污泥干化芦苇床中芦苇内生菌群多样性研究

以污泥干化芦苇床中芦苇内生菌的多样性作为主要研究对象,结合16S rDNA高通量测序技术与PCR-DGGE技术,对污泥干化芦苇床和天然湿地中污泥菌群及芦苇内生菌群多样性进行了比较分析。结果表明,污泥干化芦苇床芦苇内生菌的细菌类群包含了20门、30纲、73目、152科、467属、1 167种细菌。其中变形菌门(65.6%)和拟杆菌门(25.5%)占绝对优势,γ-变形菌纲是丰度最高的纲,占总数的43.4%;排前20位的优势菌种相对百分比之和为46.5%,分属于所对应的18个属、12科、10目、6纲、3门。DGGE分析表明,污泥干化芦苇床中的污泥和芦苇内生菌优势菌群的种类与天然湿地相比差异显著;同时由于污泥的影响,芦苇内生菌群种类也发生了较为明显的变化。     

芦苇床中古细菌的群落多样性分析

为了描述剩余污泥稳定化芦苇床系统中有机质矿化、甲烷排放及相关微生物多样性之间的内在关系,采用PCR-DGGE技术分析了不同芦苇床、不同季节的稳定化污泥中古细菌群落结构及其多样性。序列分析发现,与DGGE条带序列亲缘关系最近的种属为未培养古细菌和未培养产甲烷古细菌。古细菌群落结构呈季节性变化,且同一季节不同芦苇床的群落结构存在一定差异。具有通气结构芦苇床的剩余污泥中产甲烷古细菌的丰度较低,同时甲烷排放量也较低,因此设置通气结构的芦苇床设计更合理。     

芦苇床与传统干化床污泥脱水和稳定性能比较

为探明污泥干化芦苇床中积存污泥的脱水性能和稳定化进程,进行了为期3 a的试验研究.试验分3个单元,Ⅰ单元为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇.Ⅰ单元和Ⅱ单元底层通过穿孔PVC通风管与大气相连通.前2 a为负荷期,植物生长期进泥,冰封期闲置,期间每个单元进泥总厚度为8.4m;第3 a为污泥自然稳定期.结果表明:种植芦苇的Ⅱ单元和Ⅲ单元对污泥中有机质的去除效果优于传统干化床Ⅰ单元,对应的有机质降解率分别为54.5％、51.5％和43.3％,填料层设置通风结构利于污泥有机质的降解;具有通风结构的Ⅰ、Ⅱ单元比不设通风的Ⅲ单元污泥脱水率略高,平均脱水率分别为33.69％、34.15％和32.79％.经过3 a芦苇床处理,稳定化污泥最低有机质质量分数为28.7％,可以作为土地利用的营养源之一.     

剩余污泥生态稳定化过程中细菌群落的多样性分析

为了描述污泥生态稳定化过程中微生物多样性的变化趋势,应用变形梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)分析了不同时期、不同取样位置的细菌群落变化.通过对图谱的聚类分析了不同样品的相似度.计算得出香农-威纳(Shannon-Wiener)指数分别为1.93、1.89、1.80、1.98、1.91、1.83、2.41、2.38、2.32,均度指数(Pielou)分别为0.62、0.58、0.65、0.62、0.67、0.68、0.74、0.78、0.72,其从3月到9月均在上升,即稳定化过程中生物多样性及均匀度都在提高.利用测序后得到的序列进行亲缘性比对,并结合优势种属的变化分析污泥样品细菌群落的演替.结果表明,污泥不同位置的微生物群落相似度较高,不同时期的生物群落有一定的差异,推测污泥中生物种群与优势种属主要随生态稳定化不同时期而改变.序列分析以及亲缘性分析表明,优势菌株主要为放线菌门和变形菌门,有5种放线菌、5种变形菌和2种古细菌共12种属.其中拜叶林克氏菌和红球菌上升有利于对有机质的降解转化,假诺卡氏菌等致病菌的减少说明生态稳定化具有良好的作用.生态稳定化可能对致病菌的降低以及有机质的转化等具有一定的作用.     

