期刊导读 | 《环境工程》2022年第七期
科学研究
01
透水砖系统堵塞失效全过程对径流重金属控制效果的评价
杜晓丽1,2∗ 匙中文1 尹子杰1 赵 梦1
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 北京未来城市设计高精尖创新中心
摘要：针对透水砖系统堵塞失效对径流控制效果衰减的问题,考察了透水砖堵塞失效演化全过程时雨水径流重金属的输出变化特征,并采用综合污染指数法对不同堵塞节点透水砖铺装径流重金属污染进行风险评价。结果表明:透水砖堵塞程度增加可显著增大其表面径流溶解态和颗粒态重金属输出,且在透水砖堵塞程度达到 30%后场次降雨输出的重金属浓度明显上升;不同堵塞程度透水砖径流重金属均出现了初期冲刷现象,初期冲刷效应强弱与透水砖堵塞程度呈正相关。透水砖堵塞前期各历时径流重金属污染风险较低,但随着堵塞加剧初期径流重金属污染风险变高,其中Cd 和 Pb 是主要风险源。
关键词：透水砖铺装;堵塞;重金属;风险评价
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02
壳聚糖-银/二氧化钛核壳型复合小球的制备及其对布洛芬的降解性能
张凯杰1,2 冯 骞1,2∗ 商卫纯3 欧子旋1,2 操家顺1,2
1. 河海大学 环境学院
2. 河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
3. 宁波市环境保护科学研究院
摘要：针对目前污水中布洛芬等典型 PPCPs 类污染物光催化降解效率低、催化剂回收难度大等难题,以壳聚糖为载体,通过负载银掺杂TiO2制备有机核-无机壳结构的 CTS-Ag/TiO2复合小球,开展了光催化降解布洛芬性能研究。结果表明:壳聚糖紧密团聚成核,银掺杂TiO2分布在壳聚糖表面,共同形成了有机核-无机壳结构。在紫外光作用下,复合小球对布洛芬展现出良好的去除效能,在最佳条件下(CAT 投加量为 4 g/L、布洛芬初始浓度为 1 mg/L、pH 值为6),60 min 后布洛芬去除率达到 96. 1%,经过 5 次回收利用,去除率仍可达到 85. 0%。新型有机核-无机壳复合结构以及壳聚糖中含碳基团和含氮物质在价带上形成的附加带,使 CAT 复合小球在强化吸附、光催化和稳定性的同时,提高了材料可重复使用性。Ag 在TiO2表面掺杂形成的无机壳包裹在壳聚糖形成的有机核表面,使光生电子更易从TiO2转移到 Ag 上并积累,减少电子-空穴对的复合,提高了 CAT 的光催化效率。活性组分淬灭实验表明,·O2-和空穴氧化是引起布洛芬降解的主要活性成分。
关键词：壳聚糖;银/二氧化钛复合小球;布洛芬;核壳结构;光催化降解;氮负载
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03
铁碳微电解强化煤制气废水酚类物质去除的效能
麻微微1 施雪卿1∗ 孔巧平1 于 童1 韩洪军2
1. 青岛理工大学 环境与市政工程学院
2. 哈尔滨工业大学 环境学院
摘要：研究探讨铁碳微电解(ICME)技术对煤制气废水(CGW)中酚类污染物的去除效果,以及对废水可生化性能的改善效果。结果表明:与单一活性炭和单质铁相比,铁碳复合(Fe/C)填料具有较高的铁碳比、丰富的孔隙结构以及更高的微电解反应活性。单因素分析表明,在煤制气废水处理中,低溶解氧(DO)和酸性条件更有利于微电解的作用过程,而 Fe/C 填料投加量过高或过低均不利于微电解反应。由响应曲面分析获得 ICME 处理煤制气废水酚类物质的最佳反应条件为:pH 为 6.50,Fe/C 填料投加量为 62.22 g/L,ρ(DO)为 0.47 mg/L。在最佳条件下,COD和总酚去除率分别达到80.98%和 75.03%,BOD5/COD 值由 0.21 提高到 0.36。结果表明,ICME在强化煤制气废水酚类污染物去除方面发挥重要作用,可为后续生化处理工艺提供良好的水质条件。
关键词：煤制气废水;铁碳微电解;酚类物质;响应曲面分析
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04
以城市污泥为基质制备氧化石墨烯的响应面优化
张婷婷1 孔祥清1∗ 付 莹2 张震斌1 赵 霏1 袁 丹3 周渊明4
1. 辽宁工业大学 化学与环境工程学院
2. 松山湖材料实验室
3. 华飞(辽宁)资源环境科技有限公司
4. 锦州市产品质量监督检验所(国家光伏材料质量监督检验中心)
摘要：城市污泥中含有丰富的有机质,能够为氧化石墨烯的制备提供碳源。采用改进的 Hummers 法以城市污泥为基质制备氧化石墨烯(GO)。在单因素实验的基础上通过响应面法对碳粉用量、KMnO4用量、H2SO4用量以及超声时间多因素影响下的 GO 制 备 条 件 进 行 优 化, 其 最 优 制 备 条 件 为: 碳 粉 用 量 3.22 g、 KMnO4用 量 4.12 g、H2SO4用量22.63 mL、超声时间 7.61 h。扫描电镜和红外光谱分析表明,响应面优化条件下制备的GO具有明显的片层状结构,在3400,1400 cm-1左右处为O—H(羟基)的特征峰,1700cm-1出现 C O(羰基)的特征峰,1200cm-1左右出现C—O(环氧基)的特征峰符合传统材料制备的GO特征。以城市污泥为基质成功制备出GO,为城市污泥的资源化利用提供了新的方向和理论基础。
关键词：城市污泥;氧化石墨烯;响应面法;资源化
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05
黄腐酸用于磷石膏脱碱赤泥土壤化的可行性研究
万芹莉 李芹 庞茵 赵聪 黄涛 赵锐 彭道平∗
西南交通大学 地球科学与环境工程学院
