宜兴典型村落不同下垫面降雨径流污染物排放特征

选取太湖沿岸宜兴市农村自然村落为研究对象,对研究区域降雨量和4种不同下垫面(屋面、庭院、道路和自留地)降雨径流中污染物进行监测,通过计算污染物的事件平均浓度(EMC),探讨了在天然降雨和人工模拟降雨条件下4种下垫面径流污染物的排放特征及影响因素。结果表明,4种下垫面的降雨径流污染都较严重,若直接排入受纳水体会造成严重污染。包含天然降雨和模拟降雨的综合降雨事件中4种下垫面径流中COD、SS、TN和TP的EMC均值分别为52.77~133.94、55.02~935.65、2.20~8.59和0.066~2.96 mg·L^(-1),其中,自留地的各项污染指标均最大。降雨量和降雨强度是影响村落地表径流中COD和SS浓度的重要因素。前期晴天时间与庭院、道路和自留地下垫面径流中污染物EMC之间呈正相关,而与屋面径流中污染物EMC之间相关性不明显。

典型村落不同下垫面降雨径流污染物积累与冲刷规律

对宜兴市周铁镇沙塘港村3种不同下垫面一屋面、庭院、道路的降雨径流各指标监测数据进行拟合,构建了径流污染物积累与冲刷模型,并对比研究宜兴典型村落不同下垫面降雨径流中污染物浓度和有效降雨深度之间的关系。结果表明,宜兴市周铁镇沙塘港村不同下垫面有效降雨深度与径流污染物浓度之间具有相关性,均为线性关系,模型可直接应用于当地中小强度降雨(降雨量<0.1 mm/min)参数的计算,模型预测结果与实测结果拟合性较好,可用于太湖流域典型村落不同下垫面降雨径流污染物积累与冲刷规律的分析。

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。

生活垃圾收运环节温室气体排放量核算方法研究

科学合理的碳核算方法是支持碳达峰碳中和的关键,生活垃圾分类下收运环节温室气体排放量的系统性核算方法有待完善.为了科学核算分类下生活垃圾收运环节温室气体排放,该研究依据《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》及《温室气体协议》,开展了生活垃圾收运环节核算范围的确定、温室气体排放源和排放种类的识别及核算模型构建.结果表明:生活垃圾收运环节核算范围包括投放点、暂存点、中转站以及处置点4个核算单元,排放源包括移动源、固定源和工艺/过程排放,移动源为收运车辆用电隐含排放CO_(2)以及燃料燃烧排放的CO_(2)、CH4和N_(2)O,固定源为中转站用能设施隐含排放的CO_(2),工艺/过程排放为收运车辆尾气净化消耗催化剂产生的CO_(2).同时构建了温室气体排放核算模型,对北京市顺义区生活垃圾收运环节碳排放当量进行核算,结果显示分类后的厨余垃圾和其他垃圾收运环节温室气体排放量存在差异,其中单位厨余垃圾温室气体排放量(以CO_(2)当量计)为24.78 kg/t,单位其他垃圾温室气体排放量为18.77 kg/t.研究显示,生活垃圾装/卸载过程是产生温室气体的主要排放源,其排放量均占比在50%以上.该研究对生活垃圾分类下的收运过程,建立了可拆分、可组合、模块化的核算单元,可为我国各城市生活垃圾收运环节温室气体排放量核算提供理论支撑.

电气浮-陶瓷膜工艺处理富营养化湖泊型原水

采用电气浮/陶瓷膜组合工艺对富营养化湖泊型原水进行试验。对比单独陶瓷膜工艺,分析两种工艺在运行过程中陶瓷膜通量的变化。在进水流量5 L/h,水温28℃、电流强度1.0 A、极板间距0.6 cm、极板数4组、操作压力0.09 MPa条件下,连续运行40 h,考察组合工艺对富营养化湖泊型原水的处理效果。结果表明,组合工艺对浊度、叶绿素a、CODMn、TP、TN的平均去除率分别为98.94%、99.50%、87.77%、60.06%和28.97%,试验期间,工艺运行稳定,可对富营养化湖泊型原水除藻提供参考。

