明渠中有机质微粒沉降过程的随机游走模拟

基于明渠流动的主要特点,考虑紊动强度的垂向非均匀性,及颗粒运动的游荡效应（loitering effect）影响,对微粒运动基本方程进行改进,建立了明渠非均匀紊流中考虑游荡效应的随机游走模型,对明渠中微粒的沉降损失进行了模拟分析.模拟结果显示,不考虑游荡效应影响时,明渠中微粒的沉降损失率可用微粒沉速与水深之比计算;而在游荡效应影响下,微粒沉降损失率会发生约18%~27%的下降,下降百分比与均匀紊流中微粒沉速在游荡效应影响下的折减百分比渐近值（19~25%）基本一致.本文结论基于不考虑微粒重悬浮、游荡效应为紊流对微粒沉降的主导影响机理等前提,主要适用于对明渠中细小有机质微粒沉降至床底过程更准确的计算分析.     

混酸废液焙烧再生炉内流场和温度场分布的可控模拟

喷雾焙烧法作为不锈钢混酸废液全酸回收的最先进工艺方法,不仅可以实现废液中游离酸和化合酸的回收,还可以实现金属氧化物的回收。若该工艺中焙烧炉（核心设备）内流场和温度场分布混乱,易加剧金属氧化物粉末挂壁,进而导致废酸不能完全反应而腐蚀炉体,影响生产运行。采用模拟软件Fluent对不同空燃比、燃烧气初始流速等条件下焙烧炉内流场和温度场的分布进行模拟,以获得最优的流场和温度场,最大程度消除金属氧化物粉末的挂壁现象,确保设备的长时间稳定运行。结果表明:在燃气介质为煤气,燃烧气初始流速为20 m/s,空燃比为1.7∶1模拟时可获得最佳的流场和温度场分布,在该最佳条件下焙烧炉内温度梯度的实际测量与模拟结果基本吻合,也进一步验证了模型建立的正确性。在改变燃气介质为天然气的条件下,在燃烧气初始流速为20 m/s,空燃比为13∶1时也可模拟获得最佳的流场和温度场分布。该模型对今后酸再生工艺的开发设计和运行管理具有良好的指导作用。     

多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱研制

目的研制一种多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱,主要用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性评价。方法通过高原气候特征分析、工艺验证和文献分析,进行设计、制造、试验谱设计和试验验证等工作。结果解决了光照和高低温低气压环境条件的同时施加问题,形成同时施加光照、气压、温度、湿度和风速五因素的高原高寒气候环境模拟加速试验箱。设计了一套高原高寒气候环境模拟加速试验谱,实现了高原高寒气候环境的多因素综合模拟和加速。结论试验箱各项技术指标达到设计要求。塑料样品的拉伸强度和冲击韧性性能、有机涂层的色差和光泽变化指标,与拉萨站试验结果进行对比,具有良好相关性和加速性。本试验箱可用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性快速评价。     

生物质炭对磷镉富集土壤中两种元素生物有效性及作物镉积累的影响

以磷镉富集土壤(总Cd 0.94mg·kg~(-1)、全磷0.86g·kg~(-1))和低镉积累基因型红菜薹金秋红三号为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置了绝对对照CK0(仅施NK无机肥)、相对对照CKp(施NPK无机肥)、生物质炭BC(BC+NK无机肥)和BC-CKp(BC+NPK)这4个处理,考察了土壤磷素和重金属Cd的生物有效性、植株可食部位生物量及其Cd累积特征和土壤基本性状等指标.结果表明,至作物收获时,添加生物质炭的BC和BC-CKp处理与未添加生物质炭的CK0和CKp处理相比,土壤有效Cd含量分别降低了8.23%和5.68%;同时土壤有效磷含量提高了11.60～16.26mg·kg~(-1).施加外源磷肥的CKp和BC-CKp处理土壤有效Cd含量与未施加磷肥的CK0和BC处理相比分别降低了31.43%和33.29%.除CK0处理外,其它3个处理(CKp、BC及BC-CKp)的红菜薹作物可食部位Cd含量均未超出我国食品安全国家标准(GB 2762-2017)中Cd的限定值0.1mg·kg~(-1).结果表明,将生物质炭输入到磷素富集的中、轻度Cd污染土壤中,能够同时实现土壤中重金属Cd钝化和磷素活化的双重功能;且在不额外使用磷素化肥的条件下,种植弱吸收低积累Cd的蔬菜作物基因型,既可以保证可食部位生物量增加,也可以使其可食部位重金属Cd含量满足食品安全国家标准.     

不同合成条件对ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的影响

采用3种Zn~(2+)/Al~(.+)金属浓度比的ZnCl_2和AlCl_3溶液,在两个不同pH值条件下,利用水热-共沉淀法对生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性.将生成的不同类型ZnAl-LDHs覆膜改性基质与原始生物陶粒基质分别填充于实验柱中,构建模拟垂直流人工湿地小试系统;对改性前后的7种基质进行磷素净化效果、等温吸附实验和解吸附实验研究,通过实验数据结合主成分分析,探讨ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果提升的影响因素.结果表明,pH=11的ZnAl-LDHs改性方式对磷素净化效果具有更为明显的提升功能;其中ZnAl-LDHs(pH=11,1∶1)改性生物陶粒基质相比于原始基质,对TP、TDP、SRP平均去除率的增幅超过70%,其最大理论吸附量达到原始生物陶粒的3倍.合成ZnAl-LDHs时的pH值和Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比对改性生物陶粒的结构形态与覆膜效果有着不同程度的影响,其中合成时的pH值是ZnAlLDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的主要影响因素.通过合理调控制备ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒时的pH值及Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比,可以达到有效提高ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的目的.     

