多软件联合的煤矿三维数值建模方法及其应用

为了解决复杂三维地质模型构建耗时费力、难度大的问题,提出了一种联合多个软件的复杂三维地质模型快速构建的方法,以钻孔信息为基础资料,利用3DMINE建立岩（煤）层等高线,以dxf文件形式导入GOCAD生成岩（煤）层点阵数据文件,利用SURFER对点阵数据进行网格化处理,导入RHIRO软件之中生成ANSYS可读取的iegs文件,经过ANSYS划分网格后导入FLAC3D中进行数值计算。以山东郓城煤矿的地质模型构建为例进行介绍,给出了以该方法进行地应力反演后得到的区域应力场分布云图。通过多个煤矿应用表明:该方法建模速度快,摒弃了繁杂命令流式建模方法,通过数据的逐步对接,减少了中间过程的人为干扰和误差,兼顾了ANSYS优良的网格划分功能和FLAC3D数值计算能力,且效果较好,可在其他领域和行业复杂地质模型构建中推广使用。     

水体氧动态对氮磷地球化学行为的影响

底层水体氧动态直接制约着许多与底栖生物的生物、生态行为息息相关的生物地球化学过程. 高分辨率(垂向分辨率为3 mm)的原位采样技术能精确地获取ρ(PO₄3--P)和ρ(NH₄+-N)在沉积物-水界面微环境的分布特征,这对准确掌握营养盐在该区域发生的独特的生物地球化学过程至关重要. 研究表明,连续曝氮气或空气下,孔隙水中ρ(NH₄+-N)显著提高,升温使该效应进一步增强. 在常温下,曝空气沉积物孔隙水中ρ(PO₄3--P)显著下降,曝氮气则无显著影响;但厌氧条件下升温至35 ℃时ρ(PO₄3--P)显著增加. 在低氧和厌氧时,PO₄3--P从沉积物向水体的扩散速率(以P计)为10.41~25.85 mg/(m2·d);但底层DO充足或CaO₂添加剂量为5 g/m2致ρ(DO)呈过饱和状态时,PO₄3--P释放速率从0.07 mg/(m2·d)进一步降至-17.20 mg/(m2·d),说明随着ρ(DO)的升高,PO₄3--P有进一步削减的潜力. PO₄3--P在界面处的释放强度显著依赖于氧气和温度的动态. 总体来看,DO充足时,NH₄+-N和PO₄3--P的地球化学循环过程表现为从上覆水向沉积物吸附固定;当升温或缺氧时,这一过程可能被抑制甚至发生逆转.      

城市污染河流水质原位综合净化技术

针对我国城市河流水质污染普遍严重,河道截污不彻底的现状,开发了污染水体就地综合净化方法,利用水闸形成一定深度的水体,在其中安装曝气机、生物膜并投加特效菌种。为了考查其处理效果,在福田河进行了现场试验,试验段长420 m,河底宽7~15 m,平均水深1.85 m,总容积为8 500 m3。试验运行3个月,进水平均CODC r,BOD5,NH4+-N,TN,TP及SS分别为88.4 mg/L,62.0 mg/L,6.4 mg/L,8.2 mg/L,0.8 mg/L和17.0 mg/L,出水分别为28.9 mg/L,7.6 mg/L,4.2 mg/L,5.9mg/L,0.4 mg/L和10.0 mg/L,CODC r,BOD5,NH4+-N,TN,TP及SS的去除率分别为67.4%,87.7%,34.3%,30.3%,53.3%和39.7%,河道中溶解氧及透明度分别由原水的0.9 mg/L和12.5 cm提高至7.6 mg/L和137.5 cm。     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

纳米乳化油修复地下水硝酸盐过程中产气及微生物增殖代谢对多孔介质堵塞的模拟评估

为有效评估纳米乳化油原位处理地下水硝酸盐过程中,产气及微生物增殖代谢对含水层多孔介质的堵塞作用,以纳米乳化油为碳源,采用市售反硝化菌剂接种微生物进行硝酸盐降解批实验研究,探讨产气及微生物增殖代谢的动态变化及特征,并基于Kozeny-Carman(K-C)方程、Clement、Pham及Kozeny Grain(KG)模型,对假定含水层一维流模拟柱,预估产气及微生物增殖代谢造成的渗透性损失,识别堵塞过程及主导因素.结果显示,反硝化菌降解效果良好,硝氮总去除率达90.23%.CO_2及N_2为主要产气成分,降解1 mg硝氮对应的平均CO_2产气量为0.71 mL,平均N_2产气量为0.14 mL;微生物代谢产物胞外聚合物以蛋白质及多糖为主,降解1 mg硝氮平均蛋白产量为0.64 mg,平均多糖产量为0.16 mg.在含水层不与外界交换气体的假设前提下,K-C方程预测显示产气可在2个周期内造成渗透性完全损失,Clement、Pham及KG模型评估的微生物增殖代谢造成中、细砂渗透性损失分别为10.87%～31.10%、12.77%～48.32%,分析认为初期细胞生物量是导致渗透性骤降的关键因素,后期为细胞生物量和胞外聚合物共同作用.此外,封闭体系中产气是堵塞的主导因素,随着含水层开启程度增加,产气的贡献占比会下降,微生物的贡献占比提高.因此,对于相对封闭的含水层系统,探索增强其开放状况是缓解堵塞的有效途径之一.     

