污泥好氧堆肥过程中亲水性组分的光谱和电化学特征

为了探讨污泥堆肥过程中亲水性组分(hydrophilic fraction,HyI)的结构组成和电子转移能力的变化规律和机理,本研究以污泥堆肥过程中的HyI为研究对象,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关光谱(2D-COS)和电化学方法,对其结构组成和电子转移能力的变化进行了系统研究.光谱分析显示,随着堆肥的进行,HyI中芳香族化合物含量增加,醌基含量增加,类蛋白物质含量降低,类胡敏酸物质和类富里酸物质含量增加,芳构化程度和腐殖化程度增强.酰胺和多糖类物质在HyI中占据主导地位,HyI中的羧基含量增加,而酚类含量降低.电化学分析显示,在堆肥过程中,HyI的电子供给能力(electron donating capacity,EDC)呈现先增加后减少的趋势;HyI的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)呈现先减少后增加的趋势.总体上,HyI的电子转移能力(electron transfer capacities,ETC)呈现上升的趋势,表明堆肥过程提高了HyI的氧化还原能力.相关性分析显示,HyI分子量越小、硅酸盐和多糖含量越低,越利于HyI给出电子;而HyI羧基含量越高、类胡敏酸物质越多、腐殖化程度越高、芳香性越强,越利于HyI得到电子.研究显示,污泥堆肥过程中HyI的结构组成和电子转移能力发生了显著变化,HyI分子量的降低、功能基团硅酸盐含量的降低和腐殖化程度的升高与HyI的电子转移能力有密切关系.该结果有助于进一步了解污泥堆肥过程中HyI的形成及其氧化还原特性,为发挥其在治理环境污染中的作用提供依据.

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.

基于TMVOC模拟的大气压力波动对土壤中苯迁移转化影响研究

为探究大气压力波动下苯系物(BTEX)的迁移转化规律,提升石化污染场地土壤地下水污染治理水平,以西北某炼化场地为研究对象,结合室内土柱试验与TMVOC软件模拟,开展BTEX泄漏模拟,研究不同大气压力波动幅度下苯在包气带与含水层中的迁移转化规律。结果表明:大气压力循环波动会引起包气带中的气相苯发生相间非平衡态迁移,导致气相质量分数增加0.1%~0.5%;非水相液体(NAPL)污染物转化为气相污染物,进而通过大气挥发是主要的质量损失方式,该转化会造成场地及周边的大气环境污染;同时大气压力波动的幅度与气相转变发生时间存在负线性相关关系。研究显示,大气压力波动显著影响了苯的相态转化与迁移过程,促进了苯的相态转化,使得更多的苯转化为气相,造成大气环境污染。

国内外可降解膜研究热点及趋势对比分析

结合文献计量学和内容分析法,通过对2000—2020年间中国知网和Web of Science核心数据库中1 932篇与“可降解膜”相关中英文文献客观、系统地分析,对比了国内外可降解膜的研究进展。分析了国内外可降解膜研究历程、主要研究力量,包括国家、机构和作者。对比分析了国内外可降解膜研究前沿及热点的演变,主要包括可降解膜的类型、可降解膜性能优化方法及其在多个领域的应用效果评估。结果表明,低成本、高性能可降解膜研发及其全生命周期环境风险评估等是未来可降解膜的研究重点。

间歇通风对污泥好氧堆肥过程中腐殖质电子转移能力的影响

选取连续通风和间歇通风两种不同的供氧方式进行好氧堆肥,分析污泥堆肥腐殖质富里酸(FA)和胡敏酸(HA)光谱特征和还原容量不同时期的变化.结果表明:与连续通风处理相比,间歇通风处理促进了类蛋白质的分解和类腐殖质的形成,增加了电子转移能力;间歇通风FA的本底还原容量(NRC)、化学还原容量(CRC)提高了194.33,127.97μmol e-/(g C),HA的NRC、CRC提高了168.26,203.81μmol e-/(g C).相关性分析和主成分结果显示,C3、C4是FA电子转移能力主要控制因子,而SUVA254、SUVA280是HA的电子转移能力主要控制因子.

电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.