武汉市2014-2017年大气污染物分布特征及其潜在来源分析

利用武汉市2014—2017年大气污染物（SO₂、NO₂、CO、O₃、PM_2.5和PM₁₀）和气象要素的观测数据,分析了大气污染物的变化特征及其影响因素.使用HYSPLIT模式计算了影响武汉市的主要气团类型,并利用潜在源区贡献（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）分析方法,揭示了研究期内武汉市不同大气污染物的潜在源区分布及其贡献特性.结果表明,武汉市2014—2017年空气质量逐年好转,SO₂、O₃、PM_2.5和PM₁₀的浓度呈逐年下降的趋势,但NO₂和CO的浓度先下降后上升.2017年SO₂、O₃、PM_2.5、PM₁₀、NO₂和CO的浓度分别为9.6、50.8、52.7、89.2、47.5 μg·m^-3和1.1 mg·m^-3,分别比2014年降低了64.3%、23.0%、24.7%、18.8%、3.5%和5.9%.大气污染物存在显著的季节变化和月变化.大气污染物在四个季节中日变化类似,SO₂和O₃均为单峰型分布,NO₂、CO、PM_2.5和PM₁₀均为双峰型分布.武汉市空气污染以PM_2.5为主,随着污染程度的加剧PM_2.5/PM₁₀的值逐渐增大,在空气质量为严重污染时,PM_2.5/PM₁₀高达90%,比空气质量为优时高了31.34%.局地气团（45%）和来自山西、陕西和河南一带的西北气团（12.1%）下大气污染物浓度较高.大气污染物的潜在源区贡献（WPSCF）和浓度权重轨迹（WCWT）的较大值主要集中在武汉市本地及其周边地区,局地污染对武汉市大气污染物的贡献较大,但不同大气污染物受到排放源分布和停留时间等影响其WPSCF和WCWT的分布范围不同.     

A/O工艺中污泥浓度对微生物群落结构的影响

采用A/O工艺处理淀粉厂区废水,结合Miseq高通量测序技术研究了不同污泥浓度（MLSS）对A/O工艺脱氮效果及微生物群落结构的影响.结果显示,当污泥浓度为4066mg/L时（1号池）,氨氮（NH₄⁺-N）平均去除率高达90.2%;而污泥浓度为2985mg/L时（2号池）,去除率仅为67.2%.两池体中优势菌门均为变形菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门,其中变形菌门和拟杆菌门平均丰度分别为40.65%、30.28%和25.25%、33.27%,其相对丰度比例差异较大.在功能基因层面,两池体中所有8个功能基因类别（KEGG,京都基因与基因组百科全书）排序相同,氮代谢相关基因中,硝化酶、反硝化酶、氨化酶的相关功能基因均在1号池中含量高.该工艺中污泥浓度对菌群结构影响显著,高污泥浓度有利于形成高效脱氮菌群结构.     

K2FeO4氧化降解3,4－二甲基苯胺的机理研究

以3,4－二甲基苯胺为目标污染物,高铁酸钾（K₂FeO₄）为氧化剂,考察催化氧化过程中的表观动力学及反应机制,确定高铁酸钾降解3,4 －二甲基苯胺的表观动力学方程为：r=0.0043C_A^0.486C_B^1.2477,反应级数为1.7337,符合准二级动力学方程.同时通过GC/MS技术,分析降解过程的中间产物,推测在高铁酸钾的作用下,3,4－二甲基苯胺先转变成2,4－二甲基苯胺,然后苯环上的氨基及甲基先后被氧化,生成4－硝基间苯二甲酸,再发生脱羧反应,生成硝基苯,硝基苯被高铁酸钾进一步攻击,生成苯环正离子,其后开环生成一系列小分子烃类物质,这些物质继续被氧化,最终生成二氧化碳与水.推测该氧化还原过程的控制反应为两步：第一步,高铁酸钾攻击3,4－二甲基苯胺苯环上的侧链;第二步为苯环的开环反应.此降解过程主要包括表面络合催化与界面催化两种反应机制.     

石羊河流域多水体酸根离子特征及影响因素

2014年7月~2015年6月在石羊河流域采集降水、地表水及地下水样品,使用离子色谱仪分析获取样品主要酸根离子含量,研究石羊河流域不同水体酸根离子特征、季节分异及其影响因素.结果显示：石羊河流域不同水体均呈弱碱性,酸根离子组成以SO₄^2-和HCO₃^-为优势离子,分别占酸根离子总量的38.68%和33.49%;不同季节水体酸根离子浓度差别较大,春季水体中酸根离子浓度最高,夏季最低,地下水季节变异小于地表水;地表水和地下水的酸根离子浓度都呈现出从上游到下游递增的规律,地表水酸根离子浓度大大低于地下水.碳酸盐的风化及蒸发岩溶解是酸根离子的主要来源,人类活动对石羊河流域水体已造成轻度污染.