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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

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正交异性钢桥面板双轴疲劳性能评估

桥梁建设 2024年第2期54卷 91-98页

作者：安然王有志王希岗徐刚年齐鲁理工学院土木工程学院山东济南250200 山东大学土建与水利学院山东济南250061 中铁十四局集团第三工程有限公司山东济南250399 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研... 详细信息

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研究;通过模型试验验证正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳特性,并进行其构造细节疲劳寿命评估。结果表明:弧形切口起焊点的疲劳裂纹萌生位置在横隔板下方焊趾处,经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失效3个阶段,最终失效阶段裂纹形式为Ⅱ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,此为该桥正交异性钢桥面板结构体系的主导疲劳失效模式;顶板焊缝焊趾及弧形切口起焊点焊趾处于双轴应力状态,面内剪切结构应力幅对疲劳应力的影响显著,按单轴疲劳应力进行寿命预测误差较大,按单轴疲劳应力状态对结构进行疲劳寿命设计偏于不安全;基于组合等效结构应力法的计算值与试验值吻合较好,各焊接细节计算得到的最大值下的疲劳裂纹起裂位置均与试验结果一致,按双轴疲劳应力预测疲劳寿命与试验值吻合较好,疲劳寿命评价精确度较高。

关键词：正交异性钢桥面板等效结构应力法双轴应力疲劳性能有限元法疲劳试验

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基于SPEI的中国干旱多尺度时空特征分析

节水灌溉 2024年第6期 111-120,127页

作者：高晴孙金伟赵晓雪吴立峰赵静谢恒星姚付启鲁东大学水利工程学院山东烟台264025 鲁东大学资源与环境工程学院山东烟台264025 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099 长江水利委员会长江科学院武汉430012 渭南师范学院环境与生命科学学院陕西渭南714099

干旱作为影响社会经济发展的自然灾害之一,探究中国干旱时空变化特征,对干旱预防和策略制定具有重要意义。以1979-2020年中国7个区域的标准降水蒸散指数(SPEI)网格数据作为基础,应用干旱频率和强度指标,结合改进的Mann-Kendall检验(MMK... 详细信息

干旱作为影响社会经济发展的自然灾害之一,探究中国干旱时空变化特征,对干旱预防和策略制定具有重要意义。以1979-2020年中国7个区域的标准降水蒸散指数(SPEI)网格数据作为基础,应用干旱频率和强度指标,结合改进的Mann-Kendall检验(MMK)方法和滑动时间窗口法,分析不同时间尺度(1个月、3个月、6个月、12个月)下的中国干旱时空特征。结果表明:在空间上,青藏高原、内蒙草原地区、西北荒漠地区、东北湿润半湿润温带地区的干旱程度更为突出;干旱频率随SPEI时间尺度增大而减小,随干旱等级(SPEI-3、SPEI-6以及SPEI-12尺度)的增加而减少;中国空间趋势变化为西北荒漠地区、青藏高原、内蒙草原地区、华中华南湿润亚热带地区北部、华北湿润半湿润暖温带地区南部、东北湿润半湿润温带地区具有显著干旱化趋势,青藏高原和东北湿润半湿润温带地区均具有明显的干湿差异。在时间上,西北荒漠地区的SPEI-1~SPEI-12尺度、青藏高原的SPEI-1~SPEI-12尺度、内蒙草原地区的SPEI-1~SPEI-12尺度、东北湿润半湿润温带地区的SPEI-6和SPEI-12尺度、华中华南湿润亚热带地区SPEI-1、SPEI-3和SPEI-12尺度的干旱较为突出。研究结果可为中国干旱预防和影响评估提供一定参考依据。

关键词：干旱标准降水蒸散指数改进的Mann-Kendall检验滑动时间窗口多尺度时空特征

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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

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

基于视觉信息的移动机器人自主导航位置跟踪方法

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微型电脑应用 2024年第6期40卷 13-16页

作者：梁超务文涛付明林河南水利与环境职业学院科研外事处河南郑州450011 河南水利与环境职业学院土木工程系河南郑州450011 河南水利与环境职业学院教务处河南郑州450011

机器人实时位置节点与预设导航轨迹样点存在较大偏差,会导致导航系统无法准确跟踪机器人运动行为。为了解决上述问题,设计基于视觉信息的移动机器人自主导航位置跟踪方法。基于视觉信息模型提取并连接导航点,以便对导航视觉信息实施保... 详细信息

机器人实时位置节点与预设导航轨迹样点存在较大偏差,会导致导航系统无法准确跟踪机器人运动行为。为了解决上述问题,设计基于视觉信息的移动机器人自主导航位置跟踪方法。基于视觉信息模型提取并连接导航点,以便对导航视觉信息实施保存。针对机器人自主导航运动行为进行逆解运算,并根据同步位置跟踪器建模条件。计算跟踪误差,完成基于视觉信息的移动机器人自主导航位置跟踪方法的设计。实验结果表明,该方法可将实时位置节点与预设导航轨迹样点间的坐标偏差控制在1%之内,不会因偏离问题而使导航系统无法准确跟踪机器人运动行为。

关键词：视觉信息移动机器人自主导航位置跟踪轨迹样点

流量与含沙量对浮筒网式旋转过滤器水力性能与过滤性能的影响

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节水灌溉 2024年第5期 46-51页

作者：喜炜靳桢李琦陶洪飞新疆农业职业技术学院新疆昌吉831100 新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052

