单通道方形海水养殖池基于流场均匀性的结构优化研究

由于海水循环养殖生产中常见的方形养殖池存在较大的低流速容积（死区容积）,本文提出以圆弧角代替直角的方式对方形养殖池结构进行优化,既保持较高空间利用率,又可以改善养殖池的流场均匀性。本文建立了不同圆弧角尺度养殖池的三维湍流数值计算模型,运用计算流体力学技术（computational fluid dynamics,CFD）对养殖池流场均匀性开展研究,重点分析了养殖池内流速分布,并提出研究流场均匀性的判别系数UC₅₀（均匀系数）。研究结果表明:相比方形养殖池,0.2≤R/B（相对弧宽比）<0.4时养殖池内的中流速区占比相对较高,流场均匀性显著改善。本文的研究成果为方形圆弧角养殖池的设计给予了理论依据,为方形养殖池的结构优化提供优选设计参数。     

长宽比参数对圆弧角海水养殖池水动力特性影响的数值研究

为提高养殖池在车间建设中的占地比率和获取较好的养殖池流场性能,需要确定适宜的养殖池长宽比参数。本文采用计算流体力学（computational fluid dynamics）技术,对不同L/W（即养殖池长边边长L与宽边边长W比值）的矩形圆弧角养殖池流场性能开展数值模拟,建立对直双管（两个进水管布设于不相邻两个直壁的中间位置）入流的养殖池三维湍流数值计算模型,并将进水管布置在长边和宽边两种工况进行对比,分析两种工况下养殖池的水流速度、阻力系数变化、水体均匀性、涡量等流场评价指标。本研究表明,两种工况随长宽比的改变,流场变化趋势基本一致,L/W为1.0～1.2时养殖池具有良好的流场性能,L/W为1.2～1.6时流场性能急剧下降,L/W为1.6～1.9时流场性能较差,该研究结果可为工厂化循环水养殖池的池型设计和流场性能优化提供依据。     

排污对长江口南汇边滩湿地污水处理系统的影响

试验结果表明 ,排污影响了南汇边滩湿地污水处理系统的水质和土质 ,尤其是对水体中的NH4 + -N含量、土壤中的TKN和TP含量影响最大 ,对植物生长状况未造成明显影响。结果表明污水的排入直接影响湿地水质 ,进而影响整个湿地生态系统。     

含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

循环流化床烟气悬浮脱硫技术中试及机理分析

设计了新的循环流化床烟气悬浮脱硫中试装置,其烟气处理量达3500m³/h.首先进行了进料钙硫比(Ca/S)、过饱和温度对装置脱硫效率影响实验,进一步研究了脱硫塔内固体颗粒物循环和烟气流速等因素对脱硫装置性能的影响.对比实验研究表明:在Ca/S=1.2时,固体颗粒物的循环使系统脱硫效率提高15% 左右;脱硫塔内烟气设计流速可以偏高一些.本文同时对系统脱硫过程进行了机理分析,指出了延长脱硫剂有效停留时间的途径.     

天津市典型排污河水体中溶解性有机质的荧光分布特征分析

利用三维荧光光谱研究了天津市两条典型排污河(大沽排污河和北塘排污河)沿河水体中溶解性有机质(DOM)的荧光分布特征,并通过对荧光参数——紫外区类富里酸峰中心位置的荧光强度与可见区类富里酸峰中心位置的荧光强度比值(r(A,C))和激发光波长370nm时荧光发射光谱强度在450nm与500nm处的比值(f450/500)的分析,探讨了水体中DOM的来源.结果表明,大沽排污河除中游个别位置外,其它位置水体均能检出紫外区类富里酸、类蛋白、可见光区类腐殖质、紫外区类腐殖质,总体上呈中游少、上下游多的特点;而北塘排污河水体中DOM的荧光峰从上游到下游呈增多趋势,但检出数量比较少.两条排污河水体中DOM均以紫外区类腐殖质最强.两条排污河水体中DOM的荧光强度与其水质参数之间存在显著相关性,而大沽排污河的相关系数更大.结合荧光参数r(A,C)和f450/500的分析和现场对入河排污口的调研,发现两条排污河的溶解性有机质来源均以入河排污口排污汇入(陆源)为主,另外还有少量沉积物有机质释放(微生物作用).     

繁茂膜海绵对海参养殖水体中病原菌净化作用

研究繁茂膜海绵净化海参围堰养殖池水体中病原菌的效果。将繁茂膜海绵悬吊入海参围堰养殖池水体中,监测分析水体中粪大肠菌群、致病性弧菌和总细菌数量。研究发现,在43 d试验期内,繁茂膜海绵对水体中粪大肠菌群净化率为(59.45±8.18)%,对致病性弧菌净化率为(52.99±19.33)%,对总细菌净化率为(55.79±15.64)%。试验过程中,繁茂膜海绵持续保持健康状态。结果表明,繁茂膜海绵能够有效净化海参养殖水体中病原菌。     

