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。

水环境中新污染物研究进展

近年来,水环境中新污染物检出频率和检出种类逐渐增多,新污染物由于来源广泛、含量低、环境持久性和毒性强,对水生态环境和人体健康构成极大威胁,且传统的水处理工艺去除新污染物存在不确定性和不足之处。文章重点介绍了目前国际上广泛关注的水环境中存在的持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料这四类新污染物,综述了它们的分布特征、危害、迁移归趋及去除方法,并从源头控制、水体监测、提高水处理工艺方面对新污染物防控进行展望,旨在为水体新污染物的控制与去除提供有益参考。

原位生成纳米MnO_(2)胶体对Mn^(2+)的吸附机理实验研究

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附机理,考察了原位生成MnO_(2)胶体浓度、吸附温度、吸附时间以及pH对原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附容量的影响。结果表明,原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附符合Freundlich吸附模型(R^(2)>0.97),说明发生了多层次吸附,最佳吸附时间为30 min,符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.98);低浓度原位生成的MnO_(2)胶体吸附容量相较于高浓度更大,1 mg/L原位生成的MnO_(2)胶体在25℃下吸附容量能达到2 022.19 mg/g;低温有利于原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的物理吸附,高温有利于其表面羟基与Mn^(2+)离子络合;pH=8.03时原位生成的Mn O_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附容量约为p H=4.56时的4倍且表面Mn-OH和羟基增多,45 mg/L的MnO_(2)胶体吸附容量达到1 647.13 mg/g;pH=4.56和pH=8.03条件下原位生成的MnO_(2)胶体吸附Mn^(2+)离子后Zeta电势值分别为-12.6、-1.10 m V,原位生成纳米MnO_(2)胶体对水中Mn^(2+)离子的吸附实际上是物理吸附、静电吸引、表面配位的共同作用。

利用物理法-热水解预处理剩余污泥技术的研究进展

在污水处理过程中会产生大量的市政污泥,由于污泥产量大造成处理成本高的难题就会不可避免的产生。传统污泥处理方法是将水处理过程留下的污泥干化然后进行焚烧、填埋、这不仅会占用大量的土地资源,而且会产生对周边环境、土壤产生影响的有毒有害物质或气体,因此在污泥处理之前采取一些合理的预处理措施很有必要。污泥预处理可以更加有效地破坏污泥中絮状物的稳定结构,尽可能多的释放出污泥中的水分,减少污泥的产量,进而减少污泥在后续资源化处理过程中对周围环境产生的影响。从物理法热水解方面总结现阶段THP工艺的发展状况及其缺点,探究ATHP工艺的发展前景以及其取代THP工艺的可能,为污泥预处理处置的科学研究与资源化应用提供思路。

污泥资源化利用现状及其制备功能材料的研究进展

污泥资源化利用是指将污泥进行适当处理后,从废弃物变为可利用资源的过程。随着城市化进程的加快和人口数量的增加,污水厂产生的污泥日益增多。面对新的发展态势,如何在可持续发展背景下实现污泥资源化利用已成为当前亟需解决的重点问题。在简述污泥资源化发展现状的基础上,归纳了当前污泥资源化利用在制备各种材料(如生物降解材料、催化材料、吸附材料等)及材料应用方面的研究进展,指出污泥资源化利用制备功能材料具有较好的前景。对污泥资源化利用的应用价值和研究方向进行展望,未来仍需不断拓展污泥资源化利用的范围,实现其更广泛的实际应用。

安徽省典型村镇生活污水处理状况研究

为提高采取的污水处理工艺与农村污水排放模式的契合度,解决农村污水处理设施运维实际困难,通过实地走访调研及查阅厂站资料,对安徽省皖北、皖中、皖南以及沿江片区4个地区典型村镇内农村污水处理站点的污水处理状况进行了研究。分析了目前安徽省农村污水处理中所存在的问题及原因,给出了3种适用于安徽省不同区域的农村污水处理工艺,旨在为从业者们进行安徽省农村污水处理措施建设时提供参考。

不同入湖口沉积物重金属污染及对微生物群落结构的影响

该文利用Illumina平台高通量测序技术,分析了巢湖西半湖流域杭埠河、派河和南淝河3个入湖口沉积物重金属污染对微生物群落结构的影响。结果表明:杭埠河入湖口Zn、Pb、Cr、Ni和Cd显著高于南淝河入湖口和派河入湖口(P<0.05),Cd在杭埠河入湖口为中度污染,构成了较大生态风险,3个入湖口沉积物重金属综合潜在污染风险均为低风险。巢湖3个入湖口主要菌门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和绿弯菌门,杭埠河入湖口中的变形菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门丰度较高。微生物α多样性分析表明,杭埠河入湖口的多样性和丰富度高于南淝河和派河入湖口。冗余分析表明,3个入湖口重金属含量与大部分微生物如拟杆菌门、蓝藻门呈较强的负相关,而与其他一些细菌如粘球菌门、酸杆菌门及硝化螺旋菌门等少数菌门呈不同程度的正相关,采样点与重金属冗余分析图表明重金属对杭埠河入湖口沉积物样点的影响较大。该研究可为评估巢湖不同入湖口重金属的生态胁迫及重金属污染沉积物的原位生物修复提供参考。

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.