摘要：黄腐酸不仅呈酸性,而且含有丰富的营养成分,是一种植物调节剂且能促进植物生长。为研究黄腐酸用于磷石膏脱碱赤泥土壤化的可行性,通过磷石膏脱碱赤泥试验与磷石膏-黄腐酸联合脱碱赤泥试验,对脱碱液和脱碱渣进行理化性质测定,并进行盆栽试验分析验证其可行性。结果表明:1)磷石膏脱碱可使赤泥的pH值由 11.08 降低到 9.00左右,而使用磷石膏-黄腐酸联合脱碱,可使赤泥的 pH 值降至 8.50 左右;2)分析结果表明,黄腐酸的加入促进了赤泥大粒径团聚体的形成,增加了大粒径团聚体的含量,增强了团聚体的稳定性;3) 脱碱渣及脱碱液的元素分析结果表明,黄腐酸的加入使得赤泥中残留的重金属离子和钠离子含量增加;4) 盆栽试验结果表明,较高的重金属离子和钠离子浓度将黑麦草种子的萌芽时间推迟了 4 d,发芽率降低了 8%。将赤泥进行脱碱以及去除重金属离子,使磷石膏脱碱赤泥中相应离子含量更少,黄腐酸的加入有利于磷石膏脱碱赤泥的土壤化
关键词：赤泥;磷石膏;黄腐酸;脱碱;土壤化
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06
基于CFD模拟的混合菌群合成PHA工艺筛选机制分析
郭子瑞∗ 池日光
哈尔滨商业大学 能源与建筑工程学院
摘要：利用数值模拟方法,建立了活性污泥混合菌群合成PHA工艺中 ADD与ADF模式反应器的流体有限元分析模型,同时基于固液二相流体理论对ADD和ADF模式的沉淀过程进行分析,探讨了物理选择压的产生原理和作用机制。模拟获得了沉淀过程中不同停留时间反应器内不同沉降速率等级活性污泥的分布规律,以及沿反应器竖向方向的污泥体积分数分布规律。结果表明:ADD模式下活性污泥在沉淀过程中可形成较为稳定的沉降性差异分层界线,10~15 min 内在高度为 0.6 m 处污泥分布体积分数为 0.75 左右,可对 PHA 合成能力强的菌群提供较强的筛选作用。固液二相流体场的模拟结果促进了对物理选择压筛选作用机制的认识,可为ADD模式反应器参数优化研究提供理论依据。
关键词：沉淀;停留时间分布;好氧动态排水(ADD)模式;计算流体力学;CFD数值模拟;PHA合成
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07
扎赉诺尔露天煤矿排土场复垦与土壤微生物反馈响应
王育光1 王 诺2 李一依1 周咏春1 包妮沙1,3 赵 鑫1,3∗
1. 东北大学 资源与土木工程学院
2. 沙河市自然资源和规划局
3. 东北大学 智慧水利与资源环境科技创新中心
摘要：以扎赉诺尔露天煤矿排土场边坡与平台区域的复垦土壤为研究对象,通过对土壤理化性质测定、土壤菌群结构分析,以及与环境因子相关性分析,将其与未复垦的土壤进行比较,探究排土场复垦与土壤微生物的反馈响应。研究发现,复垦土壤的理化性质差异主要与实验区域土壤深度有关,0~10 cm 的土壤相比10~20 cm 的土壤理化性质变化更大,其中土壤容重、机械组成和 pH 对复垦土壤的影响作用明显高于土壤有机碳、土壤总氮和碳氮比,对照组土壤的pH 为 8.87 和 8.76,远高于复垦土壤的pH。排土场复垦前后土壤菌群结构差异大,复垦有助于改善土壤微生物菌群结构,且土壤中有机碳和总氮含量增加对其有促进作用。
关键词：排土场复垦;土壤微生物;露天煤矿;扎赉诺尔;反馈响应
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08
垂直流动态强化下基质去除污染物的吸附活性及机理
吴 浩1,2 江 成1∗ 曹文平3,4 李泽兵2
1. 江西省科学院能源研究所
2. 东华理工大学 水资源与环境工程学院
3. 徐州工程学院 环境工程学院
4. 江苏莲洋港环保科技有限公司
摘要：基质作为人工湿地的骨架部分,对污染物的去除发挥着重要作用。选择黄土球、无烟煤与页岩陶粒,在不同进水负荷的垂直流动态条件下,对污染物去除进行比较,并通过X射线衍射(XRD) 和扫描电镜(SEM) 对其矿物组成与表面形貌进行分析,以深入探讨黄土球等基质的吸附活性及机理。结果表明:黄土球因其本身的去质子化作用,对NH4+-N 阳离子具有极好的吸附活性,试验初始阶段 NH4+-N去除率达到 80%;同时,在较高磷浓度的进水负荷下,黄土球的静电作用与原子配位反应提升了其对可溶性反应磷(SRP) 及颗粒磷(PP) 的吸附能力;此外,黄土球的物理吸附作用对于 COD 的去除率均值达到50%,并改善水体中以芳香类为主的溶解性有机质(DOM) 组成;无烟煤同样具有高效的吸附活性,对TP去除率能达到 80%,单位基质磷吸附能力为 6.89 mg/kg;无烟煤以静电吸附为主,致使去除水体中的SRP效率更高,占据磷去除总量的44%;页岩陶粒则源于自身丰富的金属矿物成分,对PP有良好的结合吸附作用。3种基质在连续试验中均表现出对不同污染物的吸附活性,在连续试验中对污染物的“吸附疲性” 也有着显著差异。基于试验结果和机理分析发现,黄土球具有潜在的湿地基质应用价值,并有助于改善水质中的 DOM 组分。
关键词：动态实验;DOM;吸附活性;吸附疲性;黄土球
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09
石油污染对土壤微生物群落影响及石油降解菌的筛选鉴定
柳晓东 余天飞 艾加敏 李 静 张宝宝 姜影影 邓振山∗
延安大学 生命科学学院