过滤器是保障微灌系统正常运行的核心设备,而水头损失与过滤效率是评价其性能的2个关键指标。为探明泵前过滤器—浮筒网式旋转过滤器的水力性能和过滤性能,采用方差分析、极差分析、主效应多重比较法对比分析了浮筒网式旋转过滤器在滤... 详细信息

过滤器是保障微灌系统正常运行的核心设备,而水头损失与过滤效率是评价其性能的2个关键指标。为探明泵前过滤器—浮筒网式旋转过滤器的水力性能和过滤性能,采用方差分析、极差分析、主效应多重比较法对比分析了浮筒网式旋转过滤器在滤网孔径为0.150 mm时,5种不同含沙量、5种不同流量下的水头损失与过滤效率,并确定了试验条件下的最优工况。结果表明:对水头损失而言,流量比含沙量影响大;对过滤效率而言,含沙量的影响更大,且水头损失与过滤效率均随含沙量与流量的增大而增大;最优工况为流量930 L/h、含沙量2.0 g/L,此工况下对应的水头损失为0.281 m,过滤效率为84.01%,可以保证在有良好的过滤效率的同时具有较小的水头损失,从而实现节能减排,高效灌溉的目的。

关键词：泵前过滤器水力性能过滤性能微灌系统

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基于SWAP模型分析青铜峡灌区春小麦播期优化及其对灌溉需水量的影响

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中国农业气象 2024年第6期45卷 594-608页

作者：孙风朝赵翠平张杰丁一民山西水利职业技术学院运城044004 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024 宁夏大学土木与水利工程学院银川750021

以宁夏青铜峡灌区春小麦为研究对象,基于2a田间观测试验和率定后的SWAP模型,构建旱作区春小麦模型参数集,以偏差校正后的7个大气环流模式(General Circulation Models,GCMs)数据驱动模型,评估未来不同气候情景下(SSP2-45和SSP5-85)春小... 详细信息

以宁夏青铜峡灌区春小麦为研究对象,基于2a田间观测试验和率定后的SWAP模型,构建旱作区春小麦模型参数集,以偏差校正后的7个大气环流模式(General Circulation Models,GCMs)数据驱动模型,评估未来不同气候情景下(SSP2-45和SSP5-85)春小麦产量和灌溉需水量变化,定量分析播期调整对青铜峡灌区春小麦生长和耗水过程的影响。结果表明:参数校正后的SWAP模型能有效模拟青铜峡灌区春小麦生长过程;SSP2-45情景下未来两个时期(2021-2050年和2051-2080年)青铜峡灌区多模式平均最高温度相对于历史基准期(1991-2020年)分别增加1.6℃和2.6℃,两个时期SSP5-85情景下最高温度将分别增加1.8℃和3.6℃。在不改变播期和品种条件下,未来春小麦全生育期长度将随温度升高而缩短,最大缩短天数达14.2d,出现在SSP5-85情景下2051-2080年。SSP2-45情景下未来两个时期春小麦多模式平均产量将分别下降9.6%和12.9%,SSP5-85情景下则分别下降12.1%和17.2%;不同情景不同时期春小麦灌溉需水量变化幅度相对较小,均不超过3.5%;提前播种可有效减少青铜峡灌区春小麦产量损失,但不能完全抵消气候变化的负面影响,其中,SSP2-45情景下未来两个时期分别提前23d和33d播种,产量损失可控制在1.5%和5.3%,在SSP5-85情景下分别提前30d和42d播种,产量损失可分别控制在2.9%和5.4%。优化播种日期后,青铜峡灌区春小麦收获日期平均提前5d左右。未来不同情景不同时期下春小麦灌溉需水量增加明显,增加比例在4.0%~8.0%。

关键词： CMIP6 气候变化春小麦适应性调控播期调整

不同胶结度的多孔介质中溶质横向弥散的孔隙尺度模拟研究

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地学前缘 2024年第3期31卷 59-67页

作者：侯玉松胡晓农吴吉春济南大学水利与环境学院山东济南250022 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

深入理解、精确刻画溶质孔隙尺度横向弥散行为是揭示溶质运移现象内在机制、提高溶质运移模拟精度的关键。基于孔隙尺度模拟方法研究了不同胶结度的多孔介质中溶质横向弥散特征。结果表明:当胶结度增大时,溶质横向弥散程度有所增强,但... 详细信息

深入理解、精确刻画溶质孔隙尺度横向弥散行为是揭示溶质运移现象内在机制、提高溶质运移模拟精度的关键。基于孔隙尺度模拟方法研究了不同胶结度的多孔介质中溶质横向弥散特征。结果表明:当胶结度增大时,溶质横向弥散程度有所增强,但与纵向弥散相比增强幅度较小,且在模拟的胶结度范围内横向弥散未展现显著的尺度效应。研究还发现多孔介质中横向弥散系数D_(T)与纵向弥散系数D_(L)间的差异程度不是固定不变的,而是随着溶质运移距离逐渐增大最终达到稳态的过程,并且D_(L)/D_(T)的渐进值及达到渐进值所需时间均受胶结度的影响。因此,将D_(T)视为比D_(L)小一个数量级的值与溶质实际弥散行为存在较大偏差。同时,通过对比不同介质中流体流速横向、纵向分量概率密度及溶质对流速率概率密度的差异,揭示了以上溶质横向弥散特征变化及其与纵向弥散特征变化不同的内在机制。

关键词：横向弥散多孔介质胶结度孔隙尺度数值模拟