 秦皇岛分校资源与材料学院
摘要：新型有机污染物的污染现状及其去除技术近年来受到学界的广泛关注。由于传统污水处理厂不能有效去除新型有机污染物,导致其随污水处理厂出水、污泥等进入生态环境,产生危害。因此,为有效去除该类污染物,近年来新型有机污染物的去除技术逐渐成为研究热点。通过总结新型有机污染物的污染现状及其危害,对目前新型处理技术,包括活化过硫酸盐、光催化耦合微生物同步降解、臭氧微气泡法、金属-有机框架材料、固定化微生物和漆酶降解等技术进行了综述,并分析了各种技术的优势和缺点。结果表明:目前对这些新型工艺降解新型有机污染物的研究大多处于实验室研究阶段,且多为单一工艺研究,部分工艺存在有毒有害产物。建议通过建立数学模型,使其在预测工艺降解能力、评估污染物毒性及其环境风险、污染程度等方面更加简便、经济。同时应进一步筛选高效菌株,研发安全可靠的新型处理材料,通过清洁生产,从根源上消除新型污染物污染。
关键词：污水处理厂;新型有机污染物;新型高级氧化技术;金属-有机框架材料
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腐植酸和黑炭的提取及其对菲和芘的吸附行为
邓赟 王飞*
暨南大学 环境学院
摘要：从河水沉积物中提取腐植酸和黑炭,通过元素分析仪、总有机碳仪、扫描电子显微镜和Zeta电位仪对其进行表征分析。研究了多环芳烃（PAHs）的代表物质菲和芘分别在腐植酸和黑炭上的分配行为并测定其分配系数,以及Ca2+浓度对菲、芘吸附的影响。结果表明:河水沉积物中提取的腐植酸和黑炭的主要元素组成是碳和氧,两者含有较多的芳香烃组分;水生植物是腐植酸和黑炭来源的主要贡献者;腐植酸呈发泡絮状结构,黑炭具有微孔结构;黑炭颗粒表面带有的负电荷明显少于腐植酸,其分子间的斥力作用较小。基于以上结果,认为黑炭的吸附能力高于腐植酸。菲和芘在腐植酸上分配系数的对数值（lg Kd）分别为3.55和4.55,在黑炭上分配系数的对数值（lg Kd）分别为4.57和5.35,这说明单位质量腐植酸和黑炭上芘的吸取量高于菲;菲和芘在腐植酸和黑炭上的吸附量随着Ca2+浓度的增加而呈先增加后减少的趋势。
关键词：腐植酸;黑炭;吸附行为;分配系数
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Fe3O4@CNF@Zn-BTC复合材料制备及其去除水中磷的性能
赵中琦1 赵研1 郎朗1 胡筱敏1* 单士亮2
1.东北大学 资源与土木工程学院
2.致诚华远(辽宁)建设工程管理咨询有限公司
摘要：针对目前如污水厂二沉池出水磷含量超标等磷污染现状,以水体中磷元素为吸附去除对象,合成了一种新型材料Fe3O4@CNF@Zn-BTC用于磷元素的特定吸附,由磁性纳米Fe3O4粒子、羧基化纤维素纳米纤维和金属有机骨架Zn-BTC在一般实验室条件下制成。CNF材料与MOFs材料的负载提升了复合材料的结晶度,进而提升复合材料的刚性和稳定性,且产生TOCNF表面—COO—和Fe以及MOFs上相关的键合,提升复合材料孔道率的同时提升了材料的刚性,极大程度上弥补了MOFs材料的刚性、稳定性短板。用SEM、FTIR、XRD、XPS和BET等对制成的Fe3O4@CNF@Zn-BTC进行了表征分析,并探讨了其在常温常压条件下对于水体中微量磷元素的去除效果。结果表明:对于10 mg/L的含磷水样,投加极少量Fe3O4@CNF@Zn-BTC材料可在常温常压60 min将磷元素含量降至0.3～0.5 mg/L,符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级A标准,平均去除率高达95%。与其他如活性炭等常规除磷材料相比,Fe3O4@CNF@Zn-BTC材料除磷效率高,回收简单,再生性强,价廉易合成。因此,Fe3O4@CNF@Zn-BTC在改善磷污染环境水质方面具有巨大前景。
关键词：除磷;金属有机骨架;纤维素纳米纤维;磁性纳米Fe3O4
