2001—2020年湖北省PM_(2.5)时空分布特征及气象驱动因子分析

把握PM_(2.5)污染的时空演变规律是对其进行针对性治理的基础与前提。从PM_(2.5)地球表面浓度栅格数据提取湖北省2001—2020年各地级市PM_(2.5)年均浓度数据,利用空间自相关、核密度估计、地理探测器等方法研究PM_(2.5)时空分布及气象驱动因子特征。结果表明,湖北省各主要城市PM_(2.5)浓度二级标准达标率趋于增加。各城市PM_(2.5)年均浓度均值在2001—2013年由42.47逐步上升至62.94μg·m-3,2013—2020年由62.94减少至32.85μg·m-3。核密度估计表明,2013年以前各城市PM_(2.5)年均浓度值随时间推移逐渐分散,2013年后逐渐集中于浓度较低的区间。以武汉市等中部城市为分界线,湖北省PM_(2.5)向东西2个方向均存在由高至低的浓度梯度,且西面浓度小于东面。2013年后浓度较高地区的扩散效应逐渐减小。PM_(2.5)空间分布存在显著的正相关聚集效应,潜江市、仙桃市、天门市基本表现出高-高聚集特征,恩施土家族苗族自治州、神农架林区均表现出低-低聚集特征,极少城市表现出高-低及低-高聚集特征。地理探测器分析表明,气象因子对PM_(2.5)浓度具有较显著影响。不同气象因子对PM_(2.5)浓度的平均解释程度排序为风速(0.798)>温度(0.752)>湿度(0.727)>日照(0.694)>降水(0.639)。不同年份主导驱动因子不同,2010年前温度为主导驱动因子,2010年后风速为主导驱动因子。

硫酸活化硫酸亚铁絮凝污泥对冶炼烟气中Hg^(0)的脱除研究

以硫酸亚铁絮凝污泥为原料,硫酸为活化剂,制备了一种性能优异的吸附剂(简称SSXTY),可有效捕获冶炼烟气中的Hg^(0).H_(2)SO_(4)活化可以改善絮凝污泥吸附剂的孔隙结构,提高吸附剂表面活性氧和活性硫物种的含量,从而增强了吸附剂的脱汞活性.经H_(2)SO_(4)活化后,吸附剂的SO_(2)抗性大幅提高,能有效克服实际工况中SO_(2)的抑制作用.热解温度和H_(2)SO_(4)添加比例对吸附剂脱汞活性存在显著影响.SS25T650(H_(2)SO_(4)添加比例为0.25,热解温度为650℃)的脱汞性能最为优异,脱汞效率可达95.4%.利用絮凝污泥生产汞吸附剂可以降低吸附剂生产成本,并为絮凝污泥资源化利用提供了一条潜在途径.SSXTY的制备方法简单、成本低、SO_(2)抗性优异、脱汞性能优异,是一种具有应用前景的汞吸附剂.

剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的回用量实验研究

考察剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源的反应速率,并据此初步确定上清液的回用量。对剩余污泥进行碱解发酵,选取SRT=9 d的上清液,采用不同的VFA/N比值进行批式试验,考察其反硝化速率,选择出试验条件下的较优比值,并应用于实际生活污水中,与单纯生活污水脱氮对照,考察回用的可行性以及回用量的确定,提出利用阶段反硝化率粗略估计污泥碱解上清液回用量的思路。结果显示,所有比值的反硝化速率曲线均可分为4段,且随着VFA/N比值的增加,反硝化速率明显增加,pH值的变化趋势也与之对应;以VFA/N=2.47为分界点,比值继续增加,反硝化速率的增长并不大;将上清液以一定比例投入生活污水,反硝化速率明显提高,平行组6 h反硝化量分别达到47.0 mg/L和33.9 mg/L。