摘要：为研究石油污染对土壤中细菌群落结构及土壤理化性质的影响,并分离筛选石油降解菌。从陕北宝塔、吴起、靖边和延长4个县区采集石油污染土壤和未受石油污染土壤,测量土壤中石油、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的含量以及 pH;采用高通量测序技术对2种土壤中细菌群落结构进行比较分析;以石油为唯一碳源,从石油污染土壤中筛选高效石油降解菌,并对所筛选的高效石油降解菌进行 16S rDNA 鉴定。陕北4个县区石油污染土壤中硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量有所下降,有机质和pH有所升高。石油污染土壤中细菌群落的丰富度和多样性均降低,其中变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要菌门,分枝杆菌属(Mycobacterium) 为丰度最高菌属。以石油为唯一碳源,分离得到8株石油降解菌,其中OS33 和 OS62-1菌株5 d 石油降解率分别为80.51% 和 81.60%,经鉴定 OS33 为迪茨氏菌(Dietzia sp.),OS62-1为红球菌(Rhodococcus sp.) 。石油污染发生后,土壤中细菌群落的丰富度和多样性均有所降低,筛选的8株石油降解菌中 OS62-1石油降解率最高,研究结果进一步丰富了陕北地区石油降解菌菌种资源库。
关键词：石油污染;土壤;降解;红球菌;迪茨氏菌
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10
2018—2019年兰州市近地面臭氧浓度变化特征及其影响因素分析
孔祥如 陈敏∗ 陈恒蕤 潘峰 庞可 马彩云 张芊
兰州大学 大气科学学院
摘要：选取兰州市城区4个环境空气质量国控站点 2018—2019年的监测数据和兰州市气象站同期的观测资料,分析了兰州市O3浓度的时空分布特征,并探讨了气象因素和相关污染物对 ρ(O3-8h)的影响。结果表明:1) 兰州市城区各站点 ρ(O3-8h)的月变化和 ρ(O3)小时值的日变化均呈单峰型,ρ(O3-8h) 高值出现在 4—8 月,ρ(O3) 小时峰值出现在15:00 左右;2)相关污染物与 ρ(O3-8h)均呈负相关,ρ(O3-8h)随 NO2、CO、PM2.5 浓度的增加而降低;3) 高温、低湿的环境有利于兰州市城区O3的生成,而特殊的地形条件导致在一定风速下,O3更容易积累;4) 分别建立相关污染物和气象因子的多元线性回归方程,发现在当前气象条件和相关污染物排放现状下,气象因子对兰州市 ρ(O3)的影响比相关污染物的影响更为重要。
关键词：O3浓度变化特征;气象要素;相关性
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11
陈腐垃圾掺烧对垃圾焚烧烟气中污染物排放的影响
尹文华 龙世康 何志远 郑毅云 刘丽君∗ 谢丹平 詹文森
生态环境部华南环境科学研究所
摘要：将陈腐垃圾与生活垃圾协同焚烧是妥善腾退填埋场、缓解城市土地资源紧缺的重要方式之一。利用生活垃圾焚烧设施开展掺烧陈腐垃圾试验,按照 0、10%、20%、25%、30% 比例,分析掺烧对烟气中二噁英及其他污染物的排放影响。结果表明:颗粒物、SO2、HCl、NOx 和二噁英浓度均随陈腐垃圾掺烧比例提高而逐渐上升,但均满足标准限值。当掺烧25%和30%时,PCDD/Fs毒性当量浓度分别约为 0.1,0.13 ng TEQ/m3。掺烧比例从0提高至 20%,炉内 PCDD/Fs生成量增加,处理设施入口浓度升高14%,烟气处理工艺对其去除率超过99%。掺烧陈腐垃圾在一定程度上促进了从头合成(De novo)反应。为确保掺烧烟气中污染物达标排放,应充分考虑陈腐垃圾的填埋时间、性质、热值、垃圾焚烧及污染防治技术等因素。
关键词：二噁英;生活垃圾焚烧;陈腐垃圾;掺烧;烟气
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12
CFB锅炉钙基飞灰的雾化喷水悬浮式脱硫特性
刘传亮
上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
摘要：以循环流化床锅炉(CFB)钙基飞灰为原料,实验研究了飞灰不同条件下的雾化喷水悬浮式脱硫特性。结果表明:增湿飞灰具有良好的低温脱硫能力,分为快速、慢速反应 2 个阶段,脱硫剂的总钙利用率从原来的41%提高到70%左右。飞灰颗粒的增湿效果与反应温度是影响硫盐化速率的主要因素。采用50 μm 雾化水粒径、增湿水分级喷入方式,可使飞灰颗粒获得更好的增湿效果,并延长快速反应的持续时间,使反应更充分;反应温度对增湿脱硫存在促进与抑制2方面作用,最佳值在80 ℃左右;SO2浓度对脱硫的影响不显著;飞灰经过雾化喷水活化后,颗粒表面的孔隙、裂缝增多,改善的微观结构促进了气固传质和脱硫反应。
关键词：脱硫;钙基吸收剂;飞灰;雾化喷水;水活化;循环流化床
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13
硫氨磷基阻滞剂对飞灰特性影响及对二噁英的阻滞效果
丁佳敏1 陆胜勇2 林晓青2 彭亚旗2∗ 何 垚3
1. 浙江大学 台州研究院
2. 浙江大学 能源工程学院
3. 中国电建集团 华中电力设计研究院
摘要：阻滞剂技术由于操作简单、成本低和效率高等优点,被广泛应用于实际生活垃圾焚烧炉,逐渐成为控制二噁英生成的重要技术之一。选取某台典型循环流化床生活垃圾焚烧炉为研究对象,通过高精度给料设备向余热锅炉两侧喷射硫氨磷基阻滞剂,研究阻滞剂对飞灰物化特性影响及其对二噁英的阻滞效果。结果表明:硫氨磷基阻滞剂对飞灰中的 PCDD/Fs有很好的阻滞效果,喷射阻滞剂后飞灰中 PCDD/Fs毒性当量从 2.31 ng I-TEQ/g 降至 0.23 ng I-TEQ/g,阻滞率达到 90.0%;阻滞剂主要通过减少氯源、改变飞灰粒径及表面特性等实现飞灰中二噁英的高效阻滞。此外,阻滞剂对飞灰中部分重金属有一定的固化作用,其中对Pb固化效果最好,达到 49.02%。以上研究将为后续硫氨磷基阻滞剂的工业化应用提供技术支撑。
关键词：生活垃圾焚烧炉;硫氨磷基阻滞剂;二噁英;重金属
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14
废弃物填埋场土壤污染分析及重金属离子化学形态健康风险评估