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北京南郊平原地下水化学特征及成因分析
肖勇1 莫培1 尹世洋2* 刘洪禄3 张云辉1
1.西南交通大学 地球科学与环境工程学院
2.华北电力大学 水利与水电工程学院
3.北京市水科学技术研究院
摘要：地下水是旱区重要的供水水源,水化学组成是决定地下水可利用性的关键因素之一。以北京南郊平原为研究对象,通过系统调查浅层地下水和深层地下水化学组成,利用水文地球化学图解、多元统计及空间插值分析等多种方法,探讨了快速城镇化及剧烈农业活动条件下旱区地下水化学空间演变特征及其成因机制。结果表明:研究区地下水均为弱碱性低矿化水,水化学类型主要为HCO3-Ca和Cl-Mg·Ca,并有少量HCO3-Na·Ca型。浅层地下水和深层地下水均存在不同程度的硝酸盐浓度偏高现象,二者水化学演变与NO-3浓度升高密切相关,随着NO-3浓度升高优势阴离子逐渐由HCO-3转变为SO■、Cl-。浅层地下水和深层地下水化学组成受自然因素和人为因素双重作用控制,含水层结构控制着水化学主导因素的空间分布,人为因素主导的水化学区主要分布在单一含水层结构的西北部城镇地区,而自然因素主导的水化学区主要分布于多层含水结构的东南部农业区。水化学组分的自然来源机制包括岩石风化溶解和阳离子交替吸附作用等;人为来源主要为城镇地区地表污染物输入,再生水灌溉对水质影响较小。
关键词：地下水;水化学;硝酸盐;成因分析;北京平原
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脉冲与直流电场对厌氧氨氧化脱氮效果的影响
向希一1 于季红2 牛玛窦1 胡筱敏1*
1.东北大学 资源与土木工程学院
2.水务事务服务与行政执法中心
摘要：脉冲电场目前主要运用于食品、医疗灭菌等领域,其被广泛认可的灭菌机制为电穿孔理论。基于此,在较低电压和频率下脉冲电场可改变细胞通透性的同时能保证细胞不被灭活。为了探究脉冲电场对厌氧氨氧化脱氮效果的影响,将不同类型的电场分别施加在反应器中,以进出水NH+4-N、NO-2-N浓度及微生物细胞结构为检测指标,考察各条件下的脱氮效果。结果显示,施加脉冲电场组能有效维持厌氧氨氧化反应的稳定,TN去除率可达到80%以上,相较于施加直流电场组和空白电场组,TN去除率分别提高了60%和20%。同时,脉冲电场组的微生物结构较直流电场组和空白电场组更加完整,表明脉冲电场能有效促进厌氧氨氧化脱氮效果并维持反应系统稳定。
关键词：厌氧氨氧化;脱氮效果;脉冲电场;直流电场
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滤筒脉喷清灰过程中尘饼剥离对喷吹性能的影响
邱俊1,2 林子捷1,2 李建龙1,2* 吴泉泉1,2 吴代赦1,2
1.南昌大学 资源环境与化工学院
2.鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室
摘要：以滤筒除尘器的脉冲喷吹清灰为研究对象,考察脉冲清灰过程中尘饼剥离对喷吹性能的影响,运用CFD软件构建脉冲喷吹的数值模型,对清灰气流流场进行分析。结果表明:脉冲喷吹在滤筒中下部区域形成的压力显著高于顶部区域;与尘饼固定情形相比,尘饼剥离情形下脉冲喷吹强度更小、喷吹均匀性更差、穿过滤筒的气流更大;随着初始总过滤阻力ΔPt（<1000 Pa时）的增加,喷吹强度和喷吹均匀性提高,穿过滤筒的气流量降低,ΔPt>1000 Pa时则达到稳定。所得结论可为脉冲喷吹清灰除尘器的研究与设计提供理论参考。
关键词：滤筒除尘器;脉冲清灰;喷吹强度;尘饼剥离;数值模拟
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CFD数值模拟在两级串塔脱硫系统中的应用
聂鹏飞1 高志2 孟德润3 张宏博3 张晴3
1.河北大唐国际王滩发电有限责任公司
2.唐山学院
3.福思力智科技(北京)有限公司
