源分离尿液资源化利用与风险控制技术研究进展

针对源分离尿液中除富含氮、磷、钾等多种营养元素外,还含有部分微量污染物(药物残留与激素)和致病微生物的特点,以"资源节约与环境友好"为主线,首先对尿液中营养物回收技术(浓缩脱水、沉淀结晶、离子交换吸附、吹脱吸收、生物处理及电化学)和能源转化技术(微生物燃料电池回收电能和尿液培养藻类制作生物质燃料)的原理、特点及研究进展进行了阐述。其次,介绍了尿液中微量污染物去除技术(电渗析、纳滤与高级氧化)和致病微生物灭活方法(常温储存6个月以上、升温或碱化),并指出从源头进行风险控制的必要性。最后,提出联合多种技术同步回收尿液中营养物与能源和定量分析所含微量污染物对人体与环境的风险将是未来研究的重要方向。

海洋可控源电磁数据中海水扰动噪声的小波校正方法研究

海洋可控源电磁法(Marine controlled-source electectromagnetic method,MCSEM)采集的信号极易受多种噪声的干扰,其中由海浪、暗流运动引起的海水扰动噪声是影响信号质量与后期处理解释的主要噪声之一。针对海水扰动噪声,提出了一种基于小波多分辨率分析的校正方法:根据水平电偶极源发射波形与小波基特点,选取最优小波基并研究其最佳分解层数,利用最高分解层数所对应的近似序列估计出海水扰动噪声并从原始信号中去除,达到消除海水扰动噪声的目的。对比校正前、后MCSEM信号的振幅随偏移距变化(Magnitude versus offset,MVO)曲线,表明方法有效。

海洋可控源电磁数据的新型小波基消噪方法

海洋可控源电磁(MCSEM)信号极易受到多种噪声的干扰,从而影响后期数据的反演解释精度。基于小波技术的降噪理论和方法已被广泛应用于MCSEM信号的消噪领域,但小波基均为通用小波基,消噪效果有待提升,提出了构造专用于MCSEM信号的新型小波基。首先,通过粒子群优化算法(PSO),以新型小波函数与MCSEM信号的平均相似度作为约束条件,迭代求解滤波器组的最优系数;然后利用得到的系数构造新型小波基。其次,针对深海勘探中的海水扰动噪声,设计了基于新型小波基消噪方法,并利用仿真的含噪数据与传统小波基消噪方法进行了对比实验;通过信噪比(SNR)及均方误差(MSE)进行消噪效果评价,表明新型小波基消噪方法优于传统小波基消噪方法。最后,将新型小波基消噪方法应用到了实测MCSEM数据中;通过消噪前后的时域信号及振幅随偏移距变化(MVO)曲线对比分析,结果表明,该方法不仅可以去除海水扰动类噪声,还可以扩大MVO曲线偏移距的解释范围,证明了基于新型小波基消噪方法的有效性和实用性。

一种光电容积脉搏信号的峰值点自动识别方法

光电容积脉搏信号的峰值点自动识别直接关系到无创血氧饱和度测量与脉搏波峰-峰间期提取的准确率。提出一种小波联合识别方法:基于小波多分辨率分析原理校正影响脉搏波峰值点幅值的基线干扰,再利用二次样条小波模极大算法自动识别峰值点。将该方法应用到自行研制的光电容积脉搏波测量系统中,对采集的信号进行了校正与峰值点识别,通过在信号中增加随机噪声以评价方法的稳定性与可靠性,然后利用10组实测数据,对比本方法与传统差分阈值法的峰值点识别准确率,进一步评价方法的有效性。结果表明:本方法在较好地消除了基线干扰的基础上,在染噪的信号中仍然会较精确地检测出脉搏波主波峰,具有较好的抗干扰能力,有利于提高血氧饱和度检测及峰-峰间期提取的准确性,从而有助于后期人体呼吸功能评价与心率变异性分析。

