孔道结构对柴油机DPF压降及再生特性的影响

针对微粒捕集器（DPF）内部碳烟及灰分颗粒特征,运用AVL-Fire软件建立了六边形孔道结构柴油机微粒捕集器模型。 针对不同排气流量、进口温度、孔密度、碳烟和灰分沉积量,对六边形孔道及四边形孔道DPF压降特性和碳烟再生特性进行分析,并研究灰分分布形式对不同孔道形状DPF的影响。 结果表明：排气质量流量越大,进口温度越高,不同孔道结构的压降敏感性增大;与传统四边形孔道DPF相比,当碳烟沉积量较低时,六边形孔道DPF压降损失较高;随着碳烟沉积量的增加,六边形孔道DPF压降损失较低,且碳烟承载量较大;灰分在DPF孔道表面层状分布可以有效阻止碳烟深床捕集模式,降低压降损失;六边形孔道DPF能够有效提高碳烟及灰分容量,且碳烟捕集及再生效率较高,再生速率较快,热应力较小,可以降低DPF主动再生频率,延长使用寿命。     

成型秸秆炭吸附剂对水中Cd2+的去除特性

以水稻秸秆为原料,制取对Cd2+去除效果最佳的成型生物炭吸附剂。采取限氧升温方法,分析不同热解温度和不同热解时间的成型炭对Cd2+去除规律和特性。研究结果表明：热解温度不变,热解时间90 min去除率最大;热解时间不变,热解温度550 ℃时去除率最大;去除速率分快、慢两阶段,快阶段2 h内去除率最低达到76.83%,慢阶段10 h去除率仅20%左右;该成型炭对Cd2+吸附规律可用准二级动力模型进行拟合,拟合度Rmax2=0.987 2,该成型炭对Cd2+吸附不是单层吸附过程,而存在大量的阳离子交换量,化学反应较强烈。     

基于寡培养可视化的铀污染检测的微生物组合

为了评估监测铀污染对环境影响程度,为环境治理提供参考依据,本研究通过筛选获得对铀胁迫敏感和抗性的2类微生物,用以响应土壤或水体的铀污染,并考察其对铀污染响应灵敏度。实验筛选得到的红色敏感菌与粉色抗性菌经鉴定分别为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）和玫瑰色考克氏菌（Kocuria rosea）,明显的菌落特征实现了微生物检测的可视化与简单化。通过寡培养基的应用,成功地以粘质沙雷氏菌：玫瑰色考克氏菌为1：2的比例构建了微生物检测体系。经验证,该体系在水体中能够检测出铀的最低浓度约为5 mg·L-1,在土壤中能检出的铀浓度高于10 mg·kg-1才有明显效果,表明本微生物组合对于监测水体和土壤铀污染是有效的。该体系为水体和土壤铀污染的微生物监测提供了前期技术基础。同时,寡培养方式的使用为外界因素对微生物的影响的"效果保真培养"提供了一定的参考。     

海水微絮凝预处理对超滤膜通量的影响

以聚合氯化铁为絮凝剂,研究了海水微絮凝预处理过程的絮凝特征以及对超滤膜通量的影响。考察了微絮凝对海水中有机物的去除作用,并采用体系稳定动力学参数、絮凝指数评价不同絮凝剂投加量在海水中的絮凝效果,探讨了微絮凝对超滤膜污染的改善作用。实验结果表明,微絮凝预处理能强化超滤膜对海水UV254的去除效果,与超滤相比提高了27.5%,可有效去除海水中的蛋白类有机物。超滤膜直接过滤海水可造成膜通量严重下降,采用微絮凝作为预处理能有效减缓超滤膜污染,且减缓效果与絮凝剂的投加量密切相关,当PFC的投加量为40 mg·L-1时,膜比通量J/J0值大于0.9。     

粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径（35 μm和130 μm）及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下,不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明：在20 cm·s-1及38 cm·s-1 2种驱动流速条件下,35 μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130 μm实验组。对于35 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L-1,在38 cm·s-1驱动水流扰动下为0.49 mg·L-1;对于130 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1和38 cm·s-1 2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分别为0.29 mg·L-1、0.30 mg·L-1;驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高,小粒径沉积物,提高驱动流速更利于平衡释放量的提高,且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形（对地形的描述采用y=0.1sin2πx）实验中发现,静态条件下,波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L-1,其后升高至0.40 mg·L-1并达到平衡,而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L-1,其后下降至0.77 mg·L-1并达到平衡;而在20 cm·s-1的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为一致,均逐渐增长至极大值0.39 mg·L-1和0.45 mg·L-1后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