摘要：为准确获取两级串塔脱硫系统的气液两相反应特点,采用分步法和自主开发的托盘模型对某电厂双塔串联湿法脱硫塔喷淋段内部的气液两相流动和传热过程进行CFD数值模拟,采用全新的系统评价指标对脱硫系统进行评估,对脱硫系统进行优化设计并重新进行数值模拟评估。计算结果表明:无论预洗塔和吸收塔,通过合理增加托盘和增效环的设计,可以在减少1层喷淋层的基础上获得更佳的性能,有利于达到更高的脱硫标准;减少循环浆液量的同时能够降低脱硫塔整个系统压降,降低电耗。
关键词：烟气脱硫;数值模拟;托盘子模型;脱硫塔优化设计
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超声技术用于锌电解颗粒物源头减排中试
张榕1 张飞龙1,2 马子轸3 周超1 李志强1 徐夫元1 降林华1*
1.中国环境科学研究院清洁生产与循环经济中心国家工业重点实验室
2.清华大学 环境学院
3.青岛理工大学 环境与市政工程学院
摘要：锌电解过程中会产生很多有害颗粒物和酸雾,对其进行有效控制能够改善车间内操作工人的职业健康以及周边的大气环境。以中试实验为背景,在传统电解系统的基础上进行了超声技术改造,考察了超声技术对锌电解过程中产生的颗粒物和酸雾的减排效果,并分析了超声技术对锌电解的生产指标(如电流效率、能耗、锌产品品质等)的综合影响。结果表明:超声技术的引入有利于抑制颗粒物和酸雾的产生,使其分别减少44.4%和51.4%。同时,超声技术能够改善部分生产指标,使电流效率增加了22.5%,电解能耗降低了39.6%。因此,超声技术从锌电解实际生产源头上对颗粒物和酸雾的减排效果十分显著,这为超声技术应用于锌电解实际生产中颗粒物的减排等方面提供了参考。
关键词：中试;超声技术;锌电解;颗粒物;酸雾
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燃煤电厂机组负荷变化与SCR系统参数的相关性分析
武洁 张志勇 刘显丽
内蒙古电力科学研究院
摘要：燃煤电厂机组负荷的变化与选择性催化还原（SCR）系统的各类参数（温度、含氧量、NOx、SO2/SO3转化率）联系紧密,各参数数值直接影响机组的运行。针对3组燃煤电厂的5种工况（30%、50%、70%、80%、100%）的现场实测数据,采用相关分析法,对各类参数进行相关性分析。结果表明:与机组负荷呈正相关的参数为烟气温度和SO2/SO3转化率;呈负相关的参数为烟气含氧量和SCR出口NOx浓度,但与SCR入口处NOx浓度没有显著相关性。该结果可为避免锅炉在中低负荷下出现NOx超标现象提供参考。
关键词：负荷变化;相关分析;选择性催化还原;脱硝系统
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基于机器视觉的填埋场防渗层破损识别方法
陈亚宇1 李建龙1* 孙骥晟1 王宏达1 毕士君2
1.河北工程大学 机械与装备工程学院
2.河北维立方科技有限公司
摘要：填埋场防渗层高密度聚乙烯(HDPE)膜在运营中极易破损,运用在线监测技术确定渗漏区域,将该区域膜上介质移除后,需对漏洞边缘进行精确识别,为实现智能焊接提供视觉基础。因此,提出一种基于机器视觉的填埋场防渗层破损识别方法。首先对样本集进行图像处理,包括图像灰度化、高斯滤波除噪、点运算增强、阈值法分割以及数学形态学处理;其次根据图像的形态特征提取连通域数量、破损面积、周长、长轴、短轴以及轴比,采用holdout方法将样本集划分为训练集与测试集,并将提取到的特征作为输入量,对SVM进行训练;最后采用多个SVM进行分类识别。经实验验证,分类器的总体识别准确率为98.33%,其中块状破损识别准确率为98.24%,缝式破损为98.42%。
关键词：填埋场防渗层;机器视觉;图像处理;SVM;破损识别
20
零价铁在有机固废厌氧消化过程中的应用研究进展
储思琴1,2 马佳莹1,2 徐玉璐1,2 张良茂1,2 苏应龙1,2,3 谢冰1,2,3*
1.华东师范大学生态与环境科学学院上海有机固废生物转化工程技术研究中心
2.上海城市生态过程与生态恢复重点实验室
3.上海污染控制与生态安全研究所