苗芳芳1,3 张一梅1,2∗ 李 鱼1 林千果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 环境修复与功能材料实验室
3. 华北电力大学 能源动力与机械工程学院
摘要：为了减少固体废弃物填埋场对居民和环境的影响,以江苏省某固体废弃物填埋场为研究对象开展健康风险评估。采集研究区域土壤样品,分析 As、Ni、Cd、Zn、Pb、Hg 等重金属含量,分别应用克里金插值、化学质量平衡形态模拟、健康风险评估模型方法,对目标重金属浓度空间分布、重金属形态种类及区域健康风险水平进行研究。结果表明:该地区主要受固体废弃物填埋及农田过量施肥污染。其中,Cd 和 Zn 含量均超过土壤背景值,汞含量接近背景值。模拟获得Cd金属形态 15种,Zn 金属形态21种,对金属形态浓度进行健康风险评估,得出 CdCO3、Cd2+具有致癌风险,总贡献率分别为 38.4%和 31.9%;Zn2S32-具有非致癌风险,总贡献率为91.66%。Cd2+的致癌风险值在 10-6~10-4内,其致癌风险水平不可忽视。因此,重金属形态对人体的毒性应引起人们的重视。
关键词：化学质量平衡;空间插值;金属形态;健康风险评估
15
基于LBM-DEM耦合研究多孔介质中生物膜对悬浮粒子运移的影响
洪逸群1 陈丽萍1∗ 龚延风1 薛芳玲1 周彦杰2 王世林1
1. 南京工业大学 城市建设学院
2. 盐城工业职业技术学院
摘要：生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助于增强悬浮粒子的沉积。进出口压差是影响粒子滞留率的主要因素,低进出口压差下粒子无法突破排斥能垒,高压差下流体力通过改变粒子的沉积位置可提高渗透率。溶液离子强度变化主要影响排斥屏障。高离子强度的溶液中,粒子滞留率对压差变化响应较小;低离子强度溶液中,粒子滞留率受进出口压差的影响较大。此外,从介观角度观察入流速度对悬浮粒子黏附与滚动的影响,发现粒子的初始沉积点与来流方向的角度随着粒子速度的增加而减小。
关键词：生物膜;多孔介质;粒子沉积;格子玻尔兹曼方法;离散元法
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16
针对高热值生活垃圾的焚烧炉优化研究
施子福1 张星群2 周永刚1 黄群星1
1. 浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室
2. 杭州新世纪能源环保工程股份有限公司
摘要：采用数值模拟方法研究了燃用高热值生活垃圾的焚烧炉结构对燃烧安全、温度分布以及烟气特性的影响,对某650t/d 垃圾焚烧炉冷、热态进行模拟,探究了二次风温度、二次风布置方式以及后拱角度对炉内燃烧的影响。模拟结果显示:二次风温度由180℃降至25℃ 后,炉内整体平均温度下降约80℃ ,有利于缓解炉内结焦、高温腐蚀的问题;前墙下层二次风移至前拱后,二次风气流会形成“风幕”,压迫可燃气体贴近炉排,可能造成炉排烧坏、进料口回火等问题;在此基础上将前拱二次风移至前墙后,第1烟道烟气充满度高、且温度分布更为均匀,同时第1烟道出口气体组分浓度满足 GB18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》,适合燃用高热值生活垃圾。
关键词：高热值;生活垃圾;焚烧炉;数值模拟;优化
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17
菌渣改良淤泥固化土及其促进黑麦草的生长
陈文峰1,2,3,4 夏新星1,2,3,4∗ 李世汨1,2,3,4
1. 中交第二航务工程局有限公司
2. 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
3. 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室
4. 交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心
摘要：针对淤泥固化土板结程度高,养分不足的缺陷,采用菌渣辅以MgSO4通过物理掺和的方式改良固化土,用于园林绿化利用。通过对菌渣改良土的物理性状特性和养分含量分析、黑麦草种子发芽试验和盆栽试验,探究了菌渣掺量和粒径对淤泥固化土改良的影响。结果表明:淤泥固化土掺入40 g/kg 的 5~10 mm 菌渣和 0.2 g/kg 硫酸镁后改良效果最佳,黑麦草株高增加了 32.3%,干重提高了126.7%。菌渣的疏松多孔可改善土壤孔隙结构、降低土壤容重、提升土壤保水性;硫酸镁补充了缺失的有效镁和有效硫;菌渣自身的营养物质提升了土壤有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等养分含量,进而提高土壤保肥能力。菌渣可作为土壤改良剂实现淤泥固化土的低成本改良利用。
关键词：淤泥;固化土;菌渣;黑麦草;资源化利用
18
聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对Cd污染土壤的钝化修复效应
任 珺1,2,3∗ 王艺蓉1,2 任汉儒1,2 仝云龙1,2 王彤玉4 陶 玲1,2,3
1. 兰州交通大学 甘肃省黄河水环境重点实验室
2. 兰州交通大学 环境与市政工程学院 环境生态研究所
3. 甘肃瀚兴环保科技有限公司
4. 兰州大学 大气科学学院
