Removal of SO2 from Simulated Flue Gases Using Non-Thermal Plasma-Based Microgap Discharge

Abstract

The removal of sulfur dioxide (SO₂) from simulated flue gases streams (N₂/O₂/H₂O/SO₂) was experimentally investigated using microgap discharge. In the experiment, the thinner dielectric layers of aluminum oxide (Al₂O₃) were used to form the microgap discharge. With this physical method, a high concentration of hydroxyl (OH·) radicals were produced using the ionization of O₂ and H₂O to further the conversion of SO₂ into sulfuric acid (H₂SO₄) at 120° C in the absence of any catalysts and absorbents, which were captured with the electrostatic precipitator (ESP). As a result, the increase of discharge power and concentrations of O₂ and H₂O increased the production of OH· radicals resulting in enhanced removal of SO₂ from gas streams. With the test and analysis, a number of H₂SO₄ droplets were produced in experiment. Therefore, a new method for removal of SO₂ in semidry method without ammonia (NH₃) additive was found.     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

Effects of four commonly used UV filters on the growth,cell viability and oxidative stress responses of the Tetrahymena thermophila

UV filters are increasingly used in sunscreens and other personal care products. Although their residues have been widely identified in aquatic environment, little is known about the influences of UV filters to protozoan. The growth inhibition effects, cell viability and oxidative stress responses of four commonly used UV filters, 2-ethylhexyl 4-methoxycinnamate (EHMC), benzophenone-3 (BP-3), 4-methyl-benzylidene camphor (4-MBC) and octocrylene (OC), to protozoan Tetrahymena thermophila were investigated in this study. The 24-h EC₅₀ values with 95% confidence intervals for BP-3 and 4-MBC were 7.544 (6.561–8.675) mg L⁻¹ and 5.125 (4.874–5.388) mg L⁻¹, respectively. EHMC and OC did not inhibit the growth of T. thermophila after 24 h exposure at the tested concentrations. The results of cell viability assays with propidium iodide (PI) staining were consistent with that of the growth inhibition tests. As for BP-3 and 4-MBC, the relatively higher concentrations, i.e. of 10.0 and 15.0 mg L⁻¹, could lead to the cell membranes impairment after 4 h exposure. With the increase of the exposure time to 6 h, their adverse effects on cell viability of T. thermophila were observed at the relatively lower concentration groups (1.0 mg L⁻¹ and 5.0 mg L⁻¹). In addition, it is noticeable that at environmentally relevant concentration (1.0 μg L⁻¹), BP-3 and 4-MBC could lead to the significant increase of catalase (CAT) activities of the T. thermophila cells. Especially for the BP-3, the oxidative injuries were further confirmed by the reduction of glutathione (GSH) content. It is imperative to further investigate the additive action of UV filters and seek other sensitive endpoint, especially at environmentally relevant concentration.     

耐受重金属的芘降解真菌的筛选及芘降解动力学研究

为了提高复合污染土壤修复的微生物资源的丰富度,为混合菌群修复污染土壤积累资料,利用多环芳烃-重金属双抗培养基在污染土壤中筛选得到一株对Cu和Cd有高耐受性的芘降解真菌,经分子生物学鉴定为米曲霉。探究了米曲霉对芘污染水体的降解效果及对重金属Cu和Cd的耐受程度,利用缺乏生长基质的毒性抑制动力学模型对芘单基质降解过程进行了拟合,以期为后续共代谢、固定化的研究及实际工程应用提供一定的理论支撑。结果表明:(1)米曲霉以芘为单基质代谢时,降解率为33%;(2)米曲霉对重金属Cu和Cd的耐受浓度分别为500 mg/L和50 mg/L,分别高出国家土壤重金属二级标准5倍和83倍;(3)米曲霉对单基质芘的降解符合Crridle提出的毒性抑制动力学简化模型Sc=Sc0·Tb*cX0(1-e-bt)(R2=0.9237)。芘初始浓度Sc0=80 mg/L,米曲霉投加量X0=85 mg/L时,数值拟合得到内源呼吸常数b=0.027,生物转化量Tb*c=0.2875。该米曲霉对单基质芘及重金属Cu和Cd表现出一定的降解性能及耐受性能,故可经过适当强化后作为多环芳烃-重金属污染土壤的微生物修复菌种。     

以吡啶、喹啉和吲哚为单一碳源时反硝化过程中亚硝酸盐积累及动力学研究

以吡啶、喹啉和吲哚为单一碳源,通过摇床实验进行反硝化过程动力学研究。实验结果表明,以吡啶和喹啉为单一碳源的反硝化过程中,NO-2-N的积累率分别达到了53.4%和16.4%;以吲哚为单一碳源的反硝化过程中,NO-2-N的积累现象不明显,最高不超过4%。以NO-3-N+0.6 NO-2-N作为反硝化电子受体,采用基于Monod方程的动态模型进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用基于Monod方程的微分方程组模型,也能够很好地拟合3种碳源条件下反硝化过程硝酸盐、亚硝酸盐质量浓度的变化,得到相应的动力学参数。     

