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污水处理过程N_(2)O排放:过程机制与控制策略

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环境科学 2023年第2期44卷 1163-1173页

作者：郝晓地杨振理于文波刘然彬北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N_(2)O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO_(2)高出265倍.因此,国际上对N_(2)O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N_(2)O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝... 详细信息

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N_(2)O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO_(2)高出265倍.因此,国际上对N_(2)O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N_(2)O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、同步异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)和全程氨氧化(COMAMMOX)等生物途径,以及硝化过程中间产物NH_(2)OH与NOH之非生物化学途径.常规硝化与反硝化(AOB+HDN)途径在正常运行工况下N_(2)O排放量并不是很大,约只占进水TN负荷的1.3%;即使是HN-AD与COMAMMOX代谢过程,两者N_(2)O产生量也不足TN负荷的0.5%.不可忽视的是AOB亚硝化及其同步反硝化,它们已被确认为是污水处理生物脱氮过程中N_(2)O排放的首要途径;AOB过程中间产物(NH_(2)OH与NOH)非生物化学过程以及AOB反硝化生物过程(主途径)共同导致的N_(2)O排放量可高达TN负荷的13.3%,主要是因为硝化过程溶解氧(DO)受限引起NO^(-)_(2)积累所诱发的AOB反硝化过程.需要特别注意的是,污水处理过程进水碳源不足而导致的HDN反硝化进行不完全情形,这会让NO^(-)_(3)反硝化止步于N_(2)O,致N_(2)O积累,其释放量可高达TN负荷的30%.此外,污泥絮凝体内部同步硝化/反硝化(SND)现象也是N_(2)O不容忽视的产生源,其释放量可高达TN负荷的7.7%,产生根源实际上是AOB反硝化.污水处理生物脱氮过程中为防止N_(2)O产生,应着力促进HDN反硝化进行完全和避免AOB反硝化过程.为此,运行过程中应控制曝气池中DO处于正常水平(~2 mg·L^(-1)),并尽可能延长污泥龄■,以避免AOB亚硝化积累NO^(-)_(2)并诱发AOB反硝化出现;同时,应及时补充进水碳源,以促进HDN反硝化进行完全至终点——N_(2).综述总结生物脱氮过程中涉及N_(2)O产生的所有机制,并根据过程机制讨论对其运行控制的策略.

关键词：生物脱氮碳排放氧化亚氮(N_(2)O) 硝化/反硝化 AOB同步亚硝化及其反硝化同步硝化/反硝化(SND)

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污水处理过程NO排放：过程机制与控制策略

环境科学 2022年

作者：郝晓地杨振理于文波刘然彬北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(NO)作为直接碳排放源，其大气升温效应较CO高出265倍。因此，国际上对NO排放机制与控制策略的研究层出不穷。NO产生源于硝化与反硝化过程，主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、...

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(NO)作为直接碳排放源，其大气升温效应较CO高出265倍。因此，国际上对NO排放机制与控制策略的研究层出不穷。NO产生源于硝化与反硝化过程，主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、同步异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)和全程氨氧化(COMAMMOX)等生物途径，以及硝化过程中间产物NHOH与NOH之非生物化学途径。常规硝化与反硝化(AOB+HDN)途径在正常运行工况下NO排放量并不是很大，约只占进水TN负荷的1.3%；即使是HN-AD与COMAMMOX代谢过程，两者NO产生量也不足TN负荷的0.5%。不可忽视的是AOB亚硝化及其同步反硝化，它们已被确认为是污水处理生物脱氮过程中NO排放的首要途径；AOB过程中间产物(NHOH与NOH)非生物化学过程以及AOB反硝化生物过程(主途径)共同导致的NO排放量可高达TN负荷的13.3%，主要是因为硝化过程溶解氧(DO)受限引起NO- 2积累所诱发的AOB反硝化过程。需要特别注意的是，污水处理过程进水碳源不足而导致的HDN反硝化进行不完全情形，这会让NO- 3反硝化止步于NO，致NO积累，其释放量可高达TN负荷的30%。此外，污泥絮凝体内部同步硝化/反硝化(SND)现象也是NO不容忽视的产生源，其释放量可高达TN负荷的7.7%，产生根源实际上是AOB反硝化。污水处理生物脱氮过程中为防止产生NO产生，应着力促进HDN反硝化进行完全和避免AOB同步亚硝化及其反硝化过程。为此，运行过程中应控制曝气池中DO处于正常水平(～2 mg·L)，并尽可能延长污泥龄(SRT→20 d)，以避免AOB亚硝化积累NO- 2并诱发AOB反硝化出现；同时，应及时补充进水碳源，以促进HDN反硝化进行完全至终点——N。综述总结生物脱氮过程中涉及NO产生的所有机制，并根据过程机制讨论对其运行控制的策略。

