期刊导读 | 《环境工程》2022年第十期
专论
01
黄河流域主要城市再生水利用状况及潜力分析
郝姝然1 陈卓1∗ 徐傲2 巫寅虎1 李国强3 倪欣业4 胡洪营1,2
1. 清华大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室 环境前沿技术北京实验室
2. 清华苏州环境创新研究院
3. 郑州大学 生态与环境学院
4. 中国城市规划设计研究院
摘要：研究系统分析了黄河流域9个省( 自治区) 及68个主要城市的水资源状况、供水用水状况、污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。2020年,黄河流域68个主要城市再生水利用总量为18.1亿m3 ,预计未来年利用量仍有22.0亿~25.9亿m3的增长空间。黄河流域不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。上游11个城市的再生水利用率在25%以下;中下游20个城市的再生水利用率在30%以下,低于国家规划目标。对于上游兰州、包头等城市,中下游榆林、太原、济源和泰安等城市,需进一步加快推进污水资源化利用,提高再生水利用率。今后需进一步拓展再生水利用途径,特别是提高工业利用水平,加强再生水配置利用规划、再生水利用分类统计等工作。
关键词：再生水;黄河流域;再生水利用率;发展潜力
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科学研究
02
生活污水短程硝化脱氮工艺的快速启动及稳定性研究
张馨文 王荣震 冯成业 张文智 徐征和∗
济南大学 水利与环境学院
摘要：以低碳氮比的生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过减少好氧阶段的搅拌时间快速启动短程硝化脱氮过程,对典型运行周期内氮去除规律进行研究,并从微生物角度进一步验证了短程硝化脱氮工艺的实现。结果表明:减少50%好氧搅拌时间后,亚硝酸盐积累率(NAR) 由36.05%增加到54.06%,好氧阶段继续停止搅拌后,NAR被提高到90.17%,并且以此状态持续稳定运行;典型运行周期内SBR 具有良好的NH4+-N去除效果和较高的NAR,实测NH4+-N去除率能够达到89.46%,出水NAR达到89.13%;实时荧光定量PCR技术(q-PCR)检测表明,经过140 d的种群优化,污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)含量分别占总菌数的70.3%和2.1%,从分子生物学角度验证了短程硝化工艺的实现。
关键词：生活污水;SBR;短程硝化;快速启动;微生物群落
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03
磺胺甲噁唑对序批式生物反应器脱氮性能及微生物群落的影响
闫多森 杨文 李姗姗∗ 焦燕 张国栋 陈清华 李赟
青岛农业大学 资源与环境学院
摘要：研究了长期暴露条件下磺胺甲噁唑(SMX)对序批式生物反应器(SBR)脱氮性能及微生物群落的影响。结果表明:长期暴露于6 mg/L的SMX环境中,SBR对有机物和NH4+-N的去除效果无明显变化。COD 的平均去除率为(92.57±0.92)%,NH4+-N的平均去除率达到(98.71±0.34)%;NO2--N和NO3--N的出水浓度随运行时间的增加而升高;在第104天时比耗氧速率(SOUR)、比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝酸盐氧化速率(SNOR)、比硝酸盐还原速率(SNRR)和比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)较添加SMX前分别下降了23.33%、24.47%、28.29%、14.97%和15.81%。SMX的存在致使胞外聚合物(EPS)、松散型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密型胞外聚合物(TB-EPS)及其中的蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随运行时间的增长而增加,PN/PS呈上升趋势。活性氧(ROS)的生成量和乳酸脱氢酶(LDH)的释放量随运行时间的增长而增加。6 mg/L的SMX使活性污泥微生物群落的丰富度降低,多样性升高,降低了变形菌门(Proteobacteria) 、绿弯菌门(Chloroflexi) 和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的相对丰度,从而影响了SBR的脱氮性能。
关键词：磺胺甲噁唑;活性污泥;脱氮速率;胞外聚合物;微生物群落
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04
游离氨对强化生物除磷系统除磷效能及菌群结构的影响
牛永健1 董昆2 牛宏亮1 辛明星1 李维维1∗ 孙洪伟3
1. 内蒙古工业大学 化工学院
2. 内蒙古自治区煤基固废高效循环利用重点实验室
