化工实验室废水一体化悬浮过滤装置的设计及性能优化

针对高校本科化工实验室废水处理,研究并设计了一套一体化悬浮过滤装置,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的方法对其进行数学建模及流场分析,优化装置内部结构。通过对实际实验室废水的处理分析,进一步优化了该装置的参数。实验结果表明:在滤速0.5 m^(3)/h、滤层厚度60 cm条件下,一体化悬浮过滤装置对化工实验室实际废水SS和COD去除率分别为34.8%~81.0%和22.3%~63.1%。该装置对于进水的污染物波动有较好的耐冲击负荷能力,是一种绿色、经济的化工实验室废水预处理方法,具有较好的实际应用价值。

限氧亚硝化-厌氧氨氧化新工艺评述

针对新的生物脱氮技术SHARON-ANAMMOX中亚硝化工艺的实现进行改良,根据国内外的研究,提出采用控制溶解氧的方法在生物膜中实现亚硝酸盐的积累较为合理。更可以减少运行费用。

基于人工神经网络的序批式复合反应器强化同步脱氮除磷仿真研究

以强化同步脱氮除磷的序批式复合反应器(SBHR)为研究对象,构建人工神经网络(ANN)模型,并对系统处理效果进行仿真预测,探讨了各影响因素与输出结果之间的价值贡献关系。研究表明,在稳定运行的100天中,SBHR系统对污水中COD、TP和TN的平均去除率分别达到94.66%、94.91%和84.85%。ANN对系统出水COD、TP和TN的预测结果和实际检测结果之间绝对平均误差分别为1.49%、3.01%和3.35%。ANN可以很好地应用于SBHR系统的处理效果预测管理中。通过权重分析,SBHR污水处理系统中C/P影响的贡献值最大。

自养亚硝化生物膜启动研究

采用纤维载体接种2种不同污泥研究亚硝化生物膜的启动及其关键性影响因子,在32℃和水力停留时间为10h和12h的条件下,分别经过130d和70d的运行,均成功实现了50%的亚硝化,其中进水负荷分别为248mg[NH3-N]/(L.d)和430mg[NH3-N]/(L.d)。研究表明:限氧(DO的质量浓度为0.5～1.0mg/L)和pH值为7.4～7.7是实现50%亚硝化的最佳条件;高温和较短的水力停留时间对生物膜中亚硝酸氧化菌没有明显的选择作用。

化工安全与环保课程思政导向性教学改革研究与实践

化工产业作为我国国民经济的支柱产业,其健康、持续的发展离不开安全与环保,所以学校应加强化工专业学生的思想政治教育。我院以课程思政为导向进行《化工安全与环保概论》教学改革研究。组建专业化师资教学团队,以化工设计作品作为案例,以体验式教学和仿真作为辅助,以科研实践作为实训,将课程与思政、专业融合贯穿在一起,全方位提高化工专业学生的安全和环保意识,从而达到培养合格化工人才的目的。

风洞试验中的视频测量技术现状与应用综述

视频测量(Videogrammetric Measurement,VM)技术因其对试验模型的设计制造无要求,受到国内外风洞试验机构的青睐,本文综述了国外航空航天强国的风洞试验机构所掌握的VM技术,并分析了VM技术在我国高速暂冲风洞试验中应用所面临的问题,据此中国空气动力研究与发展中心(CARDC)提出了多相机动态标定与基于运动估计的序列图像匹配技术,在暂冲高速风洞高噪声(130dB左右)振动环境下,建立了高精度的模型位姿光学测量技术,2米量级高速风洞中的多个应用表明:视频测量的精度高,已用于高速试验模型的姿态与变形测量;另一方面,通过VM测量偏折位移场得到光束从摄影中心出发穿过扰流区的光程差,为气动光学效应的研究与测量以及试验模型的壁面流动显示提供新的途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源,因此具有巨大应用前景。

高速风洞试验中的视频测量技术进展

视频测量(Videogrammetry)技术因其对试验模型设计无特殊要求,受到国内外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上,面向高速风洞试验的振动噪声环境,分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求,综述了大角度大重叠数字图像的外方位元素解算、标记点及其图像处理、相机标定和气动光学波前畸变场测量等技术进展。在2m量级的高速风洞中,通过多个工程实例表明:视频测量的精度高,同期试验迎角视频实测数据的标准差≤0.0075°;同期动态变形实测数据的标准不确定度为5.232±0.082mm;为气动光学效应的研究与测量提供了新途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源。

