热碱解-中温两相厌氧消化工艺运行效能及抗生素抗性基因(ARGs)变化研究

为实现剩余污泥稳定化,并评估剩余污泥的生态环境风险,本研究采用热碱解-中温两相厌氧消化(Thermal-Alkaline Pretreatment-Mesophilic Two Phase Anaerobic Digestion,taMTPAD)工艺处理剩余污泥.考察了热碱解条件及在20、16和10 d 3个不同的总水力停留时间(Total Hydraulic Retention Time,tHRT)下,taMTPAD工艺的运行效果及消化前后抗生素抗性基因(ARGs)的变化.结果表明,对于taMTPAD工艺,当tHRT=10 d时,产酸相的挥发性脂肪酸(VFA)积累量和产甲烷相的日产气量达到最大值,但对ARGs的控制效果最差;tHRT=16 d时反应器的运行效果与tHRT=20 d时接近,但对磺胺类ARGs的控制效果不如tHRT=20 d时;当tHRT=20 d时,挥发性固体(VS)去除率和ARGs的削减效果最好.对比tHRT=10 d时的taMTPAD工艺和MTPAD(两相厌氧消化)工艺,发现对剩余污泥进行热碱预处理能提升产酸相150.32%的VFA产量和产甲烷相89.3%的甲烷产率,但同时热碱解却使得厌氧消化后污泥部分ARGs(sul1、tetO、tetW、tetX)相对丰度回升.研究表明,延长tHRT有利于taMTPAD工艺削减ARGs和VS,而缩短tHRT则有利于产气.     

Impact of hydraulic loading on removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from vertical-flow wetland

The effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) removal on lab-simulated vertical wetland systems, each containing eight dominant species, under continuous- and intermittent-flow feeding modes, were determined. The main results were: (1) PAHs removal effect was greater in intermittent-flow system than in continuous-flow system, with the exception of the floating plant Hydrilla verticillata wetland. This may be due to pollutants remaining stable for longer duration under intermittent-flow mode, which is conducive to microbial, plant, and water absorption of PAHs, as well as to microbial decomposition and absorption by plant roots; (2) absorption and degradation rates of PAHs varied among wetland body plants in different periods with removal efficiencies of 30%–70% observed following the first and fifth cycles, and under high-performance degradation conditions; (3) mean removal rates of PAHs by hydrophytes under continuous-flow mode were as follows: H. verticillata (34.4%), Arundo donax (Gramineae) (33.2%), Phragmites australis (28.7%), Ipomoea aquatica Forsk (Convolvulaceae) (28.5%), Zizania aquatic (27.6%), Calla palustris (Araceae) (27.2%), Acorus calamus (26.8%), and Hardy canna (17.9%); (4) average rates of PAHs removal by hydrophyte under intermittent-flow mode were as follows: A. donax (40.5%), Z. aquatic (37.9%), A. calamus (37.0%), P. australis (36.9%), Hardy canna (34.6%), C. palustris (33.9%), I. aquatica (31.2%), and H. verticillata (29.3%).     

不同涡流场形态下混凝效能研究

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器中纯水力流场及添加不同混凝剂的混凝过程进行观测与研究,同时对比聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁(Fe Cl3)的混凝效能与化学条件、水力条件之间的相互关系.结果表明,几种絮凝剂的速度场都较接近于纯水力条件下的速度场,且在波状涡流场中混凝效能最好;Fe Cl3在较宽的转速范围内都能有较高的浊度去除率,而PFS在紊动强度稍大的流场中也能获得好的混凝效能.波状涡流场可为絮凝反应提供最佳的水力条件,而初期波状涡波较有利于产生大粒径絮体,可为后期絮凝反应提供更佳的水力条件.     