焦化循环冷却排污水回用的中试研究

针对武钢焦化厂的循环冷却排污水,采用超滤-反渗透双膜工艺处理。经现场中试试验检验连续运行的可行性,并取得其运行参数和条件。试验结果表明,超滤出水的SDI<1.4,出水浊度在0.3 NTU以下,出水的水质均能满足反渗透进水要求。废水经双膜工艺处理后,系统脱盐率达98.0%以上,出水水质达到了循环冷却补充水的要求,实现废水的回用,减少了环境污染。     

浮床植物系统对池塘水体微生物的动态影响

在池塘水体中构建以空心菜为试验植物的浮床植物系统,研究了其对池塘水体中微生物的数量、分布以及氮循环的影响.结果表明,浮床植物系统可明显改变池塘不同水层中的细菌(如氮循环细菌)和真菌的数量,实现不同生理类群的微生物在水体同一水层的共存,促进了水体的氮循环,加强了水体的自净功能.该系统的净化效果与其面积有关,占池塘面积20%的浮床植物系统在试验80d 时,对TN、NH₄⁺-N、NO₂^—N、NO₃^--N 的去除率分别为39.4%,51.2%,49.7%和65.0%.     

生态碳纤维填料用于集约型水产养殖废水处理

随着水产养殖逐步从粗放型向集约型养殖发展,水产养殖废水对水环境污染日益加剧。为实现废水循环利用,采用生态碳纤维材料作为接触氧化池内填料处理集约型水产养殖废水,进行中试研究。通过改变曝气强度和水力停留时间(HRT)参数,确定对接触氧化池处理效果及运行特性的影响。试验结果表明:生态碳纤维填料具有易挂膜的优点,接触氧化池内用实际水产养殖废水接种活性污泥,24 h后填料表面附有棕褐色的生物膜,池内水体清澈透明。曝气强度和HRT是影响接触氧化池处理效果的重要因素。在DO为3 mg/L,pH在7~8.5左右,HRT为10 h时,COD、NH4+-N、TP、浊度去除率分别为80%、60%、30%和80%左右。NO2--N、NO3-N浓度分别低于0.1 mg/L和0.5 mg/L,经过接触氧化池处理后的水进入消毒池,出水用于养鱼实现废水循环利用。     

双进水管系统对单通道矩形圆弧角养殖池水动力特性影响的数值研究

为研究双进水管结构工况不同布设位置对海水循环水矩形圆弧角养殖池池底水动力特性的影响,基于RNG k-ε湍流模型,应用计算流体力学仿真技术,对双进水管结构工况下6种不同布设位置的养殖池内部流场进行三维数值模拟,采用流体动力学特征量重点分析排污口附近复杂的流场形态。研究结果表明:双进水管结构中进水管的布设位置对养殖池底部流速分布影响显著,双进水管均布设在圆弧角位置是优选布设,有利于改善养殖池底部水动力特性。     

基于正交试验方法的毛细矩形槽道平均流速影响因素分析

目的分析毛细矩形槽道平均流速的影响因素。方法通过公式推导毛细矩形槽道平均流速的有关影响因素,并且从中提取出部分因素,选用三因素三水平的正交试验表对流速进行分析,三因素分别为槽道宽度、槽道深度、槽道长度。通过CFX仿真得出对应的平均流速。结果得到了各因素水平变化对毛细矩形槽道平均流速的影响程度。槽道宽度及槽道深度对于毛细槽道平均流速具有比较大的影响,并得到最优的水平组合。结论对于毛细矩形槽道平均流速的影响因素给出了比较清晰的剖析,对于毛细矩形槽道传热的优化分析具有一定的参考意义。     

潮间带大型海藻氮稳定同位素的环境指示作用

通过对烟台潮间带大型海藻组织中总碳(TC)、总氮(TN)、氮稳定同位素(15N)和水环境参数的分析,对氮营养盐来源进行了判定,并筛选了合适的指示性藻种。烟台潮间带大型海藻的15N值均位于6.18~10.99之间,指示了生活污水与养殖排放是海水氮营养盐的主要来源。其中月亮湾(S1)主要受生活污水影响,养马岛(S3)受养殖排放影响更明显,而渔人码头(S2)同时受生活污水和养殖排放影响。绿藻门的孔石莼(Ulva pertusa)和肠浒苔(Enteromorpha intestinalis)对氮营养盐有较好的吸收和贮存能力,同时在利用氮营养盐的过程中分馏作用不明显,较适合于作为氮营养盐来源的指示藻种。     

系统化监测方法在污水处理提质增效中的应用

基于在线监测与人工水质相结合的方法,通过大量背景数据的收集,制定了系统化的监测方案,实现了区域内各污染物负荷的定量化分析工作。结果表明:在提质增效的"挤外水"中,污水管道入渗地下水的去除可将污水厂水质浓度提高36.01%;工企业污水的污染物负荷贡献率较低,部分企业需在预处理后继续排入污水处理厂;"收污水"中,对水厂浓度提高影响较大的是城乡接合部散排污水,全部纳管收集后,污水厂水质浓度将提高30.30%。同时,雨水管网混流污水与过河管道漏失污水虽对污水厂水质浓度的提高影响较小,但也会带来水体污染的危害,仍需进行改造纳管。     