氮磷无机化反应器应用于农村生活污水资源化预处理工程示范

为改变农村生活污水传统的"处理"模式,实现资源化利用,针对污水直接灌溉存在的土壤退化及植物烂根等隐患,在安徽农村地区构建25 t/d的新型一体化氮磷无机化反应器(SNPIR)示范工程对农村生活污水进行处理。分别对厌氧池和短程好氧生物滤池在不同季节的关键运行参数进行优化研究,在此基础上,考察不同季节SNPIR的氮磷无机化效能及大肠杆菌指标。试验结果表明:SNPIR分别在不同季节对应的最适宜条件下运行,平均有机氮无机化率(ηN)达到24%~32%,平均有机磷无机化率(ηP)达到86%~96%,均能为后续资源化利用提供无机氮肥、磷肥。除冬季外,夏、秋季反应器出水CODCr浓度均能达到《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)中CODCr指标的最高限制要求(50mg/L),各季节粪大肠菌群数量符合该标准中相应要求的概率为95.9%,可为农村生活污水的资源化利用提供参考和理论依据。

相变蓄热式太阳能秸秆沼气系统的热性能研究

在项目示范基地安徽和县的太阳能秸秆沼气系统热性能实验结果表明：为保证长江中下游农村冬季稳定的中温发酵状态,需要利用太阳集热器与光伏发电相结合的太阳能光热、光伏联合应用技术;在冬季日平均环境温度为4.7℃的条件下系统稳定运行时,石蜡大部分时间均处于相变状态,相变蓄热水箱内部水温维持近似恒定且不低于55℃,达到稳定蓄热效果,可满足产气罐在冬季的中温发酵热负荷需求;冬季太阳能秸秆沼气系统热利用效率为42.3%,且仍有进一步提高的空间。

太阳能耦合两相厌氧发酵模拟过程中温度的优化

文章模拟太阳能耦合两相厌氧发酵实验,在降低外部供热的理念上降低最佳温度,实现节能的基础上又能达到高效产沼的目的。模拟太阳能给两相供热,先用密封瓶确定产酸相的最佳温度,再将之应用在两相的实验装置中,研究产甲烷相温度微量变化对产沼能力的影响情况。单独产酸相实验中,温度设定为20℃,25℃,30℃,35℃和40℃,溶解性COD浓度和VFA均随着温度升高而升高,但是35℃VFA浓度高于40℃,说明40℃在产酸阶段受到了抑制作用,在两相实验中推荐产酸相温度为35℃;两相实验产甲烷相温度设定为35℃,33℃和30℃,从产气效率、累计产气量和甲烷含量几个方面来说35℃明显优于其他两组,说明产甲烷相对温度要求敏感。

餐厨垃圾对水稻秸秆中温两相厌氧发酵产酸和产气过程的影响

在发酵温度为35℃和原料干物质质量(TS计)固定的条件下,研究了餐厨垃圾的投加对水稻秸秆(稻秸)厌氧发酵过程中有机质溶出的影响。通过改变稻秸和餐厨垃圾的投加配比(TS/TS),寻求实验最优化参数,二者配比(TS/TS)为1∶0,0∶1,3∶1,4∶1,5∶1,同时研究了餐厨垃圾的加入对稻秸中温两相厌氧发酵系统运行及产气量的影响。结果表明:餐厨垃圾的存在对稻秸有机质的水解周期影响不大,但有利于提高稻秸酸化率和酸化速率。当稻秸与餐厨TS比为3∶1时,实验组酸化率高,单位TS的挥发性有机酸(VFA)溶出量为77.6 mg/g TS,纯稻秸组低,为42.0 mg/g TS。餐厨垃圾的投加还有利于产气时间的提前,且混合物料组系统的稳定性高于单一物料组。一次性投加方式产气量和相分离效果均优于其他各组,单位TS产气量为183.8 m L/g。

改性蒙脱石在污水处理中的应用现状及进展

综述了近年来各种改性蒙脱石对于污染物(包括重金属离子、阳离子染料、阴离子染料、疏水性有机物等)在污水处理中的应用以及研究进展。从酸改性、热改性、有机改性、无机改性和有机-无机改性几个改性方法出发,介绍了各种吸附材料的开发以及研究,并系统地分析了其吸附机理和吸附特性,最后对基于蒙脱石改性材料的进展提出展望,简要讨论了其开发前景和研究方向,以期为后续的新型蒙脱石吸附材料的开发提供参考。