上流式Fe0-沸石固定床去除水中的硝酸盐氮

针对目前废水经生化处理后,残余NO-3浓度较高导致总氮不达标的问题,采用上流式Fe0-沸石固定床对其进行处理,探究了纯铁粉+沸石、铁粉/石英砂+沸石和铁粉/活性炭+沸石3种填料对硝酸盐氮废水的处理效果。实验结果表明,当进水NO-3浓度为50 mg·L-1,pH=6,V(Fe0)/V(活性炭)=0.5时,NO-3去除率可达75.99%,反应符合准一级反应动力学模型,反应速率常数可达0.084 min-1,且反应产物中氨氮的比例较低。活性炭或石英砂的加入可以减缓反应柱内铁粉的板结。反应柱内的沸石对氨氮具有良好的吸附效果,且对出水的pH具有一定的调节作用。     

改性高炉渣对甲基橙的吸附

以盐酸和十六烷基三甲基溴化铵对包钢高炉渣进行表面改性,通过XRD、SEM和N2吸附-脱附测试研究其微观结构和孔径分布,并以阴离子型染料甲基橙溶液为模拟染料废水研究其吸附性能,进而探索最佳改性制备条件。研究结果表明：有机改性高炉渣主要化学成分为SiO2,表面有明显的孔道结构,比表面积高达394.5 m2·g-1,平均孔径为12.4 nm;有机改性高炉渣对甲基橙溶液均具有较强的吸附性能,最佳改性条件为加入改性剂盐酸浓度为3 mol·L-1、十六烷基三甲基溴化铵的最终投加浓度为8 g·L-1、水热温度160 ℃和16 h,此时所制备的有机改性高炉渣吸附性能最强,吸附率为98.06%,最大吸附量达357.14 mg·g-1。等温吸附实验表明,有机改性高炉渣对甲基橙溶液的吸附属于多分子层吸附。     

改进的QGA-BP模型在弥苴河总氮量预测中的应用

水质预测对水环境规划、评价和管理十分重要。构建一种改进的量子遗传算法（QGA）优化BP神经网络的模型,即在量子遗传算法中引入了旋转角的动态改进策略和遗传算法的交叉变异操作,并以改进的QGA作为进化操作准则优化BP模型的权值和阈值。以弥苴河复杂水环境水质预测为实例,选取一组历史观测数据作为训练样本,对其进行分析。将结果与BP模型、QGA-BP模型仿真结果进行了对比,改进后的QGA-BP模型在进化代数、收敛速度和预测结果的准确率有较大提高。对弥苴河水质的预测结果表明,将改进QGA-BP模型用于水质预测是可行、有效的预测方法。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明：初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH-1、1 742 mg·L-1快速降低到980 mg·L-1、82.9 mg·L-1;氨氮浓度在25 mg·L-1处波动;pH>7时,COD浓度在1 000 mg·L-1处波动,乙酸由82.9 mg·L-1缓慢降低到6.4 mg·L-1,氨氮浓度由26.2 mg·L-1快速升高到207 mg·L-1。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L-1升高到3 372、141、2 250 mg·L-1,对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

基于土地利用变化的忻州市生态格局时空变化分析

为了厘清改革开放以来忻州市各类生态系统及生态系统格局的时空特征,使用忻州全市1980、2000、2018年的土地利用和覆盖(LULC)二级分类数据,经过土地转移矩阵和景观格局指数计算,探讨分析了忻州市改革开放以来近40年的LULC及格局的长时间序列时空变化特征,以揭示忻州市的生态环境变化态势。研究区近40年来以城镇用地和其他建设用地增加为主,其他各类减少,城镇化和人口增长带来的土地和生态压力主要集中在草地、耕地以及湿地上;其中2000—2018年的变化更剧烈,人类活动对自然的干扰加剧,但同时在这一阶段已经开始了森林、湿地的保护,开展经济发展与生态文明同步建设。