应用屏栅电离室测量^(16)O(n,α)^(13)C反应的模拟研究

基于Geant4建立了一套利用屏栅电离室测量^(16)O(n,α)^(13)C反应的模拟方法,能预测不同入射中子能量、不同屏栅电离室结构、不同工作气体和样品参数等实验条件下屏栅电离室测量到的阴极-阳极幅度2维谱。为了验证该模拟方法的可靠性,在北京大学4.5 MV静电加速器上开展了实验,实验所用的中子能量为5.06 MeV,工作气体为0.3 MPa的Ar与体积分数为3.45%CO 2组成的混合气体(其中的氧作为待测样品)。实验测得了屏栅电离室的阴极阳极幅度2维谱,且模拟与实验结果吻合较好。基于此模拟方法提出了一套实验条件的优化方案,可为下一步在宽能区精确测量^(16)O(n,α)^(13)C反应截面提供参考。

氮掺杂及表面活性剂辅助Co-N@C催化剂的制备及催化加氢应用

设计具有高稳定性和高催化活性的非贵金属纳米催化剂是催化加氢工业化的迫切需求,金属有机框架衍生形成的非贵金属纳米颗粒均匀分散在多孔碳网格中被认为是构筑高稳定性和高活性催化剂非常有效的方法。本文通过金属钴离子和含氮配体/含羧酸配体之间的络合作用,非离子型表面活性剂辅助制备获得钴基金属有机框架(Co MOF)前驱体,进一步高温衍生获得金属纳米颗粒均匀分布的Co-N@C催化剂,研究含氮配体和表面活性剂的用量对Co MOF形貌及相应催化活性的影响。Co-N@C催化剂应用于催化邻氯硝基苯的加氢还原表现出优异的活性和选择性,在80℃、2 MPa H2压力下,反应60 min,转化率为100%,选择性为99.9%。此外,该催化剂对其他含卤素、醛基等硝基苯类化合物亦显示出优异的催化活性和选择性。

多级A/O+臭氧氧化工艺在畜禽养殖污水提标改造工程中的应用

文章以某自繁自养生猪养殖场污水处理提标改造为例,对采用原有多级A/O+臭氧氧化工艺处理生化碳氮比(C/N)低、反硝化效果差、运行费用昂贵、出水总氮仍高等存在的问题进行分析,针对存在的问题,对原有功能单元进行工艺改良和运行参数优化,改造后的多级A/O+臭氧氧化组合工艺出水总氮可稳定低于45 mg/L,满足当地纳管水质要求,为畜禽养殖污水实现总氮达标提供了可行的技术支持。

A^2O工艺和A^2O+BCO工艺的脱氮除磷性能比较

以实际低C/N生活污水为研究对象,依次分别采用A^2O工艺和A^2O+BCO(生物接触氧化)工艺考察系统的脱氮除磷性能.试验在进水负荷和运行参数基本维持不变的情况下运行134d.结果表明,相对于A^2O系统,A^2O+BCO系统由于采用双污泥工艺,硝化菌和聚磷菌(PAOs)污泥龄分离,同时反硝化除磷"一碳两用",碳源利用率更高,TN和TP去除率分别提高了18%和28%.其次FISH试验表明,在稳定运行的A^2O+BCO工艺中,PAOs比例为22%,远远超过A^2O中7%的比例,从微生物角度证明了脱氮除磷效果好的原因.

改良A^2/O对低C/N城市污水的脱氮除磷研究

针对牡丹江城市污水低C/N水质特点,依据现有污水处理厂广泛应用的A^2/O工艺,提出一种改良A^2/O工艺,并投加填料以期解决脱氮除磷过程中存在的碳源竞争、污泥龄矛盾等问题。通过控制回流至预缺氧段的污泥量,回流体积比为15%时,获得最释磷效果,并探讨了其对除磷效果的影响作用,考察至好氧段的污泥回流量与好氧段NH_3-N去除的关系,并分析了缺氧段硝化液回流量对TN去除的影响,污泥回流体积比为50%时,达到最佳效果,硝化液回流体积比为2.5时,获得最佳处理效果;同时研究了投加填料后污泥龄的调整对工艺脱氮除磷的影响。改良A^2/O工艺能够有效地解决反硝化细菌和厌氧释磷菌对有机物的竞争,通过投加填料可有效缓解脱氮与除磷之间存在的污泥龄矛盾。

