安徽省城镇化效率与生态环境质量耦合协调时空演化

研究城镇化效率与生态环境质量耦合协调关系,有助于探寻两者之间本质联系,可为区域协调发展提供科学依据。本研究通过构建综合评价体系,测度安徽省各地级市的城镇化效率和生态环境质量水平,并借助耦合协调度和空间自相关模型,分析安徽省城镇化效率和生态环境质量耦合协调水平以及空间格局特征。结果表明:①2005—2020年安徽省城镇化效率均值由0.937上升至1.055,有效决策单元数量占比77.3%,空间上呈现以合肥、铜陵为中心向西北—东南方向辐射的特征;②安徽省生态环境质量指数总体呈波动上升的发展趋势,指数均值从0.217上升至0.413,且具有“南高北低”的空间分布格局;③安徽省城镇化效率与生态环境质量的耦合度和耦合协调度均呈现上升趋势,耦合度处于耦合阶段,协调度以中度协调类型为主,但城市间差异明显,制约了区域整体的协调发展;④耦合协调度在空间上表现出较强的正相关性,高—高和低—高集聚区集中在安徽省南部地区,低—低集聚区则分布在北部地区。为促进区域城镇化效率与生态环境质量两系统协调发展,政府未来应因地制宜制定发展策略,贯彻绿色发展理念,积极推动产业转型,通过优化资源配置促进区域良性发展。

真空紫外活化过氧化氢降解有机染料废水研究

利用真空紫外(VUV)活化过氧化氢(H_(2)O_(2))产生更多的活性氧(ROS)对染料进行脱色去除,考察H_(2)O_(2)投加量、溶液初始pH值以及染料初始浓度对体系降解酸性红G(ARG)和罗丹明B(RhB)的影响。结果表明,H_(2)O_(2)投加量为3 mmol/L时,80 mg/L的ARG和RhB在7 min时脱色率分别可达到96.3%和98.4%,ARG和RhB的去除率随着初始H_(2)O_(2)浓度的增加而增大,但超过3 mmol/L时,对染料的促进作用受到限制。染料脱色过程符合准一级动力学模型。在酸性条件下,染料的脱色降解拥有更高的效率,而碱性环境下降解受到了抑制作用。自由基捕获实验及EPR检测结果表明,羟基自由基(·OH)和单线态氧(^(1)O_(2))是主要的ROS,·OH占主要作用。无机阴离子(HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-))存在会抑制染料降解。通过紫外可见吸收光谱分析,初步推断ARG通过苯环先遭受攻击,之后偶氮键和萘环断裂,然后矿化;RhB主要是共轭结构破坏、N-位脱乙基、芳环开裂及矿化。

基于机器学习的卫星遥感水质富营养化评价——以合肥市环城河为例

以合肥市环城河为研究对象,使用线性回归、随机森林、支持向量回归和套索回归等机器学习模型挖掘Landsat8卫星数据和水质参数之间的关系,对遥感影像值的反射率和水质参数进行建模,并比较了4种不同模型的表现.结果显示,随机森林模型的表现最好,对TN、TP、NH3-N反演模型的精度都能达到0.7以上;反演的水质参数浓度分布图表明TN、TP在环城河东北段的污染最严重,而NH3-N则在西南段的污染最严重;从水体富营养化分布图可以看出,环城河东段水体呈现中度营养状态.

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化材料的制备及其降解染料的实验研究

以三聚氰胺与工业偏钛酸为原料,采用一步热处理法制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合催化材料,且对其物相、结构、形貌进行表征;以罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)3种染料为降解对象进行光催化降解实验,研究光照、原料配比、染料初始浓度对g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)降解染料效果的影响;通过自由基捕获实验探讨其光催化降解染料的机理。结果表明:复合材料的可见光响应范围增大,光吸收效率提高,具有更好的光催化性能;以原料质量比为1∶1、焙烧温度为500℃、焙烧1.5 h制备的1.0-g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料催化性能较好;采用10 mg 1.0-g-C_(3)N_(4)/TiO_(2),在300 W氙灯的可见光下照射150 min,MB,MG,RhB溶液(10 mg/L)的降解率分别为97.20%,96.60%,92.72%;以10 mg/L MB溶液为例,1.0-g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)循环使用5次后MB的降解率仍达93.20%,其具备多次循环利用的能力;1.0-g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)在可见光下降解MB溶液的主要活性物质是·OH,降解MG和RhB溶液的主要活性物质是·O_(2)-。

