全球气候变化背景下上海市风暴潮灾害情景下脆弱性评估

上海地处长三角地区,地势低平,潮滩与湿地广布,未来海平面上升加剧的风暴潮灾害、咸水入侵等灾害,将给该地区的社会经济发展带来巨大损失。应用情景模拟法和脆弱性评估法来评估上海市河口海岸地区的脆弱性,定量化研究了2030年和2050年海平面上升、地面沉降和风暴潮灾害的情景下的威胁区域。到2030年和2050年海平面将分别上升86.6mm和185.6mm,中心城区的地面沉降将达0.87~60.29cm和1.56~108.52cm,上海市将面临类似9711号台风的威胁。在此情景以及现有的防灾基础之上,对上海市河口海岸地区进行脆弱性评估。结果表明应对风暴潮最脆弱的地区是黄浦江两岸的低洼地区。在类似9711台风的影响下,2030年上海的脆弱性指数相对较低,主要脆弱区域集中在奉贤和南汇的交界处、崇明县的横沙岛和长兴岛以及黄浦江两岸的低洼地区,此时,暴露于0.5m以上的人口为62万人,占总人口的1.86%,经济损失为1 152、1 372、1 632亿元(分别在经济增速为8%、9%、10%的情景下),占全市国内生产总值的1.5%;2050年,上海市脆弱性急剧升高,脆弱性区域扩大35.46%,分布面积十分广泛,在类似9711号台风的影响下,暴露于0.5m以上的人口达到748万人,占总人口的21.66%,经济损失将高达105 581、151 248、215 959亿元(分别在经济增速为8%、9%、10%的情景下),占全市国内生产总值的29.6%。这些结果应当引起有关部门对于未来海平面上升潜在影响的警惕。     

基于碳数分段法的石油烃污染土壤异位热脱附工艺的优化

针对石油烃污染土壤成分复杂、污染严重、修复难度高的问题,采用适用性广、效率高且去除彻底的异位热脱附技术修复石油烃污染土壤。利用碳数分段法及室内模拟实验,探究在热脱附过程中的土壤粒径、含水率和有机质对石油烃及各组分热解吸效率的影响;另外,还采用响应面法对各影响因素进行了优化,以获得异位热脱附修复石油烃污染土壤的最优工艺参数。结果表明,当污染土壤粒径高于1 mm时,石油烃脱附效率均可达90%以上,且粒径越大土壤颗粒中石油烃去除率越高。其中,润滑油段(ORO, C28~C40)组分的脱附效率随粒径变化最为明显。当土壤含水率为15%、脱附时间为50 min时,石油烃脱附效率最大为52.63%。另外,土壤中有机质含量越低,越利于石油烃的脱除,且高温(400~500 ℃)条件下可基本消除土壤中高含量有机质(3.82%)对石油烃脱除的阻碍作用。响应面优化实验得到的最佳工艺参数条件为,粒径2 mm、有机质含量1.44%、含水率为17.68%,在此条件下的石油烃脱附去除效率可达65.32%。该研究结果可为热脱附技术在石油烃污染场地的实际应用提供参考。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢（H2O2）投加量及温度对红水中总有机碳（TOC）去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20 ℃的条件下,加入1.5 g·L-1零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L-1H2O2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L-1降至0 mg·L-1,去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L-1降至30 mg·L-1,去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

采用Design-Expert分析多因素对电路板湿法拆解的影响与优化设计

废旧印刷电路板元器件拆解技术的研究是电子废弃物有效利用的重点环节。通过采用Design-Expert 8.0.6软件,对拆解过程中氟硼酸浓度,双氧水浓度和时间对铅、锡焊料的溶出率的影响趋势进行研究,得出最终优化实验方案为在双氧水浓度为0.5 mol·L-1、氟硼酸浓度为2.5 mol·L-1、反应时间为35 min的条件下铅、锡的溶出率分别为90.66%和99.91%,可视为铅、锡完全溶解并实现脱焊。该方法实现了电子元器件与印刷电路板的快速分离,将为电子废弃物的资源化提供理论支持和应用支撑。     

基于CFD模拟改良型厌氧折流板反应器(mABR)水力特性

改良型厌氧折流板反应器(modified anaerobic baffled reactor,mABR)的处理效率受水力特性的影响很大,而反应器升流室的升流速度又是影响反应器内水力特性的重要参数。使用CFD-fluent软件平台进行二维多相流数值模拟,在难降解废水水解酸化(固-液两相流)与高浓度有机废水发酵产气(气-液-固三相流)条件下,针对水流速度与固含率的变化,探究不同升流速度对反应器内流场特性的影响。结果表明:升流速度的增加及反应器厌氧产气有利于抬升泥水界面,促进泥水混合,提高传质效率;但过高的升流速度将导致污泥流失,使生物量的保持能力下降。通过分析可知,当两相流和三相流升流速度分别为2.0～2.5 m·h~(-1)和1.5～2.0 m·h~(-1)时,水力搅动及固含率分布较为显著,有利于泥水混合,使得反应器去除污染物效率最佳。     