亚硝化-厌氧氨氧化作用机理的研究

与传统的生物硝化-反硝化工艺相比,亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺在处理低(超低)碳氮比高浓度含氮废水方面有着不可替代的优越性,是上个世纪末生物脱氮领域里的一个突出的创新.在温度为30～40℃和水力停留时间约为1 d条件下,p(DO)在0.5～2.5 mg/L,pH值为7.4～8.3时,能够较好的实现匹配厌氧氨氧化的亚硝化;探讨了亚硝化和厌氧氨氧化在污泥颗粒化技术中的实现可能机理.

高速风洞试验模型姿态角的视频测量及不确定度研究

高速风洞测力试验中,阻力系数精度σc x的先进指标为0.0001,按误差分配原理,要求试验模型迎角的测量精度σα≤0.01°。为此,研究风洞试验中模型姿态角视频测量及其不确定度,给出其系统误差的补偿方法。实测数据(马赫数为1.5、2.0、3.0和4.0)表明:在2m暂冲式超声速风洞试验中,各阶梯迎角测量数据的标准差(含风洞气流脉动致模型姿态角振动产生的误差)在0.0018°和0.0094°之间,迎角实测估计值的标准不确定度≤0.003°,由此可知,姿态角视频测量系统的σα≤0.0094°。本方法既不破坏模型的外形,又不改变模型的刚度与强度,具有实用价值。

溶解氧对OLAND生物膜反应器硝化性能的影响及其微生物种群动态研究

采用以多孔球悬浮填料为载体的限氧亚硝化生物膜处理高氨氮、低碳源的废水,通过对DO控制在0.5～1.0 mg/L,实现硝化阶段出水中的氨氮与亚硝态氮的比例达到最适值1:(1.2±0.2),从而为后阶段的厌氧氨氧化系统提供理想的进水,进而提高氮的去除率;同时应用PCR-DGGE对硝化阶段不同时期的生物膜中微生物的种群动态变化进行了分析.研究表明,群落结构和优势种群的数量具有时序动态性,微生物多样性与废水的处理效果出现协同变化的特征.测序结果表明,在生物膜中进行氨氧化作用的主要为亚硝化杆菌(Nitrosomonas sp.)、亚硝化螺菌(Nitrosospira sp.);进行亚硝酸氧化的主要为硝化球菌(Nitrococcus sp.).

亚硝化-厌氧氨氧化及其在固定化微生物中的实现

亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺在处理低(超低)C/N比高浓度含氮废水方面有着不可替代的优越性,可节省25%的供气量和40%的有机碳。作者回顾了近年来国内外对亚硝化-厌氧氨氧化工艺的研究和应用进展,概括了亚硝化反应的主要控制因素和厌氧氨氧化可能的反应机理。对亚硝化和厌氧氨氧化在固定化微生物技术中的实现进行了可行性的探讨,并对今后联合工艺研究的重点进行了展望。

序批式复合反应器强化同步脱氮除磷

利用序批式复合反应器(SBHR)中同时存在的活性污泥和悬浮生物膜混合生物体系,进行了强化脱氮除磷的试验研究。连续稳定运行3个月后,系统对TN、TP和COD的平均去除率分别达到90%、95%和95%,处理效果稳定。该系统的悬浮生物膜与活性污泥的混合体系中生物种群具有多样化特征,所形成的微生物生态系统较稳定,抗外界干扰及恢复调节能力强;悬浮微生物体系能与水体形成复杂的整体螺旋上升、局部紊流的流态,有利于在空间形成有机污染物浓度梯度分布,使氧气和硝酸盐氮等电子受体和有机底物的传质效果良好。

FISH技术在废水处理中的应用

该文介绍了FISH(Fluorescence in situ hybridization)技术与DGGE/TGGE、PCR扩增技术、共聚焦激光扫描显微镜以及生物传感器等结合使用,可直观形象的研究微生物在废水处理系统中的形态、生理变化,以及微生物种群的演替的规律;为筛选和驯化活性污泥或生物膜中的对废水处理起主导作用的微生物,提供更加有效、快速、可视的信息,促进废水处理技术的发展。