热解气化技术在我国村镇生活垃圾处理的应用现状

国家高度重视农村生态环境保护,多举措全面推进村镇生活垃圾治理,热解气化技术作为当前村镇垃圾处理模式的重要补充受到了广泛关注,并建立了大量的工程实例。文章介绍了热解气化技术的原理、相关标准规范和工程应用现状等,并对工程项目分布、数量情况进行了统计分析。通过检索调研,2010—2021年期间共实施1004个生活垃圾热解气化处理项目,主要集中在华南、西南和西北地区,87.1%的项目主要于“十三五”期间新增;同时,总结了已有热解气化工程项目特点及需要解决的问题,以期为我国村镇生活垃圾处理提供借鉴与参考。

地下水回补环境污染风险研究进展

地下水回补是缓解水资源危机保障水资源利用弹性的有效方式.科学认识多水源多路径回补潜在的环境污染风险是地下水安全可持续回补的关键.地下水回补过程对污染物具有降解作用,但也存在直接与次生污染的双重风险.直接污染来源于回补水及回补场地地表污染源,主要污染组分为氮磷营养盐、有机碳、盐分、有机污染物/新污染物、病原菌等,次生污染一是来源于回补后含水层氧化还原、溶解沉淀、吸附解吸等条件变化导致沉积物矿物背景组分的释放,二是水位抬升导致包气带残留污染的淋溶释放,常见的污染指标有As、Mn、硝酸盐等.对于回补水质标准的限定,以及地表污染源的管理是防范直接污染的主要措施,而对于水源的预处理,场地地球化学条件与水源组分的合理匹配,回补水位阈值的科学调控是防止地下水次生污染的关键.未来应进一步增强新污染物及非常规毒理性组分在入渗过程中的迁移转化特征研究、含水层矿物成分与回补水源耦合作用的长期效应研究以及多组分协同去除效应的优化回补工艺等研究,以保障不同回补条件下的地下水环境安全.

高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用

利用高效复合微生物菌群对生活垃圾和污泥混合堆肥 ,通过测定堆肥过程中总菌数、温度、有机物、C/N比等 ,较系统地研究了高效复合微生物菌群在生活垃圾、污泥混合堆肥系统中的作用 .试验证明 :在生活垃圾和污泥共堆肥系统中 ,调节堆料比为厨房垃圾∶污泥∶粉煤灰土∶成熟堆肥污泥∶干草 =4 1 6∶2 7 8∶1 3 8∶1 1 1∶5 5,有机物约为 60 % ,总氮 1 4 % ,全磷 0 69% ,全钾 1 2 5% ;初始含水率为 58 5% ,初始C/N比 =30 ;供气量控制在0 8L/min·kg挥发性有机物 ,处理 1、处理 2、处理 3堆料中分别接种 2 %、3%、5% (质量分数 )的高效复合微生物菌群 ,与加入 3%灭活菌的对照组进行对比实验 .对照组、处理 1、处理 2和处理 3堆肥系统垃圾腐熟时间分别为30d、2 4d、1 8d和 1 2d ;说明高效复合微生物菌群可以加速生活垃圾和污泥的降解 ,保证堆肥过程的顺利进行 .处理 3与对照组相比 ,堆腐时间缩短了 1 8d ,同时成品堆肥中含有大量具有生物活性的微生物 。

高温厌氧消化技术处理餐厨废弃物的工程应用

高温厌氧消化产沼技术是餐厨废弃物处理行业中有效的能源化利用方式,但其实际应用案例相对较少,本文通过研究某餐厨废弃物无害化处理项目高温厌氧消化产沼技术发现:(1)在进料负荷总体波动比较大的情况下(90 000—114 230mg/L),系统仍能维持稳定运行,证明高温厌氧系统具有较强的抗冲击负荷能力;(2)本项目的沼气平均产气量为40 038.77Nm^(3)/d,沼气中甲烷含量为55%—60%,单位物料平均产气率为82.60Nm^(3)/(m^(3)·d),系统单位产气率高;(3)系统稳定,不存在很大的pH值波动,不会出现酸或氨抑制的现象,酸碱度能保持相对平衡。本研究以期为高温厌氧消化餐厨废弃物项目的后续实际应用提供借鉴与参考。

负载型催化剂光催化氧化五氯苯酚钠的效果

研究以TiO2 为基本活性组分、空心玻璃珠为载体、硅酸钠为粘合剂的负载型催化剂的制备技术 .选取五氯苯酚钠 (PCP Na)为处理对象 ,结合对催化剂比表面和晶型结构的表征 ,对制备的催化剂进行筛选评价 .实验结果表明 :在适当的条件下 (二氧化钛、空心玻璃珠、4 0 %硅酸钠溶液重量比为 4∶2 0∶2 ,650℃下烧 3h)所制备的C3型催化剂不仅光催化活性高 ,且负载牢固 ,易与水分离 .对初始CODCr=4 0 0mg·L- 1,PCP Na =1 0mg·L- 1的反应液 ,在光照强度为 30kW·m- 2 下 2hCODCr去除率大于 65% ,PCP Na去除率大于 92 % .试验进一步探讨C3型催化剂投加量、反应液初始浓度、供氧量对催化反应的影响 .