生物硅藻土反应器处理雨水泵站截流污水中试

分流制排水系统雨污混接严重所造成的放江污染是河道黑臭的主要原因之一。对此,以A₁/O₁/A₂/O₂工艺和粉体强化技术为基础,研发了1款一体化生物硅藻土反应器,以水质波动较大的雨水泵站截流污水为原水,探索工艺参数对污水中污染物去除效果的影响,以及枯水期污水与丰水期污水处理运行时微生物种群结构的差异性。结果表明:反应器内硅藻土浓度为3 g/L,进行枯水期污水处理时,最佳运行条件为Q=1.5 m3/h,O₁池ρ（DO）为1.5~2.5 mg/L,R_内=50%,R_外=100%,经处理后出水达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的地表水质Ⅴ类标准;进行丰水期污水处理时,最佳运行条件是Q=1.0 m3/h,O₁池ρ（DO）为2.5~3.5 mg/L,R_外=200%,R_内=100%,PAC投加量为23 mg/L,A₂池碳源投加量折合ρ（COD）为60 mg/L,经处理后出水达到浙江省DB 33/2169—2018《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》中表2排放标准。高通量测序结果表明,枯水期污水处理运行时,Proteobacteria（59.25%）为优势菌门,Gammaproteobacteria（31.57%）为优势菌纲,反硝化菌属Dechloromona（7.76%）为优势菌属;丰水期污水处理时,Proteobacteria（46.02%）为优势菌门,Bacteroidia（32.71%）为优势菌纲,norank-Saprospiracea（20.65%）为优势菌属。硅藻土发挥了微生物载体及助沉的作用,增加了生物黏性,提高了生化系统内污泥浓度,扩大了反应器的处理范围,对生物硅藻土反应器有良好的应用前景。     

沉淀池的数值模拟

运用计算流体力学软件FLUENT模拟了平流式沉淀池在不同进水口高度,进水挡板位置,颗粒密度和圆弧形扰流板位置下的流场、悬浮物的浓度场。从模拟结果的分析比较可以看出,在一定范围内改变沉淀池的进水口高度,对沉淀池的去除效果没有影响。挡板的淹没深度和颗粒的密度则对悬浮物的去除效率影响较大。挡板的水平位置只在一定范围内变化才能使沉淀池保持较为理想的去除效率。圆弧形扰流板的加设可以改变沉淀池内流态不均的现象,从而提高沉淀池的运行效率。     

多点汇流下污水管网污染物迁变规律及其机制

为研究城市污水管网多点汇流条件下污染物的迁变规律及其对微生物繁衍的影响机制,建立一套多汇流点位的污水管道中试系统,探究污水输送过程中碳,氮,硫3类主要污染物质的迁移转化特性.结果表明,汇流点前溶解态化学需氧量（SCOD）和硫酸盐（SO₄^2-）浓度下降,氨氮（NH₄⁺-N）浓度上升,支管汇流使得汇流点3类污染物浓度显著增加.后期水质达到稳定,在保证支管污水的汇入导致各类污染物增加量基本不变的情况下,SCOD浓度由进口的320mg/L左右下降至出口的280mg/L左右,在氨化作用下导致的NH₄⁺-N总增加量在15mg/L左右,高于因汇流产生的增加总量12.5mg/L左右,结果表明汇流管网系统中微生物的消耗代谢作用是碳氮类污染物变化的主导因素,而SO₄^2-后期进出口浓度均在20mg/L左右,说明支管汇流和生化代谢使SO₄^2-的含量维持在动态平衡的状态.此外,对管网中试系统生物相中微生物繁衍过程进行分析可知,发酵菌（FB）,产氢产乙酸菌（HPA）,硫酸盐还原菌（SRB）的含量随繁衍时间显著增加,并在沿程的不同汇流点处出现丰度升高现象.综上所述,在多点汇流导致污水水质波动的作用下,促进了管网生物相中微生物的繁衍增殖,并增强了其代谢作用在污水管网污染物转化的主导地位,使得污染物在管网输送过程中呈现更为显著的转化现象.     

基于VOF方法的汽车油箱燃油晃动数值模拟分析

目的研究燃油在汽车油箱中的晃动规律,为汽车油箱的结构可靠性设计和汽车燃油的稳定供给提供参考和依据。方法建立某款汽车油箱的几何模型,利用VOF(volume of fluid)方法进行数值模拟。采用控制变量法,对比分析有无隔板、不同冲击加速度、不同充液比对燃油晃动及油箱壁面所受压力的影响。结果无隔板、较大冲击加速度的情况下,燃油晃动更为剧烈,吸油管出现瞬间吸空现象,导致燃油供给不稳定,油箱受到的压力更大,影响油箱的结构可靠性。较小充液比的情况下,由于燃油晃动,吸油管容易出现瞬间吸空现象,导致燃油供给困难。结论汽车油箱采用隔板、保持较小的冲击加速度和较大充液比有利于防止吸油管瞬间吸空,从而保证燃油的稳定供给。充液比太大会造成油箱壁面所受压力增大,因此,应该保持合理的充液比。