摘要：为探究游离氨(FA)影响强化生物除磷(EBPR)系统除磷效能的生物学机制,采用SBR反应器,以EBPR系统的活性污泥为研究对象,探究了FA浓度分别为0,0.2,1,4,10,15,25,50 mg/L对EBPR系统除磷效能及菌群结构的影响。结果显示,FA浓度为0.2 mg/L时,对EBPR系统除磷产生促进作用,当FA浓度为1~50 mg/L时,对EBPR系统除磷产生抑制作用;门水平下,变形杆菌门Proteobacteria的丰度随着FA浓度的升高而升高;纲水平下,γ-变形菌纲Gammaproteobacteria的丰度与FA浓度呈正相关; 属水平下, 聚磷菌Ca. Accumulibacter 与 Tetrasphaera 相比,Tetrasphaera 的丰度变化趋势更符合FA对除磷性能的影响;LEfSe分析显示低、中、高浓度样品的微生物标记物分别为绿弯菌门Chloroflexi、拟杆菌门Bacteroidetes及β-变形菌纲Betaproteobacteriales。研究结果明确了FA对 EBPR系统影响的过程,加深了对EBPR 系统除磷过程菌群结构的认识,为深入研究生物除磷的抑制机理提供借鉴。
关键词：游离氨;强化生物除磷系统;除磷效能;菌群结构;高通量测序
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05
印染污泥基生物炭吸附处理难降解有机废水
蒋玉柱1,2 惠贺龙1,2∗ 刘弘毅3 丁广超1 卢文义3 李松庚1,2∗
1. 中国科学院过程工程研究所 多相复杂系统国家重点实验室
2. 中国科学院大学 化学工程学院
3. 滨州市渤海高等研究院
摘要：以印染污泥为原料制备污泥基生物炭(SC) ,分别考察了炭化温度、吸附时间等参数对SC处理废水吸附性能的影响规律,对比研究了SC与专用商业活性炭处理废水的吸附性能。结果表明:高温炭化有利于增加污泥炭的比表面积、孔容、石墨化程度以提高其吸附性能,高温污泥炭SC-900℃的比表面积为140.65 m2/g,介孔孔容占比≥90%,其处理焦化废水、消化滤液的COD脱除率均可达到商业炭的70%,并表现出优异的脱色能力,对于高色度消化滤液的浊度脱除率(89.56%)显著高于商业炭(16.70%) ;SC对较大分子污染物具有较高的吸附速率,处理消化滤液达到吸附平衡时间(≤120 min)显著低于商业炭(>24 h),尤其对其中含致色官能团的类腐殖质大分子有机物具有选择性吸附能力,且吸附行为主要发生在3.8~5.4 nm的介孔孔道内;该研究结果可为污泥炭吸附处理废水工业应用提出指导性建议。
关键词：印染污泥;生物炭;难降解有机废水;吸附
06
CuO/g-C3N4活化过二硫酸盐降解甲基橙
张事成1 李思敏1 朱佳2∗
1. 河北工程大学 能源与环境工程学院
2. 深圳职业技术学院 材料与环境工程学院
摘要：采用水热-煅烧法合成了CuO/g-C3N4催化剂,利用X射线衍射仪、扫描电镜、红外吸收光谱和X射线能谱对其基本性能进行表征,进一步研究了不同参数下CuO/g-C3N4活化过二硫酸盐(PDS)体系对有机污染物(甲基橙,MO)的去除效果。活化实验结果表明:CuO/g-C3N4对活化PDS降解MO具有明显的效果。优化实验可知:在催化剂的水热时间为8 h,CuO复合比为10%,反应体系中催化剂初始浓度为1.00 g/L,PDS初始浓度为4 mmol/L,pH=3的条件下,30 min内MO的降解率高达99.20%。分析机理表明催化剂表面的硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH) 是降解MO的主要活性物质,并且有少量超氧自由基(·O2-)参与其中。对该催化剂进行5次重复实验后,活化PDS后对MO降解率仍保持在90%以上,表明该催化剂有较好的稳定性。
关键词：g-C3N4;氧化铜;过硫酸盐;甲基橙;催化降解
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07
Fenton 氧化法对制革废水中难降解四羟甲基氯化磷的去除作用
余静1 郭新超1∗ 孙长顺2 陈宣2
1. 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院 陕西省环境工程重点实验室 西北水资源与环境生态教育部重点实验室
2. 陕西省环境科学研究院
摘要：制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H2O2投加量、pH、m(Fe2+)/m(H2O2)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4、H2O2投加量为6667 mg/L、m(Fe2+)/m(H2O2)=1、反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H2O2投加量分级数(q=1.065) 高于有机物的底物分级数(a=0.858) ,表明Fenton体系降解TP反应速率主要受H2O2投加量制约。
关键词：Fenton氧化;制革废水;有机磷;四羟甲基氯化磷;动力学模型
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08