长泥龄改良A^2/O工艺的短程硝化反硝化除磷

为解决传统A2/O工艺硝化与除磷泥龄(SRT)之间的矛盾,进一步提高低C/N(P)比生活污水同步脱氮除磷效率,采用一种改良A2/O工艺在长SRT条件下处理生活污水。试验结果表明,该工艺可有效筛选和强化反应器内活性污泥,并大量富集长SRT的反硝化除磷菌(DPAO)。通过亚硝酸盐氧化菌(NOB)淘洗阶段后,反应器在SRT=19.6d、A2O段污泥浓度(MLSS)=5.5 g·L-1、水力停留时间(HRT)=8.2 h、污泥回流比(R)=90%、硝化液回流比(r)=250%、溶解氧(DO)=1.5~0.3 mg·L-1,间歇曝气段HRT=4 h、曝气周期1 h曝气1 min(DO=0.3~0.5 mg·L-1)、沉淀59 min条件下长期运行,COD、NH+4-N、TP和TN的平均去除率分别为88.71%、99.2%、93.77%和89.52%,出水亚硝化率(NO-2-N/NO-x-N)可达97.2%,DPAO占聚磷菌(PAO)比为95.5%。污水中约72.96%的COD被DPAO合成PHA除磷,15.75%的COD由异养反硝化消耗,约41.96%和31.31%的N分别通过反硝化除磷和异养反硝化去除。剩余污泥主要由DPAO和反硝化菌增殖产生,分别占82.74%和17.24%,较传统脱氮除磷途径减少了58.76%的碳源消耗和44.6%的污泥排放。

倒置A^2/O工艺的短程生物脱氮中试

在中试规模的倒置A2/O工艺中,考察了通过控制溶解氧浓度实现短程硝化反硝化的效果。试验表明,在溶解氧为0.30.8 mg/L的条件下,可以实现短程硝化反硝化,平均亚硝化率可达64.5%,对TN的平均去除率为66.8%,但易导致严重的污泥膨胀;在低氧(DO=0.30.8 mg/L)与常氧(DO=1.62.5 mg/L)模式交替运行的条件下,可以维持稳定的短程硝化反硝化,平均亚硝化率可达48.4%,对TN的平均去除率为64.3%,对TP的平均去除率可达38.5%,污泥的SVI控制在112 mL/g左右。

A^2O工艺中的反硝化除磷及其强化

为研究A2O工艺中的反硝化除磷现象及影响因素,采用52.5L的A2O反应器处理实际污水.结果表明:正常运行的A2O工艺中存在反硝化除磷现象,在系统HRT为8h,污泥回流比为70%和内回流比为250%的情况下,A2O系统中缺氧区吸磷占总吸磷量的36%左右,序批试验表明,此时反硝化除磷菌占总除磷菌的35.4%.原水的C/N比越低,反硝化除磷的比例越高,但是过低的C/N比会导致TN去除率低下.将缺氧区和好氧区的容积比从1/1扩大到5/8,延长反硝化除磷反应的时间,TN去除率可从62%提高到70%左右,相比单纯提高内回流比更节能.强化A2O工艺中的反硝化除磷,为传统A2O工艺在处理低C/N比污水时提高脱氮除磷效率提供了一个新思路.