摘要：厌氧消化是一种可实现有机固废资源化的生物处理技术,目前主要存在产酸、产甲烷效率低下等问题。研究表明:零价铁（Fe0）的添加可有效提升有机固废厌氧消化性能。从Fe0对有机固废产酸、产甲烷效率的影响,以及Fe0与其他添加剂联合运用的效果等方面,综述Fe0在有机固废厌氧消化过程中的应用。Fe0对有机固废厌氧消化性能影响的作用机制主要包括降低系统氧化还原电位,腐蚀析氢作用,影响微生物群落,影响关键酶活性。此外,以硫化物、抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）为例,阐述了Fe0对有机固废厌氧消化过程中污染物的去除作用。指出Fe0在有机固废厌氧消化应用过程中存在的问题及挑战,并对未来Fe0在有机固废厌氧消化过程中的深入研究问题做出了展望。
关键词：零价铁;有机固废;厌氧消化;硫化物;抗生素抗性基因;作用机制
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利用厌氧发酵技术合成中链羧酸的研究进展
吴凡 江皓* 李叶青
中国石油大学(北京) 新能源与材料学院生物燃气高值利用北京市重点实验室
摘要：废弃物资源化回收和利用有助于应对环境污染和资源短缺等问题。由于中链羧酸具有应用广泛、附加值高的特点,利用特定微生物的代谢将各种生物废弃物转化为己酸等中链羧酸的链延伸技术,在近年来受到了普遍关注。首先介绍了生成中链羧酸的功能微生物,以及此类菌的代谢途径(逆向β氧化)和合成己酸的步骤。然后综述了生物电化学系统、产物提取技术在短链羧酸链延长过程中的作用原理和研究进展。以上技术和方法能够提高己酸产率、优化工艺流程、降低操作成本,从而有助于厌氧发酵产己酸的工业化应用。最后对文中提及技术的优缺点以及改进方向进行了总结。
关键词：中链脂肪酸;碳链延长技术;厌氧发酵;代谢途径;微生物
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A型分子筛对WPCBs燃烧特性的影响
杨帆1,2,3,4 叶子玮1,2,3,4 陈楠纬1,2,3,4 任杰1,2,3,4 林伟雄5,2,3,4 张文治1,2,3,4 赵科明1,2,3,4 孙水裕1,6,2,3,4*
1. 广东环境保护工程职业学院
2.广东省固体废弃物资源化与重金属污染控制工程技术研究中心
3. 广东省环境保护矿冶行业重金属污染防治与职业教育重点实验室
4.佛山市重金属污染防治与资源综合利用工程技术研究中心
5.肇庆学院
6.广东工业大学
摘要：利用热重分析法研究不同气氛（空气和N2）、添加不同催化剂（4A和5A）下,废电路板非金属粉末（WPCBs）的燃烧特性,计算各类综合燃烧特性曲线,并建立燃烧动力学方程。结果表明:空气气氛下,WPCBs燃烧曲线存在3个明显失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解以及固定碳热解;而N2气氛下,WPCBs燃烧曲线存在1个明显失重峰和1个次失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解。加入催化剂（4A和5A）,WPCBs燃烧特性曲线的水分析出失重峰明显加强,挥发分析出与燃烧和难燃有机物分解失重峰强度明显减弱。在N2气氛下,WPCBs燃烧具有较高的挥发分释放特性指数D、可燃指数C和综合燃烧特性指数S,而燃尽指数Cb较小。利用Coats-Redfern积分法计算得到不同气氛及催化剂条件下WPCBs燃烧的平均表观活化能Eav,其中Eav约为227.29 kJ/mol（空气或N2）、72.35～115.99 kJ/mol（空气/N2+4A/5A）。修正后的质量平均表观活化能Em为76.38 kJ/mol（空气）、115.09 kJ/mol（N2）、≤47.26 kJ/mol（空气/N2+4A/5A）。WPCBs热解的挥发分1峰前反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）0.5;而其峰后、挥发分2和固定碳燃尽阶段反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）2。