黄河三角洲不同盐碱农田生态系统中氮循环功能菌群研究

采用Illumina Miseq对黄河三角洲盐碱农田5种典型农作物种植体系土壤中的氨氧化(amoA)和反硝化基因(nirS/nirK)进行测序,研究参与其氨氧化和反硝化过程的功能菌群落结构和多样性。结果表明,水稻土壤中的氨氧化和反硝化菌群落结构和多样性与其他4种农田土壤差异显著;土壤电导率、含水率及有效磷是造成群落结构差异的主要因子。另外,对不同作物种植体系中氨氧化和反硝化过程的优势菌研究表明,在大豆和小麦-玉米轮作中,AOB起主要的氨氧化作用,而在水稻土中是AOA;nirS和nirK型反硝化菌在水稻和大豆农田生态系统中起主要的反硝化作用,但是在不同农田生态系统中其优势菌明显不同。     

乌梁素海湖滨湿地硫酸盐还原菌群落多样性及系统发育分析

以内蒙古高原湖滨湿地乌梁素海小河口为研究对象,在湖中芦苇沉积物、湖滨沼泽水葱沉积物、湖滨碱蓬盐碱化草甸土壤、湖岸白刺荒漠化土壤的陆向分布梯度上采集样品,应用克隆文库构建技术对湿地环境中硫酸盐还原菌(SRB)群落多样性进行研究,分析了土壤基质条件对SRB群落的影响及该类功能菌群在湿地退化过程中的环境响应机制。结果表明:4个样地中的硫酸盐还原菌属于Proteobacteria中的5个目,即着色菌目(Chromatiales)、酸硫杆状菌目(Acidithiobacillales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)、脱硫杆菌目(Desulfobacterales)和硫还原菌目(Desulfurellales),且着色菌目(Chromatiales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)和脱硫杆菌目(Desulfobacterales)为优势菌群;沉积物与土壤环境中SRB群落结构差异性较大,沉积物基质中SRB群落结构较为相似,而盐碱化与荒漠化环境中SRB群落较为相似,沉积物环境中SRB群落多样性较高;铵态氮、含水率对沉积物SRB群落影响显著,水溶盐总量对土壤基质SRB群落影响显著。     

接种不同污泥启动厌氧氨氧化ASBR反应器研究

采用ASBR反应器,分别以好氧硝化污泥和厌氧颗粒污泥为种泥,通过对氨氮、亚硝酸盐氮等指标的监测和数据分析、污泥颜色的观察,研究2个厌氧氨氧化反应器启动的可行性及其差异.结果表明,2个厌氧氨氧化反应器均可成功启动;采用好氧硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器耗时142 d,启动前后污泥颜色变化不大,亚硝酸盐氮浓度超过20 mmol/L会对厌氧氨氧化产生明显的抑制作用;采用厌氧颗粒污泥启动厌氧氨氧化反应器耗时249 d,启动前后污泥颜色变化很大,从黑色逐渐变为砖红色,亚硝酸盐氮浓度超过13.4 mmol/L会对厌氧氨氧化产生抑制作用;分别用以上2种污泥启动的厌氧氨氧化ASBR反应器中占优势地位的厌氧氨氧化菌不同.     

苯酚对硝化颗粒污泥性能的影响

采用序批实验研究了苯酚对硝化颗粒污泥性能的影响.结果表明.苯酚的存在显著地降低了氨氮降解率,抑制了硝化颗粒污泥中氨氧化菌的活性和亚硝酸氧化菌的活性,显著地降低了氨氮的比降解速率和硝氮的比生成速率,降低了硝化颗粒污泥的硝化性能.苯酚去除后,硝化颗粒污泥中氨氧化菌的活性可以完全恢复,而亚硝酸氧化菌的活性不能完全恢复.苯酚的降解是硝化颗粒污泥中的好氧异养菌、硝化菌和厌氧的反硝化菌共同作用的结果.     

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。     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

不同螯合剂对花生富集污染土壤中Co的影响

采用模拟Co污染土壤的方法,分别投加2.5 mmol/kg、5.0mmol/kg、7.5 mmol/kg的EDDS、NTA、CA和OA,研究了其对花生生长与吸收土壤重金属Co,以及对土壤中Co的活化能力的影响.结果表明:整合剂处理使花生的生物量降低,在高浓度整合剂处理时,降幅最大;EDDS的添加比NTA、CA和OA更显著地增加了土壤Co的有效态质量比,同时明显提高了花生的富集系数和转运能力;在螯合剂处理下,花生的转运系数最高达到0.916,具备了修复土壤重金属污染的能力;根系和地上部富集Co能力最强时分别达到58.64 mg/kg和46.33mg/kg,是对照组的1.29和3.63倍;各处理花生根系中的Co质量比要高于茎叶中的质量比,花生植株Co质量比与土壤有效态Co质量比呈显著(p＜0.05)或极显著相关(p＜0.01);综合来看,螯合剂的投加能有效活化土壤溶液中的Co,促进植物吸收、转运重金属.     