关键词：

排水管道中CH_(4)、H_(2)S与N_(2)O的产生机制及其控制策略

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环境工程学报 2023年第1期17卷 1-12页

作者：郝晓地杨振理张益宁于文波北京建筑大学北京节能减排与城乡可持续发展省部共建协同创新中心北京100044

排水管道厌氧环境会产生甲烷(CH_(4))与硫化氢(H_(2)S),而好氧及缺氧环境又会诱发氧化亚氮(N_(2)O)。污水中所含有机物(COD)、氮(N)和硫酸盐(SO_(4)^(2-))是产生这些气体的主要根源。系统综述了3种有害气体的产生机理,厘清污水中污染物... 详细信息

排水管道厌氧环境会产生甲烷(CH_(4))与硫化氢(H_(2)S),而好氧及缺氧环境又会诱发氧化亚氮(N_(2)O)。污水中所含有机物(COD)、氮(N)和硫酸盐(SO_(4)^(2-))是产生这些气体的主要根源。系统综述了3种有害气体的产生机理,厘清污水中污染物、管道中微生物及管道环境对有害气体产生的影响。基于此,有针对性地提出了这几类气态污染物的控制策略。其中,对CH_(4)与H_(2)S的抑制手段集中在向管道中投加药剂以限制其产生源头,然而投加NO_(3)^(-)或NO_(2)^(-)药剂与通入氧气这两种控制手段可能会导致N_(2)O这种温室气体的大量产生。因此,应充分了解排水管道中各复杂因素之间的相互作用,以实现对有害污染气体的控制,并实现碳减排的目标。

关键词：排水管道甲烷(CH_(4)) 硫化氢(H_(2)S) 氧化亚氮(N_(2)O) 厌氧分解硫酸盐还原菌(SRB)

疫情背景下污水中的表面活性剂对污水处理效果的影响与机理

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环境工程学报 2021年第6期15卷 1831-1839页

作者：郝晓地杨振理李季北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044

新冠疫情使人们洗手消毒的频次增加,导致比平日更多的表面活性剂进入污水处理厂,这可能会影响污水、污泥的处理过程。市政污水中表面活性剂的质量浓度一般为5~20 mg·L^(-1),而在疫情期间可达10~30 mg·L^(-1)。污水经处理后,其中的表... 详细信息

新冠疫情使人们洗手消毒的频次增加,导致比平日更多的表面活性剂进入污水处理厂,这可能会影响污水、污泥的处理过程。市政污水中表面活性剂的质量浓度一般为5~20 mg·L^(-1),而在疫情期间可达10~30 mg·L^(-1)。污水经处理后,其中的表面活性剂仅1%随出水外流,约10%~20%则进入剩余污泥。尽管污水中表面活性剂的宏观含量并不高,但其特殊两性分子结构会降低氧传质效率、破坏污泥絮体结构,并影响脱氮除磷微生物的活性与丰度。在污泥处理方面,表面活性剂似乎会对污泥絮体脱水、解体与增溶产生正面效果,甚至还能促进污泥厌氧消化水解酸化。因此,有必要首先对表面活性剂来源、结构及其迁移转化进行梳理,进而阐述其对污水处理过程的负面影响与污水处理厂的应对措施,以及表面活性剂对污泥处理过程产生的积极影响,以期对污水处理厂在疫情背景下的运行措施调整提供参考。

