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2017年  第7卷  第3期

大气污染治理技术
典型行业黑碳气溶胶排放对区域气候的影响模拟
郑辉辉, 师华定, 陈莉荣, 高庆先, 关攀博, 张强
2017, 7(3): 255-261. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.037
摘要:
黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,其对太阳短波辐射和红外辐射均有强烈的吸收作用,对区域气候有较大影响。利用区域气候模式RegCM3,加入自主编制的黑碳排放清单,模拟研究了2013年工业、交通、民用3个典型行业黑碳气溶胶地表吸收太阳辐射量的变化,分析不同行业黑碳气溶胶排放的气候效应。结果表明:黑碳气溶胶主要分布在华北、中原、长三角、珠三角和成渝地区,其中又以山东省和河北省的排放量最大,呈现明显的季节变化,即冬春季高于夏季;3个典型行业排放量排序表现为民用源>工业源>交通源;黑碳气溶胶使地表吸收太阳辐射量增大,引起的气候效应表现在使华北、中原、长三角等地区气温升高,川渝、珠三角地区气温降低;但引起的降水量变化不大,可能与该模式对降水量的模拟效果较差有关。
北京市典型农业区域大气环境氨浓度动态变化分析
董婧, 孙长虹, 王永刚, 王旭, 李明蔚, 伍娟丽
2017, 7(3): 262-267. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.038
摘要:
2015年对不同季节北京市某农业区域大气环境氨浓度进行了监测分析,结果表明:养殖场和有机肥料厂为农业区域内最重要的氨排放源,其厂界下风向氨的最高浓度分别可达3.52和4.27 mg/m 3。农业区域内大气氨浓度季节性和昼夜变化明显,夏秋季节高,冬春季节低;午后高,夜间低。农业区域内日间大气氨浓度由高到低依次为有机肥料厂、养殖场、农田、道路、居住区、林地;夜间有机肥料厂和养殖场的大气氨浓度依旧较高,但影响范围显著降低,农田、居住区和道路附近大气氨浓度显著降低。农业区域内居住区周边大气氨浓度远低于GB 14554—93《恶臭污染物排放标准》,并不会对人体造成影响。
燃煤锅炉烟气中细颗粒物的排放特征和控制现状
武亚凤, 陈建华, 钟连红, 张国宁
2017, 7(3): 268-277. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.039
摘要:
从来源解析的角度来看,燃煤锅炉是我国环境空气中细颗粒物的主要一次排放源之一。为了解和掌握我国燃煤锅炉烟气中细颗粒物的排放特征和控制现状,总结了国内外已有研究成果中燃煤锅炉烟气细颗粒物的粒径谱分布特征、组分特征、排放形式及可能的影响因素;综述了目前我国除尘装置对燃煤锅炉烟气中细颗粒物的去除率及其针对性的技术改进状况;对近年来国内外固定污染源排放的管理现状以及细颗粒物的采样方法进行了归纳总结。针对目前研究和管理过程中存在的不足,提出以下建议:1)从源头控制的角度对燃煤锅炉产生和排放的细颗粒物粒径分布及形成机制进一步加强研究,将减少燃煤锅炉一次可凝结颗粒物和二次细颗粒物前驱物的排放作为今后的研究目标;2)加强区域性燃煤锅炉烟气细颗粒物组分特征的研究;3)加快高效除尘技术的发展,尤其应大力发展工业燃煤锅炉经济实用细颗粒物控制技术;4)对细颗粒物和超细颗粒物粒数浓度的研究和管理政策给予足够的重视;5)建议相关管理部门制订合理的固定污染源细颗粒物标准采样方法和排放限值。
气候变化对陕西省大气污染潜势的影响
江泉, 曹莹雪, 杨建军
2017, 7(3): 278-284. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.040
摘要:
分析了大气扩散潜势的分布,利用大气扩散模型对不同年份、季节扩散模式进行模拟,针对不同气候与短期气候变化问题进行模拟,以评估短期气候变化或区域气候变化对大气环境和大气污染潜势的冲击。结合1999—2009年气候变化潜势的模拟结果,气候变化使陕北及陕南大气扩散潜势呈逐年不利的扩散形式,SO2平均浓度每年增加率分别为1.38%和0.29%,而关中地区大气扩散潜势变化则有利于扩散,其SO2平均浓度每年减少约3.59%。