厌氧发酵工程太阳能辅热技术研究进展

综述了太阳能辅热技术、太阳能蓄热技术等在厌氧发酵工艺中的应用及研究进展,分析了太阳能辅热技术的优势及不足,针对太阳能的间断性和不稳定性,太阳能辅热-蓄热联合技术可有效跨时段利用太阳能,利用相变蓄热技术可将蓄热量提高数倍以上,太阳能和厌氧发酵技术在不断进步,但其工程应用还需进一步发展。

基于产教深度融合的环境工程专业实践教学体系的改革与实践

文章介绍了基于产教深度融合的环境工程专业实践教学体系的改革与实践。以华东交通大学环境工程专业为例,分析实践教学产教融合的现状,重构环境工程实践教学体系,实行专业基础与环保特色并重的实验教学体系,建立企业和高校多方协同的三层次实践教学平台,构建基于学生“专业-能力-素质”培养的实践教学(网络)资源库建设,论述环境工程类专业实践教学产教融合模式构建路径,以期为环境类工科专业创新人才实践教学改革提供新的思路。

厌氧消化流场可视化技术研究进展

厌氧消化是一种可持续的有机废弃物处理处置技术,在降解有机废弃物的同时可以产生可再生能源沼气,是一种环境友好型处理技术。然而,厌氧消化系统内基质具有复杂的流变特性,其黏度高、流动性差,阻碍了反应的顺利进行。因此,研究厌氧消化的流场特性有助于了解厌氧消化系统内部流态,强化运行效果与过程稳定性。本文分析了厌氧消化基质的特性与适用的流变模型,总结了计算流体力学(CFD)数值模拟过程中的模型选取以及粒子图像测速法(PIV)和正电子发射粒子跟踪(PEPT)技术的应用现状。获得可靠的流场可视化结果,需要在考量厌氧消化基质剪切稀化特性的同时关注黏弹性、触变性等其他流变特性。在今后的研究中,应综合运用多种流场可视化技术对厌氧消化水力学特性进行优化。

水热合成Ag^+掺杂SrTiO_3可见光催化降解四环素性能和机制

采用一步水热法制备纳米Ag-SrTiO_3可见光催化剂,利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和紫外可见光吸收光谱等对Ag-SrTiO_3的组成、形貌及吸光性进行表征,通过对四环素(TC)的降解实验研究了其在可见光下的光催化活性和稳定性,并进一步通过光致发光光谱、电子自旋共振和自由基捕获实验探究了其对TC的降解机制。结果表明,Ag+可成功掺杂到SrTiO_3中,且Ag-SrTiO_3的吸收光较纯SrTiO_3明显发生红移;当AgNO_3与Sr(NO_3)_2的摩尔分数为3%时,制备的Ag-SrTiO_3对TC的光降解效果最好,120min内降解率可达79.63%,较纯SrTiO_3提高13倍,光催化降解TC反应过程符合准一级动力学模型,且重复使用8次后仍具有较高光催化活性;Ag-SrTiO_3中Ag+捕获了SrTiO_3产生的电子,有效抑制了电子和空穴的复合概率,从而增加其光催化活性,且其主要活性物种为·O_2~–。

不同来源生物炭对活性污泥特性及脱氮除磷影响机理研究

在中温(20~25℃)条件下,研究不同生物质原料在500℃热解温度下分别制得稻壳生物炭(RHB)、玉米秸秆生物炭(CSB)、鸡粪生物炭(CMB),投加至序批式反应器(SBR)中,探究了生物炭对SBR系统污泥特性和污水处理效果的影响。结果表明:生物炭强化了活性污泥的沉降性,使污泥稳定性增强,提高了污泥MLVSS,有利于微生物的增殖。相较于对照组K0,添加生物炭的组别有利于溶解性微生物代谢产物(SMP)含量的降低和污水出水水质改善。此外,生物炭还提高了污泥胞外聚合物(EPS)含量,在RHB、CSB和CMB的组别中,EPS含量分别升高至114.20、118.17和113.37 mg·g^(-1),均显著高于K0,生物炭存在提高了EPS内PN/PS比值。通过对EPS测定三维荧光(EEM)分析可知,相较于K0,添加生物炭的活性污泥EPS中含有更多的芳香类、多芳香类蛋白和腐殖质类物质。生物炭的存在有效提高SBR系统对氨氮、总氮和总磷的去除效率,生物炭存在的组别内出水总氮(TN)的质量浓度基本维持在9.14~13.6 mg·L^(-1),均明显低于对照组。

