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循环相关熵和一维浅卷积神经网络轴承故障诊断

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机械科学与技术 2024年第4期43卷 600-610页

作者：李辉徐伟烝天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222

针对传统二维深度卷积神经网络结构复杂、易产生过拟合和难以有效处理低信噪比信号的问题,提出了一种基于循环相关熵和一维浅卷积神经网络的故障诊断-CCe-1D SCNN方法。该方法综合利用了一维浅卷积神经网络结构简单、计算复杂度低和循... 详细信息

针对传统二维深度卷积神经网络结构复杂、易产生过拟合和难以有效处理低信噪比信号的问题,提出了一种基于循环相关熵和一维浅卷积神经网络的故障诊断-CCe-1D SCNN方法。该方法综合利用了一维浅卷积神经网络结构简单、计算复杂度低和循环相关熵能在低信噪比环境下有效提取故障特征的优点。首先,计算轴承故障振动信号的循环相关熵函数、循环相关熵谱密度函数和广义循环平稳度;其次,将一维归一化的广义循环平稳度作为一维浅卷积神经网络的输入层,通过一维浅卷积神经网络自动实现故障特征提取和模式分类;最后,将CCe-1D SCNN方法应用于电机轴承故障特征提取和分类,实验结果表明:CCe-1D SCNN方法在低噪声比情况下仍能保持很高的模式识别正确率,为一种自动故障特征提取和模式识别的有效方法。

关键词：循环相关熵一维浅卷积神经网络深度学习循环平稳信号故障诊断

解构“环境工程微生物学”教学改革:痛点、创新路径和实施策略

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微生物学通报 2024年第4期51卷 1109-1121页

作者：解玉红天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384

本文针对00后大学生的特点,通过实践探索发现了四大教学痛点。根据这些教学痛点,提出了将专业主题和时代认知融入翻转课堂的教学目标和四项教学改革举措。通过整合教学内容形成专业主题、将专业主题与时代热点融合、优化课堂翻转教学过... 详细信息

本文针对00后大学生的特点,通过实践探索发现了四大教学痛点。根据这些教学痛点,提出了将专业主题和时代认知融入翻转课堂的教学目标和四项教学改革举措。通过整合教学内容形成专业主题、将专业主题与时代热点融合、优化课堂翻转教学过程、创新全过程全方位考核四项教学改革举措,实现了课程专业主题的深入教学和学生情感认知的清晰培养。这种独特的教学模式能够激发学生对专业的热情,并提高他们的参与感和学习效果。

关键词：环境工程微生物学教学改革创新路径实施策略

纳米塑料对好氧/缺氧生物反硝化脱氮系统的影响探究

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水处理技术 2024年第8期50卷 134-139,144页

作者：李曼祁丽彭静波河南水利与环境职业学院环境工程系河南郑州450008 天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 国能荥阳热电有限公司河南郑州450100

为了探究纳米塑料(NPs)对好氧/缺氧生物反硝化脱氮性能的影响,设置四组序批式反应器(SBR),通过控制进水NPs含量(0~2000μg/L),在30~35℃环境下考察了NPs对SBR内污染物去除和生物脱氮性能、污泥特征及微生物群落特征的影响。结果表明,低... 详细信息

为了探究纳米塑料(NPs)对好氧/缺氧生物反硝化脱氮性能的影响,设置四组序批式反应器(SBR),通过控制进水NPs含量(0~2000μg/L),在30~35℃环境下考察了NPs对SBR内污染物去除和生物脱氮性能、污泥特征及微生物群落特征的影响。结果表明,低浓度NPs未能影响生物脱氮,而超过500μg/L NPs降低了污染物及生物脱氮性能。高浓度NPs降低了污泥内混合液总悬浮固体浓度及有机质占比,并降低了污泥沉降性。NPs能提高污泥胞外聚合物含量并增加其内蛋白质和多糖含量,在2000μg/L NPs内,EPS含量提高至105.2~112.5 mg/g,PN和PS含量分别提高至70.9~71.8 mg/g和39.8~42.5 mg/g。典型周期研究发现NPs促进了NO_(2)^(-)-N和NO_(3)^(-)-N的积累。高浓度NPs降低了比耗氧速率,抑制微生物代谢。微生物群落结果研究表明NPs降低Proteobacteria、Bacteroidota的相对丰度。研究结果为生物脱氮系统处理含NPs废水提供了一定的理论依据。