黄土颗粒吸附水解尿液中磷酸盐特性及机制

从源分离尿液中回收磷既能减少城市污水中近50%的磷负荷,又可以促进磷资源的可持续循环。本研究利用物理筛分(d≤100μm)后的天然黄土颗粒作为吸附材料来回收水解尿液中的磷酸盐,重点考察了其对磷酸盐的吸附性能及该过程的作用机制。另外,还建立了吸附动力学和等温线方程,并且讨论了初始p H和接触时间对吸附过程的影响。研究结果表明,黄土颗粒对水解尿液中磷酸盐具有较强的吸附能力,初始p H是影响其对磷酸盐吸附性能的主要因素,最大吸附容量发生在初始p H为10.0时,可达到5.28mg/g。黄土颗粒吸附水解尿液中磷酸盐的主要作用机制是≡M—OH官能团与磷酸根的配位交换反应、羟基磷酸钙沉淀反应及磷酸铵镁沉淀反应,并且水解尿液中高氨氮浓度对黄土颗粒吸附磷酸盐具有促进作用。另外,该吸附过程符合伪二级(R_2~2=0.998)动力学方程且吸附规律符合Freundlich(R_F^2=0.990)等温线方程。

工程教育认证下的给排水科学与工程专业课程教学改革——以工程项目管理课程为例

工程项目管理在常州大学给排水科学与工程专业培养方案中是一门有24个学时的专业基础必修课程,涉及面广,综合性与应用性强。文章针对该课程在当前专业教学过程中存在的问题,依据给排水科学与工程专业工程教育认证的毕业要求,从课程的教学内容、教学方法和考核形式这三方面进行改革探索,旨在通过更加合理的教学体系构建,培养具有复杂给排水工程问题解决能力的优秀人才。

Ag3VO4/g-C3N4复合材料可见光催化降解MC-LR的性能

以尿素和三聚氰胺混合煅烧制备了g-C 3N 4(CN(32)),进一步采用化学沉积法合成了不同负载量的Ag3VO4/CN(32)复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱和紫外可见光吸收光谱等对复合材料的晶型、组成、形貌、官能团以及光吸收性能进行了表征,考察了其在可见光下催化降解微囊藻毒素(MC-LR)的性能。结果表明,Ag3VO4成功负载在CN(32)表面,且Ag3VO4/CN(32)的光吸收性能较CN(32)有明显提高;当Ag3VO4的负载量为20%时,Ag3VO4/CN(32)对MC-LR的光催化降解率最高,100 min内可达到85.4%,较CN(32)提高近10倍,且该反应过程符合准一级动力学模型。相比于CN(32),Ag3VO4/CN(32)的光催化性能明显增强的主要原因是Ag3VO4与CN(32)的复合促进了两者间光生电子和空穴分离效率。

给水厂污泥陶粒制备及其对氮磷吸附研究

水中氮磷的去除能有效控制水体富营养化。用给水厂的两种污泥在3种烧结温度下制备陶粒,并进行陶粒同步吸附氮磷的性能实验。结果表明,600℃烧结温度下平流沉淀池湿污泥制备的陶粒吸附氮磷的综合效果最好。该陶粒对磷酸盐和氨氮的吸附过程都符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH为7时,陶粒同步吸附氮磷,对氨氮的吸附量可达0.650mg/g,对磷酸盐的吸附量可达0.706mg/g。可见,给水厂污泥陶粒同步吸附氮磷表现出良好的吸附效果。