摘要：土壤重金属Cd具有难降解、易迁移和累积性强等特点,会造成土壤环境破坏,威胁粮食安全。将聚合氯化铝铁负载到凹凸棒石上,制备5种聚合氯化铝铁改性凹凸棒石新型钝化材料,通过扫描电镜(SEM) 表征实验、钝化实验和玉米盆栽实验评价聚合氯化铝铁改性凹凸棒石对土壤Cd的钝化效果和环境风险。结果表明:将聚合氯化铝铁改性凹凸棒石施用于土壤中,能显著降低污染土壤二乙烯三胺五乙酸(DTPA)提取态Cd和毒性特征浸出(TCLP) 态Cd 的浓度。其中,聚合氯化铝铁质量占比为 25%的改性凹凸棒石处理土壤中2种生物有效态 Cd的含量降幅最大,分别为21.51%和 29.3%。改性凹凸棒石的施用促进了玉米幼苗的生长,聚合氯化铝铁掺入比例为 25% 时钝化效果最佳,玉米幼苗茎长较对照组增加了 52.2%,玉米幼苗茎、根鲜生物量分别较对照组增加了 75.1% 和 64.5%,茎、根干生物量分别较对照组增加了 80.5%和 79.7%,玉米幼苗茎、根Cd的含量分别较对照组下降了 43.4%和 24.7%。聚合氯化铝铁改性凹凸棒石具有较大比表面积、良好的离子交换能力和表面络合性能,显著降低了土壤重金属的生物有效性,可应用于Cd污染农田土壤的钝化修复。
关键词：凹凸棒石;钝化修复;重金属污染;生态风险;土壤
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19
难溶态Cr(Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响
满益东1,2 李 东1,2∗ 胡思扬1,2 霍金芬1
1. 重庆大学 环境与生态学院
2. 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
摘要：通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr(Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr(Ⅵ) 浓度,将淋洗温度提高至90 ℃ ,可进一步显著降低难溶态Cr(Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr(Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO4高温还原工艺修复后,Cr(Ⅵ)浓度从(1813.2± 59.8) mg/kg 降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr(Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr( Ⅵ) 的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr(Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。
关键词：铬污染土壤;难溶态 Cr(Ⅵ) ;柠檬酸;淋洗;还原
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20
市政污泥与玉米秸秆混合高温厌氧发酵产甲烷研究
李秋实1,2 郭 祥3∗ 刘 彬4 林法伟3 赵迎新3
1. 中交天津港湾工程研究院有限公司 天津市水下隧道建设与运维技术企业重点实验室
2. 中交第一航务工程局有限公司
3. 天津大学 环境科学与工程学院
4. 天津大学 青岛海洋技术研究院
摘要：以实验室自主驯化的二沉池污水为接种物,对我国3个城市的市政污泥和玉米秸秆混合物进行了高温(55 ℃)厌氧发酵,考察了不同发酵体系下发酵液 pH、单日产气量、累积产气量、甲烷产率等指标随发酵时间的变化情况。结果表明:污泥单独发酵几乎不存在酸化现象,稳定后的发酵液pH值高于混合发酵试验组;污泥单独发酵系统的最大单日产气量出现在第1,2天,发酵系统加入玉米秸秆后最大单日产气量出现的时间有所延迟;天津污泥单独发酵(20g-TS)的累积产气量达到2004 mL,高于其他2组;所有发酵系统的 VS 去除率均达到 40%以上;随着发酵过程稳定,甲烷含量维持在70~85 vol.%,天津污泥单独发酵的甲烷产率达到141.01 mL/g-VS;Modified Gompertz 拟合表明污泥单独发酵不符合“ S”曲线,该系统下发酵停滞期较短,污泥与玉米秸秆质量比为 3∶1 或 2∶1 时甲烷产率、产甲烷速率和发酵停滞期具有一定优势。
关键词：市政污泥;玉米秸秆;高温厌氧发酵;沼气
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技术与应用
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新型玄武岩纤维填料净化槽处理分散式生活污水
蔡若奇1 倪慧成1 席海朋1 李俊波2 吴智仁1,2∗
1. 江苏大学 环境与安全工程学院
2. 艾特克控股集团有限公司
摘要：为解决农村生活污水分布广、差异大、变化多的难题,探究利用新型玄武岩纤维(BF) 作为生物载体构建一体化净化槽装置。通过多因素正交试验与处理实际污水评价其效果,对好氧、缺氧反应池进行微生物菌群分析。结果表明:当净化槽好氧池 ρ(DO)为 3 mg/L、HRT 为8 h、pH 为 7~ 7.5 时,净化槽对 COD、NH4+-N、TN 等污染物去除效果最佳,且当好氧池 ρ(DO)>2 mg/L 时,净化槽对COD负荷、C/N 等具有一定的抗冲击性能。使用实际生活污水评价净化槽的运行效果,其 COD、NH4+-N、TN 去除率分别高达89.60%、87.03%、82.22%,脱氮性能优于传统颗粒填料净化槽。净化槽中 Ferruginibacter、Candidatus_Saccharimonas、Terrimonas 为优势菌属,能够分解污水中大分子有机物,好氧池与缺氧池中 Terrimonas、Acidovorax、Thermomonas 等菌属能够在氮循环起到不同的促进作用。
关键词：玄武岩纤维;填料;净化槽;生物巢;分散式生活污水
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基于Faster R-CNN 的海面垃圾检测研究