转轮式洗轮机对车轮带泥的冲洗效果简

施工车辆车轮带泥是我国道路扬尘污染控制面临的共性和突出问题。为在国内推广使用洗轮机提供技术依据,通过检测工地出口外道路积尘负荷来估算转轮式洗轮机对车轮带泥的冲洗效率,并以该洗轮机作为车轮带泥检测设备,检测和统计北京市车轮带泥量。结果表明,（1）转轮式洗轮机可以将工地出口外100 m道路积尘负荷增量由64.4 g/m²降至5.9 g/m²,转轮式洗轮机对车轮带泥的冲洗效率大于90%;（2）渣土车和混凝土车车轮带泥量的平均值分别为5.1和2.2 kg/车;（3）北京市未来车轮带泥量将超过8.8万t/a,施工车辆全部经过转轮式洗轮机冲洗后,车轮带泥量可削减7.9万t/a。建议在相关法律法规中以强制性条款落实施工车辆车轮带泥机械化冲洗要求。     

水稻对5种重金属累积特征及食用安全研究

为探究土壤中重金属污染对水稻食用安全性的影响,以上海市青浦区现代农业园区水稻和染毒土壤为试验材料,采用温室盆栽土培试验方法研究了镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)和汞(Hg)5种土壤重金属在不同含量梯度下水稻生物量变化以及水稻籽粒部分累积特征,并基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)和靶标危害指数法(target hazard quotient,THQ)分析了土壤中5种重金属的安全阈值.研究结果表明,Cd、Hg和Cr对水稻地上部分生物量影响表现为"低促高抑"规律,Ni对水稻生物量影响不明显,随着Pb浓度升高,水稻生物量逐渐下降;水稻籽粒对5种重金属富集能力排序为Ni＞Cr＞Cd＞Pb＞Hg,水稻植株部分对5种重金属的富集量大于籽粒部分,富集趋势与籽粒部分相一致,植株部分含量约为籽粒部分的2倍～8倍,水稻籽粒中Cd、Pb、Ni、Cr和Hg含量与土壤中对应重金属含量呈显著正相关线性关系(P＜0.01);依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中谷物食用安全限量值以及靶标危害指数法,推导出污染区域土壤中各重金属安全阈值为:Cd 0.51 mg·kg-1、Pb 330.33 mg·kg-1、Ni 131.00 mg·kg-1、Cr 231.67 mg·kg-1、Hg 0.93 mg·kg-1.     

基于改进G-函数的能量桩结构可靠性设计

为优化能量桩施工前期设计工作,提高能量桩传热和承载特性效率,采用曲线拟合对能量桩G-函数进行改进,构造了包含桩身尺寸、岩土热物性等参数的响应函数,用Comsol数值模拟验证其正确性,并探讨了其随各因素变化的规律;用Python软件编制MCS循环来计算不确定场地参数下设计方案的可靠度,汇总工程案例来验证设计模型的正确性,并利用上海某场地参数进行全面的设计步骤。结果表明:在改进G-函数的模型中,利用MCS循环计算可以充分考虑土性参数、桩身尺寸及理论模型的不确定性,给出最佳传热效果和承载特性的设计组合。     

近断层滑冲型地震动作用下框架-剪力墙-高层结构的IDA研究

近断层滑冲型地震动是一类特殊的长周期地震动,针对这一类地震动,现行抗震规范并未出台相应的条文,且有关单独考虑近断层滑冲型地震动作用下高层结构动力响应的研究成果很少。基于15条可靠的近断层滑冲型地震动,利用Perform-3D非线性分析软件进行建模,对一个30层框架-剪力墙高层结构进行了增量动力分析(IDA)。结果表明,近断层滑冲型地震动频率成分集中在0～2Hz范围段内,且其反应谱谱值在中、长周期段内明显大于普通地震动的。将最大层间位移角作为结构需求,得到正常使用(NO)、立即占用(IO)、生命安全(LS)、防止倒塌(CP)性能水平的量化指标限值依次为1/1 160、1/575、1/361、1/55。依据现行规范设计的框架-剪力墙高层结构,在近断层滑冲型地震动强度相当于多遇地震时,结构能够满足"小震不坏"的抗震设防目标;在相当于罕遇地震时,结构不能满足第三性能水准"大震不倒"的要求。     

晚期垃圾渗滤液短程硝化氮平衡的研究

为了更有效地控制晚期垃圾渗滤液短程硝化反应过程,需了解反应器内氮素转化规律。通过氮平衡实验,对亚硝酸型硝化反应器反应前后氮素构成进行分析,了解反应器内氮素转化规律。结果表明:进入反应柱的凯氏氮(包括氨氮和有机氮)转化成亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、用于合成细胞进入污泥的凯氏氮、未转化的凯氏氮、出现的误差及微量氨吹脱的影响所占的百分比分别为1.96%、0.83%、1.29%、92.1%、3.82%。同时得出该晚期垃圾渗滤液中氨氮占凯氏氮比例约为0.898,有机氮可转化成氨氮的比例为89.6%。