真空紫外协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾降解罗丹明B

有机染料具有毒性强、色度高、不易降解等特性,为了高效去除有机染料,实验以真空紫外(VUV)为光源,研究了VUV协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾(PMS)降解典型有机染料罗丹明B(RhB)的反应机制和转化途径.结果表明:①在RhB初始浓度为80 mg/L,Co^(2+)和PMS投加量分别为15μmol/L、0.5 mmol/L的条件下,VUV/Co^(2+)/PMS体系反应10 min,RhB去除率可达99.1%.VUV/Co^(2+)/PMS体系对RhB降解遵循一级动力学规律,反应速率常数(k)随初始质量浓度的增加而减小.②溶液初始pH对反应速率有较大的影响,随着pH减小,反应速率也同时减小.投加量为30 mmol/L的HCO_(3)^(−)、Cl^(−)均表现出显著的抑制作用,相较于对照组,RhB去除率由99.1%分别降至66.0%、84.2%,而NO_(3)^(−)和SO_(4)^(2−)抑制作用不显著;印染助剂柠檬酸钠也会显著抑制RhB降解.③自由基捕获实验和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,VUV/Co^(2+)/PMS体系中存在的氧化物种包括硫酸根自由基(SO_(4)^(−)·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2).④根据紫外可见吸收光谱和质谱结果,初步推断RhB分子降解主要通过活性氧(ROS)攻击造成共轭结构破坏和N-位脱乙基等作用.另外,对总有机碳(TOC)进行测试,30 min时RhB矿化度可达到43.8%.研究显示,VUV/Co^(2+)/PMS体系能够有效去除RhB.

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。

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。

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。

束丝藻的竞争优势及其驱动机制的研究进展

束丝藻(Aphanizomenon)是一种丝状固氮蓝藻,具有入侵性且易暴发有害水华。近年来,在全球气候变化推动下束丝藻的扩张已然成为一种世界范围的现象,其广泛分布在温带、热带水体中,因其能合成藻毒素和异味物质而严重影响水生态系统功能,威胁饮用水安全和人类健康。束丝藻耐低温、喜低光,在偏碱性、低氮高磷水体中增殖较快,并凭其固氮、储磷以及释放藻毒素、形成群体胶鞘等独特生态策略使其在种间竞争以及群落结构演替中获得较大竞争优势,成为优势种群。鉴于束丝藻的危害性和扩张性,本文从束丝藻的生理生态特性、分布特征、竞争优势及其关键驱动因子等研究前沿进行了综述,并对相关研究领域进行展望,为进一步研究束丝藻种群竞争优势形成机制,有效防控束丝藻水华提供科学依据。

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.

水环境中锰的迁移转化机理及其研究进展

锰的生物地球化学循环主要是在溶解性的Mn(Ⅱ)与不溶性的Mn(Ⅲ,Ⅳ)氧化物或氢氧化物之间的转换,一定条件下Mn(Ⅲ)及其配合物在循环过程中也扮演了重要角色.锰在水环境中的迁移与转化过程主要受氧化还原控制,pH对锰的迁移转化也有重要影响.水体呈还原状态时,锰在水中主要为Mn(Ⅱ)价态,存在形态根据pH不同主要以溶解态的Mn^(2+)[六水合Mn(H_(2)O)_(6)^(2+)]和MnHCO^(3+)等离子形态分布于水体及沉积物中,Mn(Ⅱ)亦可与有机和无机配体形成溶解性配合物.水中溶解的Mn^(3+)可以在Mn(Ⅳ)的还原或Mn(Ⅱ)的氧化过程中作为中间产物产生,但Mn^(3+)离子不稳定,容易歧化为Mn^(2+)和MnO_(2).水体中稳定存在的Mn(Ⅲ)一般以非溶解态的含Mn(Ⅲ)的矿物形式或以溶解态的配合物Mn(Ⅲ)-L形态存在.颗粒锰(Ⅲ,Ⅳ)氧化物(MnO_(x),x≈1.8~2)是水环境中最强的氧化剂之一,可以将水环境中的有机质氧化分解.高价锰氧化物和Mn(Ⅲ)在水质处理过程可作为氧化剂,氧化分解有机物等还原性物质.锰的氧化还原过程可能是通过化学过程或微生物代谢参与过程来实现的,并且锰的氧化还原与沉淀溶解对天然水环境与水质化学特性有极为重要的影响.