韦波1,2 张衡2 王斐2 王书献2 杨昱皞2 姚宇青1,2 戴阳2∗
1. 上海海洋大学 信息学院
2. 中国水产科学研究院东海水产研究所 农业农村部远洋与极地渔业创新重点实验室
摘要：针对当前全球海洋垃圾污染造成严重生态破坏等问题,提出了一种基于改进 Faster R-CNN 的海面垃圾检测算法以及视频中前后两帧目标是否为同一目标的方法。改进 Faster R-CNN 算法通过将常用的 VGG16 特征提取网络替换为 ResNet101 网络并融入特征金字塔,提高对小目标的检测精度;判断视频前后两帧目标是否为同一目标的方法则通过对比前后2帧目标的面积、重合度以及颜色差异度确定是否为同一目标。在现场拍摄数据上的实验结果表明,与传统 Faster R-CNN 相比,该改进 Faster R-CNN 的 mAP 值提高了4.9%,损失曲线的收敛速度更快,且在实际检测中的检测效果更好;前后两帧是否同一物体的判断方法在九段视频的最高精测判断精度高达100%,平均准确率为93%。该研究方法主要包括以下优点:1)改进 Faster R-CNN 在海面小目标垃圾检测上具有更高的精度;2) 判断视频中前后2帧目标是否为同一目标的算法代码复杂度小,方便根据实际情况更改判断阈值
关键词：改进Faster R-CNN;小目标;特征金字塔;同一目标判别法
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焦化废水中痕量苯并(a)芘的固相萃取和GC-MS检测方法
侯嫔1∗ 张瑜1 彭莲1 赵俊慧1 卜庆伟1 王建兵1 贲伟伟2 强志民2
1. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院
2. 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室
摘要：基于固相萃取(SPE)和气相色谱/质谱联用技术(GC-MS) ,建立了一种焦化废水中痕量苯并(a) 芘(BaP) 的定量分析方法。BaP水样添加甲醇改性后经SPE富集净化,再用二氯甲烷洗脱,经氮吹浓缩、二氯甲烷或乙腈定容后采用GC-MS进行定量分析。结果表明,在优化的样品前处理和分析条件下,BaP标准曲线的线性相关系数 R2>0.99,方法回收率为 79.6%~85.5%,方法检出限和定量限分别为 4.33 ng/L 和14.45 ng/L。该方法应用于内蒙古某焦化厂二级生化出水加标样品中BaP的测定,得到 BaP的回收率为 83.3%~89.3%,表明其灵敏度高、选择性好,适用于焦化废水中痕量BaP的定量检测。
关键词：苯并(a)芘;固相萃取;气相色谱-质谱;焦化废水;定量检测
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适用于高氯氨氮废水电催化处理的Ru-Ir电极的合成表征及性能评价
杨振兴1 谢文玉2 李德豪2 阎光绪1∗ 郭绍辉1
1. 中国石油大学(北京) 油气污染防治北京市重点实验室
2. 广东石油化工学院 广东省石油化工污染过程与控制重点实验室
摘要：研究了钌铱摩尔比对钌铱电极微观结构、化学性质、电化学性能和脱氮性能的影响。结果表明:Ru-Ir 固溶体为金红石晶体,晶粒分布均匀,连接紧密。用电化学方法测试了电极的电化学性能。随着 Ir 元素摩尔比的增加,Ru-Ir 电极的电化学性能先升高后降低。当n(Ru)∶n(Ir) 为2∶1时,Ru2/3Ir1/3O2电极的电化学性能最佳。Ru2/3Ir1/3O2电极的析氯电位、腐蚀电流密度和电导率分别是 RuO2电极的 0.998,0.755,1.816 倍。在高氯氨氮模拟废水中,利用合成电极氧化脱除氨氮的结果表明,Ru2/3Ir1/3O2电极的效果最好,当电流为 0.5 A 时,在 50 min 内氨氮脱除率可达到75.2%,证明了电催化技术能有效处理高氯氨氮废水
关键词：高氯氨氮废水;Ru-Ir摩尔比;Ru2/3Ir1/3O2电极;电催化技术
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粤港澳大湾区某经济技术开发区大气环境污染源快速识别系统应用
刘成坚1 付名利2 黄道建3 覃 豪4 余宇帆2,5∗
1. 广州开发区环境监测站
2. 华南理工大学 环境与能源学院
3. 生态环境部华南环境科学研究所
4. 广州禾信仪器股份有限公司
5. 广东环境保护工程职业学院
摘要：为解决粤港澳大湾区某经济开发区企业废气扰民、厂居邻避问题,对开发区工业区内常被投诉重点污染企业进行普查和排放测试,开展了大气环境污染源快速识别系统的应用研究。采用SPIMS( 在线挥发性有机物质谱) ) 对企业进行VOCs 排放特征测试并建立指纹数据库,通过敏感点离线采样、走航监测等手段,建立匹配特征数据谱图,结合污染特征相关性分析,构建对应污染源排放特征(指纹)数据库及污染源快速识别模型。确定了工业园区 6 家存在潜在污染扩散的重点企业,包括2家塑料制品企业、1 家香料制造企业,3 家电子产品制造企业,经工业园区污染源企业现场监测以及居民敏感小区环境空气样品组分分析,判断其中2家电子产品制造企业和1家塑料制品企业污染源排放特征臭气污染物传输到敏感小区,以甲烷、正丁烷、异戊烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、间、对二甲苯等物质为主,为精准控污提供了实质性证据,为该区工业源的日常管控和污染投诉快速响应提供参考。
关键词：指纹源谱数据库;VOCs;走航监测;环境邻避问题
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河钢唐钢新区绿色制造技术应用实践
王新东 张弛 孙宇佳 田京雷∗
河钢集团有限公司