焊肉位置对连续管冲蚀磨损规律研究

针对连续管在压裂作业时连续管内壁易受冲蚀磨损甚至导致失效的问题,基于液固两相流和冲蚀理论,利用FLUENT软件对比研究了带焊肉的直连续管、360°弯曲连续管、正弦弯曲连续管等连续管的内壁冲蚀磨损以及焊肉位置对360°弯曲连续管的冲蚀磨损规律。研究表明:360°弯曲连续管的最大冲蚀速率较直连续管增加了近22倍,正弦弯曲连续管的最大冲蚀速率较直连续管增加了近264倍;在360°弯曲连续管中,焊肉分布在外侧时连续管所受的最大冲蚀速率较无焊肉增加了约57%,焊肉在连续管内的扭转角度由90°增加到360°时,连续管最大冲蚀速率增加了约277%,建议控制焊肉位置以及焊肉扭转程度以减小冲蚀磨损。     

多角度辨识压裂套管变形的失效影响因素

页岩气开发具有施工压力大、排量大、改造规模大的特点,使得压裂套管处于复杂力学环境中。挤压、剪切和弯曲等载荷共同作用,易引发套管挤毁变形,进而导致后续作业时井下工具下入遇阻。但目前研究多针对压裂套管的单一失效原因,难以保障其完整可靠性。鉴于此,针对页岩气大规模压裂作业特点,从不同薄弱位置（如垂直段、造斜段、水平段）、不同自身规格（如钢级、外径、壁厚）和不同约束条件（如内压、孔径、螺距）等多角度,系统辨识套管变形的失效影响因素。通过建立压裂套管三维模拟的有限元模型,分析套管内压变化引起套管应力、位移的变化规律及形态,明确套管变形的大小以及与载荷变化的关系,并揭示套管变形的位置及影响因素的临界值。结果表明:压裂套管的造斜段最大变形、水平段应力集中现象较为严重,属于危险脆弱点;且套管最大应力、最大位移随内压的增加而近似成线性降低关系。     

基于博弈论组合赋权的水工隧洞TBM施工地质适宜性评价模型

为解决水工隧洞TBM施工中的地质适宜性问题,参考国内外水工隧洞TBM施工的相关实践经验,结合《工程岩体分级标准》(GB/T 50218-2014)中对围岩分类的方法,并考虑到TBM设备的运行状态,选取岩石单轴抗压强度等10个因素作为评价指标,建立水工隧洞TBM施工地质适宜性评价指标体系;评价指标的主观权重选择层次分析法...     

F/M及HRT对果蔬垃圾厌氧发酵产氢的影响

通过中温半连续厌氧消化实验,考察了果蔬垃圾在不同食微比(0.5、0.75、1.0和1.5)及不同水力停留时间(2、3和4d)下的产氢性能.结果表明,当食微比较低(0.5和0.75)时,各水力停留时间下均不适宜连续产氢,且在水力停留时间为3 d和4 d时容易产生大量甲烷;当食微比较高(1.0和1.5)时,可以实现稳定连续产氢,发酵过程中几乎无甲烷产生.当食微比及水力停留时间分别为1.0及3 d时可获得最佳连续产氢效率,其最高容积产氢量和平均容积产氢量分别为451m L·(L·d)~(-1)和(186±29)m L·(L·d)~(-1),最高挥发性固体产氢率和平均挥发性固体产氢率(以VS计)分别为133 m L·g~(-1)和(27±5)m L·g~(-1),氢气含量可达20%~30%.     

低渗透油田压裂废水处理技术实验研究

通过低渗透油田压裂废水处理系列实验,研究了降黏预处理-Fe/C微电解-絮凝处理技术,有效地降低了废水的COD,考察H2O2、pH、Fe/C比例、Fe/C加量、Ca(OH)2加量及反应时间等影响因素。结果表明此实验的优化工艺条件为:H2O2加量0.5%、pH为1、Fe/C比例1∶1、Fe/C加量5g/L、Ca(OH)2加量3g/L、反应时间120min。     

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L~(-1)增加到194 mg·L~(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L~(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L~(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L~(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380~-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300~-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.     

组合人工湿地对化工园区尾水COD的去除及其模拟

采用组合人工湿地中试试验对工业园区污水厂尾水进行处理,研究了3种不同的水力负荷(10cm/d,20cm/d和25cm/d)下COD的去除,并用一级动力学模型对组合人工湿地及其各个湿地单元的COD的去除进行了模拟。结果表明组合人工湿地对COD的去除受水力负荷影响有限,去除率基本都在60%以上,系统出水COD浓度在40mg/L以下,并且夏季的去除效果最佳。对数学模拟的结果进行分析,发现一、二级潜流湿地对COD去除贡献较大,另外组合人工湿地系统对COD的去除效果也优于单个的湿地。系统最终出水中的COD模拟结果和实测值相接近,说明基于一级动力学模型的组合人工湿地数学模拟对实际运行有指导意义。