曝气位置对铁碳-沸石人工湿地污染物去除和温室气体排放的影响及微生物群落分析

为探究曝气位置与铁碳-沸石填充体积比对人工湿地污水净化及温室气体排放的影响,根据曝气位置和铁碳-沸石填料体积比不同构建了8个人工湿地,其中全程曝气处理分别为:F8T2(80%沸石+20%铁碳)、F6T4(60%沸石+40%铁碳)、F4T6(40%沸石+60%铁碳)、以及对照组F(100%沸石);半程曝气人工湿地分别对应为:F8T2-P、F6T4-P、F4T6-P和F-P。对人工湿地系统出水水质、温室气体和微生物群落进行分析测定。结果表明,与全程曝气相比,半程曝气显著提升了各人工湿地上层水中DO的含量(P<0.05),COD和NO_(3)^(-)-去除率均达到94.5%以上,F8T2-P、F6T4-P和F4T6-P出水中NH_(4)^(+)-N平均质量浓度分别显著降低了50.40%、54.18%和51.00%(P<0.05)。曝气位置对铁碳-沸石人工湿地CH_(4)排放影响并不显著,但显著减少了N_2O的排放(P<0.05)。相较于全程曝气人工湿地,F8T2-P、F6T4-P和F4T6-P中N_(2)O排放通量分别显著降低了44.03%、35.62%和44.54%(P<0.05)。添加铁碳增加了pmo A、nos Z、nir S和nir K基因丰度,降低了mcr A基因丰度,这些基因与反硝化过程和温室气体排放有关;同时,F8T2-P、F6T4-P和F4T6-P中优势菌属Micropruina、Propionicicella、Nitrospria、Thauera、Denitratisoma、Dechloromonas有利于硝化和反硝化反应的进行。半程曝气且铁碳与沸石体积比为2:8的人工湿地,具备最佳的污染物去除和温室气体减排潜能。

植物碳源添加对人工湿地水质净化效果和温室气体排放的影响

人工湿地在处理低C/N污水时存在碳源缺乏而严重限制反硝化进行的问题。为了补充反硝化需要的碳源,选择稀碱加热后的玉米芯(下称玉米芯(预))和普通玉米芯作为外加碳源引入湿地系统,开展了两个阶段的实验,分别为植物碳源预处理和不同碳源投加量(C/N=6、5、4)对人工湿地水质净化效果和温室气体排放的影响。第1阶段实验结果表明,人工湿地投加植物碳源后,会降低COD和NH_(4)^(+)-N的去除率,投加了玉米芯(预)和玉米芯的人工湿地出水COD值分别在19.25~25.97 mg·L^(-1)和22.22~23.56 mg·L^(-1),COD平均去除率分别在82.61%~87.12%和84.22%~85.13%,NH_(4)^(+)-N的平均去除率分别在82.44%~92.53%和78.27%~92.86%,而对照组NH_(4)^(+)-N的平均去除率均在90%以上。投加碳源后,系统对NO_(3)^(-)-N的平均去除率都在99%以上。植物碳源的添加并没有显著增加CH_(4)的排放通量,但会明显增加N_(2)O的排放通量(P<0.05)。第2阶段实验结果表明,随着C/N的增加,出水COD值也逐渐增加,C/N=6、5、4的COD平均去除率分别为86.38%、88.76%和92.38%;C/N=6、5、4的出水NH_(4)^(+)-N质量浓度都极低,去除率均达99%以上,出水TN主要以NO_(3)^(-)-N为主,C/N=6、5、4下的NO_(3)^(-)-N平均去除率分别为62.75%、58.41%和47.70%;人工湿地N_(2)O的排放通量随着C/N的增加而增加,而CH_(4)的排放通量相比第1阶段均有所降低,C/N=6、5、4的人工湿地表现为CH_(4)的弱源。以上研究结果表明植物碳源的添加提高了系统对氮素的去除,随着C/N的增加,系统对氮素的去除效率也在增加;但植物碳源的添加增加了温室气体N_(2)O的排放,且N_(2)O是综合GWP的主要贡献源,贡献率占90%以上。

具有异常放热现象的Fe-Nb-B-Y非晶合金燃烧机理

通过同步辐射原位高能X射线衍射,结合差式扫描量热、热重分析、X射线光电子能谱等检测手段,对具有异常放热现象的铁基非晶合金条带的燃烧机理进行了系统研究。结果表明,相比不具有异常放热现象、无法自蔓延燃烧的Fe-Nb-B-Y非晶合金成分,具有异常放热现象的(Fe_(0.72)B_(0.24)Nb_(0.04))_(95.5)Y_(4.5)非晶条带由于快速晶化放热过程的催化,能够实现低着火点及自蔓延燃烧。与液-液相变相关联的异常放热现象诱导了升温过程中的快速晶化,并导致高温下的多步氧化反应。同时液-液相变导致高温氧化阶段的激活能降低,从而降低反应能垒,促进高温下的氧化反应。研究表明异常放热现象及其关联的液-液相变对铁基非晶合金的燃烧有"诱导活化"作用。

Relationship between composite structures and compressive properties in CuZr-based bulk metallic glass system

Bulk metallic glass (BMG) composites with the austenite B2 phase as reinforcement macroscopically showed strain hardening behavior due to the plasticity induced by martensitic transformation during deformation. Relationship between characteristics of the B2-CuZr reinforcing phase and uniaxial compressive properties of CuZr-based BMG composites was studied. Mechanical properties of these BMG composites were found to depend on not only the reinforced phases but also the amorphous matrix,and the yield and fracture strength can be roughly estimated by the rule of mixture principle. Distribution of the reinforced B2-CuZr phase has an important impact on the compressive plasticity even for the composites with a similar volume fraction of the crystalline phase.