关键词：表面活性剂两性基团氧传质污泥絮体脱氮除磷分散增溶

试论我国生物科技伦理治理现代化的问题和策略

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科学通报 2024年第13期69卷 1681-1685页

作者：王小理中国科学院上海免疫与感染研究所生物安全政策研究中心上海200031

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与... 详细信息

科技伦理及其治理是当前和未来一段时期极为重要的话题[1].一方面是因为科技在当代社会的广泛渗透、作用和多重影响,特别是以生物科技、AI等为代表的新兴科技通过将原本主体的人转变为科技研发应用的对象——客体,快速影响、塑造着人与自身、人与他人、人与家庭和社会的关系;另一方面是因为伦理关注的是将人的价值和意义摆在首位,是对广泛的人与人、人与社会的规范化关系的持续、永恒性追求.作为社会发展进步的两种根本性力量,科技和伦理之间的相互凝视、相互碰撞、相互缠绕、相互规定和相互启发,决定着科技进步的大方向,也决定着伦理学发展的大方向,甚至影响和决定着国家的命运、人类进步的方向.

关键词：生物科技新兴科技科技进步伦理治理科技伦理问题和策略研发应用规范化

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中国城市区域高质量发展时空分异及影响因素

地理学报 2024年第4期79卷 819-836页

作者：伏润得杨振山中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

全面建设社会主义现代化国家新征程下,高质量发展必然是秉轴持钧的关键。基于新发展理念,通过梳理城市高质量发展的理论内涵,构建了包含创新、协调、绿色、开放、共享在内的5个维度的综合评价指标体系,并运用空间分析、俱乐部收敛检验... 详细信息

全面建设社会主义现代化国家新征程下,高质量发展必然是秉轴持钧的关键。基于新发展理念,通过梳理城市高质量发展的理论内涵,构建了包含创新、协调、绿色、开放、共享在内的5个维度的综合评价指标体系,并运用空间分析、俱乐部收敛检验以及空间杜宾模型分析了2005—2020年中国城市发展质量的时空演变特征及其影响因素。结果显示,研究期间中国城市发展质量平均水平提升了48.4%,低水平城市数量显著缩减,城市发展质量的空间分布模式发生转变且空间聚集特征显著;城市发展质量不平衡的局面尚未根本扭转,差距弥合挑战仍然较大,且高质量发展进程中城市间存在显著的角色分化,在全国及区域层面均形成“示范—追赶”模式,其中北京、上海、深圳等11个城市成为高质量发展的先行者;城镇化、政府投资、数字经济、环境规制以及经济增长均能显著促进城市发展质量水平的提升,城市规模与发展质量则呈现倒“U”型关系。新时期实现中国城市高质量发展目标仍需要在中西部地区持续着力,发挥先行者的示范作用,需要持续推动数量增长、强化环境规制、培育数字经济新业态以及优化城市规模体系。

关键词：城市高质量发展时空格局俱乐部收敛空间杜宾模型中国

基于有限时间观测器的光储系统母线电压互补滑模控制

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 12-21页

作者：皇金锋杨振宇陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,... 详细信息

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,对系统差额功率进行电流等效分配.然后,设计有限时间扩张状态观测器,对系统受到的总扰动进行观测,并将扰动观测值作为前馈项输入互补滑模控制器中,对系统扰动进行补偿,保证系统状态在有限时间内达到收敛,提高了系统的快速性和抗扰性,并根据Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.最后,基于MATLAB仿真平台,对多种模拟工况进行仿真,仿真结果表明,相较于传统控制策略,本文所提控制具有更快的响应速度以及更好的抗扰性能.