水解酸化-AMBBR-好氧组合工艺的启动过程研究

对现有污水处理厂进行工艺优化,提出新的脱氮组合工艺——水解酸化-AMBBR-好氧工艺,并研究该工艺的启动过程。采用单池驯化培养的方式,同时启动了水解酸化池、缺氧移动床生物膜反应器（AMBBR）和好氧池,重点就水解酸化池和AMBBR的启动进行详细介绍。结果表明,水解酸化反应器采用投泥启动,小流量进水,逐渐增大流量的方式,可以在15 d之内完成启动,出水清澈;AMBBR宜采用好氧启动,微氧运行的方式,挂膜时间短,膜的更新速度快;组合工艺串联后,在较短的时间内,COD的去除率可达到80%,NH3-N的去除率达到70%以上;启动污泥和污水回流后,填料很快适应水质水量变化,并在3-4 d内重新挂膜,出水TN平均浓度低于20 mg/L;运行的3周内,系统没有外排污泥。

臭氧氧化剩余污泥的影响因素分析及应用初探

通过小试得出臭氧氧化剩余污泥的最佳作用条件,并将该作用条件应用于实际废水的剩余污泥减量化中,进行能耗分析。在臭氧氧化污泥过程中,采用单因素分析法分别考察臭氧投加量、剩余污泥浓度、碱解以及热解预处理对污泥减量的影响。在小试基础上,结合实际情况,对某污水处理厂污泥进行了不同污泥浓度下的减量试验,验证了小试结果,得出针对该种污泥MLSS=8.287kg/m3,臭氧最佳投加量在0.038gO3/gMLSS左右,所需能耗为0.589kW.h/kgMLSS。

化学实验室安全管理现状评价和优化探析

近年来国家大力提倡并资助大学生创新实践,实验室作为实施创新教育的重要基地,安全事故频发。该文以武汉某高校化学实验室为例,通过事故伤亡连锁理论和层次分析法,构建安全管理现状评价指标;邀请实验相关老师进行指标打分赋权,并检验其科学性;通过模糊评价法分析实验参与者问卷数据,给出针对性优化建议。结果表明,该化学实验室安全管理最终得分为3.461分,其中防护用品和应急救援、规章制度和教育培训这两项为弱项,故该化学实验室应加强防护用品的配备与应急自救学习活动,完善安全管理和教育体系,加快实验室准入制度建设。

不同酸体系微波消解对水系沉积物中微量元素Pb和Cd含量的影响

[目的]探索不同酸体系微波消解对水系沉积物重金属Pb和Cd测定结果的有效性。[方法]选取8种不同混合酸体系对水系沉积物样品进行微波消解,采用石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)测定标准样品中Pb和Cd含量。[结果]采用6HNO_3+2HCl+2HF混合酸体系-微波消解法对水系沉积物和土壤样品进行预处理,样品中Pb和Cd的测定结果基本在标准物质参考值范围内。[结论]该体系可用于含Pb、Cd的水系沉积物及土样的微波消解预处理,具有消解完全、污染少、效率高和准确度高等优点,多次测定获得较好的结果,值得进一步推广应用。

大塑料和微塑料影响土壤性质与镉生物有效性

为探究大塑料(>5mm)和微塑料对土壤重金属形态转化的影响,以镉(Cd)污染农田土壤为对象,模拟不同剂量(0.1%、1%和7%)的大塑料和微塑料污染,开展土壤培养试验,研究其对土壤性质、Cd生物有效性和形态的影响.结果表明,培养120d后,与对照组相比,大塑料和0.1%的微塑料对土壤pH值影响较小,1%和7%的微塑料使土壤pH值分别降低0.13和0.36单位;大塑料使土壤溶解性有机碳(DOC)含量增加6.45%~14.38%,7%的微塑料则使DOC含量减少17.10%.大塑料对Cd生物有效性影响较小;微塑料提高了土壤Cd的生物有效性,且与剂量呈正相关,其中7%的微塑料使土壤Cd的可交换态和碳酸盐结合态总占比增加12.77%,DTPA可提取Cd含量占比增加7.91%.研究结果可为塑料与Cd复合污染的农田土壤污染防治提供理论依据.

阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响

酸性矿山废水(AMD)具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重(类)金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl^-、NO_3^-、PO_4^(3-)3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)体系中p H值、Fe^(2+)氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A.ferrooxidans氧化Fe^(2+)能力具有抑制作用.A.ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO_4~3->NO_(3-)>Cl^-.阴离子浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe^(2+)的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe^(3+)的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe^(3+)供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.