水污染治理技术
二级MBBR处理城市污水高品质水再生过程产生的反渗透浓水填料最佳填充率研究
程子芮, 姜云超, 王海燕, 李培显, 杭前宇, 李莉, 杨艳艳, 钟震
2017, 7(3): 285-292. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.041
摘要:
针对城市污水处理厂尾水生产高品质再生水过程中产生的反渗透浓水N H 4 + -N浓度高、盐度高等特点,采用亚硝化-反硝化二级移动床生物膜反应器(二级MBBR)中试装置进行深度脱氮,比较填料填充率(filling ratio,FR)分别为51%、42%和32%情况下,二级MBBR对N H 4 + -N、N O 3 - -N和CODCr等污染物的去除效果。结果表明:亚硝化MBBR中填料FR分别为51%、42%和32%时,N H 4 + -N平均去除率分别为67.0%±4.0%、71.3%±8.9%和73.2%±6.1%,FR优选32%;反硝化MBBR填料FR分别为51%、42%和32%时,N O 3 - -N平均去除率分别为73.1%±4.2%、63.7%±9.4%和64.9%±10.4%。考虑到经济性,优选填料FR为32%。
进水成分变动下ABR-CASS耦合工艺处理制药综合废水的中试研究
廖苗, 樊亚东, 刘诗月, 魏健, 刘洋, 曾萍
2017, 7(3): 293-299. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.042
摘要:
采用ABR-CASS耦合工艺在中试反应器中处理某制药厂3批制药综合废水。针对不同进水,ABR和CASS反应器表现出了不同的处理能力。其中,不同成分的3批进水对ABR反应器运行影响不明显。在处理第1批进水的ABR出水时,CASS能够在污泥负荷为0.012 kg/(kg·d)(以MLSS计,全文同)时稳定运行,整个系统对COD的去除率达92.54%,对NH3-N的去除率达95.77%;而在处理第3批进水的ABR出水时,CASS反应器几乎不能耐受该废水。GC-MS的测定结果表明,与第1批进水相比,第3批进水的ABR出水中存在具有毒性的三正丁胺和对甲基苯酚,可能是造成CASS反应器生物系统崩溃的主要原因。为保证ABR-CASS的稳定运行,需重点考察ABR对原水中关键毒害物的去除能力,从而为CASS提供合适的进水条件。
水热+厌氧消化对污泥碳、氮、磷溶出的影响
王在钊, 贾通通, 王蛟秦, 宫磊
2017, 7(3): 300-305. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.043
摘要:
研究了水热预处理和厌氧消化联合作用时温度对污泥中碳、氮、磷溶出的影响。结果表明:水热处理温度越高越有利于污泥中碳氮磷的溶出,当水热温度为200 ℃时,SCODCr的溶出率较原泥提高了5.9倍;氨氮和总氮的溶出率分别提高了7.2和8.7倍;磷酸根和总磷的溶出率分别提高了0.2和6.1倍。厌氧消化后污泥中碳磷浓度下降,而氮浓度上升。厌氧消化后累积产气量与水热温度有关:当温度为160 ℃时,最大累积产甲烷量为12 223 L/mg-CO D C H 4 (以每mg COD的产甲烷量计),较原泥提高了14.5倍。根据试验结果,提出了从水热和厌氧消化污泥中回收氮磷的策略,即水热处理污泥后可在污泥清液中投加镁源进行磷的回收,厌氧消化中溶出的氮可通过加入吸附材料进行吸附回收。在污泥中氮磷资源回收的同时,可通过水热过程提高污泥厌氧过程中累积产甲烷量。
污泥基碳吸附材料的制备及其吸附性能研究进展
辛旺, 宋永会, 张亚迪, 段丽杰, 彭剑峰, 刘瑞霞
2017, 7(3): 306-317. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.044
摘要:
随着城市污水处理厂的大规模兴建和运营,大量剩余污泥的产生给水处理行业和环境保护带来巨大压力,污泥安全处置与资源化利用成为环保领域的热点问题。高温热解碳化剩余污泥制备污泥基活性炭材料是污泥资源化研究的重要方向之一,可实现污泥安全处置及环境修复的双重目的。目前主要的制备方法包括直接碳化法、化学活化法、催化活化法、添加碳源法等。通过概述各种制备方法的特点及产品性质,针对污泥基活性炭材料在水相中对有机污染物及重金属的吸附性能及其机理进行了分析,提出了污泥热解制备活性炭材料未来研究的主要方向,并从能源回收,特种行业污泥、废物资源化利用角度,对城市污水处理厂剩余污泥热解处置进行了展望。
油泥掺配水煤浆气化过程氯元素的迁移规律
杨东元, 扈广法, 齐永红, 王燕, 姚彬
2017, 7(3): 318-322. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.045
摘要:
以鄂尔多斯盆地产出的罐底含油污泥及掺配水煤浆后气化灰渣和灰水为研究对象,在对其组分及特性进行系统分析的基础上,对油泥水煤浆在气化过程中氯元素迁移规律进行研究。结果表明:油泥掺配水煤浆(5%,以质量计)的灰水组成基本不变;油泥及煤中的氯元素在气化过程主要迁移至灰水中,其余部分迁移至细灰及粗渣中;通过气化炉高温气化反应,油泥中的氯化物主要转化为HCl,气相中并无二❚英生成。
流域污染治理技术
污染场地地下水污染风险分级技术方法研究
杨昱, 廉新颖, 马志飞, 徐翔健, 姜永海, 彭星, 席北斗
2017, 7(3): 323-331. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.046
摘要:
借鉴国内外地下水污染风险分级方法,综合分析污染场地对地下水产生风险的关键环节,采用层次分析法,从场地本身存在的风险、场地区域地下水固有脆弱性和场地周边地下水的保护目标特征3个方面,建立了由17个指标构成的污染场地地下水污染风险分级指标体系。在此基础上,以典型污染场地实地调研结果和159种典型地下水污染物理化特性为数据基础,对各指标进行了风险水平的划分,基于聚类分析法,采用各指标风险指数相乘的风险表征方法计算总风险指数,构建了污染场地地下水污染风险分级技术方法。该方法可有效避免指标权重计算的主观性,并且能够直观地反映出导致风险的主要因素。结果表明:利用建立的风险分级技术方法可将我国典型污染场地地下水污染风险划分为3级,风险小于5为一级,风险在5~15为二级,风险大于15为三级。实际应用于某危险废物填埋场的结果表明,该危险废物填埋场地下水污染风险为三级,同时得出场地本身存在的风险,特别是场地特征污染物,是造成该危险废物填埋场地下水污染风险的主要因素。
芦苇碳源投加量对表面流人工湿地中试系统强化脱氮启动的影响
张恒亮, 朱铁群, 王海燕, 储昭升, 杭前宇, 侯泽英
2017, 7(3): 332-339. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.047
摘要:
针对农田退水C/N较低的问题,采取表面流人工湿地投加缓释型植物碳源芦苇强化反硝化脱氮。模拟农田退水水质为:N O 3 - -N浓度,(8.00±1.00)mg/L;TN浓度,(9.00±1.00)mg/L;N H 4 + -N浓度,(0.70±0.10)mg/L;N O 2 - -N浓度,0.01 mg/L;TP浓度,(1.00±0.05)mg/L。设计了3组中试湿地:空白组湿地为不加芦苇碎段的对照湿地;1 #湿地为芦苇碎段面积占强化反硝化湿地段面积的1/4;2 #湿地为芦苇碎段面积占强化反硝化湿地段面积的1/2。采用静态方式进行为期40 d的启动试验。结果表明:启动前期(第1~18天),空白组湿地、1 #湿地和2 #湿地N O 3 - -N的去除率分别达到84.2%(第18天)、89.1%(第18天)和97.8%(第7天);TN的去除率分别达到75.1%(第15天)、79.4%(第15天)和90.0%(第7天)。考虑到湿地N O 3 - -N的利用情况,在试验第18天时补加N O 3 - -N至浓度为(8.00±1.00)mg/L。启动后期(第19~40天),空白组湿地N O 3 - -N和TN的去除率在第40天分别为78.0%和71.4%;1 #湿地在第37天分别为92.2%和75.2%;2 #湿地在第35天分别为95.8%和77.1%。投加芦苇碳源可大大缩短中试表面流人工湿地的启动期,2 #湿地启动较快,且对N O 3 - -N和TN的去除效果明显高于1 #湿地和空白组湿地,表明碳源投加越多,启动越快,脱氮效果越好。
