基于藻细胞形态和光合特征的水源地藻类种群时空分布机制及预警防控

为明晰藻细胞最基本属性细胞形态在藻种时空分布与竞争演替中扮演的角色,选择来自蓝藻、绿藻等藻门的45个具有不同细胞形态特征的常见藻种,通过实验室分析藻细胞形态特征参数与光合特征间相关关系,并基于于桥水库藻类种群监测数据探究藻类形态时空分布的驱动因素。研究发现,反映藻细胞光合作用过程中捕光潜力的细胞投影面积 (CPA) 是影响藻种光合特性的关键形态学参数;通过构建CPA与光系统II中调节性能量耗散量子产量 (Y(NPQ))、光响应曲线初始斜率 (α) 、最大电子传递速率 (ETRmax) 等光合参数建的关系模型,发现CPA与Y(NPQ)呈现强正相关关系 (R² = 0.31±0.01,p < 0.001) ,Y(NPQ)是影响藻类种群时空分布的关键参数。于桥水库中藻类种群的综合Y(NPQ)具有显著季节性,由春季到夏季逐渐降低,夏季藻类综合Y(NPQ)最低 (0.057±0.075) ,秋冬季呈现增加趋势,冬季藻类综合Y(NPQ)最高 (0.072±0.062) 。此外,藻类种群综合Y(NPQ)随水深增加呈降低趋势,Y(NPQ)是影响藻类形态空间分布的重要因素。基于于桥水库数据制定了以水体Y(NPQ)为核心的有害藻类预警防控体系,以期为实现针对水源地不同形态有害藻类的预警提供参考。     

典型废矿物油的产生工艺及其重金属含量特征研究

分析了6种典型废矿物油的产生工艺及特性,研究了废矿物油样品的重金属浓度特征。结果表明,不同产生工艺和工作环境,油品的损耗程度和产污情况存在明显差异。典型废矿物油样品中检出的主要重金属包括Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、Mo和Ba等7种。其中,Zn浓度相对较高,Cr、Cu、Mo和Ba的浓度次之,Ni和Pb的浓度相对较少。Zn、Mo、Ba主要来自于添加剂掺入,Cr、Ni、Cu、Pb主要来自使用过程中磨料混入或杂质进入。6种废矿物油直接进入环境中的重金属当量浓度表现为废车用润滑油>废液压油>废淬火油>废冷冻机油>废防锈油>废白油。其中,废车用润滑油和废液压油的重金属潜在危害最高。废矿物油再生利用过程中,重金属绝大部分进入废渣中(如油渣、蒸馏残渣、废白土等),少部分残留在再生产品中;焚烧处置过程中,重金属的去向为烟气和底灰。因此,需要针对废矿物油的处置与资源化利用过程进行严格管理,防止其中重金属的二次污染。     

金鱼藻对不同扰动方式下悬浮物的生理响应

以金鱼藻为研究对象,分析悬浮物不同扰动方式(机械扰动和曝气扰动)、扰动强度以及悬浮物浓度对沉水植物生理特性的影响。结果表明,与曝气扰动相比,机械扰动对金鱼藻生理特性影响显著,搅拌强度的增大,金鱼藻叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和POD活性不断下降,60 r/min时下降最快,搅拌强度与POD活性显著负相关。曝气扰动在前期促进金鱼藻的生长,后期抑制其生长,曝气强度4 m3/h时,金鱼藻生理指标降低最大,曝气强度与金鱼藻生理特性相关性不显著。随悬浮物浓度升高,金鱼藻叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量先升高后下降,金鱼藻生长最适悬浮物浓度为0.4~0.8 g/L。     

N-乙烯基吡咯烷酮降解菌的筛选、降解特性及其竹炭固定化

从活性污泥中分离筛选得到1株N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）高效降解菌株ZF1,根据菌株ZF1的形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列同源性分析,将其初步鉴定为产脲节杆菌（Arthrobacter ureafaciens）。菌株ZF1能以NVP为唯一碳、氮源进行生长,并在60 h内完全降解200 mg·L-1的NVP。菌株ZF1降解NVP的最适环境条件为温度30℃,初始pH 7.0,NaCl浓度7 g·L-1。为了更好地实现其在实际废水中的应用,将菌株ZF1固定到竹炭上,扫描电镜观察表明ZF1能很好的附着在竹炭表面,且固定菌对NVP的降解效率明显高于游离菌。游离菌和固定菌对NVP的降解均符合一级动力学模型。重复利用5次后,固定菌对NVP的降解率仍能达到98%。     

