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短程硝化-厌氧氨氧化工艺的挑战与对策

化学通报 2024年第2期87卷 209-217,225页

作者：任书博张宁张瑞昌周鸣赵远魏学锋河南科技大学化学化工学院洛阳471000

短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺与传统生物脱氮工艺相比,具有能耗低、设备简单、污泥产率低等诸多优点,在污水脱氮领域备受关注。本文首先总结了PN/A工艺在实际应用中存在的一些挑战,如处理高C/N废水效果不佳、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑... 详细信息

短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺与传统生物脱氮工艺相比,具有能耗低、设备简单、污泥产率低等诸多优点,在污水脱氮领域备受关注。本文首先总结了PN/A工艺在实际应用中存在的一些挑战,如处理高C/N废水效果不佳、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)抑制困难、启动缓慢等,针对上述挑战提出了一些PN/A工艺的改进措施。可使用多种预处理技术来降低废水有机物含量,以减弱高C/N比废水的负面影响;根据NOB、厌氧氨氧化菌(AnAOB)、氨氧化细菌(AOB)之间生长条件的差异,通过调控温度、pH、溶解氧等环境条件或添加抑制剂来抑制NOB的生长。接着,总结了PN/A工艺快速启动的方法,即通过添加化学物质、物理场、外加AnAOB种泥并给予AnAOB最佳生长条件等方法,实现PN/A工艺的快速启动。最后,展望了该工艺未来有待深入研究的方向。

关键词：短程硝化-厌氧氨氧化高碳氮比厌氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌抑制快速启动

一株兼具原油降解和产生物表面活性剂功能菌株的分离及其特性

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中国环境科学 2024年

作者：李亚君张宁张鹏飞张瑞昌周鸣章春芳魏学锋河南科技大学化学化工学院浙江大学海洋学院

本研究从高盐含油废水中分离出一株产生物表面活性剂的菌株YY-1，通过生理生化特性和16S rRNA序列分析，该菌属于希瓦氏菌属(Shewanella sp.). Shewanella sp.YY-1分泌生物表面活性剂的临界胶束浓度为700 mg/L，表面张力为30.76 mN/m，... 详细信息

本研究从高盐含油废水中分离出一株产生物表面活性剂的菌株YY-1，通过生理生化特性和16S rRNA序列分析，该菌属于希瓦氏菌属(Shewanella sp.). Shewanella sp.YY-1分泌生物表面活性剂的临界胶束浓度为700 mg/L，表面张力为30.76 mN/m，且在较宽的盐度(10-100 g/L)，温度(25-100 ℃)，pH(2-10)范围内均表现出良好的化学稳定性.通过薄层色谱，傅立叶红外光谱和气相色谱-质谱分析，生物表面活性剂被鉴定为磷脂类.将菌株Shewanella sp.YY-1应用于原油废水的生物修复中，表现出良好的降解效果，对原油中短链烷烃(C8-C10)，中链烷烃(C11-C20)，长链烷烃(C21-C44)的去除率可达74.70%，96.68%，99.42%.本研究为生物表面活性剂产生菌在原油废水的生物修复提供优质的菌种来源和理论依据.

关键词：原油降解生物表面活性剂分离希瓦氏菌生物修复

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好氧堆肥污泥农用后溶解性有机质释放特征

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1011-1017页

作者：时聪慧张瑞昌朱书法李欣彤周新全张宁荣亮杨丽珍魏学锋河南科技大学化学化工学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南洛阳471023 中国五洲工程设计集团有限公司北京100053

研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应。以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝... 详细信息

研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应。以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝胶渗透色谱(GPC)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)等表征技术,研究污泥农用后释放DOM的浓度、分子量、组成和结构等性质的演变特征。结果表明,污泥还田60 d内,释放的DOM微观形貌上存在较大变化,由致密块状物变为不规则松散物质;污泥农用后释放溶解性有机碳(DOC)量在4.25~6.22 mg·g^(-1)污泥范围,呈现先上升后稳步下降的趋势;释放过程中,污泥DOM的分子量和芳香性等性质也存在显著的变化:污泥DOM重均分子量由0.5 d时2674 g·mol^(-1)的逐渐升高为60 d的129026 g·mol^(-1);污泥还田后释放的DOM分子中芳香性物质逐渐积累;3D-EEM结合平行因子分析(PARAFAC)模型分析污泥释放DOM中的荧光物质,发现DOM中荧光物质主要为类富里酸和类腐殖质,释放过程中,类腐殖质逐渐积累,DOM整体上呈现腐殖化趋势;FTIR图谱表征污泥DOM脂肪族烷烃类物质的减少和芳香烃物质生成。污泥还田后释放DOM数量和性质变化,显著改变土壤中共存污染物环境行为和生态效应。该研究可为评估和预测污泥农用后产生的环境影响提供理论依据,也对市政污泥的资源化利用具有一定指导意义。