工频交流电压下C6F12O与N2混合气体的击穿特性和分解特性

探索了新型环保绝缘气体C6F12O与N2混合气体在交流电压下的击穿特性和分解特性。讨论了C6F120与N2在设备中使用的混合比，并在工频交流平台下进行击穿实验，探究C6F12O与N2混合气体在准均匀场下的击穿性能并与SF6混合气体进行比较。对3％C6F120与N2混合气体进行100次击穿实验后采用GC．MS定性检测混合气体击穿后的分解产物，最后采用密度泛函理论计算分解产物的生成过程，分析温度对生成能量的影响并计算分解产物分子轨道间隙。实验结果表明：在0．10MPa下3％C6F120与N2混合气体的击穿电压约为纯N2的1．7倍，与10％SF6与N2混合气体的击穿电压相当。击穿后检测到的分解产物主要为cF4、C2F6、c3F6、C3F8、C4F10和C5F12。计算表明：生成主要分解产物的反应能量随着温度升高呈现不同的变化趋势，且分解产物的分子轨道间隙值由大到小的排序依次为CF4，C2F6，C3F8，C4F10，C5F12，C3F6。CF4分子的轨道间隙值最大，约为12．590eV。

分段进水A/O工艺处理城市污水的试验研究

针对目前国内外对分段进水工艺的研究只是停留在过程仿真或对模拟生活污水的研究阶段,通过采用城市污水对该工艺的运行特性与优化控制进行了较详尽的基础研究.通过3个阶段试验,比较了不同ρ(C)/ρ(N)对提高分段进水A/O工艺脱氮效率的影响,对优化控制运行该工艺提供了理论基础.

多点进水改良型复合A^2/O处理低C/N污水

以低C/N比城市生活污水为研究对象,重点考查了改良A2/O工艺的脱氮除磷性能。原水按一定比例分配给厌氧池和缺氧池,以合理分配厌氧释磷和缺氧反硝化所需的碳源;在好氧池和缺氧池中分别投加填料,以稳定系统的硝化和反硝化效果,提高系统的脱氮性能;厌氧池和缺氧池出水都直接进入好氧池。在进水COD/TN平均为5.54,HRT为11h,SRT为15d,MLSS为3000~4000mg·L-1,污泥回流比为50%条件下,通过三种不同进水分配比以及三种混合液回流比的对比试验研究,得到系统最佳进水分配比5∶5,对分配脱氮和除磷所需碳源更加合理;而混合液回流比为200%,过高会破坏缺氧池的溶解氧环境,过低又会导致缺氧池反硝化作用不能充分发挥。在最优工况下COD、NH3-N、TN和TP出水水质分别为29.7、0.1、11.8和0.42mg·L-1,平均去除率分别达到87.8%、99.7%、72.4%和91.3%,出水优于国家GB 18918—2002一级A排放标准,并且在缺氧池中发生了明显的反硝化除磷现象。

C/H/O/N/S/Cl/K/Na元素的详细化学反应机理的简化与验证

基于Senkin模型,应用自编化学反应机理简化程序,结合Kinalc和Mechmod开源程序,发展了详细化学反应机理的简化与验证方法.以电站锅炉燃烧的计算流体力学(CFD)数值模拟为应用背景,建立了考虑C/H/O/N/S/Cl/K/Na元素的详细化学反应机理(115组分,1,342基元反应),并运用此方法得到简化反应机理(28组分,20反应).验证结果表明,该简化机理在锅炉运行的主要参数变化范围内(温度T=1,100～1,500,℃,过量空气系数λ=0.8～1.2)具有较好的准确性和较高的计算效率,可应用于锅炉燃烧的CFD计算.

环保气体C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的绝缘性能及其应用

近期氟化腈和氟代酮类气体及其混合气体作为潜在的SF_6替代气体受到关注。为此针对C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的绝缘性能及其作为绝缘介质应用时的配比、压力等的选取问题开展了详细的理论研究。首先,基于已报道的C_4F_7N和C_5F_(10)O液化温度数据,通过拟合得到了两种气体的Antoine特性常数;然后,将Antoine蒸汽压方程和汽液平衡基本定律相结合,研究了C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的饱和蒸气压特性,讨论了这两种混合气体在不同温度限制下的应用方案;最后,利用文献报道的实验数据,计算得到了C_4F_7N和C_5F_(10)O与CO_2混合气体的临界击穿场强数据,进而结合饱和蒸气压特性研究了两种环保混合气体的绝缘性能及其应用的可行性。研究结果表明:C_4F_7N-CO_2混合气体在讨论的3种温度(-5℃、-15℃和-25℃)限制下所能达到的绝缘强度明显高于C_5F_(10)O-CO_2混合气体,采取适当混合比的C_4F_7N-CO_2混合气体能满足当前电力设备应用所需的环境温度要求,且绝缘性能较好,全球变暖潜能值(global warming potential,GWP)较低。如在-25℃温度限制下,5%C_4F_7N-95%CO_2混合气体约在0.65 MPa时可达到0.5 MPa下SF_6气体的绝缘强度,C_4F_7N摩尔分数低于20%的C_4F_7N-CO_2混合气体GWP值低于850。