水热合成Ag^+掺杂SrTiO_3可见光催化降解四环素性能和机制

采用一步水热法制备纳米Ag-SrTiO_3可见光催化剂,利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和紫外可见光吸收光谱等对Ag-SrTiO_3的组成、形貌及吸光性进行表征,通过对四环素(TC)的降解实验研究了其在可见光下的光催化活性和稳定性,并进一步通过光致发光光谱、电子自旋共振和自由基捕获实验探究了其对TC的降解机制。结果表明,Ag+可成功掺杂到SrTiO_3中,且Ag-SrTiO_3的吸收光较纯SrTiO_3明显发生红移;当AgNO_3与Sr(NO_3)_2的摩尔分数为3%时,制备的Ag-SrTiO_3对TC的光降解效果最好,120min内降解率可达79.63%,较纯SrTiO_3提高13倍,光催化降解TC反应过程符合准一级动力学模型,且重复使用8次后仍具有较高光催化活性;Ag-SrTiO_3中Ag+捕获了SrTiO_3产生的电子,有效抑制了电子和空穴的复合概率,从而增加其光催化活性,且其主要活性物种为·O_2~–。

“新工科”背景下给排水科学与工程专业教学模式的改革研究

新经济对工科人才培养提出了新的要求。为了适应新工科下创新型人才培养的要求,对高校传统教学模式提出了巨大挑战。结合新工科的要求,改变传统教学模式,通过多样化的课堂模式、先进技术的应用来提高给排水科学与工程专业课程教学和实践教学质量,以适应新经济下创新型人才培养的需求。

响应面优化铁碳微电解法预处理富营养化湖水的工艺条件

利用铁碳微电解工艺预处理富营养化湖水,考察了初始pH、铁碳总投加量和反应时间3个因素对富营养化水体中TP、TN、COD和Chl-a去除效果的影响,并运用响应面法对该工艺参数进行了优化与预测。结果表明,优化后的铁碳微电解预处理最佳工艺条件如下:初始pH值为3.8,铁碳投加量为13.7g,反应时间为29.6min。该条件下对TP、TN、COD、Chl-a的去除率分别达到84.2%、48.7%、77.7%、71.8%,这一结果与预测值相接近,进一步表明该工艺对富营养化湖水具有较好的预处理效果,且基于响应面法建立的二次多项式模型具有较好的实际应用价值。

OBE工程教育理念下“师资培育”的研究

为了培养良好的职业道德与素养,以及团队协作精神,应持续利用与保护社会与环境的和谐;能够利用现代工具解决工程项目,懂设计与施工、会实验与分析问题解决问题的人才,本文以OBE工程教育理念为指导,制定出师资培育的方向:提升教师思想政治素养;科学合理的搭建教师结构;加强专业学习,提高师资队伍业务素质;共建共享校企合作平台,推动大工程观建设;进一步推动国际化视野;树立终生学习的观点,多角度领会教学方法;努力打造知识渊博、业务与思想素质过硬的专业师资队伍。

课程思政视域下高校“优秀工程师”的培育

学校一切教育教学活动的根本目的在于培养出高质量的人才,分析工程类专业“课程思政”建设元素,搭建课程思政研究思路,给出工程类优秀工程师与专业毕业要求思政元素的比对,通过课程体系、优秀工程师的三层次培育、多方位师资团队组建与相关的支持条件等方面的持续改进综合素质的提升,结果发现课程思政是高校“优秀工程师”的培育过程。通过“课程基本知识学习——课程设计——毕业设计”三个阶段学习挖掘“优秀工程师”思政元素,努力实现“零基础——工程师——优秀工程师”三步台阶;通过“优秀工程师”综合素养的培育达到“课程思政”培育的目的。

AgI/g-C_3N_4复合材料制备及其降解孔雀石绿染料性能

采用化学沉淀法合成了不同AgI质量比例的AgI/g-C_3N_4复合材料。通过SEM、XRD、FT-IR和UV-Vis DRS对制备的复合材料进行表征,在可见光照射下,测试了其光催化氧化降解孔雀石绿(MG)染料的性能。结果表明:制备的AgI/g-C_3N_4复合材料具有较好的可见光响应性,且对MG具有较高的光催化降解活性。在可见光照射2 h,AgI/g-C_3N_4(20%)投加量为1 g/L的条件下,对染料废水中质量浓度为10 mg/L的MG降解率达到98. 8%,不同AgI质量比例的AgI/g-C_3N_4对MG降解过程均符合一级动力学模型。