基于RSM模型对污泥联合调理的参数优化

研究了CaO、PAFC联合表面活性剂(1227)预处理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素实验,得出药剂投加量的最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken实验,建立了滤饼含水率和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到联合调理的最佳工艺参数.结果表明,联合调理能够明显提高污泥的脱水性能,CaO、PAFC和1227的最佳药剂量分别为42.00,60.40,80.89mg/g,此条件下滤饼含水率为(68.30±0.26)%,CST减少率为(87.30±0.32)%.同时,在最优条件下进行了验证实验,结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

Microbial responses to the use of NaClO in sediment treatment

• Chlorine addition enhanced the release of TOC, TN from the sediment. • Chlorine has a long-term negative effect on microbial richness. • Usually enzymes lose activity, and expression of genes was downregulated. • Carbon degradation and nitrification might be strongly inhibited. Chlorine is often used in algal removal and deodorization of landscape waters, and occasionally used as an emergency treatment of heavily polluted sediments. However, the ecological impact of this practice has not been fully studied and recognized. In this study, NaClO at 0.1 mmol/g based on dry weight sediment was evenly mixed into the polluted sediment, and then the sediment was incubated for 150 days to evaluate its microbial effect. Results showed that NaClO addition enhanced the release of TOC, TN, Cr and Cu from the sediment. The microbial richness in the examined sediment decreased continuously, and the Chao1 index declined from 4241 to 2731, in 150 days. The microbial community composition was also changed. The abundance of Proteobacteria and Bacteroidetes increased to 54.8% and 4.2% within 7 days compared to the control, and linear discriminant analysis (LDA) showed gram-negative bacteria and aerobic bacteria enriched after chlorination. The functional prediction with PICRUSt2 showed the functions of the microbial community underwent major adjustments, and the metabolic-related functions such as carbon metabolism, including pyruvate and methane metabolisms were significantly inhibited; besides, 15 out of 22 analyzed key enzymes involved in C cycling and 6 out of 12 key enzymes or genes involved in N cycling were strongly impacted, and the enzymes and genes involved in carbon degradation and denitrification showed remarkable downregulation. It can be concluded that chlorination posed a seriously adverse effect on microbial community structure and function. This study deepens the understanding of the ecological effects of applying chlorine for environmental remediation.     

不同类型竹种光合特性的比较研究

光合作用是植物生长和物质积累的基础,其光合特性是高光效竹种选育的重要生理指标。为了更好开发利用我国丰富的竹种资源,确定不同类型竹种的光合性能,掌握其合成有机同化物的能力是必须探索的一个重要问题。文章采用Li-6400光合测定仪,通过对不同地下茎类型的6个竹种光合参数和光响应的测定分析,进一步探讨不同类型竹种存在差异的生理基础,以期对不同类型竹种的选育和经营管理提供依据。试验结果表明:不同竹种净光合速率(Pn)差异显著,大木竹Bambusa wenchouensis(Wen)Q.H.Dai的净光合速率最高,Pn值平均达到8.379μmol·m-2·s-1,毛竹Phyllostachys heterocycla cv.pubescens和雷竹P.praecox cv.prevernalis次之,斑苦竹Arundinaria oleosa和苦竹Pleioblastus amarus最低,总体呈现丛生竹>散生竹>混生竹的趋势,1～2 a生竹净光合速率高于3～4 a生竹,但没有显著差异。气孔导度(Cond)、胞间C02浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)综合说明丛生竹的光合固碳能力最强,其中蒸腾速率与气孔导度与净光合速率关系最为紧密,是影响净光合速率的主导因子。光响应曲线表明当光强刚开始增强时,各竹种间差异较小,但随着光强的继续增加,不同竹种出现很大的差异,其中绿竹Dendrocalamus.oldhami(Munro)Keng的潜在光合能力最高,远高于其他竹种,同样表现为丛生竹>散生竹>混生竹,进一步说明丛生竹种较强的光合固碳能力,从而为今后不同类型竹种,尤其是优良丛生竹种的筛选和开发利用提供理论参考。     

微生物絮凝剂与聚合氯化铝复配处理涂料废水的响应面优化

采用响应面分析法对聚合氯化铝(PAC)与污泥生产的微生物絮凝剂复配处理涂料废水的过程进行了优化,设定的响应值为COD和色度去除率。实验分别拟合了关于COD去除率和色度去除率的二次模型,根据响应值的分布情况,确定涂料废水的最佳絮凝条件为微生物絮凝剂浓度47 mg/L,PAC浓度39 mg/L,pH为8.2,CaCl2浓度0.38 g/L,搅拌速度210 r/min。最佳絮凝条件下,微生物絮凝剂对涂料废水中COD和色度的去除率分别达到77.6%和68.9%。     

响应曲面法优化絮凝处理木薯淀粉废水

采用中心复合实验设计和响应面分析法研究复合絮凝剂聚合氯化铝锌(PAZC)和聚合氯化铝(PAC)混凝处理木薯淀粉废水,进行设计和分析,以溶液pH值和絮凝剂用量为考察因素,分别以COD、浊度去除率为考察指标,选用最佳优化数学模型描述考察指标和考察因素之间的数学关系,并以设定PAZC和PAC对COD去除率(65%),浊度去除率(90%)和SS去除率(90%)的目标值,通过等高线叠加图预测最优实验条件,得到PAZC投量为6.5 mg/L,pH为7.7时,COD去除率和浊度去除率分别达到最大为76.6%和99.9%;PAC投量为19.2 mg/L,pH为7.8时,COD去除率和浊度去除率最大值分别为64.4%和97.1%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。     

再入飞行力热环境预测与试验技术研究进展

总结了近5年来再入飞行力热环境预测与试验技术的研究进展.针对高速绕流流场引起的宽频声振环境和瞬态热环境,调研了国内外在上述环境的数值模拟预测、等效模拟试验和试验观测方面的最新研究情况和目前仍面临的难点问题.重点介绍了中物院总体所围绕再入飞行力热环境预测与试验方面开展的研究工作和已取得的部分研究成果.提出了后续研究方向和...     

