溴代阻燃剂与杀虫剂对斜生栅藻的毒性效应

为了明确溴代阻燃剂和杀虫剂对微藻的毒性效应,以斜生栅藻为模型生物,研究了3种溴代阻燃剂(BFRs)、3种新烟碱杀虫剂(NNIs)、3种有机磷杀虫剂(OIs)对其单一及联合毒性.结果表明,BFRs、NNIs、QIs单一及二元混合体系均诱导斜生栅藻产生了低浓度促进、高浓度抑制的Hormesis效应.Hormesis效应的产生与藻细胞内活性氧(ROS)水平密切相关,ROS水平的适度升高促进了微藻生长,甚至可能导致藻华的产生,而ROS显著升高则抑制微藻生长.9种污染物的预测无效应浓度(PNEC)均落在Hormesis刺激作用区间内,说明采用剂量-效应曲线预测的PNEC值会高估上述污染物对水生生态的风险.基于独立作用模型(IA)发现18种二元混合体系对斜生栅藻的联合毒性作用具有浓度依赖特征.

不同运行策略对反硝化颗粒污泥培养的影响

反应器运行环境对反硝化颗粒污泥培养具有重要影响,在上流厌氧污泥床反应器内研究了不同运行策略培养颗粒污泥的脱氮效率、污泥性能和菌群结构,同时对比分析了快速和慢速提升氮负荷策略培养反硝化颗粒污泥的性能。结果表明:耦合提升策略培养反硝化颗粒污泥的脱氮效率达到93.29%以上,悬浮挥发性固体质量浓度为46.29 g/L,粒径主要分布在2.36~3.35 mm,胞外聚合物为119.03 mg/g VSS,反硝化优势菌Proteobacteria在颗粒污泥菌群中所占比例为61.92%;相较于慢速提升氮负荷策略,快速提升氮负荷策略促使污泥脱氮效率增加了5.48%,挥发性悬浮固体质量浓度增加了20.11 g/L,粒径为2.36~3.35 mm的污泥占比增加了10%左右,胞外聚合物增加了7.27 mg/g VSS,Proteobacteria所占比例增加了5.11%。研究表明,耦合提升策略能够培养出脱氮效率高且性能良好的反硝化颗粒污泥,快速提升氮负荷能够促进颗粒污泥脱氮效率增加、性能更好。

竖缝式鱼道180°转弯段的水力特性与改进研究

受布置型式与地形地质条件等因素的限制,大部分鱼道工程需要设计为折返型,而水流方向改变角度为180°的转弯段,是最能充分利用场地条件、节省空间的布置方式。目前,针对180°转弯段水力特性的研究成果鲜见报道,缺乏成熟完整的设计方法可资借鉴。采用数值模拟方法,对180°转弯段的水流流场进行了计算研究。结果表明,主流区水流紧贴边墙流动,并出现尺度过大的回流区。为改善上述不利流态,提出了增设整流导板的改进措施,并对水流流态改善前、后的水力特性进行了对比研究。研究表明:增设整流导板后,主流区基本位于转弯段的中间部分,主流衰减效果显著;弯段上游回流区的尺度大小、流速值与常规水池相当;弯段、弯段下游回流区的尺度减小,流速值明显减小。

竖缝式鱼道90°转弯段水力特性的数值模拟

受枢纽布置与地形地质条件影响,竖缝式鱼道穿越公路、桥梁等建筑物或实现大转弯时通常需要布置90°转弯段。根据导板的布置位置,90°转弯段分为内内型、内外型、外内型与外外型4种类型。采用数值模拟技术计算4种类型90°转弯段的水流流场,主流区水流均紧贴边墙流动,主流区两侧出现尺度过大的回流区。针对出现的不利流态,提出了以增设整流导板的方式调整水流结构,并对水流结构改进后的水力特性进行了对比研究。增设整流导板后,主流区大致居中,主流衰减效果显著;回流区尺度合理,回流流速甚小。内外型90°转弯段增设一整流导板后,yi/B值介于0.30-0.71,说明主流区主要位于转弯段中间40%区域内;主流区两侧主要分布着3个回流区,位于弯段与弯段下游回流区的尺度最大,影响域为常规水池面积的0.9倍,长宽比为3.25,说明大尺度回流区的影响域为椭圆形区域,可便于鱼类游入与游出;弯段与弯段下游回流区内,靠近边墙的最大流速不超过竖缝断面平均流速的0.23倍,中心流速甚小,有利于鱼类良好休憩。内外型90°转弯段水流结构改进效果较其他3种类型更为明显,在实际工程中可考虑优先采用。

