摘要：异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌是一类可在高盐环境脱氮的好氧微生物,但其工程应用效果不理想。海藻糖作为相容性溶质,通过参与调节细胞渗透压帮助微生物抵抗高盐胁迫,对提升高盐环境菌群的脱氮效率起重要作用。本研究通过启动膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)富集HN-AD菌,设计添加150μmol/L海藻糖的C150实验组和未添加海藻糖的C_(0)对照组,开展了外源性海藻糖对高盐胁迫下HN-AD菌群代谢的强化机制研究。反应器运行性能及群落结构分析结果显示,C150组相较C_(0)组,NH_(4)^(+)-N、总氮(total nitrogen,TN)和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率分别提高29.7%、28.0%和29.1%;以不动杆菌属(Acinetobacter)和假黄褐藻属(Pseudofulvimonas)为优势菌属的耐盐型HN-AD菌群总相对丰度在C150组达到66.8%、较C_(0)组提高了18.2%,添加海藻糖促进高盐环境中耐性型HN-AD菌群富集并强化系统脱氮性能。代谢组学深度分析表明,外源性海藻糖加强脯氨酸合成,提高微生物对高盐胁迫的抵抗能力;通过调节细胞增殖信号通路(cGMP-PKG、PI3K-Akt)、磷脂代谢通路及氨酰基-tRNA合成通路的活性,促使甘油磷脂代谢物磷酸乙醇胺及嘌呤和嘧啶丰度上调,提升细菌聚集能力和细胞增殖,助推微生物在高盐环境生长;同时,添加海藻糖还加快三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle),为HN-AD菌群的碳、氮代谢提供更多电子供体与能量,进而优化系统脱氮性能。本研究结果为HN-AD菌在高盐高氮废水处理中的运用提供理论指导。

摘要：基于相关性即时学习法(Co-JITL)在对化工过程建立模型时,面对不同工况需要人为对多个参数进行调节,这导致模型在使用上缺乏便利性,也容易使模型陷入过拟合情况,不利于模型及时在线更新。针对上述情况,对相关性即时学习法的阈值参数进行简化,并使用仿真案例验证简化阈值参数后模型的预测精度及其应用在控制器设计中的控制效果。结果表明,简化阈值参数后的Co-JITL方法虽然会损失很少的模型精度,但是也能达到较为满意的预测和控制效果,并且与原方法相比,面对新工况时无需使用试错法去调节阈值参数,这将节约大量的离线优化时间,使该方法更加简单实用。

摘要：研究了采用一种自行设计的动-静耦合搅拌系统强化铬铁矿加压氧化浸出过程中的气-液-固三相传质以提高浸出效率,考察了各因素对铬铁矿中铬、铝浸出的影响,分析了铬铁矿液相氧化浸出动力学。结果表明:在铬铁矿粒度小于58μm、搅拌速度800 r/min、氧分压2.4 MPa、氢氧化钠质量分数60%、碱矿质量比4/1、反应温度240℃、反应时间240 min条件下,铬、铝浸出率均大于97%;浸出过程受界面化学反应控制,铬、铝浸出反应表观活化能分别为34.36、30.69 kJ/mol。

摘要：依据耦合强化思路,提出了利用水力喷射-空气旋流模式强化高浓度氨氮废水的脱除过程,研发出一种水力喷射-空气旋流器(WSA)。WSA作为一种典型的气液传质设备,其内部流体的湍动行为分布研究对反应器的设计与优化尤为重要。为此,利用雷诺应力模型(RSM)描述反应器内复杂的气液旋转流动、局部回流及具有速度方向各异性的湍流行为。针对反应器内的多相流动,采用VOF模型计算气液两相流动中相交界面的变化规律。最后,基于模拟计算结果,分析水力喷射-空气旋流器内湍动能分布规律。结果表明:溢流管底部下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形。溢流管区域内的湍流从时均流中获得的能量较多,时均流在该区域的能量损失于湍流的量较大,特别是在溢流管轴向向下段区域。

摘要：对水力喷射空气旋流器（WSA）的中心排气管直径De和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同De和S对WSA脱氨传质系数KLa和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率pη,讨论了De和S的设计取值。研究表明,当De增大时,KLa和气相压降均随之降低,较小De的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而KLa和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着De的增大Pη增大,随着S的增大Pη出现先增大后降低的趋势,WSA设计中De与WSA直径D之比De/D宜为0.42~0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。