响应曲面法优化茶渣生物质炭对土壤氮磷吸附

为了实现茶渣高效资源化利用,将400℃热解制备的茶渣生物质炭(TD400)添加至土壤中,探究其对土壤中氮、磷等养分元素固持的影响。通过响应曲面分析法Box-Behnken实验设计原理分析生物质炭添加比、环境pH和反应温度对铵态氮和磷酸盐土壤吸附率的影响。通过模型优化铵态氮最佳吸附条件为:生物质炭添加比1.0%、pH 10、反应温度为15℃;磷酸盐最佳吸附条件为:生物质炭添加配比为1.0%、pH 10、溶液反应温度为35℃。各因素对铵态氮和磷酸盐吸附率的影响大小顺序为:添加土壤配比>溶液反应温度>溶液pH,最佳吸附条件下铵态氮和磷酸盐吸附率分别为60.74%、82.59%,与预测值63.25%和81.54%基本吻合。这表明茶渣生物炭可有效固持土壤或吸附水体中的氮磷,为茶渣资源化利用提供了新思路,研究成果具有一定的理论价值和指导意义。

改性黄铁矿为电子供体的生物反硝化脱氮性能

将天然黄铁矿球磨至纳米尺度,与二甲基亚砜混合后经过600℃无氧煅烧2 h得到改性黄铁矿。采用XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附、VSM对其进行了表征。探究了不同理化因素对改性黄铁矿生物脱氮性能的影响。结果表明,结晶度高的黄铁矿通过改性转变成结晶度低的磁黄铁矿(Fe_(0.95)S_(1.05))且呈多孔蜂窝状结构,比表面积从0.82 m^(2)/g增加到10.54 m^(2)/g,孔径从7.70 nm增加到22.41 nm,改性黄铁矿的磁化强度为12 emu/g。在改性黄铁矿平均粒径200 nm、投加量500.00 mg/L、温度35℃、pH=7.0的条件下,模拟污水中NO_(3)^(–)-N质量浓度从18.50 mg/L降至0.36 mg/L,反应时间由改性前的4.50 h缩短至0.75 h,NO_(3)^(–)-N去除率由改性前的42.80%提至98.10%,表明改性黄铁矿能够作为电子供体被反硝化微生物高效利用。脱氮动力学分析表明,改性黄铁矿为电子供体的自养反硝化反应动力学符合零级反应特征(R^(2)>0.97)。

太湖沿岸浅水湖泊生态修复过程中生态系统健康评价

为评估生态修复过程中太湖沿岸浅水湖泊的生态系统健康状况,于2022年对金墅港圩地水体进行了调查.构建了水生态健康综合评估指标体系,由目标层、准则层、指标层构成.其中,准则层由功能性、完整性、稳定性3项组成,指标层由综合水质、营养状态等14个大项参数和pH值、温度、溶解氧等28个小项参数构成,采用层次分析法分别确定了准则层和指标层的权重系数,再使用比值法统一量纲.结果表明,在生态修复过程中,功能评价指数在秋季达到最高,完整性评价指数在秋、冬两季优于春、夏两季,稳定性评价指数在夏季最高,有70%的点位处于“健康”水平,水生态健康综合评价指数持续上升.说明生态修复工程有效地促进了水生态系统的重建与恢复,这不仅对后续的修复和管理有重要意义,而且能为其他湖泊的水生态修复和评价提供借鉴.

低热-NaOH联合处理破解浓缩活性污泥释放碳源的试验研究

以低热-NaOH联合处理破解剩余活性污泥,考察NaOH投加量、加热温度、反应时间对污泥破解释放碳源的影响,通过总氮去除率分析污泥破解液代替生物脱氮外加碳源的效率,并研究该方法对污泥减量化的效果。结果表明:SCOD溶出率随NaOH投加量、加热温度和反应时间的增加而增大;当NaOH投加量为3.0g/L、加热温度为70℃、反应时间为24h时剩余活性污泥的破解效果最佳,污泥上清液中SCOD浓度可达1.829×10^(4)mg/L,总氮、氨氮、硝酸盐氮和总磷浓度分别达到943、419、487、204mg/L;污泥破解前后固体残渣中TSS含量由61.70 g/L下降至29.25g/L,VSS含量由31.95g/L下降至6.95g/L,生物减量化效果非常显著;污泥破解前后中值粒度D50分别为30.2、8.7μm,污泥破解过程中产生了大量的粒径为0.15μm左右的超细颗粒;扫描电镜结果显示污泥絮体和微生物细胞被破坏;在反硝化试验中,以最佳破解条件下释放的污泥破解液作为反硝化试验的补充碳源,结果显示COD利用率为83.4%,总氮的去除率为60.1%,脱氮的效果显著。低热-NaOH联合处理可在较低能耗下实现剩余活性污泥的碳源充分释放,且污泥减量化和资源化的效果优异,可为优化热碱法预处理剩余活性污泥提供依据。

