污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性

以城市污水处理厂二级出水为原水,研究臭氧化处理对水中难凝聚有机物的去除效果.结果表明单独混凝对水中有机物的去除率较低,混凝过程中未被去除的有机物属于难凝聚有机物,加入臭氧进行氧化,随着臭氧投加量的增加,二级出水色度和UV254去除率逐渐增大,而DOC去除率变化较小.当臭氧投加量(以O3/DOC计)增加至1.5 mg·mg-1时,色度、UV254和DOC的去除率分别为45%、34%和20%,说明臭氧易于与不饱和结构有机物反应,而直接氧化的矿化能力较弱.为进一步明确二级出水有机物种类和含量的变化,测定了混凝和不同臭氧投加量下有机物的相对分子质量和三维荧光光谱.结果表明混凝对有机物含量的影响很小,而臭氧能够优先氧化分解难凝聚有机物中的大分子物质,明显减弱腐殖质类物质的荧光峰强度,但不改变荧光峰位置.同时采用光电子能谱分析有机物结构的变化规律,结果表明混凝能够去除含羧基类官能团有机物,而臭氧则易于与含苯环类难凝聚有机物反应,随着臭氧投加量的增大,脂肪类饱和有机物含量有所升高.     

南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究

采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.     

基于2D-COS分析的难凝聚有机物臭氧化特性研究

基于二维相关光谱分析,对污水厂二级出水难凝聚有机物的臭氧化特性进行了研究.结果表明,混凝很难去除污水厂二级出水中的溶解性有机物,污水厂二级出水溶解性有机物大部分属于难凝聚有机物,以腐殖酸类物质为主.臭氧氧化可以降低二级出水混凝后上清液的色度及UV₂₅₄,去除率分别可达到70%和40%以上,但是对难凝聚有机物的去除率较低,去除率在10%以下,只是与难凝聚有机物进行了反应,改变其性质.同时,臭氧可以降低二级出水中难凝聚有机物的荧光强度,其中腐殖酸类物质的荧光强度降低较为明显.基于不同臭氧投加量下难凝聚有机物的同步荧光分析,可以得到二级出水难凝聚有机物的二维相关光谱,结果表明,腐殖酸类物质对臭氧氧化最为敏感,腐殖酸类物质与富里酸类物质相比会优先和臭氧反应.     

典型复合材料加筋壁板落锤/冰雹冲击损伤仿真分析研究

目的研究复合材料层压板落锤和冰雹离散源冲击损伤特性。方法对于落锤和冰雹,分别以刚体模型和弹塑性模型,构建本构模型。对于加筋板,基于Cohesive内聚力界面单元的B-K失效准则,对复合材料层间分层破坏进行数值模拟。通过对多材质冲头、不同冲击能量、不同冲击角度下其响应及损伤扩展特性开展研究,并对比复合材料层压板落锤冲击及冰雹离散源冲击试验数据,对数值计算方法进行对比验证。结果在机体相同部位的落锤、冰雹能量截止值冲击下,落锤低速冲击的损伤响应要大于冰雹离散源冲击。同时,冰雹冲击能量越大,冲击角度越接近于90°,其损伤响应也越大。结论落锤和冰雹离散源冲击仿真方法在损伤响应及扩展的预测与试验结果接近,可以为复合材料冲击损伤引入及抗冲击性能研究提供基础。     

源地沙尘对南海东北部海域异养细菌生物量及群落结构的影响

沙尘沉降是海洋营养元素的重要来源之一,对海洋异养细菌的意义十分重大。为研究沙尘沉降对于海洋异养细菌的作用过程,于2013年3月对A1、A2两个站位的海水进行了源地沙尘添加培养,探讨大、小两种粒径沙尘对南海东北部海域异养浮游细菌生物量及群落结构的影响过程和机制。结果表明,南海东北部海域海水营养物质的浓度和异养细菌生物量水平较低;而两种沙尘的添加在短期内都可以溶出DOC和DIN,在一定程度上能够缓解一部分营养限制;其中小粒径沙尘在短期内溶出的营养物质较多,平均使系统中DOC和DIN浓度增加了0.65倍和0.36倍。添加沙尘后,两个站位的培养系统中异养细菌生物量出现不同程度增长,沙尘的单独添加在短期和长期内都可以促进异养细菌生物量的增长;其短期内,小粒径沙尘的添加使得异养细菌生物量的增加比原位沙尘更明显;而在添加氮和磷的情况下,两种沙尘的添加并不能明显促进异养细菌生物量的增长,在长期内甚至起抑制作用。通过对A1在添加两种沙尘7 d前后的细菌群落结构的分析发现,培养后细菌群落的生物多样性降低并且群落结构趋于简化,其中小粒径沙尘的作用最为明显;而两种不同沙尘添加后细菌群落结构的更替情况基本一致,能够利用外源营养的α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)成为培养结束后的优势菌群,而叶绿体(chloroplast)等自养菌在培养结束后的优势度消失,细菌群落偏向于异养。研究发现源地沙尘能够促进海洋异养细菌生长,改变了细菌群落结构,提高了其在海洋生态系统中的生态功能。     