瞬时NH4+-N冲击对微压反应器污染物去除效果的影响
王帆1,2 刘万琦1,2 蒋维卿1,2 孙雪建1,2 王喜超2 边德军1,2∗
1. 长春工程学院水利与环境工程学院
2. 长春工程学院 吉林省城市污水处理重点实验室
摘要：探究NH4+-N冲击对微压反应器(MPR)污染物去除效率的影响,通过提高单周期瞬时进水NH4+-N浓度至40,50 mg/L,对MPR进行冲击。结果表明:常规负荷下,MPR 具有良好的污染物去除效果。冲击周期降解历时显示,在进水40 mg/L NH4+-N冲击周期, COD、NH4+-N、TP进水浓度分别为192.58,40.96,2.52 mg/L, 出水分别为38.16,0.70,0.26 mg/L,去除效果无显著变化,出水TN浓度上升至16.04 mg/L。增加NH4+-N冲击浓度至50 mg/L,冲击周期NH4+-N降解速率不变、反硝化速率提高,出水NH4+-N、TN浓度升高至4.95,17.62 mg/L,TN降解主要受碳源不足影响;TP去除效果无变化,冲击后57个周期内除磷系统受到影响,出水TP出现较大波动,最高浓度达到2.6 mg/L。以上结果表明,MPR系统受到NH4+-N冲击后1个周期内,脱氮性能即可恢复,说明对脱氮系统造成可逆的短期影响,对除磷系统造成不可逆的长期影响。
关键词：NH4+-N浓度;瞬时冲击;MPR;去除效果
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09
复合固体碳源对强化农村生活污水处理工艺脱氮性能与功能性菌群的研究
蒋严波2 凌威2 韦纯忠2 韦愿2 吴春凤2 王超1∗ 孟凡刚1
1. 中山大学 环境科学与工程学院
2. 广西北投环保水务集团有限公司
摘要：针对农村生活污水低碳氮比(C/N)限制反硝化脱氮效果的问题,采用复合固体碳源强化SBR工艺(SCS-SBR)对实际农村水利枢纽污水及村庄污水进行处理,并对特定功能性菌群进行深入分析。通过投加PHBV+秸秆复合固体碳源可以有效提高SBR工艺的反硝化能力。结果表明:SCS-SBR工艺稳定运行期出水ρ(COD) 、ρ(NH4+-N)和ρ( TN)均保持在25.0,0.4,5.0 mg/L以下,其中村庄污水的TN去除率达到83.1%。微生物测序结果表明,复合固体碳源的投加促进SCS-SBR工艺筛选出特定功能性微生物。不同于传统活性污泥中的硝化细菌(Nitrosomonas) 与反硝化细菌(Pseudomonas) ,SCS-SBR工艺中硝化功能菌主要是g_norank_f_JG30-KF-CM45,反硝化功能菌主要为Thermomonas 和Rubrivivax,其中Thermomonas 的相对丰度,在未加固体碳源阶段(AS1、AS2)未检测出(含量过低),在添加固体碳源阶段(SCS1、SCS2)其相对丰度为2.54%和7.55%。此外,活性污泥中好氧型和氧胁迫耐受型菌属Nakamurella 的相对丰度由AS1、AS2中的44.52%和57.66%锐减到SCS1、SCS2中的1.06%和0.86%,表明工艺内不能利用固体碳源的微生物被逐渐淘汰。因此,PHBV+秸秆复合固体碳源在规避液体碳源缺陷的同时能有效提高SBR 工艺的反硝化能力并对系统内功能性微生物进行有效筛选,为农村生活污水处理提供了理论基础和技术支持。
关键词：农村生活污水;低碳氮比;复合固体碳源;SCS-SBR工艺;功能性菌群
10
太湖水体Chl-a预测模型ARIMA在引排水方案优化中的应用
李勇1,2,3 冯家成2∗ 李娜1,2 单雅洁2 钱佳宁2 徐鸿2
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. 河海大学 水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心
摘要：我国东部大型浅水湖泊太湖的富营养化和藻华暴发一直是困扰该地区社会经济高质量发展的重要水问题之一,其中水资源分配不均及部分营养盐浓度较高,严重制约了太湖水体生态环境的健康发展。基于1999—2019年太湖水质、气象等逐月观测资料,构建了基于协变量(TN、TP、CODMn 、降水量和引排水量)的叶绿素a(Chl-a)预测模型ARIMA(1, 1, 1) (0, 1, 1) 12 ,并结合2007—2019年历史引排水方案经验和效果,提出了未来平水年情景下降低太湖藻华大面积暴发风险的引排水方案优化策略。结果表明:所构建的ARIMA(1, 1, 1) (0, 1, 1) 12 模型能有效预测太湖水体Chl-a浓度;且在预设未来情景下,通过同步增加引、排水量可有效降低水体营养盐含量。引排水方案的优化关键在于季节性水资源的合理调配,在满足水安全的基础上适当加大冬春季节引排水可达到改善水动力和排出营养盐的效果。
关键词：ARIMA模型;引排水方案优化;叶绿素a;营养盐;太湖
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含厨余的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析
周阳 金保昇∗