关键词：污泥农用溶解性有机质释放特征分子量芳香性

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微生物菌种对生物滴滤器处理甲苯性能的影响

化工环保 2024年第3期44卷 405-410页

作者：赵海洋张瑞昌朱书法张宁于卓魏学锋河南科技大学化学化工学院河南洛阳471003

研究了微生物菌种对生物滴滤器(BTF)处理甲苯废气性能的影响。分别采用单一铜绿假单胞菌、铜绿假单胞菌-河流弧菌-不动杆菌和铜绿假单胞菌-河流弧菌-不动杆菌-柠檬酸杆菌-肠杆菌3种微生物菌种组合启动BTF,考察在不同停留时间下的甲苯去... 详细信息

研究了微生物菌种对生物滴滤器(BTF)处理甲苯废气性能的影响。分别采用单一铜绿假单胞菌、铜绿假单胞菌-河流弧菌-不动杆菌和铜绿假单胞菌-河流弧菌-不动杆菌-柠檬酸杆菌-肠杆菌3种微生物菌种组合启动BTF,考察在不同停留时间下的甲苯去除率。实验结果表明:3种微生物菌种组合均可在6 d内快速启动BTF,甲苯去除率均达90%以上;停留时间100 s时,3种微生物菌种组合启动的BTF甲苯去除率均高于80%;停留时间缩短至60 s后,多菌株混合启动的BTF甲苯去除率明显下降,单一铜绿假单胞菌启动的BTF甲苯去除率仍可达90%以上,去除负荷达12 g/(m^(3)·h)。

关键词：生物滴滤器甲苯铜绿假单胞菌停留时间

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Al-O-酸体系降解苯酚的研究

化学推进剂与高分子材料 2024年 35-41页

作者：李培航井文杰靳朝喜于向辉李新鹏鲁潇魏学锋河南科技大学化学化工学院河南省洛阳生态环境监测中心黎明化工研究设计院有限责任公司

研究了Al-O2-酸体系对水中苯酚的降解。实验表明在ρ(Al)=4 g/L,ρ(溶解氧)=9.08 mg/L,pH=2的条件下,20 mg/L苯酚降解5 h,去除率可达99.71%。以亚甲基蓝为·OH的捕集剂,采用分光光度法间接测定·OH产生过程,DMP(2,9-二甲基-1,10-菲啰啉... 详细信息

研究了Al-O2-酸体系对水中苯酚的降解。实验表明在ρ(Al)=4 g/L,ρ(溶解氧)=9.08 mg/L,pH=2的条件下,20 mg/L苯酚降解5 h,去除率可达99.71%。以亚甲基蓝为·OH的捕集剂,采用分光光度法间接测定·OH产生过程,DMP(2,9-二甲基-1,10-菲啰啉)分光光度计测定H2O2浓度。Al-O2-酸体系是一个Al介导的过程,其中Al0(零价铝)诱导·OH,然后氧化苯酚。H2O2的增减趋势与·OH检测浓度和苯酚降解趋势一致。苯酚在Al-O2-酸体系中的降解具有明显的pH依赖性,并遵循伪一级动力学。在实验条件下,苯酚降解的表观活化能为74.49 kJ/mol。Al-O2-酸体系在含苯酚废水的降解中效率高、成本低,应用前景良好。

关键词：羟基自由基活性氧零价铝苯酚高级氧化

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基于音频特征的水车室工作状态异常检测

水电能源科学 2024年 168-172页

作者：曾广栋魏学锋何林孙长江张旋 1.溪洛渡水力发电厂 2.北京华控智加科技有限公司

水电站的水车室包含轴承和顶盖等机械设备，受水力因素影响，水车室的异常工作会带来较大的安全隐患，基于大数据分析的精确维护对于水车室的可靠运行至关重要。针对水车室的异常工作状态，通过模型训练、特征工程和分类模型的开发等过... 详细信息

水电站的水车室包含轴承和顶盖等机械设备，受水力因素影响，水车室的异常工作会带来较大的安全隐患，基于大数据分析的精确维护对于水车室的可靠运行至关重要。针对水车室的异常工作状态，通过模型训练、特征工程和分类模型的开发等过程，采用STFT、Log-Mel、MFCC等方法对音频数据进行了预处理，建立了基于音频数据的异常检测模型，并对溪洛渡水电站水车室工作状态进行了异常检测。结果表明，Log-Mel方法具有有效性。研究结果不仅降低了异常检测的成本，还为水电机组的健康监测提供了参考。

