Preliminary electromagnetic analysis of the COOL blanket for CFETR

The supercritical CO_(2)cOoled Lithium-Lead(COOL)blanket has been designed as one advanced blanket candidate for the Chinese Fusion Engineering Test Reactor(CFETR).This work focuses on the electromagnetic(EM)loads(Maxwell force and Lorentz force)acting on the COOL blanket,which are important mechanical loads in further structural analysis of the COOL blanket.A 3D electromagnetic analysis is performed using the ANSYS finite element method to obtain EM loads on the COOL blanket in this study.At first,the magnetic scalar potential(MSP)method is used to obtain the magnetic field and the Maxwell force on the COOL blanket.Then,the magnetic vector potential(MVP)method is performed during a plasma disruption event to get the eddy current distribution.At last,a multi-step method is adopted for the calculation of the Lorentz force and the torque.The maximum Lorentz forces of inboard and outboard blanket structural components are 5624 kN and 2360 kN respectively.

盐酸四环素长期暴露对序批式反应器性能、微生物酶活性及微生物群落的影响

本文研究了0.5 mg/L盐酸四环素(TC)长期暴露对序批式反应器(SBR)性能、脱氮酶活性、抗氧化酶和微生物群落的影响。结果表明,SBR中有机物去除能力和氨氧化能力随运行时间的延长而降低,在反应器运行第70天时,COD去除率从97.10%降低至70.33%,NH_(4)^(+)-N去除率从99.24%降低至67.44%,出水NO_(3)^(-)-N逐渐降低,SBR内没有出现NO_(2)^(-)-N积累。TC长期暴露降低了氨单加氧酶(AMO)、亚硝酸盐氧化酶(NOR)、硝酸盐还原酶(NR)和亚硝酸盐还原酶(NIR)等脱氮酶活性,增加了活性氧(ROS)的相对产生量、乳酸脱氢酶(LDH)相对释放量和部分抗氧化酶的相对活性。进水中加入TC后,微生物的丰富度、多样性和均匀性均降低,硝化菌属(Nitrospira)和反硝化菌属(Zoogloea、Thauera、Dechloromonas、Dokdonella、Hyphomicrobium和Pseudomonas)的相对丰度发生变化,微生物群落和关键微生物具有显著性差异,从而影响了SBR的脱氮性能。

碳氮比对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水性能的影响

本文研究碳氮(C/N)比变化对移动床生物膜反应器(MBBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,当C/N比从7∶1降至3∶1,出水COD浓度无明显变化,平均去除率保持在90%以上。C/N比的变化对脱氮过程有较大影响,当C/N比从7∶1降低至3∶1,NH^(+)_(4)-N去除率由89.51%±1.24%增至92.70%±1.08%,NO^(-)_(2)-N浓度由(4.84±0.50)mg/L降至0 mg/L,NO^(-)_(3)-N浓度由(0.47±0.29)mg/L升至(8.12±0.25)mg/L。C/N比的降低提高了比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率和与硝化相关的微生物酶活性,但降低了比耗氧速率、比硝酸盐还原速率、比亚硝酸盐还原速率、脱氢酶活性和与反硝化相关的微生物酶活性。松散型胞外聚合物和紧密型胞外聚合物的多糖含量随C/N比的降低而降低,说明在低COD条件下,多糖能够被微生物利用。微生物群落的丰富度和多样性随C/N比的降低而降低,硝化菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化菌属(Azoarcus、Comamonas、Hyphomicrobium、Paracoccus、Thauera、Devosia、Pseudomonas和Rhodanobacter)的相对丰度发生改变,从而影响MBBR脱氮性能。

瞬时Cu^(2+)冲击负荷对序批式反应器脱氮性能、微生物活性和微生物群落的影响

本文考察了Cu^(2+)冲击负荷对序批式反应器(SBR)脱氮性能、脱氮速率、微生物酶活性和微生物群落的影响,并评价了SBR的抗Cu^(2+)冲击负荷能力。结果表明,在100 mg/L Cu^(2+)冲击24 h后,COD的去除率由92.59%下降到47.01%,NH^(+)_(4)-N的去除率由99.64%下降到45.76%。冲击停止后,SBR脱氮性能经过61天得到恢复。比耗氧速率、脱氮速率以及相关酶活性在Cu^(2+)冲击60天后恢复正常水平。Cu^(2+)冲击促进了活性氧的产生、乳酸脱氢酶的分泌,说明瞬时冲击引起了细胞氧化应激并使细胞膜受损。过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性在瞬时Cu^(2+)冲击下明显增加,以抑制活性氧的产生。微生物群落的丰富度和多样性在Cu^(2+)负荷冲击下变化显著。SBR具有一定的抗瞬时Cu^(2+)冲击负荷的能力,Cu^(2+)冲击负荷消失后能够逐渐恢复其脱氮性能。