Ti-Al水滑石的制备及吸附水中低质量浓度F-性能

以AlCl_(3)·6H_(2)O和TiCl_(3)为原料、Na OH为沉淀剂,采用共沉淀法制备了不同n(Ti)∶n(Al)的双金属氢氧化物(Ti-Al LDHs),考察了其对模拟废水中低质量浓度F-的吸附性能。采用SEM、BET和XRD对Ti-Al LDHs吸附F-前后的样品进行了表征,探究了Ti-Al LDHs的投加量、初始溶液pH对Ti-Al LDHs除氟容量的影响,测试了其循环再生能力。对Ti-Al LDHs吸附F-的机理进行了推测。结果表明,Ti-Al LDHs稳定性较好,呈现层状结构且均匀堆积,主要以分散的无定形态存在,具有较宽的孔径分布和较大的比表面积(108.34 m^(2)/g);当n(Ti)∶n(Al)=2∶8、介质p H=6时制备的Ti-Al LDHs-1对F-具有最佳的吸附性能,在Ti-Al LDHs-1投加量为0.1 g/L、25℃、200 r/min、水浴恒温振荡12 h的条件下,Ti-Al LDHs-1的除氟容量最高,为63.08 mg/g;常温下,初始溶液p H=4时,投加量0.2 g/L的Ti-Al LDHs-1平衡除氟容量为47.59 mg/g,F-去除率为86.53%;共存阴离子(0~10mmol/L)对F-吸附的影响高低排序为HCO_(3)->CO_(3)^(2-)>SO_(4)^(2-)>H_(2)PO_(4)^(-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)。Ti-Al LDHs-1对F-的吸附更符合拟二级动力学模型(R^(2)>0.99),吸附等温线更符合Langmuir模型。经过4次吸附-解吸循环后,Ti-Al LDHs-1除氟容量仍可达初始的73%。吸附过程为离子交换、静电吸引和表面络合3种类型共同作用。

改性沸石去除地下水中铁锰的研究进展

根据沸石的结构特征并利用沸石进行除铁锰的动力学机理总结了影响其除铁锰性能的材料自身的因素,综述了对沸石进行改性的方法以及改性前后的对比,其中包括在合成过程中在保证沸石基本框架的前提下,对影响沸石合成的因素,即硅铝比、杂质去除、碱度、结晶温度、晶化时间、导向剂的人为控制调节,以及进行微波、高温、涂层、化学药剂浸泡的预处理改性。为改性沸石后续研究提出参考和建议。

某工业园区污水厂的工艺诊断及水质优化研究

针对某工业园区污水厂出水TN超标问题,对工业园区和污水厂存在的问题进行了分析,提出源头冲击管控、推流器角度改造、进水余氯控制、跌水富氧控制、回流硝化液DO控制、外加碳源优选的6大优化措施。采取以上措施进行改造后,污水厂出水TN稳定达标,出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

酸雨对土壤有机碳转化和固持的研究进展

由于城市发展的速度加快,酸雨的频率和强度逐渐增加,对土壤生态系统的危害日益严重。本文在酸雨对土壤有机碳含量的影响和土壤有机碳转化机理的基础上,总结了酸雨对土壤生态系统影响的相关研究成果,包括以下几个方面:(1)酸雨对土壤养分矿化的影响;(2)酸雨对土壤团聚结构的作用;(3)酸雨对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)等养分元素的平衡关系。由于研究区域的气候、土壤类型及耕作方式等因素不同,酸雨对土壤碳固持的影响存在巨大差异,今后应加强从以下几个方面进行扩展实验:(1)多种因素耦合关系研究;(2)不同的酸雨类型组合研究;(3)现场长期定位监控。