摘要：唐山作为钢铁生产密集型城市,2020 年粗钢产量为 1.44 亿 t,全市规模以上工业综合能耗综 9974 万 t 标准煤,2018 年唐山市工业 SO2、NOx 排放量近 6.9 万t、15.8 万 t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供借鉴。
关键词：节能;低碳;环保;绿色制造;钢铁企业
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环境管理
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住宅装修垃圾产生量特性及管理对策：以北京市大兴旧宫为例
吕双汝1,4 靳艳军2 刘国涛1 任福民1∗ 奚成刚3 路 通1 朱金彤1 张 超1
1. 北京交通大学 环境学院
2. 中国新兴建设开发有限责任公司
3. 中路高科交通科技集团有限公司
4. 中铁第一勘察设计院集团有限公司
摘要：采用面积折算法对北京大兴旧宫装配式建筑工程新建房屋装修垃圾进行估算,用蒙特卡洛模拟分析翻新周期,并预估翻新垃圾年产量;对惰性装修垃圾污染物特征分析,提出了北京市装修垃圾管理建议。具体结果为:住宅区新装修垃圾量为 164.08t,相对误差约为 9.58%。运用 Oracle Crystal Ball 进行蒙特卡罗模拟分析,进行 20000次模拟可知,北京市住宅建筑翻新周期为 7~10 年;并进行未来翻新预估,得出翻新装修面积为 UA = [Ay- 15,r… Ay- 4,r]×t;惰性装修垃圾中重金属 As、Pb、Cd、Cr 和 Zn均超过北京市环境背景值。为避免直接堆放或填埋造成环境污染,须从加强源头施工装修活动管控,有毒有害成分需要专项处置方案,并建立装修垃圾无害化监测管理体系。该结果可为不同类型装修垃圾专项处理方案制定提供有效的数据参考。
关键词：装修垃圾;翻新周期;污染物特征;管理对策
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基于“ 五级处理-五级回用” 的高新区污水近零排放新模式
惠辞章1,2 张文龙1,2 王玉明1,2 童家歆1,2 李 轶1,2,3∗
1.河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
2.河海大学 环境学院
3.水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心
摘要：污水近零排放是提高高新区水资源利用效率,推动产业结构调整升级的有效途径。然而,目前近零排放研究多关注单元技术的开发与改进,缺乏园区整体的近零排放方案,制约了近零排放在高新区的实践与推广。针对这一问题,以高新区整体为研究对象,在系统分析高新区典型产业的用水、排水特征的基础上,提出耦合单元处理-分质利用、企业处理-企业回用、园区处理-市政杂用、生态处理-生态补水、再生处理-工业回用的“ 五级处理-五级回用” 园区污水近零排放模式,剖析该模式推广运行面临的智慧决策系统开发、水处理关键技术研发以及运行保障体系构建等关键问题,为高新区污水近零排放提供了1条可行、有效的途径。
关键词：高新区;近零排放;水资源优化配置;水资源再生利用
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辽河铁岭段砷的人体健康水质基准研究
孙小涵 陆继龙∗ 蓝天 魏俏巧 侯亚茹 赵威 郭金珂 李超 华照福
吉林大学 地球探测科学与技术学院
摘要：砷(As)是一种持久性、毒性大的致癌污染物。近年来我国 As 污染事件频发,制定As的人体健康水质基准在我国具有重要意义。以辽河铁岭段为研究对象,采集并分析水样和不同营养级的鱼样中As含量。结合文献调研,确定As的污染物毒性参数与辽河铁岭段饮水相关的部分人群暴露参数;基于线上问卷调查,计算本地居民人均第2、3、4营养级鱼类摄入量分别为 0.0268, 0.0323, 0.0027 kg/d,进而推导出当地代表性鱼类 As 的第 2、3、4 营养级国家生物累积因子为 8.256, 9.281, 10.197 L/kg。根据以上参数计算出辽河铁岭段 As 的人体健康水质基准值为 1. 976×10-5mg/L,为辽河流域制定水质标准提供参考,为更加科学有效地管控污染物排放和保护人体健康提供依据。
关键词：砷(As) ;生物累积因子;人体健康水质基准;辽河
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综述
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环境功能材料界面性质对生物膜形成过程与代谢功能的调控机制
李瑞霆1 张文锐1 李爱民1,2 双陈冬1 周 庆1 施 鹏1∗
1. 南京大学 环境学院 污染控制与资源化国家重点实验室
2. 泉州南京大学环保产业研究院
摘要：材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。
关键词：环境功能材料;界面性质;生物膜;微生物代谢;污染物降解
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生活垃圾焚烧过程中二噁英抑制剂研究进展
谢 丰1,2 王云刚2 颜 枫1∗ 王鹏举1 许继云2 张作泰1∗
1. 南方科技大学 环境科学与工程学院
2. 光大环保技术研究院(深圳)有限公司