东南大学 能源与环境学院 能源热转换与控制教育部重点实验室
摘要：为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余制备初沉污泥(PS) ,与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300 ℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550 ℃)为相互促进,高温区(550~850 ℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH4、CO2、H2O、C=O、CO、SO2 6种气态产物及官能团,表明CO2是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程,也体现在产物演化过程,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600 ℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。
关键词：热解;厨余垃圾;污水污泥;TG-FTIR
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不同CO2浓度对微藻-真菌共生体生物净化沼液沼气的影响
李先科1 卢贝2 许兵3 赵永军2 徐劼2 韦静4∗
1. 聊城市科慧市政工程设计有限公司
2. 嘉兴学院 生物与化学工程学院
3. 山东建筑大学 市政与环境工程学院
4. 嘉兴南湖学院 新材料工程学院
摘要：以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度的合成独角金内酯(GR24,10-7 ,10-9 mol/L)的诱导下,探究6种CO2浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO2去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO2浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO2的平均去除率为(62.07±5.94)%。
关键词：小球藻;灵芝菌;共生体系;独角金内酯;去除性能
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废轮胎热解富芳烃油燃烧温度与烟气污染物排放特性
殷志童1 吕洪炳2 张东明2 许姣2 黄群星1∗ 钟浥柳1 黄平安1 潘宇涵1
1. 浙江大学 热能工程研究所 能源清洁利用国家重点实验室
2. 浙江浙能兴源节能科技有限公司
摘要：清洁燃烧是各类有机固废热解油高效能源化利用的主要途径。全钢废轮胎热解油产物中芳香烃含量约占30%,其热值及黏度与柴油相似,但闪点偏低,仅为20 ℃。在自建燃烧炉膛中进行燃烧实验,研究了废轮胎热解油的燃烧温度及烟气排放特性。实验发现当过量空气系数为1.3 时,热解油燃烧温度最高;当过量空气系数为1.4 时,烟气中CO浓度降至0;NOx浓度随着过量空气系数增大而升高;过量空气系数超过1.3 后,SO2浓度大幅降低。喷射油压提升可提高燃烧温度,使热解油燃烧更加充分,同时可降低烟气中CO浓度,促进热力型NOx生成。当压力由1.5MPa升至1.75 MPa时,燃烧温度、CO浓度与NOx浓度变化幅度最大。喷嘴喷孔直径增大会使雾化锥角增大,燃油雾束更好展开与空气接触反应,CO浓度随之降低;同时雾化锥角的增大可减小喷雾贯穿距,缩短火焰长度,减少烟气在高温区停留时间,降低NOx 浓度。
关键词：热解富芳烃油;过量空气系数;油压;喷嘴;燃烧温度;烟气污染物
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14
水泥窑热工条件下十溴二苯醚的热分解规律
樊美蓉1,2 张尚毅2 杨延梅2 杨金忠1 杨玉飞1∗ 谢真2
1. 中国环境科学研究院
2. 重庆交通大学 河海学院
摘要：基于水泥窑热工条件参数,结合响应曲面设计基本原理,开展了十溴二苯醚(BDE-209)热分解规律及影响因素研究,并分析了BDE-209的脱溴路径。结果表明:烟气中多溴二苯醚(PBDEs)含量随着溴取代数降低而降低;不同PBDEs 单体受不同因素影响明显,烟气中BDE-209浓度主要受样品中原始浓度和温度的影响,九溴二苯醚和八溴二苯醚浓度主要受温度和氧气交互作用的影响;结合文献研究与本实验结果推测BDE-209 的主要脱溴路径包含BDE-209→BDE-207,BDE-209→BDE-206→BDE-203。明确BDE-209的热分解规律及影响因素,能够为水泥窑热工条件下处置含PBDEs 废物提供理论支撑。
关键词：十溴二苯醚(BDE-209);水泥窑;响应曲面法;影响因素;分解规律
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外源添加剂对富磷餐厨废弃物堆肥磷素活化的影响
常远1,2 詹亚斌1,2 陶兴玲2 刘勇迪1,2 张奎1,2 于博3 魏雨泉1,2∗ 李季1,2
1. 中国农业大学 资源与环境学院
