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不同流速下污水管道中甲烷与硫化物的相间分布与生成代谢特性研究

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中国环境科学 2023年

作者：刘伟石烜徐栋伟金鑫金鹏康西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安交通大学人居环境与建筑工程学院

为探明城市污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性，通过控制污水管道中试系统的污水流速，探究了不同流速下产甲烷菌(Methanogenic Archaea，MA)和硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，SRB)的菌群与功能基因分布特性.... 详细信息

为探明城市污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性，通过控制污水管道中试系统的污水流速，探究了不同流速下产甲烷菌(Methanogenic Archaea，MA)和硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，SRB)的菌群与功能基因分布特性.结果表明，污水管道中甲烷和硫化物主要分布于固相沉积物间隙水和液相污水中，流速升高会加速固相中污染物向液相和气相转移.对管道中微生物进行宏基因组测序，发现随着污水流速升高，MA菌群相对丰度逐渐升高，SRB菌群相对丰度逐渐降低.通过对甲烷代谢和硫代谢通路中关键酶和基因的检测，发现高流速下甲烷代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高，低流速下硫代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高.该研究为揭示不同流速下污水管道中甲烷和硫化物的生成特性提供理论依据.

关键词：污水管道不同流速产甲烷菌(MA) 硫酸盐还原菌(SRB) 宏基因组测序

不同流速作用下跨渠交叉式建筑流固耦合静动力响应分析

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不同流速作用下跨渠交叉式建筑流固耦合静动力响应分析

作者：闫康昊华北水利水电大学

学位级别：硕士

本文所研究的跨渠交叉式建筑是一种特殊的水工结构,具有较高的复杂性,本工程具有如下的结构特点:上部结构形如渡槽—由两块弧形挡水墙与底板构成,与下部涵洞结构构成一个整体,上部结构用于输送生活渠水或洪水,下部涵洞作为支承结构并用... 详细信息

本文所研究的跨渠交叉式建筑是一种特殊的水工结构,具有较高的复杂性,本工程具有如下的结构特点:上部结构形如渡槽—由两块弧形挡水墙与底板构成,与下部涵洞结构构成一个整体,上部结构用于输送生活渠水或洪水,下部涵洞作为支承结构并用于疏导河道流水。在以往关于渡槽结构动力响应问题的研究中,对槽内水体流速的影响作用均未做考虑。但在正常输水过程中,槽内水体是有相应流速存在的,如果忽略其影响,就无法严格意义上保证结构的安全。本文采用数值模拟的方法,对不同流速下跨渠交叉式建筑的静动力响应进行了计算和分析。本文利用大型商用有限元软件Workbench以及Fluent软件分别对流体域和固体域进行了三维建模,并且计算出了6种不同流速下结构的静动力响应的结果,通过分析与对比,得到如下结论:(1)在不考虑地震荷载情况下,随着上部结构中水流流速的增大,其横向位移及应力会发生相应的变化,两侧挡水墙顶端横向偏移较明显,且左侧挡水墙与底板交汇处产生复杂的应力集中现象,应力值增加较为明显。(2)结构的模态以弯曲振型为主,在水流的作用下,承受多频率成分的弯曲组合振动,上部弧形挡水墙抗扭能力较差,抵抗地震变形时易受破坏。(3)槽内水体流速对结构的振型及自振频率不产生影响。(4)槽内水体流速对结构的静动力响应影响较小,对结构的安全及稳定不会产生危害。

关键词：跨渠交叉式建筑有限元分析不同流速 ANSYS Workbench Fluent 流固耦合静动力响应

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不同流速下径向流吸附器流场分析

低温与特气 2014年第3期32卷 17-20页

作者：褚丽雅王剑峰孟庆烜苏建龙开封空分集团有限公司设计研究院河南开封475000

主要介绍了径向流吸附器的设备结构和工作原理,并且在此基础上建立简单的模型,采用FLUENT软件对不同入口流速下径向流吸附器流场进行了模拟计算,得出了不同流速下径向流吸附器内流场气体流场和流动速度分布,并对此进行了比较和分析得出... 详细信息