表面流人工湿地中水生植被的净化效应与组合系统净化效果

以无植物空白系统为对照,通过批量盆栽试验探讨了表面流人工湿地中不同类型水生植被(苦草(沉水植物)、水葫芦(浮水植物)、芦苇(挺水植物))的引人对富营养化水体不同污染物净化效果的影响;根据不同污染物去除的阶段性特征设计了分段式表面流人工湿地(好氧塘-水葫芦湿地一苦草湿地),并通过示范工程探讨了富营养河流的原位净化效果.研究表明,批量盆栽试验中,与无植物空白系统相比,芦苇的引入显著增加了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(为无植物空白系统的1.5倍),而水葫芦和苦草的引入则显著降低了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(分别为无植物空白系统的80%和30%);3种水生植物的引入均显著促进了CODcr、TN、NH 4-N的去除(与无植物空白系统相比),其中水葫芦系统具有最好的CODcr和TN去除效果(起始CODcr和TN水平分别为35.8 mg·L-1和6.86 mg˙L-1时,去除率分别为58.91%、76.67%),而苦草的引入则显著地促进了水体中氧化态氮的形成与积累.分段式表面流人工湿地的原位净化研究表明,水力负荷为6.2cm.d-1时,分段式表面流人工湿地对CODcr的净化效果较好,水力负荷过高会影响分段式表面流人工湿地的净化效果.     

石油污染土壤的生物修复技术研究

通过实验室选择性富集培养,从大庆石油污染土壤中获得了能以大庆原油为碳源快速生长的石油降解菌。采用该降解菌对原油污染土壤进行了原位生物联合修复实验。接入降解菌的处理单元分别种植大豆、碱草或加入蓬松剂,与空白试样作对比。各处理单元石油污染土壤中石油烃含量初始值为2228．25mg／kg（以1kg干土计）。经过135d的生物联合修复,石油烃降解率达63．65％-83．26％。     

论我国能源就地转化概念的完善

我国能源就地转化的概念虽已有两个定义,但它们没有完全反映能源就地转化本身所具有的内在特点和发展的必然趋势。通过对之进行深入研究,从能源就地转化扩大资源地能源与能源转化设备消费内需、调整资源地与能源消费地的经济结构、转变其经济增长方式、增强资源地的发展能力、缓解我国的能源运输压力和缩小我国地域间发展差距6个方面对之予以完善。     

纳米颗粒原位植入法制备改性超滤膜及其抗生物污染性能研究

选取氧化铝分散体(Al2O3)、Linde A型沸石(LTA)、Linde L型沸石(LTL)和X型八面沸石(FAU-X)4种纳米颗粒,采用原位植入的方法对超滤膜进行表面改性,以提高聚砜超滤膜的抗生物污染性能.通过扫描电子显微镜、接触角测定、抗生物污染性能测试等方法来表征改性前后膜结构和性能的变化.结果表明,纳米颗粒在膜表面的原位植入具有其可行性,该方法只改变超滤膜的表面形貌,对断面和底面的结构没有影响;纳米颗粒原位植入法改性后,超滤膜的亲水性有显著提高.就抗生物污染性能而言,纳米颗粒的植入提高了膜的抗粘附性能,在纳米颗粒覆盖的区域没有大肠杆菌粘附生长;在这4种膜中,UF-LTA和UF-LTL膜的抗粘附性能优于UF-Al2O3和UF-FAU-X膜.相较而言,LTA型沸石在膜表面分散效果良好,原位植入后显著改善了膜的亲水性并且表现出较好的抗粘附性能,可作为理想的材料用于下一步研究.但LTA型沸石的抗水流剪切的能力较弱,要想提高该种纳米颗粒在膜表面的结合牢固性,应考虑减小颗粒的粒径.     

苯高效降解菌群富集及其降解机理研究

微生物绿色、低耗、原位修复去除污染土壤与地下水中可降解污染物日益受到关注.本研究从江苏某农药厂苯系物污染土壤中以苯为唯一碳源富集获得苯降解菌群.在28℃、pH=8.0、添加100 mg·L^-1酵母粉条件下,该菌群在6 h内完全降解100 mg·L^-1的苯,利用Q-TOF解析出苯酚和邻苯二酚等主要代谢产物,并通过PCR扩增出苯酚单加氧酶基因（GenBank登录号：MW388722）.该菌群30 h内可完全降解30 mg·L^-1的苯、甲苯和乙苯混合物,高通量测序结果显示该菌群主要含有Cupriavidus、Arthrobacter、Dyella、Corynebacterium、Microbacterium等菌属,其中Cupriavidus为优势菌,菌群群落结构稳定且可高效降解苯,具有潜在的应用前景.