新生成Ti(OH)_(4)沉淀物对水中Mn^(2+)的吸附机理研究

采用氧化Ti^(3+)方法得到水合Ti(OH)_(4)絮体沉淀物,研究了以新生成Ti(OH)_(4)絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn^(2+)的效率,分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)_(4)絮体的ζ电位变化,研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明:Ti(OH)_(4)絮体对Mn2+的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型;热力学结果显示,吉布斯自由能变化值ΔGΘ为负值,吸附反应可自发进行;吸附可以较好地用Langmuir等温式描述,pH值为7.0和8.5时,计算的Qmax分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn2+通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下,吸附反应进行较快,吸附很快达到准平衡,而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近,吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)4絮体表面的ζ电位值有一定的相关性,ζ电位值越低其对Mn^(2+)的吸附容量越大,并且吸附前后体系pH值的变化值(△pH)和Mn^(2+)的去除率(%)呈正向相关。水中NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、H_(2)PO_(4)^(2-)和HCO_(3)^(-)等离子可以促进Ti(OH)4对Mn2+的吸附,Ca^(2+)则表现出较强的抑制作用,而Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Cl^(-)等离子对吸附影响较小。Mn^(2+)的吸附机制实际上是静电吸引、表面配位、化学沉淀(高pH值时)的共同作用。

竹屑载体生物膜-活性污泥一体化SBR集成工艺的脱氮性能

采用竹屑作为微生物载体构建生物膜-活性污泥一体化系统,系统置于两段进水脉冲式SBR内运行,对低C/N生活污水的脱氮特性进行研究。研究了不同温度、C/N、水力停留时间(HRT)等参数对系统的脱氮性能影响。结果表明,温度为25℃、C/N=4.0、HRT=12 h时,COD_(Cr)、总氮、氨氮质量浓度分别从155.35、35.79、32.55 mg/L降至32.03、8.05、3.59 mg/L,平均去除率分别为79.38%、77.50%、88.97%,满足国家污水处理一级A标准(GB 18918—2002)。竹屑载体生物膜-活性污泥一体化污水处理技术通过调节运行参数能高效去除低C/N污水中的各项污染物,为市政污水脱氮提供理论基础。

底泥洗脱技术对潟湖水体的修复效果

潟湖是海滨地区由于地形形成的咸淡水交界的半封闭水体,具有特殊的生态价值。万平口潟湖因历史原因与发展需要,亟需改善水体富营养化和底泥厌氧环境。在水环境修复工程中,运用底泥洗脱技术对潟湖水体和底泥进行原位修复。经过洗脱修复后,潟湖水体溶解氧(DO)提高27%、透明度提高191.6%、总氮(TN)降低18.7%。底泥含水率降低44.2%,底泥氧化还原电位(ORP)提高36%。底泥洗脱工程通过修复水质、抑制底泥污染的释放,使潟湖水体富营养化程度得以降低。底泥的团粒结构趋于紧实不易上浮,泥—水界面更加分明,底泥的厌氧环境得以改善,底泥洗脱后,发生水体黑臭问题的风险大大降低,有效控制了内源污染。

饮用水除铁除锰原理与技术进展

分析了接触氧化除铁除锰的机理,接触氧化除铁符合一级化学氧化反应动力学规律,以化学氧化反应为主;接触氧化除锰是化学氧化和生物氧化共同作用的结果,其贡献大小还需实验进一步证实.对于缩短滤池成熟期方面,由于对除锰机理的认识存在差异,采用的方法也截然不同;对于接触氧化除锰,高铁条件下不利于锰质活性滤膜的形成,滤池成熟期延长,除锰效果减弱;高pH、DO(溶解氧)条件下,滤池成熟期缩短,对锰的去除效果较好;对于生物氧化除锰,进行适当的反冲洗、接种成熟的滤砂或接种特定细菌物种,都可使滤池成熟期缩短,除锰效果较好.阐述强氧化剂氧化混凝沉淀除锰原理与技术,对地下水除锰具有较好的效果;分析除锰机理,对后续除铁除锰技术的发展进行展望并提供依据.