A^2/O系统受低C/N冲击及修复前后的微生物活性研究

利用2套A2/O工艺装置,通过在实际污水中添加铵盐的方式模拟低C/N冲击的不利情况,采取常规工艺调控措施进行修复,研究了冲击及修复前后的微生物活性变化.结果表明,A2/O系统在受到低C/N冲击之后,耗氧呼吸速率(OUR)、脱氢酶活性(DHA)、三磷酸腺苷(ATP)和聚β-羟基丁酸(PHB)4项指标迅速响应,降幅分别为81.8%,87.0%,90.5%和72.9%.提高污泥回流比和减小污泥龄都是有效的修复措施.修复期间,4项指标均呈现先快后慢的回升规律.提高污泥回流比是通过降低冲击负荷的方式实现OUR指标的基本回复,但DHA、ATP和PHB较受冲击前水平还有10%~20%不等的差距.减小污泥龄是通过逐步排出受损污泥来消除冲击的不利影响,过程中A2/O系统的处理效果不佳,但最后4项指标能够完全恢复.

甲基、氨基和甲胺在清洁及C(N，O)改性的Mo(100)表面的吸附

采用广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论(DFT),并结合平板模型,研究了甲基、氨基和甲胺在清洁及C(N,O)改性的Mo(100)面的吸附行为.计算结果表明,在较低覆盖度下(θ=1/6ML(monolayer)),吸附物种在不同表面上的稳定吸附位的吸附能变化不大;而在较高覆盖度下(θ=1/4ML),其稳定的吸附位置可能发生变化,且吸附能有了明显的区别.它们在改性的Mo(100)表面吸附能较清洁表面小,并且按C、N、O的顺序降低.究其原因可归结为C、N、O改性原子的存在使得金属表面的供电子能力减弱,从而导致金属的d带中心的下移.通过对金属Mo的d带性质的分析,发现d带中心只能笼统地说明改性原子对于清洁表面的性质有一定的影响,不能很好地体现C、N、O对于清洁表面性质影响的差异,而dz2轨道的能量中心却能很好地反映出吸附物种在改性表面上的吸附能按C、N、O的顺序依次减小这一规律.

进水C/N对A^2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响

采用厌氧/缺氧/好氧与生物接触氧化工艺组成的双污泥系统(A^2/O-BCO)处理实际生活污水.通过投加乙酸钠调节进水碳氮比(C/N=2.44~8.85),考察了系统的反硝化除磷特性.试验结果表明:进水有机物主要是通过改变硝化性能(即缺氧段反硝化负荷)以及聚-β-羟基链烷酸脂(PHA)的贮存和利用,进而影响系统的脱氮除磷效果.当进水C/N为4~5时,COD、TN和PO_4^(3-)-P去除率分别达到88%,80%和96%,实现了有机物、氮和磷的同步高效去除.碳平衡分析表明,A^2/O反应器去除的COD占去除总量的71.86%~77.28%,BCO反应器去除的COD仅占2%~12%,碳源的高效利用是A^2/O-BCO工艺在低C/N条件下实现深度脱氮除磷的重要原因.此外,通过进水C/N与曝气量、硝化液回流比、厌/缺氧反应时间等相关性的分析,提出了系统的优化运行策略.