有机玻璃颗粒流态化热裂解

废弃聚基丙烯酸甲醋（PMMA）的增长及无序堆放会对环境造成严重影响。流化床热裂解技术代表了PMMA处理技术的发展方向。在实验室规模的流化床热解装置上,对PMMA的原料特性、加热方式和温度等多因素对其热解的影响进行了研究。结果表明,PMMA的热解产物主要是气体和液体MMA,液体最大得率为91.8%。在400℃以上时,随着热解温度的升高,CO2和CO的含量增加,而MMA含量下降;采用流化气体预热方式或减小PMMA粒径的操作方式,有利于热解强度和液体产率的提高。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明：初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH-1、1 742 mg·L-1快速降低到980 mg·L-1、82.9 mg·L-1;氨氮浓度在25 mg·L-1处波动;pH>7时,COD浓度在1 000 mg·L-1处波动,乙酸由82.9 mg·L-1缓慢降低到6.4 mg·L-1,氨氮浓度由26.2 mg·L-1快速升高到207 mg·L-1。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L-1升高到3 372、141、2 250 mg·L-1,对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

车载加油油气回收系统中气液两相流动特性的实验和数值模拟

合理分析车载加油油气回收系统(ORVR)内气液两相的流动特性对油气排放控制技术的实施具有重要意义。以ORVR加油系统为对象,采用高速摄像、粒子动态分析仪(PDA)实验测量和CFD数值模拟相结合的方法,对ORVR车辆加油过程中的气液两相流动特性进行了系统研究,讨论了加油量对加油管内流场和压力场的影响。结果表明,随着加油速度的增大,加油管口的射流卷吸增强,气液两相流动过程中的湍流程度加剧,液流冲击与破碎严重,涡旋现象明显;随着加油速度的增大,气液掺混严重,液体自由表面边界逐渐模糊;加油过程中加油管和燃油箱内气相压力的变化分为2个阶段:开始加油时气相压力迅速增大,在5~8 s内达到峰值;然后气相压力逐渐减小,最终趋于稳定。     

UASB反应器处理PTA废水的启动及污泥特性分析

采用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,以精对苯二甲酸（PTA）废水为处理对象,研究了中温条件下反应器的启动、颗粒污泥的形态和产甲烷活性及微生物群落结构。实验结果表明：采用逐渐提高进水负荷和减少水力停留时间的运行方法,历时近200 d,可实现UASB 反应器的启动。此时,反应器对COD的去除率保持在80%以上,对应的容积负荷也达到4.0 kg·（m3·d）-1以上。反应器内污泥实现颗粒化,颗粒污泥的体积平均粒径为416.53 μm,产甲烷活性为121.2 mL·（g·d）-1 （以VSS计）。颗粒污泥表面存在大量菌胶团,杆菌和丝状菌镶嵌其中。菌胶团有助于微生物的聚集,加速污泥颗粒化过程。Syntrophorhabdus是降解PTA废水中苯类污染物的重要微生物,占细菌量的27.4%,而Methanosaeta则是主要的产甲烷菌,占古细菌总量的67.3%。该研究可为UASB 处理PTA废水的启动提供依据。     

硫酸盐生物还原过程中涉硫组分代谢特性

通过硫酸盐生化代谢过程中涉硫组分（SO42-、SO32-、H2S、S2-、S2O32-、微生物含硫）等代谢特性模式研究,揭示了代谢过程中的主要限速步骤及过程代谢产物演替规律。SRB还原过程中限速步骤主要为亚硫酸根转化为硫化氢的过程,利用氮气吹脱硫化氢后,反应终点时各涉硫组分占总硫的51.38%,硫离子的量增加了2.09倍,硫酸根的去除率从83.5%提高到91.24%,亚硫酸根浓度呈现出降低的趋势;pH明显上升,并最终达到8.31,而无吹脱硫化氢的反应器最终pH为6.87。反应器中脱硫弧菌为优势菌,硫化氢被吹脱后,微生物在目、科、属水平上优势菌得到提高,硫化氢的存在抑制了优势菌的增殖。     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学（CFD）技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,最后总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。