煤热解废水典型工艺流程中芳香化合物的降解特性

选取河南某低阶煤热解废水处理典型工艺流程为研究对象,探讨了各单元对芳香化合物的降解特性。通过降解效能对比发现,SBR工艺对酚类(96.13%)和氮杂环类化合物(78.13%)的降解能力最高,故其为芳香化合物降解的核心单元。通过凝胶色谱、紫外-可见光光谱和三维荧光光谱对全流程废水特性的表征,推测出其分子质量在3 kDa左右,荧光峰在Ex/Em=(300～370) nm/(400～450) nm的腐殖酸物质是煤热解废水关键的难生化物质。各单元的统计分析结果表明,废水处理效果不佳的原因在于酸化、气浮、好氧及强氧化单元。在此基础上,根据最新研究结果和成功案例对现有工艺提出了针对性改进方案。以上结果可为类似的废水处理工程提供参考。     

2种动物对复合垂直流人工湿地基质中磷形态的影响

分别向复合垂直流人工湿地下行流池和上行流池中加入蚯蚓和泥鳅,研究动物加入后人工湿地基质中磷形态及去除效率的变化。结果表明,加入蚯蚓后,下行流池基质中铁铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、有机磷和总磷的含量显著增加(p<0.05);加入泥鳅后,上行流池基质中Fe/Al-P含量无显著性变化,钙磷、有机磷、总磷含量增加。人工湿地加入蚯蚓后,基质中Ca-P占总磷的百分比下降,Fe/Al-P和有机磷占总磷的百分比增加;加入泥鳅后,基质中Ca-P占总磷的百分比也下降,而有机磷占总磷的百分比升高,该结果表明,蚯蚓和泥鳅促进了基质中Ca-P向有机磷的转化。加入蚯蚓的人工湿地对磷的去除率高于未加蚯蚓的人工湿地,其原因之一可能与加入蚯蚓后人工湿地基质总磷含量增加有关。     

简青霉-生物炭联合吸附处理染料废水

利用简青霉菌丝球固定生物炭制得一种新型生物吸附剂,吸附处理亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)两种染料,考察了接触时间、菌丝球和生物炭用量、pH、染料初始浓度等影响因子对处理效果的影响。结果表明,菌丝球固定生物炭不仅保留了两者的吸附能力,而且易于固液分离。含炭菌丝球对亚甲基蓝的吸附效果优于甲基橙。甲基橙和亚甲基蓝的吸附平衡时间分别为48 h和60 h。亚甲基蓝在碱性条件下的吸附去除效果更好,甲基橙的吸附最适pH范围为5~6。Langmuir等温模型比Freundlich等温模型更适合模拟含炭菌丝球对亚甲基蓝和甲基橙的吸附行为。实验结果可以为微生物和生物炭的联合应用提供科学依据。     

初级基质对降解菌Pseudomonas putida共代谢苯扎贝特的影响

通过对3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定还原糖含量各影响因素的筛选,优化确定了显色时间8 min,稳定时间10 min,最佳波长490 nm下进行吸光度测定的检测方法;分析分别以葡萄糖和麦芽糖作为外加碳源时,降解菌Pseudomonas putida B-31的生长情况和共代谢降解典型药物苯扎贝特(BZF)的过程。结果表明,降解菌只有在外加碳源的条件下才可正常生长,而且其在葡萄糖环境中生长得更好;拟合得到的葡萄糖、麦芽糖和BZF代谢动力学结果显示,葡萄糖对BZF去除的促进作用更为明显,同时从葡萄糖培养基中降解菌所提取的酶比活力要高于麦芽糖培养基,分析原因可能是葡萄糖所诱导的降解菌关键酶活力更强,而且还可能会产生不同的蛋白质点位。     

撞击对电梯层门结构的破坏失效研究

为了分析重物撞击下电梯层门的安全性,同时提高电梯检验现场对层门可靠性判断的准确率和效率,研究不同滑块嵌入深度下的电梯层门在重物撞击下的破坏失效情况。基于理论分析,得到了不同滑块嵌入深度下的滑块最大应力;再运用LS-DYNA软件对重物冲撞击下的层门破坏进行数值模拟,得到了层门结构的静力学特征;设置10 mm滑块嵌入深度的相同工况下的物理撞击实验,得到滑块的变形量,最后将数值模拟结果与理论计算和物理撞击实验结果进行比对。研究表明：结合实际地坎宽度和留有安全余量的考虑,电梯的层门滑块嵌入深度设计应尽量大于30 mm,数值模拟得到的滑块最大应力值和理论计算较为接近,在4%～11%之间,数值模拟中滑块产生的变形量与物理实验的误差为11.4%,利用数值模拟来研究设置不同尺寸的电梯层门滑块嵌入深度的问题是可行的。