关键词：生物脱氮纳米塑料反硝化污泥特征微生物

连续流限氧主流Anammox生物膜系统脱氮性能及代谢机制研究

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中国环境科学 2024年

作者：解舒婷海岩周鑫山西工程科技职业大学设备工程学院太原理工大学环境科学与工程学院山西省市政工程研究生教育创新中心

低氨氮废水如何实现厌氧氨氧化（Anammox）是城市污水处理厂面临的重大挑战。本研究采用连续流限氧生物膜系统（DO：0.4-0.7 mg/L），通过对不同进水碳氮比（C/N：2-5）条件控制，考察模拟生活污水主流Anammox系统脱氮效能。长期实验结... 详细信息

低氨氮废水如何实现厌氧氨氧化（Anammox）是城市污水处理厂面临的重大挑战。本研究采用连续流限氧生物膜系统（DO：0.4-0.7 mg/L），通过对不同进水碳氮比（C/N：2-5）条件控制，考察模拟生活污水主流Anammox系统脱氮效能。长期实验结果发现C/N比为3.5-4.5，TN去除率达85%以上；厌氧氨氧化菌活性（SAA）与系统脱氮效率呈正相关且C/N：4时SAA最高；C/N可显著影响生物膜EPS组分含量，C/N：4时，PN/PS最高，生物膜结构最稳定；宏全基因组分析发现Candidatus Kuenenia stuttgartiensis和Candidatus Brocadia sinica是核心优势菌种。而完全氨氧化菌（Comammox）及异养反硝化等多种脱氮功能菌共同组成了系统微生态群落结构，氮代谢分析进一步揭示了短程反硝化功能基因（nar/nap）和厌氧氨氧化基因（HZS、hdh）参与了脱氮，进而保证了系统稳定高效的主流脱氮。研究结果有望为污水处理厂提供一种主流Anammox脱氮新工艺选择。

关键词：生物膜系统主流厌氧氨氧化脱氮性能微生物群落代谢机制

基于天然黄铁矿的类Fenton体系处理焦化废水生化出水的研究

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工业水处理 2024年第3期44卷 81-88页

焦化废水经过生化处理后仍含有大量难降解成分,直接外排会导致自然界水体污染。针对经典Fenton反应存在产生含铁污泥、适用pH范围较窄致使其在实际应用中局限性较大的问题,采用天然黄铁矿作为非均相Fenton反应催化剂对焦化废水生化出水... 详细信息

焦化废水经过生化处理后仍含有大量难降解成分,直接外排会导致自然界水体污染。针对经典Fenton反应存在产生含铁污泥、适用pH范围较窄致使其在实际应用中局限性较大的问题,采用天然黄铁矿作为非均相Fenton反应催化剂对焦化废水生化出水进行处理,并以废水中苯酚作为模型污染物探究其氧化机理。结果表明,该工艺可以在较为宽泛的初始pH条件下对废水COD进行有效去除;废水COD的去除速率与黄铁矿的添加量呈正比,高浓度H_(2)O_(2)条件下COD去除速率略有增加,但增加的速度变慢;体系中存在均相和非均相两种催化条件,加入·OH捕获剂后,体系降解效率大幅度降低,证明体系中的主要氧化物种为·OH;苯酚是焦化废水中主要的有机污染物,检测了使用黄铁矿的类Fenton工艺降解苯酚过程中的中间产物,苯酚首先被氧化成对苯酚,随后很快转化为对苯醌,最终被氧化成小分子酸。

关键词：黄铁矿焦化废水生化出水 Fenton反应催化剂羟基自由基

纳米羟基铁改性阴离子交换树脂用于富营养化水体中磷的吸附净化

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工业水处理 2024年第5期44卷 88-94页

为探索一种改良的磷酸盐吸附材料,以优化其在去除富营养化水体中无机磷的应用效果,提出了一种纳米羟基铁(FeOOH)与阴离子交换树脂D-201复合的方法。首先将FeOOH分散于阴离子交换树脂D-201中,得到FeOOH@D-201复合树脂。然后进行批量吸附... 详细信息

为探索一种改良的磷酸盐吸附材料,以优化其在去除富营养化水体中无机磷的应用效果,提出了一种纳米羟基铁(FeOOH)与阴离子交换树脂D-201复合的方法。首先将FeOOH分散于阴离子交换树脂D-201中,得到FeOOH@D-201复合树脂。然后进行批量吸附实验,通过比较FeOOH@D-201与纯D-201对磷酸盐的吸附量来评估其改善程度。并采用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型进行拟合,从而分析复合树脂的吸附过程及其机理。结果表明,FeOOH@D-201复合树脂的最大磷酸盐吸附量达到了132.1 mg/g,比纯D-201的吸附量提高了46%,突破了常规阴离子交换树脂在去除无机磷应用中的局限性。模型拟合结果表明,其吸附过程与准二级动力学模型和Langmuir模型较吻合,推断吸附机理主要是静电吸引和配位络合的共同作用。FeOOH@D-201经过5次醋酸脱附-吸附再生循环后,吸附剂去除磷酸盐的能力仍然保持在70.4%以上,证实了复合树脂的良好再生性能。