北京森林土壤富里酸亚组分的表征及荧光指标分析

为探究土壤FA（富里酸）的结构组成及其腐殖化和芳香性特征,采用SFS（同步荧光光谱）技术结合FRI（荧光区域积分）、DSFS（导数荧光光谱）及PCA（主成分分析）对土壤FA亚组分的荧光光谱特征及荧光指标间的相关性进行了分析.利用XAD-8吸附树脂结合初始pH为3、5、7、9和13的Na₄P₂O₇（焦磷酸钠）缓冲溶液逐步洗脱技术将土壤FA分别分级得5种亚组分（FA₃、FA₅、FA₇、FA₉和FA₁₃）.结果表明:①FA₃-FA₁₃的SFS体现3类荧光峰,分别代表类蛋白、类富里酸和类腐殖酸物质.FA₃和FA₅含有含量相近的类蛋白、类富里酸和类腐殖酸物质,而FA₇-FA₁₃含有的主要成分是类蛋白物质;同时,FA₇-FA₁₃的类富里酸和类腐殖酸较FA₃和FA₅更为复杂,且FA₇-FA₁₃含有更多易降解的单环芳香族化合物.②FA₃和FA₅的类酪氨酸和类色氨酸物质被识别,且FA₇-FA₁₃的类色氨酸含量明显大于类富里酸和类腐殖酸含量.③FA₃-FA₁₃光谱荧光强度指标（I₂₄₀/I₃₄₀、I₂₄₀/I₄₅₀、I₃₄₀/I₂₇₀、I₄₅₀/I₂₇₀和I₄₅₀/I₃₄₀）的对比分析表明,FA₃和FA₅的腐殖化程度和芳香性均大于FA₇-FA₁₃.④荧光指标A_FLR/A、A_HLR/A、S_270-340、S_270-450、A₂/A₁和A₃/A₁可作为指示亚组分芳香性的优化指标,且A_HLR/A、A₂/A₁和A₃/A₁可作为最佳指标反映亚组分的腐殖化程度.研究显示,土壤FA亚组分的结构表征及荧光指标分析为后续FA亚组分与环境污染物相互机理研究提供依据,为探究有机质的结构特性和环境行为提供理论支撑.      

基于损伤等效的振动疲劳试验载荷转换

目的使用简谐激励替代随机平直谱激励进行振动疲劳试验。方法利用有限元仿真计算某典型铝合金试验件在简谐激励和随机平直谱激励下的疲劳寿命,分析2种工况下试验件寿命相等时激励的等效关系。进行一组定频激励试验和一组谱激励试验,对比试验结果,验证在某典型铝合金试验件上利用简谐激励替代随机平直谱激励进行振动疲劳试验的可行性。结果通过试验与仿真技术,对2024-T4铝合金试验件在一定频率非共振简谐激励和随机平直谱激励作用下的振动疲劳寿命规律进行研究,得出了不同激励作用下试验件寿命相同时载荷的等效关系。结论基于损伤等效,工程中可以使用简谐激励代替随机平直谱激励进行振动疲劳试验,从而解决了一类振动疲劳试验加载困难的问题,实现振动疲劳的试验加速。     

污染负荷多情景变化下河流水质响应关系研究

以松花江哈尔滨段为研究对象,构建了EFDC水动力-水质模型,以主要污染物COD、NH₃-N为指标,结合情景分析方法对松花江哈尔滨段支流污染负荷多情景变化下对干流水质及下游出口断面水质进行量化评估.结果表明,大顶子山出口断面COD浓度值在满足Ⅲ类及以下水质要求时,阿什河口与呼兰河口的浓度在枯水期、桃花汛期、平水期和丰水期分别最高不能超过29.3、22.3、41.82和32.13mg/L以及47.75、36.27、65.4和41.47mg/L,大顶子山断面的NH₃-N浓度,枯水期保持在Ⅲ类,则要求阿什河口和呼兰河口NH₃-N浓度最高为8.73和2.92mg/L,桃花汛期保持在Ⅱ类时,则二者最高分别为6.3和2.23mg/L,枯水期大顶子山断面保持在I类时,阿什河口和呼兰河口则最高不能超过7.57和1.79mg/L.     

生态环境的脆弱性对垃圾不适当处置的响应

垃圾的不适当处置,对生态环境的负面影响是多方面的。在上海、北京和石家庄等地研究表明,垃圾的随意处置,已经造成了许多环境污染问题:垃圾的污染成分包括“三氮”、COD、BOD、重金属离子、有机污染物等,这些污染物在包气带砂性土的侧向迁移距离约15 m,而在地下水中则可达到120 m/a,在地表水中影响距离可达200 多m,在粘性土中的垂向迁移一般在3 m以浅;Cd、Hg、As、F、Pb等有毒离子在垃圾处置场附近高梁粒的综合污染指数可达192-238,超过国家食品卫生标准高达650倍,在西瓜和甜瓜中,这些离子超标少的几倍,高的达100多或1300多倍;垃圾中COD、Cl-、NH4+、NO3-、NO2-等对地表水的单项污染指数高的达100多倍,并在静止的地表水呈现指数函数衰减;对地下水的单项污染指数高的可达340多倍,高出地下水三类标准100多倍,综合污染指数少的60,高的达170。