黄孢原毛平革菌吸附Cd^(2+)和Zn^(2+)的研究

利用黑曲霉常用液体培养基对黄孢原毛平革菌进行扩大培养,得到的菌丝球用于吸附废水中的Cd2+和Zn2+。本研究考察了初始pH、吸附时间以及共存离子对P.chrysosporium菌丝球吸附Cd2+和Zn2+的影响。在相同的实验条件下,研究重金属溶液初始浓度对吸附的影响发现其吸附曲线呈L2型,对重金属终浓度以及吸附量进行线性转换,发现Langmuir和Freundlich吸附模型能较好的描述P.chrysosporium菌丝球对Cd2+和Zn2+的吸附。将P.chrysosporium吸附Zn2+和Cd2+前后的红外光谱图作比较,发现P.chrysosporium吸附Zn2+和Cd2+后的主要成分和结构保持完整,3302 cm-1峰位分别移动61 cm-1和94 cm-1。

黄孢原毛平革菌吸附六价铬的研究

利用黑曲霉常用液体培养基对黄孢原毛平革菌进行扩大培养得到的菌丝球经过冷冻干燥后磨成粒径约为180μm的粉末用于吸附废水中的Cr(Ⅵ)。考察了pH、吸附时间以及预处理方法对吸附的影响。在不同初始浓度条件下,对Cr(Ⅵ)终浓度以及吸附量进行线性转换,发现pH=2.0条件下Langmuir和Freundlich吸附模型能较好地描述P.chrysosporium菌丝球粉末对Cr(Ⅵ)的吸附。比较吸附前后的傅立叶变换红外光谱图可知,P.chrysosporium吸附Cr(Ⅵ)后,其主要成分和结构保持完整。

两电平逆变器长时域有限控制集模型预测控制

传统的长时域有限控制集模型预测控制(LHFCS-MPC)采用穷举法来实现。由于其计算量随着预测时域的增加而呈指数增长,难以应用到逆变器控制系统中。针对这一问题,提出了一种新的LHFCS-MPC算法。利用球形译码思想,缩小了最优解的搜索范围,显著提高了算法搜索最优解的效率;结合回溯法的深度优先搜索策略,进一步降低了算法的计算量。同时,为了确保算法在每个采样周期内都能维持较低的计算量,给出了初始和动态时算法预测时域的切换策略。利用该LHFCS-MPC算法,实现了两电平逆变器的电流控制,并搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明,其计算量比穷举法降低了2个数量级;与比例积分(PI)控制相比,该算法具有更优的静态和动态性能。该算法对于扩大LHFCS-MPC的工程适用范围(如高采样率或动态变化很快的场合)具有实际意义。

SBAF中pH值对自养脱氮的影响

研究了淹没式生物滤池（SBAF）中pH值对全程自养脱氮效率的影响,并通过分段试验对系统中自养脱氮的机理进行了分析.结果表明：SBAF系统对高浓度低碳源的氨氮废水有良好的处理效果.当溶解氧（DO）在1mg/L左右、温度为32℃、pH值为7.9~8.0时系统达到最佳的脱氮效率,其中氨氮去除率达到96.15%,总氮去除率达到77.85%;改变pH值会破坏系统中亚硝化速率与厌氧氨氧化速率的平衡,导致系统脱氮效率的降低.

餐厨垃圾消化废水处理过程中氮的迁移转化规律

采用厌氧/好氧(A/O)—Fenton—曝气生物滤池(BAF)组合工艺处理高浓度餐厨垃圾消化废水,分析了各个工艺段中TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和溶解性有机氮(DON)的降解转化过程,并研究了工艺沿程DON的分子质量、氨基酸及荧光光谱变化规律。结果表明,微生物会同时利用无机氮和有机氮进行新陈代谢,在A/O单元碳源充足的情况下利用碳源将无机氮转化成自身所需的营养物质,降低水中的无机氮浓度;在BAF单元碳源不足的情况下,微生物对无机氮的转化率降低,但不影响对有机氮的转化,有机氮的转化与微生物浓度有关,而与溶解氧(DO)和碳源关系不大。荧光光谱及分子质量分析表明,经Fenton处理后,大分子的含氮有机物会转化成小分子物质,从而在后续BAF单元中得以去除。组合工艺出水中的NO_(3)^(-)-N和DON分别占出水TN的92.5%和6%。微生物代谢产物会增加大分子有机物在出水DON中的占比。废水中的氨基酸浓度随工艺沿程有显著变化,这与生物处理工艺中微生物代谢活动有关。