设施菜田土壤pH和初始C/NO_3~–对反硝化产物比的影响

【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N_2O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同p H和初始C/NO_3~–条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤p H分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测p H分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理(CK)外,其他有效性碳与硝酸盐(C/NO_3~–)的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种p H条件下均设置4个C/NO_3~–水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统(Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的N_2O、NO、N_2和CO2浓度的动态变化,通过计算N_2O/(N_2O+NO+N_2)指数估算反硝化过程N_2O的产物比。【结果】增加土壤的p H能显著减少设施菜田土壤N_2O和NO的产生量,酸性(p H 5.63)土壤的N_2O、NO产生量峰值在不同初始C/NO_3~–比下均显著高于中性(p H 6.65)和碱性(p H 7.83)土壤(P<0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO_3~–下有利于减少反硝化过程N_2O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤p H和初始C/NO_3~–比对土壤N_2O的产生有极显著的交互效应(P<0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N_2的产生速率(P<0.05),且与对照相比,不同p H的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N_2O向N_2的转化。在不同初始C/NO_3~–下碱性土壤的CO2产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO2产生量(P<0.05)。酸性土壤的N_2O产物比在不同初始C/NO_3~–下均极显著高于碱性土壤(P<0.01),且不同初始C/NO_3~–下的土壤N_2O产物比随p H的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系(P<0.01)。【结论】土壤p H降低是设施菜田土壤N_2O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N_2O的产生量减少。土壤p H升高和初始C/NO_3~–增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N_2O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤p H和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。

植物残体施用对土壤排放N_2O的影响

采用室内培养实验,研究正常温度(20℃)和正常水分(25%)条件下,植物残体施用对土壤N2O排放规律和排放量的影响。结果表明,植物残体施用显著影响土壤N2O排放,不同处理之间土壤N2O排放量存在较大差异。相关分析结果表明,各处理N2O排放量与植物残体的C/N呈显著负相关,与土壤中微生物活性及C,N含量呈显著正相关。各处理化肥的N2O排放系数与植物残体的C/N比呈显著负相关。

pH值对二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬的影响

为获得不同pH值对测定六价铬(Cr(Ⅵ))的影响,以标准分析方法二苯碳酰二肼(C13H14N4O)分光光度法为基础,选用2种体积浓度的水样,分别加入不同的酸量,测定吸光度。经EXCEL软件对实测数据分析,得出加酸量与吸光度具有紧密的相关性,发现吸光度随着溶液pH值的减小而减小,酸度偏大,测定的实际结果比真实值小,pH值的不同对Cr(Ⅵ)测定结果具有影响。采用灰色系统模型GM(1,1)对实验数据进行处理,推导出不同酸度下的吸光度直线方程式。经t检验和F检验证明,计算出的吸光度值与测定值不存在显著性差异,可帮助定量掌握不同酸度条件下对测定Cr(Ⅵ)产生影响具有一定的作用。

ρ(C)ρ/(N)对污水反硝化过程中N_2O产生的影响

利用SBR反应器硝化结束的混合液,通过投加不同碳源量和利用内源碳源反硝化,考察了不同ρ(C)/ρ(N)对污水反硝化过程中N2O产生情况的影响.控制ρ(C)/ρ(N)分别为0、1.2、2.4、3.5、5.0和20,结果发现,不投加外碳源条件下,利用内源碳源反硝化过程反硝化率仅有10%,产生的ρ(N2O)也很低.投加外碳源控制ρ(C)/ρ(N)为1.2和2.4条件下,反硝化率分别为18.44%和33.55%,产生的ρ(N2O)同样较低,ρ(C)/ρ(N)=3.5和5.0时,反硝化率升高到了71%和91.4%,产生的ρ(N2O)也升高到0.227 mg/L和0.135 mg/L,是不加外碳源时产生量的30倍和18倍.继续提高ρ(C)/ρ(N)到20,发现反硝化率可以达到99.29%,产生的ρ(N2O)增高到了0.317 mg/L.可见,在污水反硝化过程中,虽然ρ(C)/ρ(N)过低产生的ρ(N2O)很少,但严重影响反硝化效果,要得到较高的反硝化率,需要较高的ρ(C)/ρ(N),但是ρ(C)/ρ(N)较低和过高时都会产生较高的ρ(N2O),所以,污水反硝化过程中应该控制ρ(C)/ρ(N)在5左右,既可以实现较高的反硝化氮去除率,又可减少ρ(N2O)的产生.