2. 中国农业大学有机循环研究院(苏州)
3. 山东银香伟业集团有限公司
摘要：针对餐厨废弃物堆肥速效磷含量低、添加低品位磷矿粉活化效率有限的问题,在富磷餐厨废弃物堆肥(添加磷矿粉处理,CP)基础上,分别增添表面活性剂(CSP) 、解磷菌(CMSP)、生物炭(CBMSP),探究不同外源添加剂对餐厨废弃物富磷堆肥磷素转化的影响。结果表明:1)经过35 d的好氧堆肥,CSP、CMSP、CBMSP处理较CP速效磷增量分别提升2.00%、9.00%、39.00%,解磷菌与生物炭、表面活性剂共同添加显著促进难溶性磷活化效率(P<0.05) ,达到16.00%;2)CMSP处理堆肥产品中细菌数量较CP 显著提升(P<0.05) ,增加至CP的1.50倍,生物炭添加进一步提高了餐厨废弃物堆肥产品放线菌和真菌丰度,分别达到CP的7.38,9.55 倍,说明表面活性剂、生物炭与解磷菌共同添加有助于改善堆肥微生物生长环境,促进微生物生长;3)相关性分析表明,微生物量磷(MBP)与速效磷、真菌丰度均在CMSP和CBMSP中显著相关(P<0.01) ,表面活性剂、解磷菌接种和生物炭协同添加可通过强化微生物量磷累积促进难溶性磷矿粉的活化。研究可为提升堆肥养分资源和难溶性磷利用效率提供有效途径。
关键词：餐厨垃圾;富磷堆肥;解磷菌;表面活性剂;生物炭;难溶性磷;活化
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降维和聚类筛选可燃固废基元及其热重表征
杨潇潇1 甘雨2 周会1 李清海1 张衍国1∗
1. 清华大学 能源与动力工程系 热科学与动力工程教育部重点实验室 二氧化碳资源利用与减排技术北京市重点实验室
2. 南京天洑软件有限公司
摘要：可燃固废无害化处理需求日益增长,焚烧方法可有效实现可燃固废的资源化、减量化和无害化。可燃固废的热化学特性对燃烧过程的组织具有重要意义,但由于可燃固废来源和种类的多样性,可燃固废特别是混合可燃固废的热化学性质表征是1个亟待解决的难题。以某几种典型的可燃固废作为基元,可以简化、高效、系统地表征其他可燃固废的热化学特性。采用主成分分析方法进行降维,再通过层次聚类方法将可燃固废归类,基于完备性、独立性和确定性3 种基元性质和中心原则、简单原则2 种筛选机制的约束下,量化比选出乳胶手套、硬塑料袋、PE、PET、淀粉、木质素、纤维素和半纤维素8 种物质作为基元,并对基元的热重特性进行表征,依据热重特性分析并建立了可燃固废热转化基元表征的方法。并通过对一种工业可燃固废进行拟合(灰色关联度高达0.989) ,验证了降维和聚类筛选基元方法的实用性和准确性,为可燃固废的热转化特性和处置方法提供参考。
关键词：可燃固废;降维;聚类;基元;热重表征
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17
活性炭纤维网吸附床电热行为的实验研究
姚明月1,2 曾靖山1 郑超2 康凯2 宋华2 周术元2 李海龙1 白书培2 韩浩2∗
1. 华南理工大学 轻工科学与工程学院
2. 国民核生化灾害防护国家重点实验室
摘要：电热再生是一种效率高、通用性强、能耗低的活性炭材料再生方式,备受挥发性有机化合物治理、室内空气净化及化学防护领域的关注。以活性炭纤维网装填吸附床为研究对象,系统研究了通电电压、吹扫气流比速以及床层吸水率对吸附床电热行为的影响。结果表明:以50 V电压为干燥床层输入1 W·h电能,床层温度可升至144.6 ℃ ,与20 V相比提升63.8 ℃ ;增大吹扫气流比速可降低床层电热过程结束时的温度,并延长通电加热的时间;吸水床层在电热期间出现升温平台,在通电电压为40 V、吹扫气流比速为0.08 L/( min·cm2)条件下,根据吸水率的不同,升温平台最长可持续30 min。此外,通电电压和吹扫气流均能影响升温平台对应的温度和持续时间。
关键词：活性炭纤维网;电热行为;通电电压;吹扫气流;床层吸水率
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技术与应用
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污灌区镉污染麦田安全利用技术的工程应用
孙发伟1 王佳佳2∗ 陈卫平2 杨 阳2 刘 威3 王天齐2
1. 开封市农村能源环境保护工作站
2. 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
3. 启迪生物(北京)科技有限公司
摘要：为探索工程改良、植物修复、钝化修复、拮抗修复、钝化-拮抗修复技术在污灌区镉(Cd)污染麦田安全利用工程中的应用效果,研究了上述5 类技术在河南省典型污灌区应用后小麦籽粒Cd含量、土壤Cd含量和小麦Cd富集程度。结果表明:拮抗-钝化单一或复合修复可通过影响小麦籽粒Cd的富集、土壤Cd含量来降低小麦受重金属Cd 的污染,如施用适量磷基+铁基矿物复合材料可降低38%小麦籽粒Cd 含量,施用适量磷基矿物B 材料小麦籽粒Cd含量可降低27%~48%,2种处理修复效果显著;其他技术虽有一定修复效果,但修复效果并不显著。小麦Cd富集系数(PUFCd)可作为评价污灌区Cd 污染麦田安全利用工程中技术应用效果的参考指标之一。
