基于FLUENT数值模拟的袋式除尘器喷管最佳喷吹高度研究

以滤袋壁面峰值压力作为评价滤袋清灰强度的标准,采用FLUENT软件数值模拟优化袋式除尘器喷管的最佳喷吹高度。结果表明:对于长度为3m的短滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.3 MPa,2型)和(0.4 MPa,1型)时,最佳喷吹高度为200mm;对于长度为5m的长滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.4MPa,2型)和(0.3MPa,3型)时,最佳喷吹高度为250mm;实物测试系统实验验证表明,实际测量的压力和模拟得到的压力之间的相对误差均小于2%,模拟成功。     

多尺度煤粒与瓦斯多尺度动扩散系数模型特征参数关系研究

为研究煤基质尺度对瓦斯扩散运移能力的影响,在实验室内开展了0.18~0.25 mm,0.25~1 mm,1~3 mm,3~6 mm,6~10 mm等5种不同尺度煤粒在不同初始吸附平衡压力下的瓦斯扩散实验。基于多尺度动扩散系数新模型,研究了煤粒尺度与多尺度动扩散系数模型特征参数的关系。研究结果表明:新模型对全扩散过程的描述精度要好于经典模型,经典模型最大相对误差达18.4%,而新模型仅为3.9%;相同条件下,初始扩散系数D0值随着粒径的增大呈递增趋势,最大增大了45.3倍;扩散衰减系数β值随着粒径的增大呈递减趋势,最大衰减了89.8%。实验揭示了多尺度煤粒内的瓦斯多尺度扩散特征,大尺度煤粒包含了更大的外在孔隙,导致煤粒尺度越大,初始扩散系数D0值越大,但因大尺度孔隙占比较大,导致孔隙尺度级差变化较小,因而有较小的衰减系数β值;小尺度煤粒因具有较小的外在孔隙,其D0值较小,但因微小孔隙占比较大,且微小孔隙尺度级差变化较大,因而有较大的衰减系数β值。不同煤粒尺度的扩散特征参数D0和β值的这种变化特征反映了当前低渗煤层瓦斯抽采过程中初期抽采量大但衰减迅速的现象,也为瓦斯(煤层气)增产及稳产提供了储层改造方向。     

芘对土壤微生物氮转化功能菌群的影响特征

通过构建好氧降解微环境,分析环境浓度下的芘(12.09mg/kg)对土壤酶活性,氮转化全过程以及相关功能微生物的影响.结果发现,芘仅在降解第1d显著促进了脲酶活性,而在降解最初和后期均显著刺激了脱氢酶活性.从细菌群落结构分析可知,由于氨氧化菌(Nitrososphaeraceae)相对丰度的变化,导致花在处理前期对其介导的好氧氨氧化,硝化功能表现为促进作用,在后期表现为抑制作用,而对于固氮细菌(Bradyrhizobium,Mesorhizobium和Ensifer),尿素分解细菌(Roseomonas)以及硝酸盐还原细菌(Opitutus)则作用相反.与微生物群落结构以及相关功能预测的变化不同,功能基因定量分析表明,芘虽在培养初期对固氮基因nifH表现为抑制作用,但nifH的丰度呈增长趋势.结合土壤氨氧化和反硝化过程中关键酶活性及编码基因的变化,芘在培养前期未促进氨氧化过程,但在15d后明显抑制了土壤氨氧化和反硝化过程,其中对氨氧化过程的抑制作用更为显著.本研究阐明了芘对土壤微生物氮转化过程的影响特征,为了解芘的环境风险提供重要参考价值.     

数值模拟在事故动态风险评估中的应用

突发水污染事故的动态风险评估对水质安全和社会稳定具有重要影响。而数值模拟可以显示突发事故后污染物的扩散和衰减过程,为可能发生且无基础样本数据的环境突发事故的动态风险评估提供因子量化赋值。建立了突发水污染事故的动态风险评估模型,以数值方法计算事故后污染物在水体中的运移特征,基于实时水文条件下事故后污染区域的演化规律和应急措施后的消减趋势等的数值模拟结果对风险因子进行量化赋值,结合层次分析法的风险度计算结果,运用模糊判定理论计算和评估风险类别。进一步以长江上游在急流条件下的医院细菌污水事故排放为应用对象,实例计算其风险值和风险级别,并讨论和分析了应急措施对降低事故后果的动态风险补偿幅度。模型计算结果符合实际。     