垃圾堆肥高效复合微生物菌剂的制备

将康氏木霉、白腐菌、变色栓菌与EM菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌按一定配比扩大培养制成5组复合微生物菌剂,比较其产脱氢酶、淀粉水解酶和纤维素分解酶能力大小以及在实际堆肥中的应用效果,从中选出一组高效复合微生物菌剂Ⅴ,其配比为:康氏木霉∶白腐菌∶变色栓菌∶EM菌∶固氮菌∶解磷菌∶解钾菌=15∶15∶15∶25∶10∶10。

三阶段控温堆肥过程中接种复合微生物菌群的变化规律研究

接种复合微生物是提高堆肥效率的主要方法之一 ,但由于堆料中土生微生物的竞争 ,较高浓度的土生微生物浓度会抑制接种微生物的长生繁殖 .实验表明 :当堆料中土生微生物初始浓度为 4× 1 0 8CFU/ g时 ,所接种的微生物不增殖 ,且随着堆肥的进行 ,浓度下降很快 ;而非接种微生物增殖很快 ,最高浓度可达 1 0 10 CFU/ g .当土生微生物浓度降低至 4× 1 0 5个 /g ,接种微生物增殖较快 ,最高达 1 0 11CFU/g .因此 ,本文利用堆肥自身产热和少许外来热源加热的三阶段控温法进行堆肥 ,使堆温在 4h内迅速升到 70℃以上 ,并维持 8h ,从而使土生微生物浓度降至 4× 1 0 5个 / g以下 ,并起到软化堆料 ,便于微生物降解的目的 .待温度冷却至 3 5℃～ 45℃时 ,接种复合微生物 ,使其快速生长繁殖 ,数量从 1 0 8CFU/ g上升到 1 0 11CFU/ g(干样品 ) ,且接种微生物以非接种微生物保持优势地位 ,从而快速分解垃圾中的有机物 .由于在最终产品中含有大量接种有益微生物 ,可利用其作为菌肥进行回流接种堆肥 ,以增加堆料中接种微生物数目、改善堆肥微环境、节约菌剂用量、缩短堆肥发酵周期和降低堆肥成本 .但利用接种微生物堆肥产品作为菌肥反复接种时 ,随着反复次数的增加 ,非接种微生物高浓度繁殖 ;

堆肥中纤维素和木质素的生物降解研究现状

堆肥是垃圾处理的主要方法之一 ,厨房垃圾、园林垃圾、农村秸秆和日常生活中的废弃纤维产品均可作为堆肥原料 ,这些原料中含有一定量的纤维素和木质素 ,而纤维素和木质素在堆肥过程中较难生物降解。因此 ,国内外学者致力于研究能加速纤维素和木质素降解的高效微生物。研究发现 ,对纤维素和木质素有降解能力的微生物主要是高温放线菌和高温真菌 。

加铂修饰型催化剂光催化氧化五氯酚

研究了负载型催化剂加铂修饰,并探讨了铂在催化剂中的含量对其催化活性的影响．通过光催化降解五氯苯酚钠实验,结合催化剂晶型结构和比表面分析,评价所制备的催化剂．实验结果表明:加铂修饰型催化剂的催化活性明显高于未修饰催化剂的活性．当铂在催化剂中的重量百分比为１．４%－１．６%时其光催化活性最高．

美国水质标准体系及其对我国水环境保护的启示

美国拥有世界上体系最完善、科学性最强的水质标准体系,对其进行了解和研究将对推进我国水质标准体系的发展起到积极作用。美国水质标准由指定用途、水质基准和反降级政策三部分组成,文章重点对美国水质基准的发展历程及现状、指定用途的规定、反降级政策的内在涵义与实施办法等进行了系统介绍和分析。在概述我国水质标准和水环境功能区划的研究进展和现状的基础上,针对我国水质标准实施中存在的一些问题,根据美国的水质标准体系提出一些启示性建议,为我国形成完整的水质标准体系提供参考。

