过渡金属添加对香菇菌渣热解行为及所得生物炭的影响

为了寻求高效、可行的食用菌菌渣资源化利用途径。该研究基于热化学转化法,探索了过渡金属添加对香菇菌渣（Mushroom Residue,MR）热解行为的影响,并对所得生物炭理化性质及其在印染废水中应用的潜力进行分析。MR的主要热解区间为197.83～418.22 ℃,最大失重速率对应温度为351.40 ℃。过渡金属的添加能够明显促使MR的主要热解区间向低温区移动,降低其最大失重速率对应的温度。其中,MR经5 mmol/g的FeCl3（MR-FeCl3-5）预处理后,其主要热解区间向低温区移动最明显,活化能最低。同时,MR-FeCl3-5在400 ℃下制备的生物炭（MR-FeCl3-5-400C）对甲基橙的理论最大吸附量达到35.21 mg/g,与大部分碳基吸附剂具有可比性。该研究表明,过渡金属的添加可促使食用菌菌渣转化为高性能生物炭,是一种切实可行的食用菌菌渣资源化利用途径。     

污水处理反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺中除磷微生物特性

为探究反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺中缺氧池污泥释磷、吸磷以及微生物特征,利用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization,FISH）技术、电子扫描显微镜（scanning electron microscope,SEM）观察了微生物的数量、分布和形态;通过批次试验考察了污泥在厌氧/好氧和厌氧/缺氧2种模式下的释磷和吸磷特征。结果表明：该双污泥系统缺氧池中聚磷菌占总细菌比例的69.7%,明显高于单污泥系统中富集的聚磷菌比例,污泥中的微生物多呈杆状;厌氧/好氧、厌氧/缺氧模式下单位污泥浓度（mixed liquor suspended solids,MLSS）总吸磷量（以PO43--P计）分别为22.84、18.60 mg/g,反硝化聚磷菌（denitrifying polyphosphate-accumulating organisms,DPAO）占聚磷菌（polyphosphate-accumulating organisms,PAO）的比例为81.44%,表明在长期的厌氧/缺氧运行条件下可以富集到以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌,同时还存在着仅以氧气为电子受体的聚磷菌;通过pH值和氧化还原电位（oxidation reduction potential,ORP）的实时监测可以快速地了解污水生物处理系统中各类反应的进程,对调控工艺参数有着重要的意义。综上所述,为保证污水生物处理工艺的正常稳定运行,将微生物分析与常规的化学参数分析结合起来考察将是未来发展的必然趋势。     

烘焙生物质与煤不同配比混合物的流动及下料特性

在BT-1000粉体综合特性测试仪和有机玻璃下料试验系统上,分别进行了烘焙生物质与煤粉二元混合物的流动及下料特性试验,重点探讨了烘焙生物质质量分数对烘焙生物质与煤粉二元混合物流动特性的影响规律,并对不同烘焙生物质与煤粉混合物流动特性的差异进行了比较;进而考察了烘焙生物质质量分数(0~100%)和下料口直径(15、17、21、24和27 mm)对烘焙生物质与煤粉二元混合物下料特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统下料质量流率的经验公式。结果表明:随着烘焙生物质质量分数的增加,混合物的休止角和压缩度逐渐增大,Carr流动性指数(FI)逐渐减小,混合物的流动特性逐渐变差。与休止角法和压缩度法相比,采用Carr流动性指数法对于烘焙生物质与煤粉二元混合物流动特性的评价更加细致全面。该文所研究的4种原料的FI从大至小依次为:无烟煤1无烟煤2烘焙生物质1烘焙生物质2。对于4种不同烘焙生物质/煤粉混合物,其流动特性由一般(common)过渡至较差(poor)的转折点(即FI=60)所对应的烘焙生物质质量分数从小到大依次为:无烟煤2(平均粒径为120μm)/烘焙生物质2(平均粒径为115μm)(34%)无烟煤1(平均粒径为250μm)/烘焙生物质2(52%)无烟煤2/烘焙生物质1(平均粒径为230μm)(70%)无烟煤1/烘焙生物质1(85%)。随着烘焙生物质质量分数的增加,不同烘焙生物质与煤粉混合物的下料质量流率均逐渐减小。混合物的下料过程是否能够正常进行主要取决于混合物中烘焙生物质的添加量,即烘焙生物质的质量分数,其下料极限生物质添加量可以通过测定烘焙生物质/煤粉混合物的FI进行预测。当烘焙生物质的添加量使得烘焙生物质/煤粉混合物的FI55时,即流动特性处于较差(poor)且接近非常差(bad)的区域,甚至进入非常差(bad)范畴时,混合物的下料过程将无法进行。随着下料口直径的增大,不同配比的烘焙生物质与煤粉混合物的下料质量流率均逐渐增大。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉混合物下料质量流率经验公式可以在-15%到+25%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合物的下料质量流率进行较好地预测。     

