天然气水合物水力提升中继舱舱体沉积安全性分析

针对天然气水合物水力提升过程中中继舱部件的沉积安全性问题,为了避免中继舱因沉积过多而导致整个提升系统的瘫痪,利用流场模拟软件CFD,分析了不同结构对中继舱内部流场的影响,对比了正方体、球体和圆柱体3种不同中继舱结构下的颗粒沉积情况、内部流速分布、粗细颗粒以及海水体积分数分布情况,得出圆柱体结构的安全性要优于另外两种结构。研究了圆柱体结构在不同工况下的沉积情况与安全性。结果表明:增加粗颗粒浓度,粗颗粒直径以及粗颗粒的密度都会导致中继舱沉积厚度增加,安全性降低,而增加进口速度则会导致中继舱沉积厚度减小,安全性有所提高。     

三氯异氰尿酸在窖水中的余氯衰减规律及消毒效果

为保持集雨窖水水质,提高饮用水安全性,采用向窖水中投加三氯异氰尿酸(trichloroisocyanuric acid,TCCA)的消毒方法,检测主体水的余氯衰减规律和微生物的变化情况,重点研究了消毒剂投加量、温度及pH等因素的影响。实验结果表明：余氯衰减过程符合一级动力学模型;随初始氯投加量的增大,水中余氯衰减量增大,余氯衰减系数减小且与初始投加量的倒数成线性正相关;随水中有机物等反应物浓度的降低,余氯衰减量减少,余氯衰减系数减小;随温度的升高,余氯衰减量增大,衰减系数增大;随pH的增大,余氯衰减量减少,衰减系数减小;水中菌落总数的灭活率随消毒剂投加量的增加而增大。当消毒剂浓度为1.5~2.5 mg·L⁻¹时,在60 min内可完成对菌落总数99.0%的灭活;当消毒剂浓度大于2.5 mg·L⁻¹时,在30 min内可完成对菌落总数99.9%的灭活。在pH为6~9时,pH越小,消毒效果越好;在10～30 ℃时,温度越高,消毒效果越好;水中氨氮存在时,氯胺的生成会减弱短期消毒效果。与传统氯制消毒剂相比,TCCA在窖水消毒方面有较好的应用前景。     

京津冀冬季与夏季PM_(2.5)/PM_(10)及其水溶性离子组分区域性污染特征分析

为研究京津冀地区冬、夏两季大气颗粒物质量浓度与水溶性离子组成特征,于2013年2月、7月对北京、天津、石家庄及4个国家大气背景点进行了PM2.5及PM10的采样,分析了质量浓度及9种水溶性离子,结果表明:(1)京津冀地区颗粒物污染冬季重于夏季,冬季污染水平石家庄天津北京,夏季污染天津、北京石家庄,区域内PM2.5与PM10之间有很好的相关性,相关系数r冬季为0.8796,夏季为0.8424,说明整个区域颗粒物污染有较为相近的来源,大气颗粒物污染表现出区域性特征;(2)京津冀地区PM2.5及PM10中的9种水溶性离子浓度规律为NO-3、SO2-4、NH+4Cl-、Ca2+K+、Na+F-、Mg2+.该地区水溶性离子污染冬季最重为石家庄,夏季则为北京;(3)在京津冀地区二次离子NO-3、SO2-4、NH+4是主要的污染离子,3种离子质量浓度总和在PM2.5、PM10中冬季分别占48.9%、27.8%,夏季分别占58.7%、48.5%.二次离子主要集中在PM2.5中,其对细离子浓度的升高起到直接作用,且二次离子的构成关系也在发生变化.整个区域向硝酸型污染转变,二次离子的季节分布也呈现区域特征,冬季NO-3离子质量浓度比重最大.夏季则为SO2-4;(4)粒径越小富集水溶性离子的能力越强,在PM1中分布了50%以上的水溶性离子,73.9%—94.8%的水溶性离子分布在PM2.5中.     

我国四个大气背景点颗粒物浓度及其元素分布特征

选择全国由南至北的4个大气背景站(广东南岭、湖北神农架、山西庞泉沟和吉林长白山),于2013年分4个季度同步采集环境空气颗粒物PM10和PM2.5样品,采用微波消解电感耦合等离子体质谱法测定滤膜样品中60余种元素.结果表明,4个背景点PM2.5日均质量浓度平均值为17μg·m-3,PM10为29μg·m-3,低于《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)规定的一级浓度限值.第一季度的PM10和PM2.5最高,除长白山第三季度高于第四季度之外,其他3个点位均呈现第二季度第四季度第三季度的趋势.PM2.5和PM10二者呈线性正相关,4个季度的PM2.5/PM10比值均小于0.5,第二、第三季度较高,而第一、第四季度较低.PM10和PM2.5中元素随季节变化不大,PM2.5含量在同一水平上低于PM10.Na、Mg、Al、S、K、Ca、Fe、Zn质量浓度在0.1—10μg·m-3之间,P、Ti、Mn、Ni、Cu、Ba、Pb质量浓度在10—100 ng·m-3之间,Cd、Co、Ge、Ga、Zr、Sr、V等质量浓度在0.01—10 ng·m-3之间.K、Al、Ca含量大于10%,S、Mg、Na、Fe、Zn、Pb、Mn含量大于1%,Cu、P、Ba、Ti量介于0.5%—1%,其他痕量元素含量所占比例小于0.5%.     