铁改性油菜秸秆生物质炭对酸性茶园土壤氮磷淋失及酶活性的影响

生物质炭是一种具有前景的土壤改良剂,目前针对铁改性油菜秸秆生物质炭对茶园土壤养分淋失的研究相对较少。通过向茶园土壤中添加改性、未改性油菜秸秆生物质炭(炭土质量比分别为1%、3%和5%)后开展土柱淋溶及土壤培养实验,研究铁改性或未改性油菜秸秆生物质炭作用于土壤养分淋失及酶活性(蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶)的变化规律,旨在分析和比较铁改性及未改性生物质炭对茶园土壤微生物活性及养分循环的影响。结果表明,添加生物质炭可增加茶园土壤的保水能力,土壤水分累积淋溶量随生物质炭添加量的增加显著减少,添加5%的改性生物质炭(g3)及未改性生物质炭(w3)分别较未添加生物质炭的土壤(CK)减小7.70%和16.98%。g3处理对土壤硝态氮和磷酸盐的固持作用最为显著,淋失量较CK处理分别减少31.82%和60.56%。生物质炭对茶园土壤酶活性存在一定促进作用,但添加改性或未改性生物炭对土壤酶活性的影响存在明显差异。其中,w3中土壤脲酶、蔗糖酶分别显著高于其他处理14.85%~25.10%和19.00%~48.98%,添加3%未改性生物质炭(w2)后,土壤过氧化氢酶活性高出其他处理2.14~29.33μmol·h^(-1)·g^(-1);g3处理对酸性磷酸酶促进作用最强。总的来说,未改性生物炭在增强茶园土壤持水能力及促进土壤酶活性方面要优于铁改性生物炭,而改性生物质炭对土壤氮磷养分的固持作用更为显著。因此,为改善茶园土壤质量,提高土壤肥力,应适量选取铁改性生物质炭。

厨余垃圾木质素改性处理亚甲基蓝废水性能研究

以废弃的厨余垃圾惰性组分木质素为原料,通过高锰酸钾改性制备出高锰酸钾改性木质素粉末(KMnO_(4)-LP)用于亚甲基蓝废水的处理。考察投加量、pH、时间和温度等因素对其处理亚甲基蓝废水效果的影响,并结合动力学模型、吸附等温线模型、吸附热力学以及位点能量分布理论分析其对亚甲基蓝废水的处理机制。结果表明,随着投加量和p H的升高,亚甲基蓝去除率在逐渐增大。吸附在240 min内基本达到平衡,符合准二级动力学模型和Langmuir模型,最大吸附量达到48.19 mg/g,属于自发、吸热和熵增的反应。位点能量分布表明在吸附过程中亚甲基蓝先占据KMnO_(4)-LP上高能位点,然后再逐渐扩散到低能位点上,其吸附机制主要是静电作用和孔隙填充作用。

NaOH改性活性白土对低浓度氨氮的吸附研究

以NaOH溶液对活性白土进行改性,研究改性白土对低浓度氨氮的吸附性能。使用扫描电镜、傅里叶红外光谱、Zeta电位对吸附剂的表征结构进行分析。考察了pH、投加量、接触时间对氨氮去除率的影响,研究了改性吸附剂对氨氮的吸附动力学、热力学、吸附等温线的特性,并对吸附机理进行探讨。结果表明:改性白土对氨氮的吸附符合准二级动力学模型。Langmuir吸附等温线模型能更好拟合改性白土吸附行为,拟合后的最大吸附量为5.4632 mg/g。改性后白土表面明显变得粗糙,孔径减小,氨氮吸附容量得到提升。当pH值为9.0,吸附剂投加量为2.5 g/L,吸附时间为2 h时效果最好,平衡时氨氮的吸附容量为5.2138 mg/g,去除率约为24%。傅里叶光谱表征了改性后的白土含有—OH,吸附后白土内部存在NH_(4)^(+)。

低碳氮比条件下外加铁源对生物脱氮性能与机理的研究

针对高氨氮废水,通过投加微量元素Fe^(2+)强化微生物活性,研究低碳源(碳氮比不超过3)条件下外加铁源对活性污泥脱氮性能的影响以及主要反硝化功能基因的变化。结果表明:在低碳氮比(碳氮比为3)条件下,A反应器(ρ(Fe^(2+))=2 mg/L)的TN去除率比B反应器(ρ(Fe^(2+))=0 mg/L)提高了10.4%。持续投加Fe^(2+), A反应器TTC-ETS(电子传递体系)活性整体比对照组B高,同时A反应器中INT-ETS(电子传递体系)活性呈上升趋势,B反应器维持不变。另外,根据荧光定量PCR试验结果表明,在碳氮比为3的情况下,A反应器的活性污泥中narG、 nirK、 nosZ基因拷贝数均高于B反应器。研究表明,投加Fe^(2+)有利于增加系统中反硝化菌群丰度,同时促进微生物的电子传递,进而实现TN的去除。