卧式厌氧消化反应器处理高含固污泥的特性研究

采用容积为200L的卧式厌氧消化反应器(以下简称卧式反应器),对高含固污泥(总固体(TS)≥10%(质量分数))的厌氧消化特性进行研究。通过序批运行、低负荷半连续运行、提负荷半连续运行逐步提高污泥TS从10.09%至12.58%,并对污泥颗粒的运动轨迹进行了计算机流体力学(CFD)模拟。结果表明,序批运行阶段污泥水解酸化特征显著;在低负荷半连续运行阶段,沼气产率平稳上升,在提负荷半连续运行阶段,沼气产率稳定在(0.359 2±0.011 0)m^3/(m^3·d),挥发性固体(VS)降解率稳定在22.05%±0.52%,高含固污泥在卧式反应器中厌氧消化产气性和稳定性良好。CFD模拟结果显示,污泥颗粒在卧式反应器中得到充分混合,卧式反应器运行稳定后,污泥厌氧消化剩余能量可达2.42MJ/(m^3·d),经济效益明显,具备良好的应用前景。

高温条件下混菌发酵合成气产乙酸及其群落结构

合成气(主要包括CO、H_2和CO_2)通过生物转化生产高附加值的生物燃料和化学品已引起人们广泛关注,微生物菌群作为生物转化的酶催化剂对合成气发酵产物组成和效率十分关键.通过富集得到高温条件下分别稳定转化CO、甲酸钠和合成气的厌氧菌群,探究CO与甲酸钠转化菌混培物和合成气转化菌发酵合成气生成乙酸的能力,并分析其微生物群落结构.结果显示,CO-甲酸钠转化菌混培物与合成气转化菌在合成气发酵前期主要进行CO的产氢反应生成H_2和CO_2以及同型产乙酸反应生成乙酸,CO利用率为100%,CO反应速率分别为6.93和6.34 mmol L^(-1)d^(-1);随后同型产乙酸菌利用H_2和CO_2继续合成乙酸,两者的乙酸最大累积量分别为9.11 mmol/L和8.01 mmol/L.CO-甲酸钠转化菌混培物主要菌群为Thermoanaerobacterium、Romboutsia、Ruminococcus、Clostridium、Eubacterium、Moorella和Desulfotomaculum属,合成气转化混菌则主要含有Romboutsia、Thermoanaerobacterium、Moorella、Eubacterium、Acetonema和Clostridium属,其中同型产乙酸菌广泛分布于Ruminococcus、Clostridium、Eubacterium、Moorella和Acetonema属.本研究表明复配CO和甲酸钠转化菌可用于合成气高温发酵产乙酸,且转化能力优于合成气转化菌,结果可为合成气混菌发酵提供微生物资源和技术参考.

一株新型同型产乙酸菌Clostridium sp.的自养和异养生长特性

【背景】同型产乙酸菌是一类利用乙酰辅酶A途径固定CO_2合成自身细胞物质并生成乙酸、乙醇等代谢产物的厌氧菌群,其分布广泛、种类繁多且代谢多样。深入研究同型产乙酸菌菌株的代谢能力及特性,对探索该种群的生理生化特性及其环境作用至关重要。【目的】研究一株同型产乙酸菌Clostridium sp. BXX的最适培养条件及其自养与异养生长特性。【方法】设置BXX菌株培养温度10-55°C、初始pH 6.0-9.0、NaCl浓度0-2.0%、不同氮源,测定菌体细胞含量和产物生成浓度,确定菌株最适培养条件。研究BXX菌株分别以H_2/CO_2、合成气、CO、葡萄糖、1,2-丙二醇、甲酸钠、乙二醇甲醚、甘油、丙酮酸和乳酸为底物时的底物消耗、产物生成、菌体细胞含量和pH等,探究其自养和异养生长特性。【结果】BXX菌株的最适培养温度为30°C,初始pH为7.0,NaCl浓度为1.0%,氮源为酵母粉。BXX菌株能以H2/CO2、合成气、葡萄糖、1,2-丙二醇、甲酸钠、乙二醇甲醚和甘油为底物生长,不能以CO、丙酮酸或乳酸为底物生长。【结论】BXX菌株既能自养生长产乙酸,又能异养生长产乙醇。BXX菌株是乙酸发酵的优良菌种资源,有较好的工业应用潜力。