电解铝生产含氟工业烟气湿法吸收治理中试装置设计实现

本文通过对国内外近几年有关电解铝含氟化氢工业尾气净化处理大量的参考文献的分析研究及国内外电解铝生产企业在尾气治理方面的技术应用和尾气净化装置运行状况的调研,结合自己的专业特长和工程经验,建立一套有关电解铝含氟化氢尾气在处理、净化氟化氢方面的技术方案,设计制作一套湿法氟化氢吸收中试装置,从工艺方案优化设计、安全运行、设备设计及选材、自动控制、建立相关的副产物检测方法和后续产物的综合利用等方面进行了研究和探讨。     

离子液体对CO2吸收性能的研究进展

CO2引起的气候变暖已成为全球最关注的环境问题之一,利用离子液体固定CO2引起了众多学者的关注。介绍了近年来离子液体吸收CO2的研究进展,包括常规离子液体和含氨基离子液体、氨基酸离子液体、聚离子液体及其他离子液体等4种功能化离子液体,并简要分析了吸收机理。综合分析了每种离子液体的吸收性能,离子液体对CO2的吸收能力均随温度上升而减小,随压力升高而增加。烷基链的增长以及含氟基团的增加有利于对CO2的吸收。功能化离子液体由于引入了功能化基团,相同条件下,其对CO2的吸收力几乎是常规离子液体的两倍。此外,将离子液体与有机溶液(特别是醇胺溶液)混合能提高离子液体对CO2的吸收能力,且能降低生产费用。最后指出了高吸收性能、低黏度、低毒以及低成本是未来离子液体的研究方向。     

NaOH溶液吸收CO2的试验研究

为了满足国际海事组织对船舶CO2排放的要求,建立了一种针对船舶尾气CO2的循环吸收系统,利用NaOH溶液吸收CO2.NaOH溶液完成第一步吸收反应后在第二步反应中被还原,从而可以循环利用.分析了初始反应温度、NaOH浓度及溶液中的Na2CO3对CO2吸收率的影响,并计算了循环反应中NaOH的再生率和CaO的过量系数.结果表明,CaO过量系数为1.2时对CO2固化效果最佳,此时NaOH溶液再生率达79.31％.研究表明,NaOH溶液吸收船舶尾气中CO2的循环系统效率高、成本低.     

外浮顶罐充氮管网设计及有效性试验验证

为了预防外浮顶罐密封圈雷击火灾,提出在密封圈内充入氮气的保护方法.将安全含氧量作为充氮的惰化目标,对外浮顶罐充氮管网进行设计,并通过试验来验证充氮管网的有效性.试验得到了充氮流量、进出气孔数量及管径与有效充氮时间的关系.若以142 m3/h的流量对容量为10×104 m3的外浮顶罐密封圈内充氮,则46.5 min内可以达到充氮惰化目标.雷电预警时间为60 ～ 90 min的条件下,充氮时间小于预警时间,表明所设计的管网是有效的.     

Influence of Riparian Seepage Zones on Nitrate Variability in Two Agricultural Headwater Streams

Riparian seeps have been recognized for their contributions to stream flow in headwater catchments, but there is limited data on how seeps affect stream water quality. The objective of this study was to examine the effect of seeps on the variability of stream NO₃‐N concentrations in FD36 and RS, two agricultural catchments in Pennsylvania. Stream samples were collected at 10‐m intervals over reaches of 550 (FD36) and 490 m (RS) on 21 occasions between April 2009 and January 2012. Semi‐variogram analysis was used to quantify longitudinal patterns in stream NO₃‐N concentration. Seep water was collected at 14 sites in FD36 and 7 in RS, but the number of flowing seeps depended on antecedent conditions. Seep NO₃‐N concentrations were variable (0.1‐29.5 mg/l) and were often greater downslope of cropped fields compared to other land uses. During base flow, longitudinal variability in stream NO₃‐N concentrations increased as the number of flowing seeps increased. The influence of seeps on the variability of stream NO₃‐N concentrations was less during storm flow compared to the variability of base flow NO₃‐N concentrations. However, 24 h after a storm in FD36, an increase in the number of flowing seeps and decreasing streamflow resulted in the greatest longitudinal variability in stream NO₃‐N concentrations recorded. Results indicate seeps are important areas of NO₃‐N delivery to streams where targeted adoption of mitigation measures may substantially improve stream water quality.     

小麦-玉米轮作体系农田氮素淋失特征及氮素表观平衡

连续6年采用渗漏计法研究了不同施氮处理下陕西关中小麦-玉米轮作区农田土壤90 cm深度处氮素(N)淋失特征和土壤-作物体系氮素表观平衡状况.结果表明:该地区农田氮素淋溶主要发生在降雨量较多的玉米季,且集中在8月和9月.监测期内,TN和NO-3-N年平均流失量分别为2.72~23.07 kg·hm-2和1.53~18.72 kg·hm-2,年流失率分别为0.65%~3.44%和0.82%~3.32%,且年总氮、硝态氮流失量均随年施氮量增加呈指数增加.氮素淋失形态中,NO-3-N比例较高,可占总氮淋失量的56.00%~81.00%,且随着氮肥用量的降低,其占总氮淋失量的比例也随之减小.可见,施氮量的大小在一定程度上会影响淋失液中各形态氮的比例.氮素表观平衡结果显示,随着施氮量提高,氮素在土壤中的残留和表观氮盈余均呈现指数增加趋势.长期施氮条件下,土壤-作物体系氮素表观损失率的幅度为32.60%~55.20%,土壤表观残留率为-0.17%~8.20%.多年监测结果表明,优化施氮模式下,作物不仅可以获得较高的产量和氮肥利用率,农田氮素淋失量也大幅降低,在节约肥料资源的同时减轻了潜在的环境风险.     