主要介绍了径向流吸附器的设备结构和工作原理,并且在此基础上建立简单的模型,采用FLUENT软件对不同入口流速下径向流吸附器流场进行了模拟计算,得出了不同流速下径向流吸附器内流场气体流场和流动速度分布,并对此进行了比较和分析得出了入口速度越大,吸附器的饱和临界曲线突破点位置就会越早出现,并预测对于不同处理气量的吸附器都会存在一个最佳的入口流速。

关键词：吸附器径向流不同流速模拟计算 Fluent

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流速对污水管道中甲烷与硫化物生成的影响

中国环境科学 2023年第6期43卷 2938-2947页

作者：刘伟石烜徐栋伟金鑫金鹏康西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049

为探明城市污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性,通过控制污水管道中试系统的污水流速,探究了不同流速下产甲烷菌(MA)和硫酸盐还原菌(SRB)的菌群与功能基因分布特性.结果表明,污水管道中甲烷和硫化物主要分布于固相沉积物... 详细信息

为探明城市污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性,通过控制污水管道中试系统的污水流速,探究了不同流速下产甲烷菌(MA)和硫酸盐还原菌(SRB)的菌群与功能基因分布特性.结果表明,污水管道中甲烷和硫化物主要分布于固相沉积物间隙水和液相污水中,当流速从0.1m/s升高至0.7m/s时,固相中10%的甲烷和硫化物会转移到液相和气相中.同时对管道中微生物进行宏基因组测序,发现MA菌群相对丰度升高1.24%,SRB菌群相对丰度降低0.4%.通过对甲烷代谢和硫代谢通路中关键酶和基因的检测,发现0.7m/s流速下甲烷代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高,0.1m/s流速下硫代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高.

关键词：污水管道不同流速产甲烷菌(MA) 硫酸盐还原菌(SRB) 宏基因组测序

水动力因素对砷在河砂中迁移影响的柱试验与模拟

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水文地质工程地质 2022年第2期49卷 195-206页

作者：黄健单慧媚彭三曦杜海玲陈辉曾春芽广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541004 桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004

河岸带作为一种典型的地下水-地表水相互作用带,不同水动力学条件下砷在该作用带中的行为较少有研究报道。基于此,采集河岸带河砂开展室内柱试验,分析不同水动力因素(包括流速和粒径)对砷在河砂中迁移的影响并建立相关模型。结果表明:(1... 详细信息

河岸带作为一种典型的地下水-地表水相互作用带,不同水动力学条件下砷在该作用带中的行为较少有研究报道。基于此,采集河岸带河砂开展室内柱试验,分析不同水动力因素(包括流速和粒径)对砷在河砂中迁移的影响并建立相关模型。结果表明:(1)0.5 mL/min流速下,河砂对As(V)的吸附速度和达到平衡所需的时间均比As(Ⅲ)快,且粒径越小,该现象越明显;1.0 mL/min流速下,不同粒径的河砂对As(V)的吸附速度随粒径的增大而增大,对As(Ⅲ)的吸附则没有明显差异;(2)相同粒径的填充柱中,河砂对As(Ⅲ)和As(V)的吸附能力均随流速的增加而降低;(3)不同流速和粒径条件下,As(Ⅲ)和As(V)在砂柱中的迁移过程均更符合Thomas模型,拟合R^(2)高于相同条件下Yoon-Nelson和Adams-Bohart模型。其中,低流速下,Thomas模型对0.15~0.25 mm粒径中As(Ⅲ)和As(V)迁移过程拟合的R^(2)(≥0.94)显著优于1.00~2.00 mm的较大粒径;高流速下,该模型对不同粒径中砷迁移过程的拟合R^(2)差异不大。研究有助于加深对地下水-地表水相互作用下水动力因素对砷迁移转化规律影响的认识,并丰富和完善高砷地下水形成的机制理论。

关键词：砷河砂不同粒径不同流速柱试验

污水管道中甲烷与硫化物生物代谢的水力调控机制研究

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污水管道中甲烷与硫化物生物代谢的水力调控机制研究

作者：刘伟西安建筑科技大学

学位级别：硕士

城市污水管道中污水流速是影响产甲烷菌(Methanogenic Archaea,MA)和硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB)分布及代谢的关键因素。论文系统地研究了污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性,探究了不同污水流速下MA和SR... 详细信息