关键词：废电路板非金属粉末(WPCBs);A型分子筛;燃烧特性;动力学模型;Coats-Redfern积分法
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生物炭对土壤有效态重金属的作用机制进展
徐美丽1 陈永光2 肖荣波1 梅闯3 戴伟杰1 王鹏1 黄飞1*
1. 广东工业大学环境科学与工程学院
2. 广东省地质建设工程集团公司
3. 华南农业大学资源环境学院
4.北京北排水环境发展有限公司
摘要：为了深入探究生物炭对土壤有效态重金属变化的影响,研究重点从生物炭的直接和间接作用两个方面对重金属有效态的影响机制进行了归纳概述。直接作用是指生物炭利用自身较大比表面积、疏松孔隙、丰富官能团和矿物质来吸附固定重金属,进而影响重金属形态转化的过程,包括物理吸附、静电吸引、官能团络合、离子交换、阳离子-π、化学沉淀等多种机理;间接作用是指生物炭通过改变土壤理化性质或者微生物群落多样性来影响有效态重金属含量变化的过程,以化学和微生物机制为主。最后提出结论与展望,以期为土壤重金属污染生物炭修复技术的潜在应用提供理论基础。
关键词：生物炭;土壤有效态重金属;影响效果;作用机制
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多环芳烃类污染场地应用原位电热脱附技术的能效分析
谢炳坤1 姜祖明2* 曾俊1,3 籍龙杰1,3 刘鹏1,3 李书鹏1,3 韩进1 田齐东1
1.北京建工环境修复股份有限公司
2.南京城建土地开发有限公司
3.污染场地安全修复技术国家工程实验室
摘要：针对华东某多环芳烃类污染场地,通过应用原位电热脱附修复技术,系统分析了运行过程中加热温度、加热时间、气相抽提密度等关键参数的变化规律,并对修复效果、抽提气体浓度、能耗等运行参数进行分析。结果表明:原位电热脱附对多环芳烃类污染物具有良好的去除效果,加热运行250 d后,场地土壤温度均可达到300℃以上,污染物去除率达到99.99%以上,修复后土壤污染物浓度值低于修复目标值的要求。土壤加热温度、加热时间、气相抽提密度是影响原位电热脱附修复效果的关键因素,进而提出了降低修复成本的施工经验,为高温原位电热脱附的推广和工程化应用提供借鉴。
关键词：原位电热脱附;多环芳烃;土壤修复;运行参数;能效分析
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炭化材料的制备及其在土壤热处理炭化研究中的应用研究进展
何燎 桑义敏* 余望 王飞宇 鲁涛涛 滕志远 梁增银 俞涛
北京石油化工学院环境工程系
摘要：焦炭、活性炭和生物炭等传统炭化材料的炭化过程和机制已经较为熟悉;同时,土壤热处理过程中的发生的炭化反应对土壤再利用特性有重要影响,但是目前受到关注较少、机制不明。探讨了炭化材料的制备工艺及应用、炭化反应历程和炭化产物的物化特性表征方法、炭化反应过程的影响因素(炭化方式、参数、矿物质及添加剂等)及其在土壤热处理炭化研究中的指导作用,最后提出了土壤热处理炭化研究中应重点关注方向。分析结果表明:炭化表征方法可用于分析土壤有机污染物炭化行为及鉴定炭化产物;炭化产物的产率和性能与多种因素有关,可用于分析土壤热处理条件对炭化行为的影响特性。
关键词：炭化材料;制备工艺;表征手段;影响因素;土壤热处理炭化
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石油烃污染非均质场地微生物群落结构及降解作用
薛镇坤1,2 左锐1,2* 王金生1,2 陈敏华1,2 孟利1,2 靳超1,2
1. 北京师范大学水科学研究院
2. 地下水污染控制与修复教育部工程研究中心