关键词：小麦;Cd污染;钝化-拮抗修复技术;小麦Cd富集系数;工程应用
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19
基于高光谱图像贝类重金属污染快速无损检测方法研究
熊建芳1 乔付1 刘忠艳1 刘瑶2 郝博麟1 姜薇1 许乐乐3 卢利琼1
1. 岭南师范学院 计算机与智能教育学院
2. 岭南师范学院 电子与电气工程学院
3. 岭南师范学院 生命科学与技术学院
摘要：基于高光谱图像技术和机器学习算法,提出了一种对重金属污染蛤仔进行快速无损检测的新方法。该方法分为3 步:采集蛤仔样本高光谱图像并使用3 种方法进行预处理;采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)对高光谱数据降维;应用支持向量机(support vector machine, SVM)实现重金属污染蛤仔分类检测。对于以单类重金属污染样本和健康样本为样本集的二分类检测,LDA-SVM模型检测重金属污染样本的准确率达到99. 33%以上。对于以Cd、Cu、Pb、Zn 4类重金属污染样本和健康样本为样本集的五分类检测,检测准确率达到93.33%。结果表明:LDASVM模型能够实现对蛤仔重金属污染快速无损检测,且该模型性能基本不受预处理方法和模型参数的影响,鲁棒性强。
关键词：重金属;菲律宾蛤仔;高光谱;SVM;LDA-SVM
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20
工程化阴燃技术治理含油污泥工程示范
雷大鹏 单晖峰∗ 杨 登 葛传芹 刘 杉
江苏大地益源环境修复有限公司
摘要：工程化阴燃技术是一种针对难降解、难治理重质(低挥发性)油泥或石油烃污染土壤等重度有机污染介质, 基于阴燃机理的自持主动修复技术,其在国内的研发、实践还处于早期阶段。湖北某焦化厂存量含油污泥的治理工程是工程化阴燃技术用于油泥治理在国内的首演。通过现场中试确定了油泥预处理方法、药剂配比和阴燃治理工艺条件。工程示范分为2步:第1步为预处理阶段,采用“ 化学调质+板框压滤” 工艺对含油污泥进行脱水、减量;第2步为治理阶段,采用4 台工程化异位阴燃反应装置执行。含油污泥的含水率经预处理后降至50%左右,经阴燃治理后的油泥总量减少90%,目标污染物去除率达到98%以上,满足项目验收指标。
关键词：工程化阴燃技术;自持修复;含油污泥;脱水;总石油烃;焦化厂
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基于CFD的某330 MW燃煤机组SCR脱硝系统混合器优化与验证
封例忠1∗ 丛日强2 刘怡3 齐艳芳4
1. 河北省清洁生产技术服务中心
2. 沈阳山水原环保科技有限公司
3. 中冶建筑研究总院有限公司
4. 河北碧德环境科技有限公司
摘要：为探明混合器形式对于燃煤机组SCR脱硝系统性能的影响,运用数值三维模拟对330 MW燃煤机组SCR脱硝系统烟道中烟气流动速度、温度、氨浓度以及流动方向进行了模拟计算,并采用物理模型对数值模拟结果进行验证。对比研究了使用不同形式混合器上下游速度场、NH3浓度场、压力损失及加工难度。结果表明:梯形板混合器加工简单、扰动范围大、压力损失大、对下游速度场影响大;扭叶片式混合器阻力小、对下游速度场几乎没有影响,但扰动范围小、安装角度要求高;六角星形混合器综合性能介于梯形板及扭叶片式混合器之间。六角星形混合器能够较好地实现NH3与烟气混合,下游速度场均匀性及NH3浓度均匀性满足设计要求。
关键词：SCR;流场优化;CFD数值模拟;微型混合器
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30 t/d新型村镇垃圾热解气化炉二噁英排放特性
马家瑜1 金余其1∗ 薛冬2 唐烽1 朱中旭1 李民杰1 陈思雨1
1. 浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室
2. 无锡高尔环保科技有限公司
摘要：针对目前处置村镇垃圾的小型热处理炉运行不稳定、排放难以达标等问题,介绍了一种新型村镇垃圾热解气化炉(30 t/d) ,并对其系统烟气及炉渣的二噁英生成排放特性进行研究。结果表明:炉渣中的二噁英浓度为0.723 μg ITEQ/kg,可满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中二噁英排放的要求;在正常喷射活性炭时尾部烟气二噁英浓度为0.029 ng I-TEQ/Nm3 ,低于GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中二噁英排放限值;气化燃烧过程的烟气二噁英原始排放浓度较低,低温异相合成反应是该垃圾炉烟气二噁英的主要来源;在质量浓度分布上占优势的为高氯代PCDD/Fs,对总毒性当量起主导作用的为2,3,4,7,8-PeCDF,喷射活性炭对二噁英具有良好的去除效果。以期为村镇垃圾热解气化规范处置提供示范,并为热解气化炉二噁英排放控制提供参考。
关键词：热解;气化;生活垃圾;二噁英;排放特性