三种次生矿物固定A.ferrooxidans的Fe^2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水(AMD)治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe^2+氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下(pH=2.30、Fe^2+浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10^6cells/mL)生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前(固定态)和溶解后(游离态)A.ferrooxidans的Fe^2+氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物(0.24g)<黄铵铁矾(0.35g)<黄钾铁矾(0.67g),但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物>黄铵铁矾>黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe^2+氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10^7~5.33×10^8,5.72×10^6~5.72×10^7,6.35×10^6cells/g(干基).次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe^2+氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.

NH_4^+对次生铁矿物形成及重金属去除的影响

研究了初始p H值、Fe^(2+)浓度、Fe/NH_4^+物质的量比对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)体系中Fe^(2+)氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响,并比较矿物对AMD中Cr(Ⅵ)、As(Ⅲ)的去除效果.结果表明,当NH_4^+浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,Fe^(2+)氧化及总Fe沉淀去除效果不受影响,表现在160,80,20mmol/L的Fe^(2+)分别在72,48,24h内被完全氧化,培养至终点时(96h)平均总Fe沉淀率分别为24.03%,19.46%,8.13%.在Fe^(2+)=160mmol/L体系中,Fe/NH_4^+=2.0、p H=2.6处理获得纯净施氏矿物;而当Fe/NH_4^+≤1.0、p H≤2.3时,次生铁矿物的合成途径开始向黄铵铁矾转移.Fe/NH_4^+=2.0的各酸性体系合成矿物对Cr(Ⅵ)、As(Ⅲ)去除能力存在显著差异,依次为p H=2.6>p H=2.3>p H=2.0.分析表明,次生铁矿物的表观结构和比表面积是影响有毒元素去除效果的主要原因.

水解/AMBBR/好氧工艺对低碳源污水的脱氮研究

针对低碳源城市污水脱氮难的问题,设计了水解/缺氧悬浮填料移动床/好氧(H/AMBBR/O)组合工艺,研究了其主要影响因素及最佳参数值下的处理效果。结果表明,当水解池、AMBBR、好氧池的HRT分别为2.5、3、6 h,硝化液回流比为300%,填料投配率为30%,水解池的污泥回流频率为4次/d、回流量为5 L/次(MLSS≈5 g/L)时,组合工艺的处理效果最佳,对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为88.23%、98.31%、72.09%,平均出水浓度分别为26、0.89、16.35 mg/L。当T<18.0℃时硝化不完全,工艺的处理效果明显变差。将二沉池污泥回流至水解池既增加了反硝化的碳源,又实现了污泥的减量化,减量率达56%以上。

侧向流曝气生物滤池前置脱氮的研究

利用自行研究开发的侧向流曝气生物滤池（LBAF），考察LBAF内前置脱氮的现象。在原水流量为1m^3／d时，研究了缺氧／好氧区容积比和回流比等因素对处理效果的影响。试验结果表明，气水比10：1，回流比1～2，缺氧／好氧区容积比分别为1：6．4和1：4．0时，可使CODCr、NH3-N、TN的去除率分别达87％、74％、64％以上。通过对滤池内含氮化合物的空间分布以及微生物数量的监测结果表明，采用前置脱氮的LBAF具有良好的硝化反硝化效果。

侧向流曝气生物滤池的同步硝化反硝化研究

利用自行研制的侧向流曝气生物滤池处理城市生活污水,考察了同步硝化反硝化现象.试验结果表明,在水力负荷分别为0.43、0.61 m^3/（m^2·h）以及气水比为10：1、进水COD负荷为0.395～2.523 kg/（m^3·d）、NH3-N负荷为0.082～0.486 kg/（m^3·d）、TN负荷为0.047～0.587 kg/（m^3·d）的条件下,对氨氮的去除率分别为78.91%和53.33%,对总氮的去除率分别为52.58%和36.85%.对滤池内含氮化合物的空间分布、氧摄取速率以及底物转化速率和微生物数量的监测结果表明,滤池内发生了同步硝化反硝化.