关键词：纳米羟基铁阴离子交换树脂吸附除磷

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生物炭对重金属钝化及抗性基因的影响

中国环境科学 2024年第4期44卷 2156-2165页

作者：郭忠云王立鹏周海东杨硕山东城市建设职业学院山东济南250103 山东民丰建设规划设计有限公司山东济南250014 山东建筑大学设计集团有限公司山东济南250014 山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101

探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更... 详细信息

探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更优的重金属钝化效果.添加CB和HB均能降低ARGs的丰度,胞外抗性基因(eARGs)的去除率较高,约为55.6~98.3%,具有更大比表面积的HB能吸附更多eARGs.胞内抗性基因(iARGs)的变化受生物炭影响较小,iARGs的削减主要与宿主菌的去除相关.微生物群落结构(λ=0.83,P生物炭没有直接影响ARGs迁转(λ=0.29,P>0.05),投加生物炭可减轻消化系统中的重金属选择性压力,从而间接促进ARGs的去除.

关键词：生物炭厌氧消化抗生素抗性基因重金属猪粪

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微波真空冷冻干燥时怀山药的微CT孔道分布

农业工程学报 2024年第6期40卷 72-78页

作者：张乐道李才云王雅博任广跃段续内蒙古科技大学生命科学与技术学院包头014010 内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室包头014010 河南科技大学食品与生物工程学院洛阳471023 天津商业大学天津市制冷技术重点实验室天津300134

局部温度过高的问题限制了微波真空冷冻干燥(microwave freeze drying,MFD)技术在果蔬干燥中的广泛应用。发展传热传质理论是解决MFD局部温度过高问题的根本途径。数值模拟是研究传热传质机理的重要方法,并有望解决MFD中局部温度过高的... 详细信息

局部温度过高的问题限制了微波真空冷冻干燥(microwave freeze drying,MFD)技术在果蔬干燥中的广泛应用。发展传热传质理论是解决MFD局部温度过高问题的根本途径。数值模拟是研究传热传质机理的重要方法,并有望解决MFD中局部温度过高的问题。利用详细的孔径和孔隙分布建立结构模型对数值模拟至关重要。该研究以怀山药为样品,利用微CT(X-ray micro-computed tomography)技术分析不同干燥仓压力(100、200、300 Pa)和微波加载量(0.5、1.0、1.5、2.0 W/g)时孔隙和孔隙分布的变化。结果表明,干燥仓内的低压环境更倾向于形成小孔隙,干燥仓内压力的变化对外层的孔隙大小和分布无明显影响,但对内层的孔隙大小和分布有明显影响。微波加载量对内、外层的孔隙大小和分布均有显著影响。研究结果将为解决MFD中局部温度过高问题的数值计算研究提供试验支持。

关键词：微波真空冷冻干燥(MFD) 微CT 怀山药孔道尺寸孔道分布

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高耐性拜耳接合酵母在酱香型白酒中的应用

食品研究与开发 2024年第10期45卷 142-149,189页

作者：慕济锗刘治国孙仁杰李超林良才张翠英天津科技大学生物工程学院天津300457

传统白酒酿造是开放式的发酵过程,酿造微生物菌群演替及代谢活动极易受到外界环境影响。因此,分离筛选高耐性的核心功能微生物菌株,并将其应用于生产中是解决这些问题的有效手段。该研究在高温、高酸双胁迫条件下从酱香型白酒酒醅中筛... 详细信息

传统白酒酿造是开放式的发酵过程,酿造微生物菌群演替及代谢活动极易受到外界环境影响。因此,分离筛选高耐性的核心功能微生物菌株,并将其应用于生产中是解决这些问题的有效手段。该研究在高温、高酸双胁迫条件下从酱香型白酒酒醅中筛选获得9株具有高耐性拜耳接合酵母(Zygosaccharomyces bailii),并通过模拟白酒发酵表征其发酵能力和风味物质合成能力。结果表明,菌株BM09在37℃、16 g/L乙酸、110 g/L乳酸和14%乙醇溶液条件下生长性能均较为突出,且具有良好的产乙醇和高产酯能力,故将其作为强化菌株,应用于酱香型白酒实际生产中。原位发酵试验表明强化菌剂BM09的应用使得酱香型白酒第7轮次的原料利用率提高29.80%,乙醇产量提升63.10%,同时乙酸乙酯含量提高85.17%,乙醛含量降低70.37%。

关键词：耐受性拜耳接合酵母酱香型白酒乙酸乙酯强化菌剂