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面向物质资源化的燃煤电厂脱硫废水零排放工艺研究
徐敏1 杜洪宇1 郭家明2 赵晓丹2∗ 卢卫1 孙超1 陈宇1 周振2
1. 华能国际电力江苏能源开发有限公司 南通电厂
2. 上海电力大学 环境与化学工程学院
摘要：基于水质特性分析,以物质资源化为核心,构建了脱硫废水强化递级分盐预处理-膜浓缩电解制氯零排放工艺,并进行了35 d 的中试试验(500 L/d) 。结果表明:该工艺能够在稳定运行的基础上实现污染物的高效去除和物质的充分资源化。预处理模块出水SS、Mg2+ 、SO42-和Ca2+去除率分别为100%、96.6%、99.8%和98.9%;各处理单元沉淀物分别为CaSO4 、Mg(OH)2、钙矾石和CaCO3 ,其纯度可分别达到86.9%、99.8%、88.3%和99.9%,可作为脱硫石膏、除磷剂、阻燃剂和脱硫剂进行资源化利用;膜浓缩电解制氯模块所得次氯酸钠符合GB 19106—2013《次氯酸钠》中A 型Ⅲ级要求,可用于消毒、杀菌与水处理。
关键词：脱硫废水;零排放;递级分盐;资源化;电解制氯
环境管理
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基于先进技术的印染行业企业许可排放量
核定方法研究:以太湖流域为例
田涛 高海龙 张冰洁
江苏省生态环境评估中心
摘要：针对太湖流域水环境质量改善的特殊要求,聚焦太湖流域印染行业,构建了涵盖生产工艺与设备、资源能源利用、污染物产生、经济效益、工艺设备、处理效果以及管理水平等指标的企业先进性评价指标体系,并将印染产品由GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的5 大类细化为14类。研究发现:采用企业监测数据、行业标准、环统数据以及排污许可申报数据4 种方式计算取严得到的单位产品污染物排放负荷限值,远低于国家现行的排放限值,并在此基础上形成了完整的技术方案,可为基于先进技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术参考。
关键词：印染企业;许可排放量;太湖流域
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北京回龙观小区住宅建筑矿产资源潜力估算
李海萍 任 帅 靳 敏∗
中国人民大学 环境学院
摘要：开发城市矿产资源对补充原生矿产资源的不足具有重要意义,准确估算城市矿产资源储量由此也成为研究重点。针对城市住宅建筑,在社区尺度上进行住宅建筑的矿产资源储量估算,通过定量评估北京市回龙观21 个小区662 栋住宅建筑的在用存量,基于我国住宅建筑的生命周期,在对住宅建筑矿产资源储量进行估算的基础上,计算未来的资源可采量,同时对现有住宅1 年的温室气体排放进行预估。结果表明:1) 城市住宅建筑中的矿产资源循环利用潜力巨大,21 个小区矿产资源蓄积总量达到729. 3 万t;2) 研究区562 栋框架和70 栋剪刀墙结构住宅占95. 48%,框架、剪刀墙结构住宅温室气体排放量远高于砖混结构,随着新建住宅中框架和剪刀墙结构不断增加,未来的环境压力也随之增大;3) 研究区预计可回收利用的建材365.8 万t,通过对建筑垃圾分类处理、循环利用,带来积极的资源、环境和经济效益。
关键词：城市矿产资源;住宅建筑存量;资源开发利用;环境影响
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综述
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厌氧消化对污泥中抗生素抗性基因削减的影响
向银萍1,2 熊炜平1,2 张燕茹3 贾美莹1,2 彭海豪1,2 杨朝晖1,2∗
1. 湖南大学 环境科学与工程学院
2. 环境生物与控制教育部重点实验室(湖南大学)
3. 湖南省林业科学院省部共建木本油料资源利用国家重点实验室
摘要：为了系统地了解厌氧消化及其强化工艺对污泥中抗生素抗性基因的削减效果、明确抗性基因在厌氧消化过程中的降解机制,从几种常见的厌氧消化工艺入手,结合国内外研究进展,综述了高温厌氧消化、预处理和投加外源添加剂等强化工艺对污泥中不同抗生素抗性基因的削减效果和影响因素,发现污泥中抗生素抗性基因的归趋主要与污泥中选择性压力的大小、宿主菌群的丰度、水平转移的效率和抗性基因的耐药机制等有关。厌氧消化及其强化工艺主要通过破坏污泥细胞结构,减少宿主菌群丰度或降低抗性基因水平转移风险的作用机制来实现抗生素抗性基因的高效削减。
关键词：污泥;抗生素抗性基因;厌氧消化;宿主菌群;水平基因转移
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Anammox在主流污水处理中的挑战与应用
蒙小俊∗ 韩勇 黄志贵 龚晓松
安康学院 旅游与资源环境学院