惠济河底泥重金属污染特征及潜在生态风险评价
杨伟红
2017, 7(3): 340-347. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.048
摘要:
连续5 a对惠济河(开封市区段)8个断面的底泥样品中Cu、Zn、Pb、Cd及Cr 5种重金属的浓度进行分析,并采用单因子污染指数法、综合污染指数法、地积累指数法、潜在生态风险指数法进行生态风险评价。监测结果表明:8个断面中除最上游孙李唐庄桥断面底泥未受重金属污染外,其余断面底泥均有不同程度的污染,以皮屯桥断面底泥污染最重,达严重污染。综合污染指数法评价结果表明:惠济河底泥Cd为重度污染,Cu和Pb为轻度污染,Zn为轻微污染,Cr为无污染;除皮屯桥断面底泥综合污染指数高达6.74外,其他断面综合污染指数为0.55~1.89。地积累指数法评价结果表明:惠济河底泥首要重金属污染物为Cd,平均流域地积累指数高达3.50,处于污染等级4,即偏重度污染;此外,Cu、Pb偏中度污染,Zn轻度污染,Cr无污染。潜在生态风险指数法评价结果表明:惠济河底泥中Cd为强生态危害,其他重金属为轻度生态危害;重金属污染综合评价为强生态危害,这主要是Cd浓度过高造成的,其最高潜在生态风险因子达2 233.50,出现在皮屯桥断面。
生物毒理分析与治理技术
游离态氨基酸对羊角月牙藻的生物有效性
翟天恩, 霍守亮, 张靖天, 席北斗, 肖喆
2017, 7(3): 348-356. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.049
摘要:
采用实验室模拟培养试验,以6种个体氨基酸——丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和精氨酸为唯一氮源,采用一次性培养的方法,在无菌条件下,研究羊角月牙藻对不同种类个体氨基酸和不同浓度混合氨基酸的利用潜能。结果表明:藻细胞在生长过程中会释放氨基酸增加水体中氨基酸浓度,同时,藻类可迅速并直接利用多种游离态氨基酸快速生长。氨基酸浓度在培养周期的前2天减少90%以上,藻细胞数在第6~8天达到最大,说明藻细胞的生长滞后于游离氨基酸浓度的下降;在个体氨基酸试验中,藻细胞对氨基酸的利用程度为精氨酸>丙氨酸>谷氨酸>天门冬氨酸>丝氨酸>甘氨酸;在混合氨基酸试验中,藻细胞的比增殖速率明显高于个体氨基酸试验组,且随混合氨基酸浓度的增加,最大藻细胞生物量增加;羊角月牙藻在利用个体氨基酸的同时也会释放其他种类的氨基酸,其中,天冬氨酸和甘氨酸的释放浓度最大。羊角月牙藻在无机氮缺乏情况下,能迅速利用氨基酸。
环境中氯苯甲醚类污染物研究进展
任敏, 赵高峰, 王晓燕, 赵晓辉, 李昆, 张盼伟, 刘巧娜, 赵丹丹, 李东佼
2017, 7(3): 357-365. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.050
摘要(1420) PDF(905KB)(1221)
摘要:
氯苯甲醚类化合物(CAs)是葡萄酒和饮用水中普遍存在和亟待去除的嗅味物质,在世界各地不同介质中均可发现CAs的存在。CAs主要来自于五氯酚及其钠盐的微生物降解产物,具有持久性和可远距离迁移等持久性有机污染物(POPs)属性,此外该类污染物还具有生殖毒性和神经毒性等。目前国内外尚未建立CAs测定的标准方法。以CAs中嗅味阈值最低的2,4,6-三氯苯甲醚(TCA)和毒性最强且近年被列为POPs的五氯苯甲醚(PCA)为主要研究对象,对CAs污染物的来源及分布、产生机理、代谢转化与毒性效应、检测及去除方法展开论述。研究表明:CAs是一类污染来源和分布范围广,具有一定的毒性效应的物质,目前有关CAs的研究较少,今后应加强对CAs的环境迁移转化规律和毒理学研究。