关键词：光储直流微网混合储能母线电压有限时间观测器互补滑模

科希斯坦-拉达克弧及其周缘地块的古地磁学研究进展

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科学通报 2024年第11期69卷 1461-1474页

作者：袁杰邓成龙杨振宇中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

对于科希斯坦-拉达克弧在印度-亚洲碰撞前的构造属性,学界存在两种不同的认识:陆缘弧和洋内弧.厘定其构造属性,将直接关联新特提斯洋古地理重建方案,对进一步解析印度-亚洲碰撞时间、位置和方式,以及恢复亚洲大陆构造变形历史等具有重... 详细信息

对于科希斯坦-拉达克弧在印度-亚洲碰撞前的构造属性,学界存在两种不同的认识:陆缘弧和洋内弧.厘定其构造属性,将直接关联新特提斯洋古地理重建方案,对进一步解析印度-亚洲碰撞时间、位置和方式,以及恢复亚洲大陆构造变形历史等具有重要科学意义.本文在总结白垩纪至古新世科希斯坦-拉达克弧及其周缘地块古地磁数据的基础上,主要从古地磁学的视角,重建科希斯坦-拉达克弧及周缘地块的时空构造格局,厘定科希斯坦-拉达克弧的构造属性.在晚白垩世,喀喇昆仑地块与拉萨地块西缘的古纬度一致,两者基本稳定位于亚洲大陆南缘;科希斯坦-拉达克弧在90 Ma位于南半球赤道附近,而在64 Ma已经向北漂移到北半球低纬度地区;特提斯喜马拉雅在75 Ma左右作为印度被动大陆边缘,其中部和东部分别位于16.7°和19.4°S.在64 Ma科希斯坦-拉达克弧与拉萨地块西缘之间仍然被南北向宽度约为900 km的洋盆所分隔,意味着科希斯坦-拉达克弧为洋内弧.在重建印度-亚洲碰撞系统时,综合考虑特提斯喜马拉雅及科希斯坦-拉达克弧的古地磁数据,构建了印度-亚洲三阶段碰撞模型.该模型不仅协调了一系列地质证据,还为新特提斯洋古地理重建及亚洲陆内变形提供重要约束.例如,什约克缝合带与雅鲁藏布江缝合带曾经相连并可对比,据此推断,喀喇昆仑断裂至少具有400 km的位移量.

关键词：科希斯坦-拉达克弧拉萨地块喀喇昆仑地块特提斯喜马拉雅印度-亚洲碰撞系统喀喇昆仑断裂

厌氧消化对餐厨垃圾中抗性基因消减作用研究进展

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环境科学 2024年第7期45卷 4352-4360页

作者：崔理慧王兴黄技伟费强马英群西安交通大学化学工程与技术学院西安维尔利环保科技有限公司维尔利环保科技集团股份有限公司西安市一碳化合物生物转化技术重点实验室

餐厨垃圾是抗生素抗性基因（ARGs）重要的储存库，其资源化利用存在潜在的环境风险.厌氧消化（AD）技术可同时实现资源回收和ARGs去除，是当前主要的餐厨垃圾资源化技术.但AD对ARGs的去除能力有限，沼渣农用的安全性仍受到质疑.如何提... 详细信息

餐厨垃圾是抗生素抗性基因（ARGs）重要的储存库，其资源化利用存在潜在的环境风险.厌氧消化（AD）技术可同时实现资源回收和ARGs去除，是当前主要的餐厨垃圾资源化技术.但AD对ARGs的去除能力有限，沼渣农用的安全性仍受到质疑.如何提高AD过程中ARGs的去除效果是实现餐厨垃圾高效安全生物转化的关键.总结了ARGs在餐厨垃圾中的传播途径与机制，讨论了AD过程不同工艺参数对餐厨垃圾中ARGs传播的影响，阐述了外源添加剂及原料预处理等策略强化ARGs去除的研究进展，分析了ARGs在餐厨垃圾AD过程中的迁移规律和去除机制，主要包括微生物群落结构演替、可移动遗传元件变化和环境因素变化.最后，在已有研究基础上对未来提升餐厨垃圾AD过程中甲烷产率和ARGs去除效果进行了展望并提出建议.

关键词：餐厨垃圾厌氧消化(AD) 抗生素抗性基因(ARGs) 可移动遗传元件(MGEs) 生物甲烷