七星河湿地氨氧化古菌多样性和丰度及其与环境因子的相关性分析

以典型东北寒温带沼泽湿地——七星河湿地中芦苇和小叶樟植被下不同深度土壤中氨氧化古菌(Ammonia-Oxidizing Archaea,AOA)为研究对象,以编码氨氧化作用关键酶——氨单加氧酶(AMO)的amo A基因为分子标记,通过构建克隆文库和生物信息学方法分析数据,考察了不同植被环境中AOA多样性和丰度的垂直分布规律,及其与环境因子的相关性.研究结果表明,小叶樟植被土壤中AOA amo A基因多样性显著高于芦苇植被土壤中amo A基因多样性,芦苇植被土壤中AOA amo A基因多样性在深度为40~60 cm土层中最高,AOA多样性与NH+4-N、NO-3-N含量呈正相关;小叶樟植被土壤中AOA amo A基因多样性在深度为20~40 cm土层中最高,AOA多样性与NH+4-N、NO-3-N含量呈正相关.芦苇植被土壤中AOA丰度最低值出现于0~20 cm土层中,到20~40 cm土层中出现最高值,随着深度增加AOA丰度下降,AOA丰度则与NO-2-N含量呈正相关.小叶樟植被土壤中AOA丰度变化趋势与芦苇不同,最高值出现于0~20 cm土层中,随着土层深度增加AOA丰度下降,到40~60 cm出现最低值,AOA丰度与NO-2-N、TOC含量呈正相关.两种植被土壤中AOA丰度均在60~90 cm处有升高趋势.芦苇植被土壤中AOA丰度约是小叶樟植被土壤中AOA丰度的1.49倍.以上结果为湿地AOA生态功能及分布模式的研究提供基础数据,对全球氮循环的研究提供补充.     

污泥龄对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响

为了研究污泥龄(SRT)对低氧丝状菌活性污泥微膨胀系统的影响,采用序批式间歇反应器(SBR)进行试验,分别按照厌氧/好氧和单级好氧的方式运行,考察了不同SRT下丝状菌污泥微膨胀系统的沉降性、脱氮除磷过程以及污泥特性的变化.结果表明,在好氧水力停留时间充分的条件下,低氧环境不但不会影响丝状菌微膨胀污泥的硝化进程,而且还有助于同步硝化反硝化(SND)、单级好氧除磷的发生.厌氧/好氧运行时,SRT与活性污泥的比硝化速率、比释磷速率和比吸磷速率成反比,与SND率和污泥的含磷量成正比.单级好氧运行时,减小SRT对硝化过程影响不大,但是有助于改善除磷效果.活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、胞外聚合物(EPS)中多糖与蛋白质含量的比值、以及粘度都与SRT成反比.适当地减小SRT可以改善丝状菌微膨胀污泥的沉降性.厌氧/好氧运行时,厌氧段微氧环境易引发过度丝状菌污泥膨胀;单级好氧运行时,SRT过低会造成污泥黏性骤增而引发黏性污泥膨胀.     

耐冷高效亚硝酸盐型反硝化细菌的分离、筛选与鉴定

在10℃条件下,以亚硝酸钠为唯一氮源从长期淹水的冬水田中分离得到了12株亚硝酸盐型反硝化细菌.采用乙酸钠为唯一碳源,以高效去除亚硝酸盐氮和总氮且产生较低生物量氮为主要指标筛选出了一株反硝化能力最强的亚硝酸盐型反硝化细菌,命名为Y-12.研究发现,该菌在20℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别为99.87%和57.74%,产生了3.25 mg·L-1的生物量氮;在15℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮去除率分别为99.48%和51.53%,产生了3.00 mg·L-1的生物量氮.对其16S rRNA基因序列进行分析,发现该菌与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的同源性达到99%;对其特异性磷脂脂肪酸进行分析,发现与恶臭假单胞菌(Pseudomonas-putida-biotype A)的相似指数为0.469,初步鉴定为恶臭假单胞菌.     

海河流域河流富营养化程度总体评估

以海河流域2009年地表水水质现状数据为基础,分别运用河流水体富营养化潜势和浮游植物表征河流富营养化水平.结果显示,流域河流水体中富营养盐含量相对较高,河流水体中TN、NH3-N平均含量分别为8.13、4.34 mg·L-1,分别超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类限值(2 mg·L-1)4倍、2倍以上.北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)、子牙河水系和海河干流中TN浓度超过9 mg·L-1;海河流域河流水体中TP平均含量为0.87 mg·L-1,超过地表水Ⅴ类限值(0.4 mg·L-1)2倍以上.北三河水系、子牙河水系和黑龙港运东水系水中TP平均含量均超过1.0 mg·L-1.主要河流3%处于中或贫营养,44%处于极富营养化水平,主要分布在北三河水系、子牙河水系和漳卫河水系,表明流域河流总体呈现富营养化状态,平原段河流富营养化严重.河流治理要兼顾耗氧污染控制和营养盐控制,以改善河流水质.