林火蔓延过程中辐射换热和点燃特性分析

【目的】基于辐射换热原理和火行为模型,从理论角度研究林火蔓延过程中火源辐射换热规律以及辐射点燃的特点。【方法】林火蔓延过程中的燃烧区为辐射源,其向火蔓延前方的热辐射等效为矩形辐射面。矩形热辐射面的长度为火焰长度,宽度对应火线宽度;环境风速的变化导致热辐射面出现不同程度的倾斜。选取枯立木和枯倒木这2类林火环境中典型可燃物作为辐射接受体,并分别设定接受体微元距地面1.5 m高和贴于地面。将林火蔓延以及至林缘后熄灭过程中对目标物的辐射换热分2个阶段计算,由此推导出接受体的瞬态辐射换热通量和累积的辐射换热量的计算式,并相应构筑辐射点燃的判据。与此同时,结合以往对林火行为规律的认识建立起林火蔓延以及至林缘衰弱熄灭过程中火行为参数间的关系式以辅助模型计算。基于火灾安全计算的有效性原则,设定火灾场景为最糟糕情形,即火焰温度赋值为1 200 K、发射率为1.0,并且一般情形下热辐射在大气中透过率为1.0。计算过程中,取火焰火宽度50 m,火焰长度变化范围为5 m～40 m,而风速变化范围则为0 m·s^-1～10 m·s^-1。【结果】针对特定野外试验工况试算结果确认,辐射换热通量计算结果与野外测量数据高度一致,由此验证了辐射换热模型的可靠性。针对若干火灾场景开展系列计算表明,无论是接受到的辐射换热通量还是累积辐射换热量,枯立木相对于枯倒木都占有优势,但这种优势随环境风速增大有所削弱。火焰蔓延至林缘后对接受体的辐射换热为其能量积累做出主要贡献,是造成辐射点燃的主要能量来源。【结论】随着接受体与林缘间距离的增大,目标物的能量积累水平迅速降低;火焰长度和环境风速则通过改变热辐射辐射换热效率和持续时间以影响辐射点燃的条件。以林缘附近枯立木作为接受体开展热辐射点燃条件的计算证实,当树冠火焰长度增至40 m,30 m以上间隔都能有效避免辐射点燃现象。如果替换成生物防火林带,该间隔则可以大大缩短。本项工作凸显生物防火林带在阻隔林火中的重要性,同时为林火阻隔系统的设计以及林区设施的保护提供特定理论指导。     

污水深度处理工艺对抗生素抗性菌和抗性基因去除研究进展

由抗生素的不合理使用产生的抗生素抗性菌(Antibiotic-resistant bacteria,ARB)和抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)已广泛存在于各种环境介质中,对人类健康和生态安全造成了潜在危害。即使抗生素消减后ARB也能在环境中长期存在,ARGs可通过水平基因转移(Horizontal gene transfer,HGT)进一步扩散。污水处理厂是ARB和ARGs的储存库,也是实现其削减的重要环节。因此,探索可高效去除ARB和ARGs的污水深度处理工艺是十分必要的。本文综述了多种深度处理工艺对ARB和ARGs的去除研究进展,分析了氯消毒、紫外和臭氧氧化等传统消毒处理工艺和光/H2O2、光芬顿、光催化等高级氧化技术,以及人工湿地、混凝、膜处理等工艺对ARB和ARGs的去除效果与机理。在此基础上,对今后ARB和ARGs去除相关的研究重点和方向提出建议,以期为我国污水深度处理工艺的选择提供借鉴。     

2，4-二氯苯氧基乙酸在土壤中的吸附淋溶特性

农药在土壤中的吸附和淋溶特性是评价其环境行为的重要指标,特别是决定了其在土壤中的迁移性.本文分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,2,4-D在3种供试土壤上的吸附特性能较好地用线性吸附等温线拟合,吸附常数Kd在0.95～1.54 L·kg-1之间,很难被土壤吸附.影响2,4-D在土壤中吸附的因素主要是土壤pH值,其次是有机质含量.土壤pH值增高,离子态的2,4-D量增加,吸附减弱;2,4-D在土壤中具有较强的淋溶性,影响其淋溶性能的主要因素是土壤pH值,pH值越高,淋溶性能越强.     