基于CFD模拟技术的开孔氧化沟特性分析

针对传统氧化沟工艺溶解氧调控困难、曝气区高流速造成能量浪费等问题,通过在氧化沟缺氧区廊道弯道处开设孔洞、设置挡水墙与导流板等措施,提出了一种新型开孔变速氧化沟流态调节理论与技术方案。首先通过计算流体力学模拟开孔氧化沟方案的流态调节效果,模拟结果表明,开孔廊道平均流速为0.20~0.26 m/s,明显高于其他廊道,表明开孔方案可以显著提高缺氧区廊道流速,实现氧化沟变速流态调节效果。其次,建立开孔氧化沟中试系统,通过对比等速氧化沟与开孔氧化沟工艺对有机物的去除效果和微生物群落分布验证开孔方案的可实施性。结果表明,两种工艺对有机物的去除率基本相当,其中COD、SS、TP和NH_4~+-N的去除率在95%以上,而开孔氧化沟工艺对TN的去除率略高于等速氧化沟。两组氧化沟系统中反硝化细菌种类一致,相对丰度分别为1.51%和1.49%,表明氧化沟开孔流态调节方案不会影响系统的运行效果和微生物种类,只是改变了开孔廊道的流态分布。同时采用现场流态测定方法对氧化沟流态和沉泥情况进行了分析,结果表明,开孔方案能够提高氧化沟缺氧区廊道流速,减缓低流速区沉泥现象。因此,在不影响运行效果的基础上,开孔方案减小了氧化沟系统缺氧区廊道推进器功率8.4 k W,达到节能21.2%的目的。     

磷改性生物炭与沸石配施对土壤有效磷释放的影响

针对盐碱地土壤有效磷含量低且保肥能力差等问题,采用磷酸浸渍-水热法制备了菜花叶生物炭(CLH)和香蕉皮生物炭(BPH),分析了不同水热温度(120、160、200、240 ℃)对合成生物炭特性和其中磷组分含量的影响;同时,采用碱熔-水热法将煤矸石合成沸石(ZL),然后通过土壤培养试验及磷释放动力学试验,将生物炭单施及与合成沸石配施,研究其对土壤有效磷释放的影响与缓释机理. 结果表明:水热温度为200 ℃时,合成的菜花叶生物炭(CLH200)与香蕉皮生物炭(BPH200)表面含磷与含氧官能团量较高,且铁/铝结合磷含量最高,分别占CLH200与BPH200中总磷的36.58%、31.15%. 土壤培养120 d,与单施化肥和单施CLH200相比,CLH200与ZL配施(CLH200+ZL)处理下土壤有效磷含量分别提高了45.72%和19.64%,BPH200与ZL配施(BPH200+ZL)处理下分别提高了32.25%和12.13%. 此外,BPH200+ZL与CLH200+ZL处理均能显著提高土壤有机质含量、阳离子交换量及脱氢酶活性. 用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对数据进行拟合发现,准二级动力学模型拟合曲线与CLH200和BPH200处理下试验测定值的相关性良好,而颗粒内扩散模型拟合曲线与CLH200+ZL和BPH200+ZL处理下试验测定值的相关性良好,两种改良剂配施后有效磷的释放主要通过离子交换进行,且扩散过程是磷释放的限制步骤. 研究显示,磷改性生物炭与煤矸石基沸石配施不但可以改善土壤特性,而且有助于土壤有效磷缓释,满足植物生长对有效磷养分的长期需求.      

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

鱼类样品中有机磷阻燃剂分析方法的优化研究

建立了鱼类组织样品中有机磷阻燃剂（OPFRs）的分析方法，优化了萃取条件、净化条件、液相色谱条件和质谱检测参数。确定了生物样品经冷冻干燥后，以1∶1（V/V）的正己烷/二氯甲烷混合溶液进行加速溶剂萃取，利用氨基固相萃取柱进行净化，以1∶1（V/V）的正己烷/二氯甲烷、二氯甲烷和9∶1（V/V）的二氯甲烷/甲醇为洗脱液，最后用超高效液相色谱-串联质谱同时对9种OPFRs进行定性定量检测。结果表明，各物质的基质加标回收率均为56.5%~108%，方法的测定下限为0.016~0.104 ng/g （以脂重计），满足了生物样品中OPFRs的分析检测要求。利用该方法测定了北京和广州市养殖和野生鲫鱼肌肉组织样品，主要的OPFRs同族体为磷酸三正丁酯（TNBP）、磷酸三乙基己基酯（TEHP）、磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCIPP）和磷酸三氯乙基酯（TCEP），质量比为5.94~33.7 ng/g（以脂重计），显示出良好的适用性。     

污泥中有机磷酸酯检测的预处理优化

基于“富集（加速溶剂萃取）+净化+检测”的步骤，进行污泥取样量、萃取条件、净化柱类型、淋洗液极性和洗脱液极性的优化.确定了0.2g污泥取样量、130℃萃取温度、1：1（V/V）的丙酮/二氯甲烷混合溶液为萃取剂、氨基柱净化、2：5（V/V）的二氯甲烷/正己烷混合溶液为淋洗液、二氯甲烷为洗脱液，最后用超高效液相色谱-串联质谱对有机磷酸酯进行定性定量检测.结果表明，各物质的基质加标回收率均在60%~120%之间，基质效应也基本控制在±15%.净化方法同样适用于污水样品，用此方法成功测定了北京市某污水处理厂各工艺单元的水相及固相样品，显示出良好的适用性.