天然沸石对氮肥工业废水的处理性能研究

针对中国华北地区氮肥工业废水含高浓度氨氮、超标磷与难降解成分的问题,研究了附近区域不同品种沸石的工业废水处理性能与表征。研究结果表明:1)华北地区具有代表性的绿色沸石对氮肥工业废水的脱氮效果较其他品种沸石显著,其对氮的吸附容量达到10.18mg/g左右;2)氮肥工业废水经过不同品种沸石的吸附作用后,其总磷浓度基本达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准;3)沸石对COD与H^+具有一定的吸附作用,吸附后氮肥工业废水的导电性能下降;4)丰富的化学成分与良好的物理特性使绿色沸石具有显著的离子吸附与交换性能。对于高浓度氮肥工业废水,绿色沸石吸附法较生物降解法具有更广阔的应用前景。

模拟突放水体问题的SPH方法

采用SPH方法数值模拟了二维方形水箱突放水体各时刻流动的情况,计算结果表明:模拟过程中,整个水体的密度和速度值变化不大,而压强值变化比较大。数值模拟粒子分布图可以显示出各时刻整个水体的流态、各时刻闸门开启情况及闸门对周围水体流态的影响等,闸门开启的1.460 3 s时刻,闸门左侧部分水体有相对下降缓慢的特殊流态。

芬顿氧化-混凝深度处理二级出水试验研究

为了解决污水处理厂二级出水中有机物、总磷(TP)等污染物的超标问题,采用芬顿氧化-混凝工艺对污水进行深度处理,通过正交试验和单因素试验探讨了该工艺对污水的处理效果。研究表明:在芬顿氧化反应时间为40min,初始pH值为6.0,FeSO_4·7H_2O和H_2O_2投加量(质量浓度)分别为600mg/L和850mg/L,且混凝反应pH值为8.0,阴离子聚丙烯酰胺(APAM)投加量(质量浓度)为3.0mg/L的最优反应条件下,出水化学需氧量(COD)、色度和TP的去除率分别为97.5%,96.7%和99.2%,且均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。该工艺作为污水深度处理技术,可广泛应用于城镇污水处理厂对难降解污染物的深度处理。

双侧竖缝式鱼道水力特性研究

研究分析不同水池长宽比条件下双侧竖缝式鱼道的水池流场结构及其水力学指标,为双侧竖缝式鱼道布置参数的优化选择提供技术依据。基于单侧竖缝式鱼道体型参数的研究成果,选取导板长度与水池宽度之比为0.25、竖缝宽度与水池宽度之比为0.15、导向角度为45°作为研究的基本体型;鱼道来流边界设置为压力进口,上游水深设置为2 m,出流边界设置为压力出口,下游水深设置为2 m;模型顶部设置为压力进口,进口压强为1.01×105Pa,边墙设置为固壁边界。采用三维数值模拟的方法研究分析了水池长宽比分别为4∶8、5∶8、5.5∶8、5.75∶8、6∶8、6.5∶8、7∶8、8∶8、9∶8的条件下双侧竖缝式鱼道的水池流场结构及其水力学指标。在不同水池长宽比条件下,鱼道常规水池内存在3种典型流场结构,其主流轨迹线、主流流速沿程衰减规律以及回流区分布等水力学指标均有不同,典型长宽比取值区间分别为4∶8～5.5∶8、5.75∶8～6.5∶8及7∶8～9∶8;对比发现,长宽比在5.75∶8～6.5∶8区间范围时,主流区宽度相对较大,水池空间利用较为充分,沿程流速衰减情况也较好,回流区主要分布于主流两侧且大小适中。初步认为长宽比5.75∶8～6.5∶8的水池流场结构较为合理。

天然沸石的脱氮除磷研究

以河南某地沸石为材料,采用正交试验法,考察沸石粒径A、投加量B、搅拌转速C、吸附时间D及pH值E等因素对其脱氮除磷的影响,试验采用L16(45)的正交表,极差分析显示:粒径、用量和转速是该沸石脱氮除磷的显著因素,显著性大小的排序为:A>C>B>E>D。同时将其与浙江缙云沸石的脱氮除磷效果进行了比较,试验结果显示河南某地沸石的除磷率较高,并对其除磷机理进行了分析。

