武汉市一次污染过程的局地流场和边界层结构的数值模拟

利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料，通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化，探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明：（1）武汉地区当背景环流场强的时候，由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱，反之当背景环流场弱的时候, 地形对流场影响明显:夜间为山风，白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合，形成气流汇聚带，在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大；（2）武汉地区发生空气污染时，地面湿度较高，边界层呈上干下湿状态，其特征为暖而干且有偏东小风，这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。     

不同好氧预处理方式对餐厨垃圾产甲烷的影响

为了研究不同好氧预处理方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响,通过建立3个模拟厌氧生物反应器,研究了传统厌氧生物反应器C1、上层好氧预处理-厌氧生物反应器C2和底部好氧预处理-厌氧生物反应器C3 3种不同操作条件下的产甲烷过程.结果表明,挥发性有机酸的累积使C1始终处于产甲烷滞后阶段;而C2、C3的好氧预处理通过加快易水解酸化组分和过量挥发性有机酸的好氧降解,有效缓解了酸性抑制,产甲烷滞后时间明显缩短至10 d内.第32天C2停止上层曝气后,在27 d内甲烷浓度达到了50％以上,同时,产甲烷速率迅速上升,并在第81天可达到峰值773 mL/(kg·d).C3在第11天停止底部曝气后,虽然经过22 d的时间甲烷浓度即上升至50％,但之后产甲烷速率经历回落阶段后再次逐渐上升,在实验结束时仅达到517 mL/(kg·d).上层曝气的好氧预处理方式所需曝气时间相对较长,但其产甲烷启动快,与底部曝气相比,其后期的甲烷化过程更稳定并可达到较高的产甲烷速率.     

铁路沿线可燃重气储罐最小隔离区域划分探讨*

为保护铁路线，以某化工厂距离高铁路线最近的丙烯球罐为例，提出丙烯球罐泄漏最小隔离区域划分方法以及2种保护高铁线路方案，利用重气扩散模型和定量风险评价（QRA）软件分别进行丙烯扩散模拟、爆炸模拟，并进行危险与可操作性分析（HAZOP）和保护层分析（LOPA）。结果表明:球罐发生泄漏及火灾爆炸等事故，会给附近铁路线带来严重破坏；丙烯泄漏或球罐因周围其他设备设施或可燃物质着火而温度升高时，保护措施不足；隧道的安全可靠性要高于仅设1道防爆墙，隧道长度需覆盖最小隔离区域的可及范围，在扩散区域内也需设立普通挡墙，在极度危险情况下，需要实施高铁停开等保护措施。     

Metabolic uncoupler, 3,3′,4′,5-tetrachlorosalicylanilide addition for sludge reduction and fouling control in a gravity-driven membrane bioreactor

• Effects of metabolic uncoupler TCS on the performances of GDMBR were evaluated. • Sludge EPS reduced and transformed into dissolved SMP when TCS was added. • Appropriate TCS increased the permeability and reduced cake layer fouling. • High dosage aggravated fouling due to compact cake layer with low bio-activity. The gravity-driven membrane bioreactor (MBR)system is promising for decentralized sewage treatment because of its low energy consumption and maintenance requirements. However, the growing sludge not only increases membrane fouling, but also augments operational complexities (sludge discharge). We added the metabolic uncoupler 3,3′,4′,5-tetrachlorosalicylanilide (TCS) to the system to deal with the mentioned issues. Based on the results, TCS addition effectively decreased sludge ATP and sludge yield (reduced by 50%). Extracellular polymeric substances (EPS; proteins and polysaccharides) decreased with the addition of TCS and were transformed into dissolved soluble microbial products (SMPs) in the bulk solution, leading to the break of sludge flocs into small fragments. Permeability was increased by more than two times, reaching 60–70 L/m²/h bar when 10–30 mg/L TCS were added, because of the reduced suspended sludge and the formation of a thin cake layer with low EPS levels. Resistance analyses confirmed that appropriate dosages of TCS primarily decreased the cake layer and hydraulically reversible resistances. Permeability decreased at high dosage (50 mg/L) due to the release of excess sludge fragments and SMP into the supernatant, with a thin but more compact fouling layer with low bioactivity developing on the membrane surface, causing higher cake layer and pore blocking resistances. Our study provides a fundamental understanding of how a metabolic uncoupler affects the sludge and bio-fouling layers at different dosages, with practical relevance for in situ sludge reduction and membrane fouling alleviation in MBR systems.     