盐岩储库建腔期安全评价模型研究

盐岩储库建腔期事故发生的频度甚至高于运营期,如何对建腔期储库进行风险分析和安全评价已成为储库建设面临的首要问题。建立了盐岩储库建腔期地下系统故障树模型和多层次、多指标安全评价体系,并根据试验和数值模拟结果构建了各评价指标的评分模型。结合工程实际,用模糊灰关联分析法对金坛某储气库进行了安全评价,得出等级为IV级稳定。为了进一步确保建腔期储库的安全性,用三角模糊数表示基本事件失效概率可能性分布函数,通过计算各最小割集所代表的故障模式与顶上事件的灰色关联度,得出腔体埋深过浅、人为操作不当、夹层垮塌、顶板预留岩层厚度过薄、内管临界流速小于卤水流速、自激振动和动力失稳等是可能导致金坛某储气库建腔期事故的主要因素。     

外加微量N2H4下SBR中硝化微生物特性

运行实验室规模单级硝化序批式反应器(SBR),研究长期外加微量N_2H_4(约3 mg·L~(-1))对硝化污泥中功能微生物好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)的影响.结果表明,外加微量N_2H_4的硝化污泥中,AOB主要属于亚硝化球菌(Nitrosococcu)属和亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)属,另有少部分属于亚硝化螺旋菌(Nitrosospira)属,NOB属于硝化杆菌(Nitrobacter)属.外加微量N_2H_4前后,AOB amoA基因拷贝数(以干污泥计)由1.0×10~9copies·g~(-1)减少为2.09×10~4copies·g~(-1),NOB nxrB基因拷贝数由1.28×10~7copies·g~(-1)减少为2.56×10~5copies·g~(-1).AOB对环境因素较NOB相比更为敏感,N_2H_4对硝化微生物的抑制与毒性作用使外加微量N_2H_4的硝化污泥中AOB流失幅度大于NOB,但定量PCR方法无法准确比较N_2H_4对AOB与NOB活性抑制的强弱.长期外加微量N_2H_4破坏硝化微生物活性,使反应器崩溃.因此在没有厌氧氨氧化菌(AnAOB)消耗N_2H_4的亚硝化系统中,企图通过调控外加N_2H_4浓度水平抑制NOB活性,从而进一步洗脱NOB提高脱氮性能可能无法实现.     

甘油基混合培养物合成PHA及其与OUR的关系

聚β羟基烷酸盐(PHA)以其较好的生物相容性、可生物降解性和再生性成为最有前途的生物高分子材料.本文基于甘油作为基质在饱食-饥饿模式下富集合成PHA的混培物,以乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和葡萄糖作为基质考察混培物合成PHA的基质广谱性,结果表明乳酸和乙酸作为基质时PHA的产率系数较高;使用不同比例乙酸/丙酸混合基质时,PHA产量随着乙酸含量的增加而增大,乙酸/丙酸为3∶1时PHA产量最高.通过活性污泥同时贮存与生长模型模拟与线性回归两种方法证实,在单一基质或乙酸/丙酸混合基质情况下,PHA合成速率与OUR存在线性关系,因此,基于在线OUR测量数据可以实时估计PHA合成量.     

稀硫酸预处理对稻草厌氧消化的影响

以稻草为对象,研究了热稀硫酸预处理后对厌氧消化过程中的COD、pH、挥发性脂肪酸(VFA)、产气量及产气速率的影响。结果表明,以1.0%、1.5%和2.0%稀硫酸溶液预处理后,稻草厌氧消化系统总产气量分别提高了34%、125%和66%,甲烷产量分别提高了61.5%、215.1%和113.9%,挥发性固体(VS)去除率分别提高了15.5%、22.4%和17.6%,COD去除率分别提高了47.1%、57.4%和53.9%。浓度1.5%稀硫酸预处理对稻草厌氧消化效果最佳。     

微量元素对牛粪低温厌氧发酵的影响

为考察较低温度(<17℃)条件下添加微量金属元素对厌氧发酵产气量的影响,在发酵底物TS(含固率)为10%下采用10 L玻璃瓶作反应器,以牛粪为原料,向厌氧生物反应器中分别添加MnSO4、FeSO4·7H2O、电解锰渣,分析了厌氧消化系统运行过程中的产气量、COD(化学需氧量)和pH的变化。结果表明,锰元素能促进低温下牛粪的厌氧发酵,加速反应启动。当添加6 g MnSO4、100 g电解锰渣时,单位质量VS产气率分别为0.26 mL/g和0.64 mL/g,添加6 g FeSO4·7H2O与空白对照组均未见明显产气。     

锰资源开发利用中存在的问题和对策——以秀山锰矿为例

针对秀山锰矿开采秩序混乱、效率偏低、矸石处理、电解锰渣堆存和生产废水、锰深加工路线不健全等特点,结合其他地区锰资源的开发利用情况,提出了秀山锰矿应扩大开采规模,规范管理,矸石用于充填安全柱,加高加固锰渣尾矿库,锰渣的资源化利用等措施；提取生产废水中的金属元素,减少废水产生量,废水达标处理和循环利用降低污染；依靠发展和扩大锰产业链,加大科技投入,促进秀山的可持续发展.