蓄热式氧化器处理挥发性有机物的数值模拟技术及应用进展

针对蓄热式氧化器(RTO)处理VOCs的数值模拟技术,归纳了国内外蓄热体换热、VOCs破坏去除率等方面的科研成果,总结了其在实际运行中的应用进展,并基于已报道的研究成果与科学前沿,提出了新的发展趋势。

不同养护时间对混凝土温度和应力的影响

针对混凝土表面养护问题,运用有限元分析软件,结合实例对比计算不同养护时间对某闸墩底板混凝土温度场、应力场的影响。结果表明:该工程混凝土养护时间为7 d时可以达到较好效果。选取合适的养护时间不仅可以降低其早期内外温差和表面温度应力,避免温度裂缝的出现,还可以节约成本,加快施工进度。

煤基合成油废水处理技术研究

煤基合成油废水通常采用生物处理,但出水COD与色度难以达到排放标准。提出"两级好氧+混凝沉淀+臭氧氧化"工艺技术,以提高COD和色度的去除率。研究结果表明:该废水经两级好氧生物处理后,COD去除率为87.3%;混凝沉淀过程中絮凝剂PAC(聚合氯化铝)与PAM(聚丙烯酰胺)的最佳投药量分别为750.0mg/L和3.5mg/L,COD去除率为42.6%;通过臭氧氧化,色度去除率在90.0%以上。因此该废水通过以上工艺处理后,其出水COD与色度指标均能达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准要求。

天然片沸石对废水中氨氮的吸附机理研究

为了探索天然片沸石对高氨氮废水的吸附机理及最佳再生方法,选取河北省天然片沸石为研究对象,采用单因素试验法,通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学进行研究。结果表明,在温度25℃下,粒径为50~600μm,氨氮质量浓度为500 mg/L时,准二级动力学方程更能准确地描述片沸石对氨氮的吸附过程,颗粒内扩散和液膜扩散在吸附过程中占主导地位;当温度为45℃,片沸石的饱和吸附量为7.81mg/g,吸附等温试验较符合Freundlich模型。吉布斯自由能ΔG<0,吸附是自发的吸热反应,适当升高温度可提高片沸石的吸附量。对饱和片沸石的最佳再生溶剂为0.1mol/L的NaCl溶液,解吸率为79%,且可多次洗脱再生。研究结果有助于进一步提高片沸石在氨氮废水处理中的经济效益和环境价值,使得沸石在工业废水处理中的应用前景更加广阔。

水泥三喷腾分解炉煅烧过程数值模拟研究

为了深入研究分解炉内的煅烧过程,提高煅烧效果,运用Fluent软件对国内某水泥公司4 500 t/d TTF分解炉进行了数值建模。在选取Standard k-ε模型、离散相模型和组分传输模型模拟出流场和温度场的基础上,分析了煤粉燃烧过程及生料角度、三次风速度和温度对炉内煅烧过程的影响。结果表明:生料入射角度对分解率有较大的影响;三次风速度较大时,生料分解率和焦炭燃烬率也较高;三次风温度升高,会引起助燃空气不足,降低焦炭反应活性,从而降低燃烬率;通过优化3个参数,CaCO_3分解率达到90.3%,焦炭燃烬率达到88.0%。开展水泥分解炉煅烧过程数值模拟研究并将之应用于实际工程项目中,可为优化水泥生产工况提供理论参考,对水泥工业与资源环境的协调发展具有较大的现实意义。

水泥回转窑煤粉燃烧过程的数值模拟

为了研究水泥回转窑NO_x浓度与温度的变化规律,对其内煤粉燃烧过程进行数值模拟,模拟结果与监测数据相对吻合。研究结果表明:当煤粉喷入量为一次风量的0.5~1.0倍时,水泥回转窑冷却段、煅烧段、过渡段、出口NO_x浓度分别为0、100~1300 mg/m^3、200~1300 mg/m^3、100~1000 mg/m^3,温度分别为1100~1300 K、1400~1900K、1600~1750 K、1300~1700 K;煤粉喷射量为一次风量的0.6~0.8倍时,水泥回转窑内NO_x浓度较低、温度较高,较为适合实际水泥生产工艺。

数值模拟分解炉气流紊动特性及对颗粒运动的影响

为了系统分析分解炉内窑尾烟气与三次风的掺混流态及影响煤粉、料粉颗粒运动的规律,利用紊流模型与粒子追踪模型的数值模拟方法,研究了分解炉气流紊流强度、涡量及螺旋度的沿程分布规律及颗粒的运动规律,研究表明:①窑尾烟气与三次风的耦合作用,导致掺混区的气流流态表现出强紊动特性;②紊动区内颗粒发生强烈地脉动现象;③窑尾烟气与三次风的掺混作用、边壁条件的变化均能激发颗粒的绕轴旋转特性;④煤粉与料粉颗粒在分解炉内进行“螺旋式”上升或下降运动。