关键词：音频数据水车室 STFT Log-Mel 梅尔频率倒频谱系数(MFCC) 时域特征支持向量机

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Al-O_(2)-酸体系降解苯酚的研究

化学推进剂与高分子材料 2024年第3期22卷 35-41页

作者：李培航井文杰靳朝喜于向辉李新鹏鲁潇魏学锋河南省洛阳生态环境监测中心河南洛阳471000 黎明化工研究设计院有限责任公司河南洛阳471000 河南科技大学化学化工学院河南洛阳471023

研究了Al–O_(2)–酸体系对水中苯酚的降解。实验表明在ρ(Al)=4g/L,ρ(溶解氧)=9.08mg/L,pH=2的条件下,20mg/L苯酚降解5h,去除率可达99.71%。以亚甲基蓝为·OH的捕集剂,采用分光光度法间接测定·OH产生过程,DMP(2,9–二甲基–1,10–菲... 详细信息

研究了Al–O_(2)–酸体系对水中苯酚的降解。实验表明在ρ(Al)=4g/L,ρ(溶解氧)=9.08mg/L,pH=2的条件下,20mg/L苯酚降解5h,去除率可达99.71%。以亚甲基蓝为·OH的捕集剂,采用分光光度法间接测定·OH产生过程,DMP(2,9–二甲基–1,10–菲啰啉)分光光度计测定H_(2)O_(2)浓度。Al–O_(2)–酸体系是一个Al介导的过程,其中Al^(0)(零价铝)诱导·OH,然后氧化苯酚。H_(2)O_(2)的增减趋势与·OH检测浓度和苯酚降解趋势一致。苯酚在Al–O_(2)–酸体系中的降解具有明显的pH依赖性,并遵循伪一级动力学。在实验条件下,苯酚降解的表观活化能为74.49kJ/mol。Al–O_(2)–酸体系在含苯酚废水的降解中效率高、成本低,应用前景良好。

关键词：羟基自由基活性氧零价铝苯酚高级氧化

在役螺栓超声三维成像监测数据的智能化分析方法

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无损检测 2024年第5期46卷 11-14页

作者：姬升阳毛延翩冉毅川刘志辉曾广栋魏学锋代淮北原可义中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂永善657300 中国特种设备检测研究院北京100029

螺栓是一种常见的机械连接件,一旦失效,可能会导致设备损坏、结构崩塌,甚至危及人身安全。因此,在役螺栓的监测一直受到广泛关注。将相控阵超声全聚焦技术应用于螺栓在役监测,开发了专用系统和阵列探头,实现了三维成像可视化监测,改变... 详细信息

螺栓是一种常见的机械连接件,一旦失效,可能会导致设备损坏、结构崩塌,甚至危及人身安全。因此,在役螺栓的监测一直受到广泛关注。将相控阵超声全聚焦技术应用于螺栓在役监测,开发了专用系统和阵列探头,实现了三维成像可视化监测,改变了螺栓监测数据单一的现状。针对大量三维图像化数据处理的关键问题,提出了智能化分析方法,对比分析了决策树、支持向量机和神经网络算法的适用性,最终开发了基于决策树算法的智能分析评价软件模块并取得了较好的检测效果。

关键词：螺栓监测相控阵超声全聚焦智能化检测

氮掺杂碳阳极电化学处理水中难降解有机污染物研究进展

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化工新型材料 2023年

作者：梁凤苗娟周新全彭淑鸽魏学锋河南科技大学化学化工学院

电化学氧化处理难降解有机污染物具有快速、高效等优点，具有良好应用前景。近年来，氮掺杂碳材料因其特殊结构被广泛用于电化学水处理领域。列举了常见的氮掺杂碳阳极材料，比较了各种氮掺杂碳修饰阳极降解水中污染物的效能，简要梳理... 详细信息

电化学氧化处理难降解有机污染物具有快速、高效等优点，具有良好应用前景。近年来，氮掺杂碳材料因其特殊结构被广泛用于电化学水处理领域。列举了常见的氮掺杂碳阳极材料，比较了各种氮掺杂碳修饰阳极降解水中污染物的效能，简要梳理了氮掺杂碳对电极性能作用影响的机理，并对该类阳极在电催化降解水中污染物进行了展望。

关键词：氮掺杂碳阳极电催化水处理