填埋垃圾稳定化进程的光谱学特性表征

采用光谱分析技术,对4个不同填埋年限垃圾提取出的水溶性有机物(DOM)进行了研究,探讨DOM的荧光和紫外光谱变化特征在填埋场稳定度表征中应用的可能性。荧光光谱显示:填埋0年垃圾DOM以类蛋白物质为主,而填埋1,5,10年垃圾DOM以类腐殖质物质为主,并且随着填埋龄的延伸其紫外区和可见光区荧光峰强度的比值r(A,C)及荧光指数f450/500呈下降趋势;DOM的紫外吸收光谱也表明,随着填埋年限的延伸填埋垃圾DOM的分子量增大,腐殖化程度加强,单位水溶性有机物浓度DOM的254 nm紫外吸收值SUVA随着填埋龄呈上升趋势,但DOM在465及665 nm吸光度值的比E4/E6随填埋龄的变化规律不明显。因此,填埋垃圾DOM的r(A,C),f450/500及SUVA值可以有效地表征填埋场和填埋垃圾的稳定化进程。

华北典型污灌区有机氯农药残留特征及健康风险评价

在我国华北地区由于水资源的匮乏及农业生产的需要,采用污水灌溉与施用有机氯农药(OCPs)结合的农业管理方式普遍存在。大量OCPs则被引入到当地环境中,进而可能对该地区的居民产生潜在的健康风险。本研究分析石家庄市汪洋沟污灌区OCPs的残留状况,探讨污水灌溉条件下土壤-作物系统OCPs残留对土壤质量影响,并评价经口摄入及皮肤接触两种暴露途径下对人体产生的健康风险。结果表明:汪洋沟污灌区地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中检出了14种OCPs,其平均残留浓度分别为36.5 ng·L^(-1)、62.9 ng·g^(-1)、57.3 ng·g^(-1)和27.0 ng·g^(-1),滴滴涕(DDTs)是其最主要的污染物,占OCPs的73%以上,其次是六六六(HCHs)和甲氧滴滴涕。р,р'-DDT是DDTs的最主要成分,其主要来源于污水灌溉或近期DDTs的使用。γ-HCH是环境HCHs残留的主要成分,其主要来源于林丹的输入和使用。此外,在该地区污灌条件下OCPs残留对土壤中C、N循环及有机S的矿化产生一定的负面影响。研究区OCPs残留对人体产生的非致癌风险和致癌风险均不超过控制标准,但经口摄入所引致的非致癌风险应予以关注,其中р,р'-DDT与γ-HCH为主要风险物质。

京津冀地区地下水污染防治现状、问题及科技发展对策

地下水作为京津冀地区重要的战略水资源和饮用水源,其超采问题和环境质量恶化趋势一直未能得到有效遏制,严重危及该区域饮用水安全与可持续发展.为加快我国生态文明建设,落实《水污染防治行动计划》等国家重点战略,围绕改善京津冀地区地下水环境质量现状目标,分析了京津冀地区地下水环境存在的四点主要问题:(1)地下水污染严重,缺乏科学的风险管控与污染防治策略;(2)地下水污染源点多面广,污染监管体系亟待完善;(3)地下水污染分类治理技术集成创新与工程示范亟待开展;(4)地下水超采问题突出,迫切需要研发地下水安全回补技术.在此基础上,系统地梳理了京津冀地区已有的地下水环境管理基础,并提出"十三五"期间京津冀地区地下水污染防治的4个研究方向:(1)开展地下水污染特征识别与系统防治研究,完善京津冀地区地下水污染防治顶层设计;(2)突破地下水污染精确识别与优化监测技术,提升京津冀地区地下水环境监管能力;(3)研发技术经济最优的源头阻控与污染修复成套技术,提升污染场地地下水修复治理能力;(4)开展回补区适宜性与环境风险评估,建立协同高效的安全回补技术体系.研究成果可为提升京津冀地区的地下水环境质量管理水平、保障京津冀地区饮用水安全提供技术与管理支撑.

生活垃圾堆肥接种技术

以复合微生物菌剂、马粪、成熟堆肥、果园土、污泥为接种剂 ,采用在线监测堆肥设备 ,通过温度传感器、出口气体O2 H2 S监测仪 ,研究堆肥过程中温度、耗氧速率、有机物分解速率、H2 S气体浓度变化 .试验结果表明 ,添加接种剂堆肥与对照组比 ,堆料能达到理想的温度 ,且高温停留时间长 ,堆肥反应速率加快及堆肥腐熟时间缩短 ,并能很好地控制出口H2 S气体浓度 .特别是以复合微生物菌剂或马粪作为接种剂 ,能明显加速堆料的腐熟进程 ,其腐熟时间分别比对照组提前 2 1 0h和 1 80h .