基于响应曲面法袋式除尘器清灰性能的数值研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用二维、可压缩、非稳态流动数学模型,对袋式除尘器脉冲喷吹过程中滤袋内的清灰流场进行了数值模拟,比较了滤袋壁面压力峰值的模拟值和试验值.同时,利用该模型,基于响应曲面法并使用统计软件MinitabV15研究了喷嘴直径、喷吹高度、文丘里管喉管直径、文丘里管及布袋长度对袋式除尘器清灰性能的影响,并得出了这5个影响因子的二次多项式预测模型.结果表明,滤袋表面压力峰值的模拟值与试验值变化趋势基本上是一致的,误差在10%左右,从而验证了本文数值计算模型的可靠性.在上述5个影响因素中,喷嘴直径（d）、文丘里管喉管直径（de）及布袋长度（L）对清灰性能影响显著,其中,清灰性能随着喷嘴直径和文丘里管喉管直径的增大而提高,随着布袋长度的增大先提高后降低.在本文所研究的尺寸范围内,当d=20mm、de=60mm及L=3360mm时,清灰效果分别达到最优.所得结论有助于进一步改善袋式除尘器的清灰性能.     

萘降解菌MQ合成靛蓝的研究

利用萘降解菌(丛毛单胞菌)MQ完整细胞对吲哚进行转化合成靛蓝,结果表明菌株MQ具有较好的靛蓝合成能力,靛蓝产量在4h左右即达到稳定.薄层色谱和高效液相色谱分析结果表明,合成的蓝色产物为靛蓝.考察了反应温度及摇床转速对靛蓝合成的影响,结果表明最适温度和转速分别为25℃和150r·min-1.随后,采用表面响应法确定了菌株MQ合成靛蓝的最优条件:菌株接种量OD6602.16,吲哚浓度200.55mg·L-1,pH=6.91.在最优条件下,菌株MQ合成靛蓝的产量为53.05mg·L-1,比初始条件下的产量提高了179%.     

黑碳吸附/解吸对微生物降解苯酚的影响

本文以黑碳为吸附介质,苯酚为吸附质,研究了黑碳上吸附的苯酚以及液相中的苯酚对微生物降解的影响。苯酚降解微生物选择假单胞菌,它能够以苯酚为唯一碳源和能源。通过实验得出,Freundlich吸附模型能够较好地描述苯酚在黑碳上的吸附;在实验浓度和时间条件下,假单胞杆菌降解苯酚呈现零级反应,在有黑碳的体系中,苯酚降解速度为5.77 mg.L-1.h-1,在无黑碳的体系中,苯酚降解速度为2.67 mg.L-1.h-1,黑碳促进了细菌降解苯酚,加大苯酚的降解速度。实验在有黑碳的体系中可以得出黑碳上苯酚的脱附速率跟不上细菌的降解速率,当液相中的苯酚降解完成后,黑碳的苯酚脱附是细菌降解苯酚的限制条件。     

基于PCR-TGGE技术的餐厨垃圾厌氧消化微生物群落结构解析

为了解不同负荷下单相餐厨垃圾厌氧消化反应器内微生物群落结构演替特征,在单相厌氧消化反应器负荷为2.0～8.5kg·m-·3d-1(以VS计)的不同负荷条件下取样,运用16SrDNA的PCR-TGGE技术对反应器内微生物进行动态追踪.同时,运用Dice系统和NMDS软件对PCR-TGGE图谱进行分析.结果表明,负荷为4.0～6.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化不大;负荷为6.0～7.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化较为明显;负荷分别为7.0～8.0kg·m-·3d-1及8.5kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化最为明显.纵观整个过程,在餐厨垃圾厌氧消化反应器有机负荷在2.0～8.5kg·m-·3d-1下厌氧反应器内的微生物群落结构存在明显的阶段性演替;负荷为7.0kg·m-·3d-1时微生物群落结构的丰富度最好.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

不同煅烧温度制备的Mn、N掺杂TiO2光催化性能研究

以MnSO4·H2O为锰源,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备不同锻烧温度的纯TiO2、Mn-TiO2及Mn-N-TiO2光催化剂,利用X射线衍射、紫外-可见光漫反射光谱及电子自旋共振等技术对样品形貌和结构进行表征,并以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同锻烧温度对其光催化活性的影响.结果表明,Mn、N成功掺入TiO2后,有利于提高光催化剂的热稳定性,抑制锐钛矿相向金红石相转化,且光吸收拓展到可见光区域.Mn、N共掺杂样品比单Mn掺杂样品具有更高的光催化活性,400℃下锻烧的Mn-N-TiO2在可见光下对罗丹明B的降解具有最高的光催化活性,光照2h降解率达到100%.高温锻烧Mn-N-TiO2和Mn-TiO2样品在紫外光照射30min后对罗丹明B的降解率在90%以上.     

沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别

应用多种多元统计方法对晋城市沁河流域2005—2010年的水质数据(11个监测断面、24个水质指标)进行时空分异特征分析及潜在污染源识别.将聚类分析与判别分析相结合,在空间尺度上识别出重污染区和轻污染区,在时间尺度上识别出水质的年内差异性,揭示并探讨河流水质对降雨延迟的响应现象,进而将时间及空间聚类分析结果有机结合,开展时空联合分析与因子分析,有针对性地进行污染源识别.结果表明,监测断面可分成2类:A组(4个断面)及B组(其余7个断面),其中,丹河污染程度重于沁河,应当作为流域污染控制的重点;全年可分为2个时段:时段Ⅰ(7—11月)和时段Ⅱ(其它月份),时段Ⅰ水质略优于时段Ⅱ,流域面源污染或内源污染较严重;A组的典型污染指标共12项,分别为重金属、有机物、有毒有机物和其他污染物,主要来自于工业点源;B组的典型污染指标共11项,分别为重金属、有机物和生物指标,主要来自于工业和生活点源、生活和农业面源.     

板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究

采用营养液分层喷淋、pH分别在线控制(pH 2.5、 4.5、 6.5)的板式生物滴滤塔(plate type-biotrickling filter, PTBTF)净化H₂S废气,考察PTBTF于挂膜启动及稳定运行阶段对H₂S的降解性能.结果表明,PTBTF系统在14 d内即完成挂膜,对浓度为188.6mg·m^-3的H₂S去除率达到100%;在进口浓度100～1000mg·m^-3、空床停留时间(EBRT)28～4 s的条件下,H₂S的去除率可达到99%以上;当H₂S去除率≥90%时, PTBTF系统的最大去除负荷随EBRT(3.3～6 s)的增加而增大,EBRT 6 s的最大去除负荷达到1019.0g·(m³·h)^-1;上、中、下3层填料对H₂S的去除负荷随进口H₂S负荷的波动呈显著变化;通过荧光染色观察填料上的细胞数,发现在挂膜阶段微生物数量增长明显,第125 d上层、中层和下层填料上的菌落数(以干填料计)分别达到了1.29×10⁷、 5.47×10⁸和1.07×10⁹个·g^-1;采用扫描电镜观察填料表面的生物膜,可见上填料层和下填料层的优势菌分别为杆菌和丝状菌;利用变性梯度凝胶电泳初步揭示了系统运行过程中生物群落的演替规律;通过对产物的分析,确定该PTBTF系统降解H₂S后主要产生SO^2-₄和单质硫.     

超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中细菌群落结构分析

应用基于16S rDNA的PCR-DGGE对超声波-好氧/缺氧污泥消化过程中微生物种群的多样性进行研究.通过SDS细胞裂解法提取不同时期污泥中的基因组DNA,采用通用引物进行V3区域PCR扩增,长约190 bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的DNA特征指纹图谱,对条带进行切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.5、10、15、20、25 d微生物相似性与0 d相比分别为61.2%、48.2%、46.4%、42.6%、41.7%,总细菌Shannon指数经历了一个从逐渐减少到趋于稳定的过程,这表明超声波改变污泥内部性质,导致微生物多样性的降低.UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为三大族群并对应于不同运行时期.测序结果表明,超声波-好氧/缺氧污泥消化中微生物群落主要为Firmicute、Genuscitrobacter、Bacilli、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria.     

缺氧条件下土壤砷的形态转化与环境行为研究

采集张士污灌区0～100 cm深的土壤并在实验室里负载低浓度的砷,采用不加硫和加硫对比研究了厌氧条件下土著微生物对土壤中砷的形态转化、环境行为影响及其机制.结果表明,在不外加硫酸盐条件下厌氧培养8 d后,微生物还原作用造成砷的大量还原和释放,释放的砷70%以上是以As(Ⅲ)形式存在,尤其20～40 cm深度土壤砷的释放量明显高于其它层土壤,As(Ⅲ)和As(T)分别达到892.8μg.L-1和1 240.6μg.L-1.与非生物对照相比每层土中盐酸可提取的砷总量都大大降低,且盐酸提取的As(T)几乎全部转化为As(Ⅲ).伴随砷的释放,铁发生还原和释放,溶解态的亚铁基本都在40 mg.L-1以上,不同土层固相中亚铁离子的量都在9.0～13.4 g.kg-1范围内,固相盐酸可提取态总铁中亚铁离子所占的比例基本都在50%以上,说明微生物还原作用造成固相中铁氧化物发生还原性溶解和矿物结构转化.当体系中添加10 mmol.L-1的硫酸盐时,每层土的生物培养体系中铁的释放几乎完全被抑制,砷和铁浓度也减少了50%.与不加硫生物培养体系相比,固相中盐酸可提取的砷量减少了50%,一部分砷被转化为稳定的硫化物As2S3而固定.可见在硫酸盐不足条件下微生物还原作用可造成砷被还原、活化和释放,而补充土壤中硫酸盐的量可促使微生物还原/活化的砷转化成更加稳定的形态,稳定的硫化物矿物As2S3是土壤微生物固定砷的重要途径.