短程硝化过程的光谱特征波段选择与间隔偏最小二乘法建模

序批式活性污泥反应器(SBR)是目前应用较广的活性污泥处理装置。通过SBR反应器处理人工模拟高氨氮废水研究短程硝化反应系统启动过程中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的变化,利用紫外光谱采集所得数据为基础建立模型,以期快速预测SBR反应器出水中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮含量。采用实验室配置的不同浓度硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合溶液,以三种不同波段选择的区间偏最小二乘法(iPLS)构建标准混合液的校正模型。研究结果显示,所建模型对混合液中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮实测值与预测值相关性均较好。测定反应器出水指标,同样以三种不同波段选择的偏最小二乘法算法构建紫外光谱与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量的模型。利用校正集相关系数、交叉验证均方根误差(RMSECV)、预测集的相关系数以及预测均方根误差(RMSEP)评价指标来评价模型结果。在iPLS、siPLS、biPLS三种模型中利用联合区间偏最小二乘法(siPLS)将全光谱分别等分为24、19个区间时,分别联合子区间[24]、[38]建立的模型预测拟合结果最优,其校正模型r=0.9393、RMSECV=1.6504,r=0.9507、RMSECV=0.4421,预测模型r=0.9992、RMSEP=1.3418,r=0.9119、RMSEP=2.6770。该模型对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的预测效果总体较好,表明利用紫外光谱建立区间偏最小二乘法模型可以实现对短程硝化反应器出水硝氮和亚硝氮含量的快速预测。

短程反硝化强化脱氮的影响因素及其耦合工艺应用进展

短程反硝化(PD)工艺作为脱氮的前端工艺以其效率高、能耗低以及温室气体排放量少等优点而备受青睐,成为近年来研究热点。短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD/A)工艺是一种新型生物脱氮工艺,不仅在氮循环中发挥着重要作用,而且在节能和环保方面具有很高的经济和实用价值。基于已有研究成果,介绍了PD工艺的研究现状,分析了不同接种污泥对PD工艺启动的影响;从磁效应、碳源、碳氮比(C/N)以及铁炭比等方面进行评述,揭示了关键影响因子对PD工艺强化脱氮过程中微生物群落结构、关键酶活性和细胞代谢途径的影响机理;浅析了PD/A工艺不同耦合形式的特点,对耦合工艺处理城市生活污水、养殖废水和垃圾渗滤液等实际废水的研究与应用进展进行总结;最后,展望了PD/A工艺在污水脱氮处理方面的前景,并结合现有研究提出了PD/A工艺处理垃圾渗滤液的潜在工程应用方案,认为克服PD工艺的影响因素及优化PD/A的参数以提升工艺运行的高效性和稳定性是未来研究的重点方向。

厌氧氨氧化代谢途径及反应器效能表征方法

厌氧氨氧化颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌以及其他功能菌存在多种代谢途径,代谢途径的不断深入探索有助于研究强化厌氧氨氧化菌生长代谢活性以及提高厌氧氨氧化系统脱氮效能。对厌氧氨氧化颗粒污泥中功能菌代谢途径的研究进展进行详细介绍,同时综述了厌氧氨氧化反应器通过代谢酶、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱表征反应器中厌氧氨氧化菌的生长情况以及反应器的脱氮效能,通过这些表征手段能够较为及时的对反应进行调控。提出对未来厌氧氨氧化代谢途径和表征方法进一步研究的展望,以期为后续研究厌氧氨氧化反应器效能的提升以及调控提供参考。

蜂巢石负载纳米水合氧化铁吸附氮磷的性能研究

制备了蜂巢石纳米水合氧化铁复合吸附剂(PUMICE-NHFO),研究投加量、溶液pH和共存阴阳离子对PUMICE-NHFO同时吸附氮和磷性能的影响;采用吸附等温线和吸附动力学模型研究PUMICE-NHFO的吸附特征。结果表明,纳米水合氧化铁成功地负载到蜂巢石上。当PUMICE-NHFO投加量为7.5 g/L、溶液pH为7时,氮和磷被吸附的效果较好,共存阴阳离子与氮和磷竞争吸附位点,降低氮磷吸附效率。PUMICE-NHFO对氮和磷的吸附过程更符合Langmuir吸附等温线模型,氮和磷的最大吸附量分别为3.09 mg/g和5.12 mg/g。准二级动力学模型可准确描述PUMICE-NHFO吸附氮和磷的过程,R~2可分别达到0.992和0.996,吸附过程主要受化学吸附控制。经过5次吸附-解吸循环后,PUMICE-NHFO对氮和磷的吸附容量仍保持在初次吸附容量的68%以上,表现出较好的可重复利用性。