摘要：二噁英被称为“ 世纪之毒” ,可在环境中造成持久性有机污染和危害。自20 世纪80 年代在生活垃圾焚烧烟气中发现二噁英以来,各国学者针对二噁英排放控制开展了大量基础和应用研究。其中化学抑制剂可从根源上抑制焚烧过程中二噁英生成,一直是该领域研究热点。介绍了二噁英的生成机理及现有控制策略,提出采用抑制剂的优越性;综述了二噁英抑制剂种类及抑制机理,包括常用的氮基/ 硫基抑制剂、碱性抑制剂和复合抑制剂,并特别阐述了新型磷基抑制剂的研究进展。根据各类抑制剂在实验室的小试研究成果,提出了未来新型抑制剂的研发思路。而实际焚烧工况复杂多变、抑制剂对二噁英的控制效果不稳定,难以达到小试实验水平,因此抑制剂在实际生活垃圾焚烧过程中的应用和推广仍需深入研究和优化。
关键词：生活垃圾焚烧;二噁英;抑制剂;磷基抑制剂;喷射方式
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基于文献计量的生物质气化研究发展态势分析
郭 祥1 李瑞祎1 张 蕊1 刘 彬2 陈冠益3∗ 侯立安1
1.天津大学 环境科学与工程学院
2.青岛农投生物工程有限公司
3.天津商业大学 机械工程学院
摘要：生物质气化是实现生物质分布式开发和能源化转化的有效途径,用途广泛灵活性强,助力清洁能源系统构建,在世界范围内得到了广泛研究与应用。采用文献计量分析结合S 型曲线及可视化工具,对2001—2020 年Web of Science核心数据库中“ Biomass gasification” 主题的12034 篇研究论文进行了定量分析。结果表明:生物质气化主题研究论文以稳定的年增长率从2001 年的58 篇增加到2020 年的1517 篇;发文量的S 型曲线表明:生物质气化技术在未来的15年仍有很大的创新及发展潜力;中国的累计论文发表数量最多( 3201 篇,占全球总发文量的26. 60%) ,在国际合作网络中占据核心地位,而欧美国家的发文质量相对更高;关键词共现及演进路径分析表明,生物质气化副产物的高值化利用、新型气化工艺的开发( 耦合工艺、化学链气化) 、对碳中和的潜在贡献及“ 能源、火用、经济、环境” 综合效益评价成为新的研究重点。
关键词：生物质气化;文献计量;研究趋势;VOSviewer
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长江流域平原地区畜禽粪污资源化利用全链条技术应用现状
程红胜1,2 丁京涛1,2 孟海波1,2 沈玉君1,2∗ 周海宾1,2 宋立秋1,2 张曦1,2 徐鹏翔1,2 张朋月1,2 王鑫宇1,2 李冉1,2 王娟1,2 张迎1,2 燕海朋1,2
1.农业农村部规划设计研究院 农村能源与环保研究所
2.农业农村部资源循环利用技术与模式综合性重点实验室
摘要：长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429 个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便处理普遍采用堆沤处理,72. 3%以上的养殖场堆( 沤) 肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17. 89%的养殖场粪水贮存池容积和67. 5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25. 56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。
关键词：畜禽粪污;资源化利用;清粪方式;粪肥还田
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污泥管道输送研究进展
陈屹林 辛文才 陈蒙 陈仕 傅伟良 张城镇 张绪坤∗ 邢普
南昌航空大学 环保装备技术研究所
摘要：污泥运输可为污泥处理处置其他环节稳定、高效的运行提供保障。在污泥运输的众多方式中,管道输送污泥相对于传统的汽车输送污泥具有密闭、安全和高效等特点,成为污泥运输行业研究的焦点。在设计污泥管道输送系统时,计算运送污泥所需的管道压力尤为重要,但是管道压力的计算容易受到污泥流变特性的影响。首先介绍了温度、含水率、pH 值及剪切速率等参数对污泥流变特性的影响;总结了含水率>90%的污泥与含水率在60% ~ 90%的污泥管道输送研究现状,并分析了污泥管道输送的能耗与成本,管道输送适用于城市中心地区地下污水处理厂污泥处理处置的输送;并指出通过改进污泥在管道内的输送方式、改善污泥的流动特性等措施来提高污泥管道输送效率及降低管道输送运行维护费用。
关键词：污泥;输送;管道;流变特性;减阻
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关于期刊
《环境工程》创刊于1982年，是国内外公开发行的国家级环境科学类期刊，由中冶建筑研究总院有限公司主办、工业建筑杂志社有限公司出版发行。本刊主编由中国工程院院士、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。报导内容涵盖水污染防治、大气污染控制、有机固废生物处理与资源化、过程工程环境污染控制与资源化、环境生态工程、海绵城市建设规划与实践、碳减排技术路径研究与实践等。本刊已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（核心库）、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、环境科学领域高质量科技期刊分级目录T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。在科学技术迅猛发展和全球变化的大背景下，《环境工程》既要关注解决环境治理工程难题的最新科技进展，也必须突破以末端治理为主要目标的学科局限，深刻认识制约我国社会经济发展的重大环境工程问题，深入思考环境工程科技发展的未来与方向，深度融合相关学科的科技成果，报导更有学术高度和应用价值的综合性成果。
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