摘要：垃圾焚烧发电厂储坑沥滤液是一种高污染、高氯离子和高胶体含量的废水,经过传统生化处理后仍难达标排放。根据生化出水中氯离子浓度较高的特点,面向实际工程应用,设计了板框式电化学反应器,以钛基氧化钌-氧化铱涂层电极(Ti/RuO2-IrO2)作为阳极,304钢板作为阴极,开展了电化学氧化去除废水中难生物降解有机物的研究。重点考察了电流密度、表观流速、氯离子浓度、电极极距等因素对去除废水COD的影响。结果表明:当电流密度为***-2,反应器内表观流速为2.72cm.s-1,初始氯离子浓度为5000mg.L-1时,废水中COD的去除具有良好的效果。研究了COD去除的动力学过程,提出了反应体系中活性氯的减少可能是第二阶段COD去除速率降低的主要机理。对几种结构电化学反应器的能耗进行了对比分析表明,极距减小50%,去除COD的平均能耗可节约25%以上,紧凑多通道小电极极距结构在设计工业电化学反应器时值得考虑。

摘要：为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质性能,采用理论分析与实验相结合的方法,对其喷孔分布进行了优化研究。提出了基于同层相邻喷孔液相射流边界层相交于中心排气管表面的临界孔间距lc的概念及其计算方法,实验考察了喷孔排列方式和喷孔间距对WSA脱氨传质效果的影响。研究表明,在传质性能上,WSA的射流喷孔按正方形排列优于三角形排列;喷孔间距对脱氨传质效率有明显影响,存在一个较优取值,其值约等于1.28lc;从上往下到中心排气管出口处计算,侧壁开孔区长度应该占中心排气管长度的78%。研究结果为设计具有良好传质性能的WSA提供了依据。

摘要：偶氮染料废水是一种集中量大的重要污染物,其中的偶氮键可被环境微生物降解生成具有毒性的芳香胺类化合物。本文从光量子效率、脱氮速率、脱氮能耗等方面,对比研究了一种新设计的气-液-固循环浆态光催化反应器和环隙式光催化反应器对偶氮染料降解脱氮的性能。结果表明,由于空气的引入,使气-液-固循环浆态光催化反应器的量子收率有一定程度下降,同时造成单位数量级脱氮能耗也有一定增大,但偶氮染料脱氮速率比在环隙式反应器中的情况有大幅度提高,表明气-液-固循环浆态反应器在偶氮染料废水光催化降解脱氮方面具有较大应用前景。

摘要：传统Fenton反应存在对液相pH要求较高、Fe3+回收困难以及难以重复使用等问题。基于'活性离子固载化,酸性环境局部化'的设计思路,通过对活性炭(AC)表面酸化改性,制备得到载铁活性炭(Fe/AC)催化剂。研究了Fe/AC制备工艺与其性能之间的关系,结果表明,在载Fe3+量44.05mg.g-1、煅烧温度200℃的制备工艺下可得到催化活性较高、稳定性好的Fe/AC催化剂。用性能优良的Fe/AC催化H2O2降解双酚A(BPA),其较佳催化反应条件为:反应时间60min、反应温度20℃、溶液pH值为4.0≤pH≤8.0、Fe3+/H2O2摩尔比为0.007～0.012、30%H2O2用量为0.04ml H2O2.(mg BPA)-1。本工作制备得到的Fe/AC催化剂具有较好的重复使用性能,在实际废水处理领域具有较大的应用前景。

摘要：水力喷射空气旋流器(WSA)是一种高效的超重力气液传质设备,为了进一步提高其传质效率,通过理论分析和吹脱氨实验研究,对其喷孔直径进行了优化研究。采用因次分析法对实验数据进行了归纳,得到了脱氨传质系数KLa的经验公式为:KLa=2.77×10-9uLI0-1Reg0.37ReL1.18Wel-1.05,运用该式可较好地预测喷孔直径对WSA脱氨传质性能的影响。研究发现,当废水射流流速恒定时,KLa随喷孔直径增大而增大,但当超过某一直径时,其增幅减小。综合考虑过程的能耗与传质效果之间的关系,喷孔直径的最佳取值应按dh=l06.39设计计算,l0为WSA的环隙宽度。