生态修复技术及环境风险评估
土壤重金属污染强化植物修复技术研究进展
徐剑锋, 王雷, 熊瑛, 席北斗, 张列宇, 毛旭辉, 杨天学, 吴明红, 李彤彤
2017, 7(3): 366-373. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.051
摘要(1604) PDF(936KB)(1750)
摘要:
土壤重金属污染修复主要采用物理、化学和生物修复技术。生物修复技术中的植物修复技术是用于土壤重金属污染修复的可靠技术,由于植物修复技术具备花费低、适应性强、无二次污染等特点,得到广泛关注,是当今国际资源、环境、生物学科交叉领域的前沿和热点。利用植物修复技术的关键是筛选或培育出生命力顽强,适应性较广,能够忍耐外在重金属胁迫环境,并在体内大量富集重金属的植物物种。综合分析比较了目前土壤重金属污染修复技术,针对土壤重金属污染植物修复技术存在的限制性问题,综述了目前强化植物修复技术的研究进展,探讨通过采取物理、化学和生物技术等方法提高修复植物的生物量和重金属积累量。重点阐述了基因工程技术、螯合诱导技术、根系和菌根强化植物修复的作用机制及应用效果,并展望了今后的研究方向。
基于生境保护的厦门湾海岸线开发建港生态承载力评价
范小杉, 何萍, 贾娇, 徐瑶瑶, 董敬儒
2017, 7(3): 374-381. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.052
摘要:
生态承载力评价是优化建设发展项目规划方案、促进社会经济与自然生态环境可持续发展的重要参考基准,但目前国内常用的综合性、区域性生态承载力评价技术方法针对性较弱,不适用于评估项目规划区范围内自然资源及生态环境系统对特定类型工程建设的可持续承载力。以厦门湾为例,综合利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,基于海岸带重要物种生境保护,运用生态适宜性评价原理,结合海岸线建港开发常规约束限制条件构建评价指标体系,探索海岸线建港开发生态承载力评价技术,以提升评价成果调整优化项目规划方案的技术支撑能力,促进项目规划生态承载力评价技术方法革新。
行业动态
适用于我国农村地区的低温空气源热泵采暖技术
庞卫科, 吕连宏, 罗宏
2017, 7(3): 382-387. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.053
摘要:
基于我国农村特点提出采用清洁能源利用技术——低温空气源热泵采暖方式替代农村传统的散煤燃烧取暖方式。低温空气源热泵采用较为成熟可靠的补气增焓技术。研究表明:在蒸发温度为-30 ℃、冷凝温度为45 ℃、补气比为0.6的模拟工况下运行,低温空气源热泵理论制热性能系数(COP)大于2.25,系统能效比(EER)高于1.90。在实际应用过程中,低温空气源热泵机组可解决不同场合下需依靠不同介质(热风或热水)采暖的问题,预计全面推广后,我国农村地区每年可减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放分别约3.86亿、0.115亿、0.057亿和1.05亿t,其可作为淘汰农村传统采暖方式的优先选择。
低低温电除尘器脱除微细颗粒物和粉尘的试验研究
刘锡尧, 陆春媚, 陈勇, 杨丁, 黄金菊
2017, 7(3): 388-392. doi: 10.3969/j.issn.1674-991X.2017.03.054
摘要:
在模拟工况条件下,使用多功能试验除尘器、电称低压冲击系统(ELPI)等对PM10、PM2.5、PM1.0等微细颗粒物和粉尘进行低低温电除尘技术的试验研究。结果表明:在低入口烟气温度下(67~68 ℃),试验除尘器对微细颗粒物和粉尘的脱除效率显著高于高入口烟气温度(86~89 ℃)。在低入口烟气温度下,降低入口风量,微细颗粒物和粉尘脱除效率提高的程度更为显著。因为入口风量降低后,电场风速更低,微细颗粒物和粉尘在电场的停留时间更长,更有利于低低温电除尘器对微细颗粒物和粉尘的捕集。