反冲洗强度对生物活性滤池过滤效果影响

[目的]为延长生物活性滤池的过滤周期,提高其过滤效果提供技术支持。[方法]以黄浦江水为水源水,常规沉淀出水为试验进水。采用活性炭一石英砂、活性炭一陶粒等不同滤料组合的生物活性滤池,研究反冲洗强度对其过滤效果的影响。[结果]低强度水反冲洗之后,运行30min后1、2号滤池溶解氧的消耗率分别为33．30％和38．46％,24h内其消耗率分别在37．80％和42．10％上下波动。高强度水反冲洗之后,运行240min后1、2号滤池溶解氧的消耗率才达37．70％,24h后其消耗率仍为35．10％左右。气水联合反冲洗之后。运行120min后1、2号滤池溶解氧的消耗率分别达33．90％和35．48％,24h内其消耗率分别在35．90％和36．10％上下波动。反冲洗之后,有机物去除率在13％左右波动。[结论]各冲洗方式对生物活性滤池的过滤效果无明显影响,气水联合反冲洗可节约40％左右的反冲耗水量。     

太湖流域农村生活污水处理技术模式调查和分析——以江苏省为例

通过对太湖流域农村生活污水处理技术模式的调查研究,选取4种典型处理技术:DSP-SH(Anaerobic-Anoxic-Oxic,A~2/O)生物脱氮除磷技术、Hy Wat海沃特复合生物滤池技术、膜生物反应技术(Membrane Bio-Reactor,MBR)以及活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge,SBR)进行分析比较。结果表明:除Hy Wat海沃特复合生物滤池技术处理效果基本达标外,DSP-SH(A~2/O)技术、SBR技术以及MBR技术对氮、磷去除效果较差,均未稳定达到一级B标准,需定期加药提高去除率。4种污水处理技术的投资及占地面积均较低,DSP-SH(A~2/O)和Hy Wat海沃特复合生物滤池技术的操作管理和后续维护均比较方便;MBR技术污水处理效果好,但运行费用较高,适用于经济较发达或对出水要求较高的地区;SBR技术运行方便灵活且费用适中,适用于受地形、占地面积限制的农村集中居住地。只有因地制宜地选用水处理技术模式,并结合稳定有效的资金投入和管理维护机制,才能保障农村生活污水处理达到预期目标。     

CO2-N2气氛下热解工艺对稻秆生物炭吸附Cd2+的影响

为了获得对镉离子(Cd~(2+))具有高吸附性能的水稻秸秆生物炭,研究了热解温度、停留时间、升温速率和反应气氛对生物炭特性的影响。以CO_2-N_2为反应气氛,确定了混合气氛中CO_2的比例以及与CO_2-N_2气氛相匹配的整套热解工艺参数。通过pH、红外光谱(FTIR)和比表面积(BET)等表征手段并结合吸附实验确定了生物炭的性质。结果表明,向反应气氛中添加CO_2可使得生物炭具有良好的多孔结构,同时在其表面引入了较多含氧官能团。综合考虑Cd~(2+)的去除率、生物炭产率和成本等影响因素,最终确定了最合理的CO_2比率为0.5,与该CO_2-N_2气氛相匹配的其他参数分别为热解温度800℃、停留时间1 h、升温速率10℃·min~(-1)。在该最佳热解工艺下制备的生物炭,对初始浓度为250 mg·L~(-1)的Cd~(2+)溶液去除率高达96.6%,表明该方法能将农业废弃生物质转化为高附加值产品,并用于处理废水中的Cd。     

胡萝卜超声波预干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为了探讨超声波对含湿多孔物料内部水分迁移过程的影响,对超声波作用下胡萝卜片预干燥过程进行了试验观测,建立了食品含湿多孔介质超声波预干燥过程热湿耦合传递的数学模型, 推导了超声波作用下含湿多孔介质中水分的有效扩散系数,对胡萝卜超声波预干燥的热湿耦合迁移过程进行了数值模拟,分析讨论了超声声强对样品干燥速率及温度的影响。研究结果表明, 超声波能有效加速胡萝卜的预干燥过程,且样品内水分扩散系数及干燥速率均随超声强度的增加而逐渐增大。当超声强度为 1.5 W/cm2 时,样品干燥速率与无超声波作用时相比提高了约 3