基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估

对在役混凝土桥梁的耐久性研究是目前学术界的热点问题。使用科学的方法对其耐久性进行合理的评估,是解决该问题的关键。考虑到在役混凝土桥梁耐久性评估中的不确定性,利用改进的三标度层次分析法及模糊可拓理论,建立了基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估模型。首先,根据桥梁的结构及所处环境的特点,建立了在役混凝土桥梁耐久性评估指标体系。其次,运用改进的三标度层次分析法确定指标权重。然后,使用模糊可拓理论确定耐久性等级。最后,通过具体的实例分析,证明了该评估方法的科学性和有效性。     

物流企业员工安全参与行为演化路径研究

为确定影响物流企业员工安全参与行为的因素与演化路径,推动对物流企业员工的安全监管,在员工和物流企业具有有限理性的前提下,从物流企业与员工之间的博弈机理出发,构建了员工安全参与行为的演化博弈模型。采用系统动力学方法分析模型的演化趋势,通过数值仿真分析物流企业员工安全参与行为及演化路径。结果表明,奖励力度、惩罚力度等参数影响着员工策略的变化,物流企业可加大对员工不积极参与安全行为的处罚力度,并适当提高奖励力度,从而提高员工的参与安全活动的积极性;物流企业还应建立奖励与惩戒相结合的管理制度,同时通过技术创新降低监督成本,实现对员工安全的有效监管。     

基于模糊层次分析法的编队内碰撞风险评价模型研究

编队内碰撞是编队飞行最大的安全威胁。为解决编队飞行灵活性与编队飞行安全的矛盾,建立了编队内各机碰撞风险评价模型指标体系,使用模糊互补判断矩阵确定了各指标的碰撞权重,实现了编队内各机碰撞的风险评估。以空军航空兵某部一架机型G与一架机型H混合双机编队为例进行了实证研究,结果表明,该模型简便易操作,可提高编队飞行训练效率。     

软质聚氨酯泡沫阴燃前期热解特性研究

采用DSC-TGA(差示扫描量热-热重分析)同步热分析仪对软质聚氨酯泡沫(聚氨酯软泡)在不同氧气体积分数(0、10％、30％、50％)和不同加热速率(10 K/min、20 K/min、50 K/min)下热解到800℃的过程及其对阴燃的影响进行了研究.结果表明,当氧气体积分数介于10％ ～ 50％时,聚氨酯软泡热失重DTG曲线只有1个峰;当氧气体积分数降低到10％时,DTG曲线开始逐渐分离为2个峰;当氧气体积分数降为0(即氮气气氛)时,DTG曲线已经明显分为2个峰.这表明氧气体积分数对聚氨酯软泡热解特性具有重要作用.氧气体积分数和加热速率降低均对聚氨酯软泡的热解有抑制作用,均能减小阴燃传播速率和向明火转化的可能性.加热速率降低主要是延长了聚氨酯软泡的热解周期,从而减小了热解可燃气体积分数和放热速率.氧气体积分数降低对聚氨酯软泡热解的影响相对复杂的多:当氧气体积分数从10％降低到0时,主要提高了聚氨酯软泡的分解温度,而对热解速率影响不大;当氧气体积分数介于10％～50％时,氧气体积分数减小主要会降低聚氨酯软泡的热解速率、放热速率和放热量而对热解温度影响相对不大.氧气体积分数和加热速率降低抑制了多元醇的分解,而多元醇是聚氨酯软泡维持阴燃或向明火转化的主要物质及能量来源.     

Y型通风沿空留巷巷道围岩活动规律研究

为掌握沿空留巷围岩活动规律,以谢桥矿12418工作面轨道顺槽为工程背景,采用多点位移计及钻孔窥视仪等设备进行实测研究,并结合数值模拟对其进行分析.结果表明:沿空留巷巷道表面围岩变形具有典型的近场效应,留巷前距工作面60 m以外的巷道基本无表面位移,随工作面的推进,巷道表面位移逐渐增大,距工作面10～15m范围内,表面位移变化速率显著增加,留巷后巷道表面位移与留巷前变形趋势类似,但表面位移量较留巷前有明显增加;从顶板钻孔窥视结果可以看出,留巷前仅在孔深2 m处发育单一离层裂隙,留巷后在孔深1.2m、2.4 m、3.8m和5.3m处发育多层离层裂隙,且随滞后工作面距离增加裂隙逐渐增大;尾巷充填体应力在充填材料固结后逐渐升高,并一直维持较高应力状态,因此,巷旁充填体既要确保有一定的强度和刚度,又要有一定的适应变形能力.     