竖缝式鱼道的水力特性研究

竖缝式鱼道因其过鱼效率高、对水位变化的适应能力强等技术优势而在国内外得到了广泛的工程应用。采用数值模拟计算方法，对竖缝断面平均流速分别为O．8、1．0、1．2、1．5、1．8、2．Om／s条件下竖缝式鱼道的水流结构进行了计算研究。研究结果表明，在0．8—2．Ovals范围内，竖缝断面平均流速值的大小对于各级水池内主流区分布、主流流速的沿程衰减规律以及竖缝断面流速分布并无显著影响，表明作者早先研究取得的研究成果具有较好的普适性。在此基础上，进一步研究了竖缝断面流速分布与各级水池内主流流速分布的变化规律。

农林生物质锅炉烟气排放特性及其SNCR脱硝效果的数值模拟

以河北省典型生物质发电厂生物质锅炉为研究对象,在对其农林生物质燃料组成进行分析的基础上,借助FLUENT软件对生物质锅炉烟气排放特性及SNCR脱硝性能进行数值模拟。结果表明,与单一生物质相比,小麦秸秆、果木枝、树皮3种生物质按照0.3∶0.4∶0.3配比构成的农林混合燃料具有更低的N含量(0.39%)。不同生物质燃料燃烧排放的烟气中NO平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆(503.6 mg∙m^(-3))>果木枝>树皮>混合燃料(369.2 mg∙m^(−3));排放的SO_(2)平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆>混合燃料>树皮>果木枝;CO:树皮>小麦秸秆>混合燃料>果木枝;排放的CO_(2)平均质量浓度由高到低依次为混合燃料>果木枝>树皮>小麦秸秆。SNCR脱硝数值模拟得出,将还原剂(尿素)喷嘴高度设置在8~11 m、喷嘴数量为10个、反应温度约为900 K、氨氮比为1.5时,SNCR脱硝率最高(78.7%)、NO排放浓度最低(78.7 mg∙m^(−3))。本研究结果表明,混配的农林生物质燃料具有更好的燃烧性能,经燃烧产生的NO质量浓度最低,这说明在满足SNCR最佳工艺运行参数条件下,NO更易实现低排放要求。

水泥分解炉SNCR工艺模拟及优化

以某水泥公司4 000 t/d的TTF分解炉为研究对象,采用Standard k-ε及组分传输模型模拟分解炉内流场、温度场、NO浓度分布、选择性非催化还原（Selective Non-catalytic Reduction,SNCR）脱硝工艺,并研究喷氨位置及喷氨量对脱硝效率的影响。结果表明：分解炉内流场、温度场、NO浓度呈对称分布;分解炉内存在4个较大的回流区,物料分散均匀;炉内温度主要集中在1 250 K左右,存在两个高温区;炉内NO最高浓度约为650 mg/m^3,出口处为394.87 mg/m^3;喷氨位置分别在分解炉上部柱体底部、中部柱体上部和中部柱体中部时,与上部柱体顶部相比NO浓度分别降低20.03%、17.79%和18.96%;氨水用量为0.015-0.02 kg/s时,分解炉出口处NO浓度随着喷氨量的增加而减小。

高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养及其特性分析

为实现高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养,以反硝化颗粒污泥为接种污泥,对高氯酸盐还原颗粒污泥的快速培养进行了研究。在降低进水硝酸盐(NO3-)浓度的同时,采用逐步升高进水高氯酸盐(ClO4-)浓度的方法,考察了高氯酸盐还原颗粒污泥培养过程中ClO4-的去除以及颗粒污泥的特性。结果表明:以反硝化颗粒污泥为接种污泥,经过50 d快速培养出高氯酸盐还原颗粒污泥,ClO4-去除速率达96%以上;其混合液悬浮固体浓度(MLSS)为50.68 g·L-1,混合液挥发性固体浓度(MLVSS)为40.58 g·L-1,主要粒径分布在<0.60 mm和1.00~2.00 mm。NO3-浓度逐步降低的培养方式可缓解ClO4-对颗粒污泥中各类微生物的毒性,为高氯酸盐颗粒污泥的快速培养提供了新的方法,具有重要的理论和实践意义。