横通道通风对隧道火灾烟气蔓延影响的数值模拟研究*

为探究隧道横通道通风对隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件FDS,对不同火源位置的横通道临界风速、主隧道温度分布以及烟气层高度进行研究。研究结果表明:在一定火源功率范围内,隧道横通道临界风速与火源功率的1/3次方成正比且火源距横通道越远,临界风速越小;当火源位于交叉口,横通道使用临界风速通风时,隧道内烟气温度明显降低,烟气迅速沉降到2 m以下;当火源距离交叉口10,20 m,横通道通风会加快火源下游烟气沉降,烟气沉降速度随横通道通风速率的增大而增大;当火源位于交叉口时,烟气沉降由横通道通风对烟气的降温作用和涡旋作用共同主导,当火源位于距离交叉口10,20 m时,烟气沉降主要由涡旋作用主导。     

济宁南部区域耕作层土壤有机碳密度及储量研究

济宁市南部区域是著名的国家商品粮、优质大蒜、优质稻米和有机蔬菜生产基地,由于土壤有机碳作为农田生态系统中土壤肥力的重要组成成分之一,在土壤改良、作物质量和产量提高等方面都有十分重要的作用,因此,对济宁南部区域耕作层土壤有机碳密度及储量的研究具有十分重要的意义。本文以济宁南部煤田地区作为典型区域,以耕作层土壤(0~20cm)为研究对象,采集了79件耕作层土壤样品,利用元素分析仪测定了土壤样品中有机碳含量。经统计分析发现,各类型土壤有机碳密度介于1.92~4.83kg/m2之间,有机碳密度的加权平均值为4.03kg/m2,高于中国表层土壤有机碳密度的平均值2.97kg/m2;通过壤质类型分类而估算的有机碳总储量为4.57×109 kg,通过土壤利用方式分类而估算的有机碳总储量为4.53×109 kg,二者基本吻合;济宁南部区域耕作层土壤有机碳富集程度受人类活动影响较大,耕作层土壤中氮含量与有机碳的线性相关系数为0.924 9;另外,有机碳富集程度与秸秆返田规模也有着一定的关联。研究结果不仅为研究区今后开展耕作层土壤环境质量评价提供依据,也为区域生态平衡研究奠定了基础。     

滁州地区覆盖层厚度对场地地震动参数的影响

以滁州地区近百个钻孔资料为原型建立土层模型,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析,重点分析了覆盖层厚度对场地地震动参数的影响。研究结果表明,随着覆盖层厚度的增加,地表峰值加速度及土层放大系数逐渐增大,当覆盖层厚度超过一定值时,地表峰值加速度及土层放大系数呈逐渐缓慢减小的趋势;而反应谱特征周期总体上随着覆盖层厚度的增加而逐渐增大。     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。     

气凝胶消防服隔热层研制的可行性分析

为了减少火焰环境对消防员的伤害,基于消防服隔热层对消防员生命安全保障的重要性,运用对比描述的方法对现有隔热层进行了分析比较,探究了其优缺点和性能,提出了轻质且具有优异隔热性能是隔热层的发展趋势,通过对气凝胶性能的理论分析和服用性能分析,研究了利用气凝胶材料研制消防服的隔热层,结果表明气凝胶在服装领域应用已经比较广泛,在消防服领域中也已有初步应用,但用气凝胶研制消防服隔热层仍存在着一定的挑战。     

Investigation of titanium liquid/gas diffusion layers in proton exchange membrane electrolyzer cells

In a proton exchange membrane electrolyzer cell (PEMEC), liquid/gas diffusion layer (LGDL) is expected to transport electrons, heat, and reactants/products to and from the catalyst layer with minimum voltage, current, thermal, interfacial, and fluidic losses. In addition, carbon materials, which are typically used in PEM fuel cells (PEMFCs), are unsuitable in PEMECs due to the high ohmic potential and highly oxidative environment of the oxygen electrode. In this study, a set of titanium gas diffusion layers with different thicknesses and porosities are designed and examined coupled with the development of a robust titanium bipolar plate. It has been found that the performance of electrolyzer improves along with a decrease in thickness or porosity of the anode LGDL of titanium woven meshes. The ohmic resistance of anode LGDL and contact resistance between anode LGDL and the anode catalyst play dominant roles in electrolyzer performance, and better performance can be obtained by reducing ohmic resistance. Thin titanium LGDLs with straight-through pores and optimal pore morphologies are recommended for the future developments of low-cost LGDLs with minimum ohmic/transport losses.