侧向流曝气生物滤池处理生活污水的试验研究

采用以沸石为填料的侧向流曝气生物滤池(LBAF)处理生活污水,考察了水力负荷和气水比对其除污效果的影响。结果表明,在气水比为10∶1、水力负荷为0.43 m3/(m2.h)的最佳工况下,LBAF对COD、SS、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为88.01%、95.18%、78.97%、52.58%和21.02%;将滤池水位增高导致出水氨氮恶化的突变点作为运行终点,开始反冲洗;当在水力负荷为0.43 m3/(m2.h)下运行时,LBAF的反冲洗周期为5 d。

侧向流曝气生物滤池中的生物膜特征分析

研究了侧向流曝气生物滤池处理生活污水稳态运行时反应器内生物量的时空分布特征、生物膜的活性特征和微生物空间分布特征。结果表明,侧向流曝气生物滤池生物膜的形态、颜色和厚度沿水流方向有显著改变。进水端至中间部分的生物膜较厚,生物量较多,颜色为黑灰色;沿水流方向生物膜逐渐变薄,颜色也渐变为浅褐色;侧向流曝气生物滤池内COD转化速率沿滤池长度逐渐减小,NH3-N转化速率沿滤池长度逐渐增加,微生物耗氧速率沿滤池长度是呈先下降然后上升的趋势,但总体上差别不大;侧向流曝气生物滤池的微生物种群丰富,组成多样,在滤池内不同位置的生物膜上都生长着与其污水水质相适应的优势菌种,能够较好地完成污水处理的任务。

新型侧向流曝气生物滤池处理生活污水

采用以沸石为填料的新型侧向流曝气生物滤池处理生活污水,考察了水力负荷和气水比的影响。结果表明,LBAF在最佳工况气水比10∶1,A、B段曝气量比1∶1,水力负荷0.43 m3/m2.h下,COD、SS、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为88.01%、95.18%、78.97%、52.58%和21.02%;COD去除率随COD容积负荷的增加缓慢下降。氨氮、总氮去除率随COD容积负荷的增大明显下降,氨氮去除率随氨氮容积负荷的增大而明显降低。滤池纳污能力强,不易堵塞,可适当延长反冲周期。

基于小波变换的武汉市PM_(2.5)、PM_(10)与臭氧污染特征

为验证城市空气污染物排放及协同控制后的周期性规律,利用小波变换对武汉市2013~2020年共计2421d的逐日PM_(2.5)、PM_(10)及臭氧浓度数据进行分析.结果表明:可吸入颗粒物污染情况逐年改善,PM_(2.5)浓度年均值由80.5μg/m^(3)降至45.3μg/m^(3),超标比例由44%降至11%;PM_(10)浓度年均值由113.6μg/m^(3)降至72.6μg/m^(3),超标比例由22%降至2%.臭氧污染未有明显改善,浓度年均值在90~100μg/m^(3)间波动.PM_(2.5)、PM_(10)与臭氧浓度均表现出明显的周期性,PM_(2.5)浓度主周期300d、次周期140d左右;PM_(10)浓度主周期300d、次周期125d左右;臭氧浓度主周期300d、次周期143d左右.PM_(2.5)与PM_(10)的周期与位相均相似,表明武汉市PM_(2.5)与PM_(10)整体颗粒物污染行为更为一致;PM_(2.5)、PM_(10)与臭氧周期性相似,但位相有差异.0~64d左右的短周期内表现出正相关性;300d左右的长周期表现出负相关性.

侧向流曝气生物滤池的工作性能与滤池长度的关系

研究了侧向流曝气生物滤池工作时COD、SS、氨氮和TN随滤池长度变化的关系。结果表明：（1）SS的去除主要集中在滤池前部0～1．42m段；（2）对COD的去除，A段（0．56～2．08m）起了主要作用，B段（2．78～4．66m）弥补A段的COD去除效果；（3）氨氮的去除主要发生在2．53m以后，B段承担了去除氨氮的主要作用。

剩余污泥碱解上清液回用于生活污水脱氮研究

考察了剩余污泥碱解上清液作为反硝化碳源用于生活污水脱氮的可行性,经试验分析得出pH=10,SRT=9 d时产生的上清液和乙酸的反硝化速率相当,大大提高了生活污水反硝化性能,且不影响微生物活性。