常见离子对蛋壳粉吸附溶液中磷的影响

研究了水体中常见离子对蛋壳粉吸附溶液中磷的影响.实验结果表明,SO2-4、Cl-和NO-3的存在,对天然蛋壳粉吸附磷过程产生协同作用,但协同作用不明显;HCO-3表现出吸附抑制作用;Ca2+和Mg2+表现出较为显著的吸附协同作用,其中Ca2+最为显著;NH+4离子存在时,几乎不产生影响.富集系数和吸附平衡下降率均可有效表述常见离子对蛋壳粉吸附磷过程的影响程度.     

我国大气背景点挥发性有机污染物的浓度水平与组成特征

2010—2011年间,在全国范围内选择具有代表性的10个大气背景点开展相关研究,对大气背景点中VOCs的浓度水平与组成特征进行了系统的分析.研究结果表明,我国大气背景点挥发性有机物浓度范围为(3.82±2.96)μg.m-3—(22.74±3.60)μg.m-3,与其它国家和地区背景点空气中VOCs浓度相比,我国背景点空气中VOCs浓度处于较低水平.在空间分布上,大气背景点空气中VOCs浓度呈现东部较高,西部较低的态势,在季节变化上,除河北承德外,山东长岛、重庆武隆、西藏曲水和青海湖4个背景点均呈现出夏季空气中VOCs浓度高于冬季的趋势,这主要是由于夏季气温高,有利于VOCs挥发的原因.初步来源分析结果表明,我国背景点大气中挥发性有机物可能主要来源于自然燃烧、大气传输和局地的污染影响.     

水下枪炮发射问题研究综述

首先介绍了水下枪炮类武器发射问题的研究意义,并对其军事需求进行了分析。之后对常见的水下枪炮发射方式进行了介绍,并简述了各自的发展历程。总结了目前对水下发射问题内弹道的研究进展,结合水下枪炮发射问题自身特点,阐述了燃气射流的形成机理以及相关研究的发展过程,比较性地总结了空气中枪炮发射膛口流场与水下枪炮发射膛口流场的研究进展及对应典型波系结构。最后,对水下枪炮发射领域仍存在的科学问题以及未来发展趋势作出了展望。     

不同污水处理工艺中全氟和多氟烷基物质的来源、去除效率及生态风险

使用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定广西3个污水处理厂（P1、P2、P3）中17种全氟和多氟烷基物质（PFASs）。结果显示,共检测出10种PFASs,检出率为33.3%～100%。进、出水中PFASs质量浓度分别为32.0～86.4和23.0～39.6 ng/L。全氟丁烷磺酸（PFBA）、全氟戊酸（PFPeA）和全氟辛酸（PFOA）是进、出水中的主要污染物。厌氧-缺氧-好氧（AAO）工艺对PFASs的去除率为49.0%;改良型序批反应器（MSBR）工艺对PFASs的去除率为72.2%,氧化沟工艺对PFASs的去除率为25.0%。P1和P3进水中的PFASs主要来源于生活污水,P2进水中的PFASs来源包括生活污水和工业废水。P1出水中的全氟十二烷酸（PFDoDA）对纳污河流的鱼类和水蚤构成高生态风险,对藻类构成中等生态风险,P2和P3出水对纳污河流构成的生态风险较低。     

某污水处理厂CAST工艺的脱氮性能评价

通过对某污水处理厂循环活性污泥法工艺(cyclic activated sludge technology, CAST)中选择池、缺氧池和好氧池中氮组分和污泥浓度进行测定,结合污泥活性、同步硝化-反硝化(simultaneous nitrification and denitrification, SND)速率及饱食-饥饿(feast-famine)批次实验,评价该处理工艺的脱氮性能。结果表明,好氧池内同步硝化-反硝化和沉淀过程中的内源反硝化(endogenous denitrification, ED)脱氮对总氮去除的贡献占据主导,分别为(35.50±4.15)%和(62.86±4.13)%,而缺氧池反硝化(DEN)脱氮贡献仅为(1.64±0.05)%;溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度对CAST工艺脱氮性能有极大影响,控制好氧池中DO浓度为1~1.5 mg·L⁻¹时可获得最佳脱氮效果,CAST工艺的TN去除率可达84.51%;饱食-饥饿批次实验证明,饥饿时长为36 h时对乙酸(HAc)的吸收能力最强,可达每1 g VSS消耗0.173 g HAc,依此可推算出CAST工艺的最佳回流比为45%。     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L⁻¹废水,分别加入0 mg·L⁻¹ (对照组,R1)、5 mg·L⁻¹ (R2)和10 mg·L⁻¹(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate, TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和 64%。N₂H₄ 质量浓度为5 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS分泌量提高,触发了生物膜保护机制;当N₂H₄ 质量浓度为10 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS和血红素含量均明显下降,N₂H₄对生物膜产生抑制作用。长期添加微量N₂H₄导致门水平中Planctomycetes和Candidatus_Kuenenia的相对丰度降低,可见,N₂H₄的加入可以使NRR短暂增长,但长期加入会对厌氧氨氧化生物膜产生生物毒性,抑制厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性。整体而言,5 mg·L⁻¹和10 mg·L⁻¹的N₂H₄的加入都难以维持MBBR长期稳定高效运行,其对厌氧氨氧化生物膜的负面影响更为明显。