摘要：为探究冲洪积扇上游强非均质性石油烃污染场地中微生物降解作用强弱,深入分析场地微生物修复的可能性,选取潮白河上游某典型废弃加油站为研究对象。受冲洪积扇条件控制,区内非均质性强,地下水埋深较大。现场采集土样进行微生物高通量测序分析;装填土柱进行室内淋滤实验,开展微生物降解对比分析。结果表明:未受污染区域(T1)的优势菌门为厚壁菌门(Firimicutes),优势菌属为Paenisporosarcina,其相对丰度分别为40.1%和34.8%;污染区域可识别的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),优势菌属为芽孢杆菌属(Bacillius),其相对丰度分别为35.1%～52.2%和7.7%～16.8%,石油烃污染物较大程度上改变了区域的微生物群落结构和多样性,埋深和含水条件也是重要的影响因素。微生物降解对比实验表明,吸附作用是初始阶段石油烃污染物的主要去向,柱间出水石油烃浓度差值显示:0～200 h阶段微生物降解作用较为强烈,起主导作用,但去除量小于吸附作用。自然条件下,强非均质石油烃污染场地中石油烃降解优势菌的结构占比较低,数量较少,微生物降解作用微弱。
关键词：土壤石油烃;群落结构;生物多样性;微生物降解
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基于生命周期思想的透水铺装资源环境影响评价述评
解超1,2吕彬3王思思1,2,4*王培军5
1.北京建筑大学 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室
2.北京建筑大学 环境与能源工程学院
3.中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室
4. 北京建工建筑设计研究院
5.青岛华新园置业有限公司
摘要：透水铺装作为典型的海绵城市设施,具有城市雨水径流减排、水质净化等多种环境效益,但在材料制备、施工、维护管理过程中相对于传统铺装资源能源消耗有所增加,亟须应用生命周期评价这一系统分析方法,开展透水铺装的资源环境效益的综合评估。通过文献述评,总结了生命周期评价方法应用于透水铺装评估的现状与面临的挑战,并提出了相应对策:将运行维护阶段纳入评价系统边界,有助于提升透水铺装资源环境评价的全面性;针对生命周期评价结果难以指导工程设计的问题,建议将生命周期评价与建筑信息模型相结合,优化透水铺装的绿色设计;针对透水效应动态变化等生命周期环境影响评价方法问题,建议将水文模型引入整体评估方法。通过上述角度的提升,生命周期评价方法有望为透水铺装的政策制定、规划设计、施工养护等全过程提供参考数据与优化方案,助力海绵城市建设乃至城市生态系统的良性发展。
关键词：海绵城市;透水铺装;生命周期评价;资源环境效益
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北京市平谷区金矿区周边土壤砷、汞赋存形态特征及生态风险评价
周颖1 王雪梅1 蒋玉琢1 赵云峰2 季宏兵1,3*
1.北京科技大学 能源与环境工程学院
2.北京市地质工程设计研究院
3.首都师范大学资源环境与旅游学院
摘要：以北京市平谷区金矿区周边土壤为研究对象,采集40个表层(0～20 cm)土壤样品,测定土壤中As、Hg总量及其各赋存形态含量,并采用基于重金属形态的次生相原生相分布比值法(ratio of secondary phase to primary phase, RSP)和风险评价编码法(risk assessment code, RAC)对土壤中As、Hg污染程度及生态风险进行评价。结果表明:各采样区土壤中As、Hg总量均超出北京市土壤背景值,分别超出3.94～13.24,11～41.33倍;土壤中As、Hg主要以残渣态存在,除残渣态外,As主要以铁锰氧化态存在,开采沟和尾矿库土壤中Hg主要以碳酸盐结合态存在,开采沟下游和尾矿库外土壤中Hg则主要以强有机态存在;污染程度和生态风险评价结果显示,开采沟及下游土壤As、Hg污染程度较低,研究区土壤中As、Hg整体表现较低风险,在开采沟、YZ尾矿库和JHH尾矿库存在Hg的高风险和极高风险点位,应予以重视。研究结果为治理金矿区周边土壤As、Hg污染提供参考。