井下有限空间内作业人员噪声危害调查

为研究煤矿井下环境相对封闭、空间相对有限的情况下,噪声对作业人员的影响及危害,通过问卷调查的形式,分别对开滦集团东欢坨及荆各庄2煤矿井下5个不同作业区人员进行了共计200份的噪声危害问卷调查。将问卷调查结果通过SPSS软件进行统计与分析,并将SPSS分析得到的数据用于分析井下噪声对作业人员的影响及危害,归纳出噪声对作业人员的影响因素,并对噪声、影响因素及症状之间建立了井下噪声对作业人员影响的理论关系模型。结果表明:在井下有限空间内,噪声对作业人员的危害最严重的症状是耳鸣,危害最轻的症状是畏惧感;参与调查的多为年龄较大、工龄较长的作业人员,噪声对工龄较长者的危害程度要大于对年龄较大者,且工龄与噪声危害之间存在Pearson相关性系数大于0的正相关关系。     

露天矿采空区爆破合理孔底填塞长度与起爆位置确定

为研究孔底填塞长度与起爆位置对露天矿采空区上覆岩石台阶爆破的影响,进行了数值模拟和工业试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件构建了爆破模型,分析了存在采空区时台阶的爆破机理,通过对比分析不同孔底填塞长度、不同起爆位置下爆破时岩石拉应力及动能变化,揭示其对采空区爆破效果的影响,确定了采空区上覆岩石台阶的合理爆破方法,并通过工业试验进行了验证。结果表明:采空区的存在导致爆破能量的利用效率降低;中间起爆技术适合采空区上覆岩石爆破;孔底填塞长度在一定临界范围内时,爆破能量的利用效率是最佳的;确定了武家塔露天煤矿采空区上覆岩石台阶爆破采用中间起爆技术且孔底填塞长度为2 m。     

基于多传感器融合的林火监测

为了提高近距离火灾监测的准确率,建立了基于Arduino平台的多传感器实时监测系统.此系统安装在移动机器人身上以探测火灾.在林火发生期间,会产生CO、C02明火火焰及其他产物,并引起周围环境温度的升高.因此,选择合适的传感器,检测出以上参数,就有可能据此判断实际环境是否有火.通过在Arduino上搭建火焰传感器、温度传感器、气体传感器和烟雾传感器,可以实时监测环境参数.在无火和有火环境中进行了多次试验,进行数据采集,得到了大量原始数据.无火环境的数据是在不同的天气条件下测得的;有火环境由试验火堆模拟得到.在模拟的过程中,进行人为操作以模拟不同的火情.如通过浇湿底部的可燃物模拟预热阶段,试验数据因此更有代表性.数据分析表明,单个传感器的输出值波动大,且在有火环境和无火环境中的输出值有重叠.因此,用单一传感器来检测火灾的准确率很低.而同时分析3个传感器的输出值时,其输出值随所检测火堆的不同呈现出一致的变化规律.最后,利用神经网络进行多传感器数据融合.涉及5个输入变量,由神经网络实现对多变量的非线性问题进行模式识别.将前述试验所得数据划分为训练数据和测试数据,两类数据均包含一定比例的有火样本和无火样本.用训练数据对BP神经网络进行训练,可得到林火识别模型.用测试数据检验模型,结果表明,该BP神经网络对试验火的识别准确率为98.625％.     

基于生态毒性的再生水补给河流氨氮控制目标研究

再生水补给河流是解决城市景观用水缺乏的重要途径,但是再生水中的氨氮,特别是游离氨对水生生物的毒害作用也不容忽视.针对再生水补给河流的典型场景,根据物种敏感度分布法(Species Sensitivity Distribution,SSD),计算得到游离氨的属急性毒性基准最大质量浓度(Criterion Maximum Concentration,CMC)为0.093 mg/L.以保护95％水生生物为目标的河水氨氮控制目标分别为4.37 mg/L(水温T≤12℃)和1.73 mg/L(水温T＞ 12℃).根据再生水补给河流的不同比例(体积比),计算再生水的氨氮控制目标.当河流上游来水分别满足地表水环境质量标准Ⅳ、Ⅴ类水体要求和CMC值,再生水占混合后河水的比例为20％～100％且水温T＞ 12℃时,再生水氨氮控制目标分别为1.7～2.6 mg/L、0.6～1.7 mg/L和1.7 mg/L;当河流上游来水分别满足Ⅳ、Ⅴ类水体要求,再生水占混合后河水的比例为50％～100％且水温T≤12℃时,再生水氨氮控制目标分别为4.4～7.2 mg/L和4.4～6.7 mg/L.当河水全部由再生水组成时,推荐再生水的氨氮控制目标为1.7 mg/L(水温T＞12℃)和4.4mg/L(水温T≤12℃).