冬季组合工艺处理灌溉尾水的运行效果

采用水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地组合工艺处理农村生活污水灌溉尾水,针对冬季灌溉尾水量大,而系统处理效果下降问题,对组合工艺进行了运行效果及水力负荷等工艺参数的优化研究。大棚对系统能起到一定的保温效果,系统进出水水温均高出未采取保温强化措施系统2℃左右。在冬季水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地受温度影响,污染物去除效能显著下降,随着水力负荷的增大,水耕蔬菜人工湿地对COD、TN及TP的平均去除率和去除负荷呈先增加后减小趋势,其对COD、TP的平均去除率均在0.3 m^3/(m^2·d)附近达到最大,分别为33.4%和11.5%,TN的平均去除率在0.4 m3/(m^2·d)附近达到最大,为8.5%;垂直流人工湿地随着水力负荷的增大,对COD、TN、NH_4^+-N和TP的平均去除率的变化趋势与水耕蔬菜人工湿地相似,在0.2 m^3/(m^2·d)处达到最大,分别为56.3%、29.3%、23.8%和31.3%。上述结果与人工湿地在其他温度较高季节去除率一般随水力负荷降低而呈上升趋势的结果显著不同,表明在冬季依靠一味降低水力负荷无法达到提高系统去除效能的目的。

基于CFD的卧式高固厌氧消化混合策略优化

高固厌氧消化(High solid anaerobic digestion,HSAD)在实际生产运行中,与传统厌氧消化相比,存在混合效果差、能量转换效率低等缺点。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)研究了不同桨叶角度的搅拌桨对生产规模反应器混合效率的影响。并根据不同工况下的能量转换效率和能量消耗,确定了最佳工况。结果表明,随着桨叶角度从30°增加到60°,径向和轴向混合均有明显改善,但在高转速下的改善效果不明显。考虑到实际工程应用,建议采用低转速和大桨叶角度。因此,建议反应器采用桨叶角度为60°的搅拌桨,转速为1 r·min^(-1)(净能量产出为0.023 GJ·d^(-1)·m^(-3))。本研究结果可为实际工程中HSAD反应器的混合策略提供参考。

某集约化肉鸡饲养场PM_(2.5)中抗生素抗性基因的分布特征

集约化家禽饲养场是抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源,而PM_(2.5)作为ARGs可能向人体暴露的重要途径还未得到很好地研究.本文采集了集约化肉鸡饲养场舍内PM_(2.5)和粪便以及舍外PM_(2.5)样品,利用荧光定量PCR(q PCR)进行一类整合子(int I1)、总细菌(16S r DNA)和6类共19种ARGs丰度的检测.结果显示,除blaGES-1和blaSHV-1之外,其余17种ARGs在6类样品中均有检出.磺胺类、四环素类、大环内酯类和氨基糖苷类抗性基因在舍内粪便中丰度较高,达到1. 04×109～3. 27×1010copies·g-1,粪便是饲养场PM_(2.5)中ARGs的主要来源.舍内PM_(2.5)中以磺胺类和大环内酯类抗性基因丰度较高,分别为(8. 9±1. 9)×107copies·m-3和(5. 6±3. 1)×107copies·m-3,且舍内PM_(2.5)中ARGs丰度明显高于舍外. PM_(2.5)质量浓度与16S r DNA、int I1和ARGs丰度呈显著正相关,表明集约化饲养场中PM_(2.5)是空气传播细菌、ARGs和int I1的储存库和传播者. 6类样品中int I1丰度均高于ARGs,同时int I1和ARGs的共存关系表现出了多药耐药性的威胁,易对饲养人员和家禽健康及周边空气环境造成危害.

AgI/g-C_3N_4复合材料制备及其降解孔雀石绿染料性能

采用化学沉淀法合成了不同AgI质量比例的AgI/g-C_3N_4复合材料。通过SEM、XRD、FT-IR和UV-Vis DRS对制备的复合材料进行表征,在可见光照射下,测试了其光催化氧化降解孔雀石绿(MG)染料的性能。结果表明:制备的AgI/g-C_3N_4复合材料具有较好的可见光响应性,且对MG具有较高的光催化降解活性。在可见光照射2 h,AgI/g-C_3N_4(20%)投加量为1 g/L的条件下,对染料废水中质量浓度为10 mg/L的MG降解率达到98. 8%,不同AgI质量比例的AgI/g-C_3N_4对MG降解过程均符合一级动力学模型。