关键词：重金属;金矿;尾矿库;赋存形态;生态风险
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染料厂遗留场地中氯仿和苯并(a)芘的污染特征与健康风险评价
韩煦1 陈洁2 孙守钧3 许晓路4 施维林1*
1.苏州科技大学 环境科学与工程学院
2.苏州逸凡特环境修复有限公司
3.苏州科技城科技创新服务中心
4.浙江树人大学 生物与环境工程学院
5.青岛华新园置业有限公司
摘要：以江苏省某废弃染料厂搬迁后的遗留地块为研究对象,运用内梅罗综合污染指数法对场地有机污染物污染程度进行评估,并结合Surfer软件中克里金插值法研究有机污染物的健康风险空间分布情况。结果表明:该场地主要超标污染物为氯仿和苯并(a)芘,污染区域主要为生产车间,最大超标深度为12 m,苯并(a)芘在1.5,3.0 m深土壤中对暴露人群造成的致癌风险高,氯仿在6,12 m深的土壤中致癌风险高;但它们在各层中所造成的危害商均<1。因此,该场地开发利用前需进行土壤修复。
关键词：有机物污染场地;内梅罗综合污染指数;健康风险评估;克里金插值法;氯信
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黄土塬地区CO2驱油封存泄漏地下水监测体系研究
王昊1,2 林千果2* 郭军红1 汤沭成1,2 王维波3 梁希2,4 李飒1,2 段晓雅1,2
1.华北电力大学 环境科学与工程学院
2.华北电力大学 苏州研究院
3.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院
4.英国爱丁堡大学商学院
摘要：针对鄂尔多斯黄土塬地区CO2驱油封存项目的监测需求,在综合辨识黄土塬地区地下水潜在的CO2泄漏特征,剖析CO2泄漏进入地下含水层后的空间运移及时间响应特征的基础上,结合CO2驱油封存过程,建立了1套面向黄土塬地区CO2驱油封存CO2泄漏的全时空立体化地下水监测体系。研究表明:受地形地貌及土壤特点影响,黄土塬地区驱油封存的CO2具有盖层突破、井筒侧漏、降雨反渗和地表径流补给的多源泄漏特征;CO2泄漏进入地下含水层后具有纵向快速运移扩散、横向四周缓慢扩散并随地下水向下游运移的空间运移特征和CO2浓度、电导率等指标上升,pH值下降以及Ca2+、Mg2+离子浓度先上升后下降的时间响应特征。基于上述特征所建立的监测体系可为该区域CO2驱油封存示范项目的监测提供参考。
关键词：CO2驱油封存;黄土塬;CO2泄漏;地下水监测体系
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一种农村生活污水流量在线监测新方法
陈安瑶 罗安程 梁志伟* 林强 贾瑞杰 平少伟 杜平
浙江大学 环境与资源学院
摘要：流量是农村生活污水处理设施所需在线监测的重要运行参数之一。根据农村生活污水的导电特性,探索出了一种农村生活污水流量在线监测的新方法,该方法主要利用巴歇尔槽和基于污水导电性的液位计(CLG)实现流量的在线监测。巴歇尔槽可将流量数据测量转化为液位数据测量。CLG主要由测量电极和参比电极2部分组成,通过试验进一步确定CLG的最佳工艺设计条件为:400 Hz频率的交流电源供电条件下,测量电极和参比电极支路上均串联10 kΩ的电阻。经校正后,CLG平均相对误差为3.49%,测量误差中位数为0.3 cm,量程至少为2.1～19.2 cm。将由CLG和巴歇尔槽所构成的流量在线监测试验样机安装应用于实际发现,该样机与其他流量计所监测到的日流量数据均在0.01水平(双侧)上显著相关,说明该农村生活污水流量在线监测方法在实际应用中可实现流量的远程在线监测,具有可行性。
关键词：农村生活污水;流量;在线监测;导电性液位计
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