城市污水管道中污水流速是影响产甲烷菌(Methanogenic Archaea,MA)和硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB)分布及代谢的关键因素。论文系统地研究了污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性,探究了不同污水流速下MA和SRB的菌群分布变化规律及其代谢功能转变特性,解析了MA和SRB的之间的代谢关联关系及其水力扰动机理,研究结果为实现城市污水管道中甲烷和硫化物的水力调控提供理论基础。运用微生物测序方法与分箱分析手段,探究了污水管道中MA和SRB的代谢关联关系,结果表明,部分分箱中存在多种甲烷代谢和硫化物代谢关键基因,这些分箱均独自具有同步生成甲烷和硫化物的潜在功能;而其它分箱中仅存有单种甲烷代谢或硫化物代谢关键基因,此类分箱需协同代谢以完成甲烷和硫化物的生成过程,由此构成了MA和SRB之间的两种代谢关联关系。通过探究不同流速下MA和SRB的菌群分布变化规律,结果发现,管道中主导甲烷释放的菌属为Methanothrix、Methanobacterium,主导硫化物释放菌属为Desulfomonile、Desulfobulbus、Desulfovibrio等。随着流速升高,MA菌群相对丰度升高,SRB菌群相对丰度降低,说明流速会改变MA和SRB菌群分布,进而影响二者之间的代谢关联关系。将测序结果与KEGG数据库对比,获得的MA和SRB各代谢层级功能基因注释结果表明,流速从0.1 m·s升高至0.7 m·s时,污水管道中微生物的碳代谢、氮代谢和能量代谢功能基因相对丰度分别升高0.12%、0.08%和0.13%,其对应功能将逐渐增强;在能量代谢组中,甲烷代谢功能基因相对丰度升高0.21%,而硫化物代谢功能基因相对丰度降低0.12%,可见污水流速升高会削弱SRB的硫化物代谢能力,从而影响MA和SRB之间的共生关联关系,在一定程度上抑制了污染物的产生。通过检测分析不同流速下甲烷代谢、硫化物代谢通路中的关键酶、基因相对丰度变化和控制流速调控菌群代谢及气体产生过程,研究了污水管道中MA和SRB的水力调控机制,结果表明,当流速从0.1 m·s升高至0.7 m·s时,甲烷代谢通路中关键酶、基因相对丰度会升高,污水管道中甲烷浓度升高1倍左右,而硫化物代谢通路中关键酶、基因相对丰度则会降低,同时硫化物浓度也会迅速降低达到72%。因此,通过控制流速来影响甲烷代谢和硫化物代谢过程,减少甲烷代谢和硫化物代谢之间的物质交换,弱化二者的代谢关联关系,实现调控管道中甲烷和硫化物释放的目的。

关键词：污水管道不同流速产甲烷菌(MA) 硫酸盐还原菌(SRB) 宏基因组测序

冷却水入口温度对管式换热器腐蚀速率的影响及机理分析

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黑龙江科技信息 2016年第8期 165-166页

作者：崔更新东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012

为了研究冷却水入口温度对管式换热器内壁腐蚀所产生的影响,本文基于茂名市梅江江段的水样进行模拟换热器腐蚀过程实验,模拟实验研究了冷却水入口从20℃-40℃的区间内,冷却水对管式换热器腐蚀速率的变化,记录实验数据,并就流速对腐蚀速... 详细信息

为了研究冷却水入口温度对管式换热器内壁腐蚀所产生的影响,本文基于茂名市梅江江段的水样进行模拟换热器腐蚀过程实验,模拟实验研究了冷却水入口从20℃-40℃的区间内,冷却水对管式换热器腐蚀速率的变化,记录实验数据,并就流速对腐蚀速率的影响逐一作了机理分析。结果表明:腐蚀速率显示随流速的增加而增加,但是当流量增加到一定程度后,腐蚀速率随流速的增加而减小,腐蚀机理为:腐蚀是由对流传质和表面反应共同控制,低流速以对流传质为主,流速增大起到方便致腐蚀离子微生物向换热器表面扩撒,腐蚀速率随流速的增加而增加。

关键词：不同流速冷却水腐蚀速率