摘要：厌氧氨氧化技术(Anammox)在主流污水处理厂(WWTPs)中脱氮具有巨大应用前景,在高效节能、污泥减量和温室气体减排等方面具有显著优势,成为主流污水处理领域的研究焦点和热点。本文概述了主流污水Anammox,分析了厌氧氨氧化菌(AAOB)存在于主流污水中的可能原因;针对阻碍其实现Anammox所面临的低温、亚硝酸盐和脱氮效率等问题进行深入分析并提出了解决对策,认为实现高纬度地区主流Anammox更适用短程反硝化耦合Anammox工艺(PDA) ;提出了实现高纬度地区主流Anammox的工艺路线。AAOB生物特性分析、PDA颗粒污泥/ 生物膜的形成机制和作用、PDA 工艺的中试和现场应用以及主流WWTPs PDA的原位实现等是未来主流Anammox 研究的重点。
关键词：污水处理厂;生物脱氮;厌氧氨氧化菌;短程硝化-厌氧氨氧化;短程反硝化-厌氧氨氧化
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有机固废热解动力学的研究进展
李茜茜∗ 冯俊小
北京科技大学 能源与环境工程学院
摘要：热解技术是将有机固废转化为能源的一种有效手段。有机固废热解动力学是对固废热解的反应机理、反应速率的数学表达式以及影响因素的研究,对于有机固废热解结果的预测以及其热解装置的设计和模拟有着重要意义。重点提供了有机固废热解动力学的研究概述,总结了计算有机固废热解反应速率的数学表达式的各种模型和方法,及其应用情况和优缺点;总结了近些年对有机固废热解动力学参数的影响因素的研究,发现转化率、添加剂、原料组分等因素都会影响有机固废热解动力学参数,可为有机固废热解的应用提供参考。
关键词：垃圾;热解;动力学模型;活化能;指数前因子
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燃煤电厂SCR 脱硝系统数值模拟研究进展
刘鹏宇1 李德波2∗ 刘彦丰3 阙正斌4 苗建杰3 陈兆立2
1. 中国能源建设集团广东电力设计研究院有限公司
2. 南方电网电力科技股份有限公司
3. 华北电力大学 能源动力与机械工程学院
4. 华北电力大学 生物质发电成套设备国家工程实验室
摘要：我国现役燃煤电厂完成超低排放改造后部分出现NOx排放不达标的现象,为解决燃煤电厂该工程实际难题,对燃煤电厂SCR脱硝系统数值模拟研究现状进行了综述并开展了横向对比研究。结果表明:为进一步提高SCR脱硝系统数值模拟精确度,应采用非均匀的烟气入口边界条件和采用考虑基于灰层抑制的焦炭燃烧模型;导流板改造应加入对导流板厚度与烟道内烟气流动特性关系之间的考虑;喷氨系统及混合器改造是导致改造成本及引风机能耗较高的重要原因,对工程改造与改造后能耗增加的成本和节省催化剂成本间的对比研究是未来研究的热点方向。基于上述结论,提出了燃煤电厂SCR脱硝系统工程改造的技术路线,为工程实际提供理论指导及技术支撑。
关键词：燃煤电厂;数值模拟;SCR脱硝系统;导流板;喷氨优化;混合器
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基于文献计量的电催化还原CO2研究状况及发展趋势分析
张泽坤1 万 丹1,2 徐 浩1,3∗ 延 卫1,3 金晓亮2
1. 西安交通大学 环境科学与工程系
2. 陕西正为环境检测股份有限公司
3. 浙江西安交通大学研究院
摘要：通过电能将CO2还原成高能化学品以实现碳减排受到全球关注,大数据时代的到来为其提供了1个新的研究平台。基于此,对Web of Science核心数据库中2012—2021年关于电催化还原CO2研究的4089篇文献进行调研汇总,并利用引文分析软件VOSviewer进行了计量统计和可视化分析。从多个角度分析了该领域研究发展态势,并对未来发展趋势做出预测。结果表明:2012—2021年,电催化还原CO2领域发文量保持稳中有增的态势,其中中国、美国在电催化还原CO2领域处于领先地位,2个国家的科研成果相对突出;电催化还原CO2领域研究重点由单一的金属及合金催化剂材料制备向非金属纳米结构催化剂、催化剂性能精确调控及电催化反应机理揭示等方向转变。
关键词：电催化;CO2还原;文献计量学;可视化分析;VOSviewer
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典型流域生态完整性评价和应用案例研究进展
王锦东 苏海磊 李会仙 黄楠楠 冯承莲∗
中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室
摘要：生态完整性包括物理、化学和生物完整性3 部分,因此在系统梳理生态完整性内涵的基础上,深入分类剖析了生物、物理和化学完整性的具体评价方法,包括生物完整性指数法、预测模型法、定性生境评价指数、物理生境指数等,对比分析了不同评价方法的优势和局限性,明确了不同方法所需的监测指标和适用范围。将目前为止国际上已经开展的典型流域水生态完整性评价方法和案例进行了综合集成。针对目前流域水生态环境质量评价的环境管理需求,指出了生态完整性评价目前存在的问题,并对今后水生态环境质量评价工作提出了几点建议。
关键词：生态完整性;物理完整性;化学完整性;生物完整性;流域
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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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