受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

水葫芦制备生物气高效工艺中试研究

在5m3发酵规模探索水葫芦中温厌氧制备生物气的高效工艺发酵,试验表明工艺的发酵起动配方为污泥水∶水葫芦∶猪粪便=4∶3∶0.5,C/N 30,TS 8%,酵补料为100%水葫芦,发酵温度35～45℃,间歇搅拌,pH控制7.7±0.1,其中技术要点包括水葫芦应尽量粉碎均匀,接种醋酸杆菌加快酸化速度,添加尿素补充氮素养分等。     

利用扩散和相对运动原理除霾的初步试验研究

通过试验验证了细微颗粒存在较强的浓度梯度扩散现象,及净化设备向污染空气的相对运动可以更快速净化污染空气。首先在实验室中通过发烟模拟重度雾霾环境,净化装置由金属丝网和特殊极线按常规电除尘器的布置方式组成。装置固定时,房间颗粒物浓度降至50%时,约需2.8 min,而降至20%以及恢复到发烟前初始状态,则分别需要约8 min和16 min。装置移动时,房间颗粒物浓度降至50%时,约需20 s;距离净化装置1,3,6 m处的浓度测量值很接近,浓度梯度在实验工况最大为15μg/(m~3·m)。距离净化装置1,3,6 m~3个位置中,1 m处颗粒迁移速度最大,从约0.02 m/s增大到约0.07 m/s。户外实验净化装置由RS芒刺线和铁丝网简易拼凑而成,在距离其3 m位置,雾霾浓度双向平均可降低约25.5%。     

L波段SMAP卫星数据平静海面亮温信息提取研究

风致海表粗糙度是微波辐射计接收亮温的主要误差来源,通过建立亮温增益模型对海面亮温进行修正是获取平静海面亮温信息的一项关键工作。基于SMAP卫星L2C海面亮温数据和10 m风速数据,分析了亮温增益与风速之间的相关性,并利用最小二乘法根据不同风速区间建立L波段下的粗糙海面亮温增益模型,在考虑白冠对亮温影响的情况下,输入Argo浮标插值得到的温、盐数据集,使用Meissner-Wentz介电常数模型计算得到参考亮温,与亮温增益模型修正得到的平静海面亮温进行回归分析,定量评价了该模型在该海域的适用性。研究表明,风速与亮温增益呈现正相关关系,0～3 m/s风速区间的水平极化亮温灵敏度比垂直极化方式高0.25 K/(m/s),3～12 m/s风速区间的前者比后者高0.02 K/(m/s),大于12 m/s风速区间的前者比后者高0.01 K/(m/s);在靠近陆域的海面亮温偏差比较大,在开阔海域大部分极化亮温误差均能控制在0.2 K以内;模型亮温与参考亮温回归分析的决定系数均在0.5以上,均方根误差均可以控制在0.2 K以内。     

通风管道内负离子传输的数值模拟及试验验证

为能有效去除通风管道系统内颗粒及气溶胶微生物,解决通风空调系统因长期使用而缺少维护和清洁,造成气溶胶微生物在系统里滋生进而形成对人体有害的生物气溶胶病原体细菌等问题,采用欧拉方法建立模拟通风管道内负离子输运过程及分布的数值模型.通过数值模拟和试验测量VI-2500型负离子发生器安装在0.2 m×0.2 m通风管道内送风速度为3～6 m/s时的负离子浓度,验证数值模型的准确性并分析负离子在通风管道内的分布规律.结果表明,负离子的模拟预测值与试验测量值误差很小.送风速度为3 m/s时,风管内负离子浓度的最低值和平均值分别为9.15×109和2.39×109 ions/m3,送风速度为6 m/s时,相应为2.37×1010和6.83×109 ions/m3.通风管道内负离子浓度随送风速度的增加而升高,送风速度一定时,通风管道内负离子浓度沿风速方向逐渐降低.当送风速度低至3 m/s时,风管内负离子浓度最低或平均值仍然可以达到有效净化细菌的负离子浓度最低数量级的推荐值(108～1010 ions/m3).研究显示,负离子数值模型能准确预测VI-2500型负离子发生器在0.2 m×0.2 m风管中产生的负离子浓度,并且发生器产生的负离子浓度能满足4.5 m长风管的净化要求.      

基于应力波监测技术的填埋场渗漏定位模型构建

为解决现有电学方法监测垃圾填埋场防渗层渗漏存在的"先污染,后发现"的问题,提出了基于应力波监测技术的垃圾填埋场防渗层渗漏监测定位方法。利用应力波传感器识别和采集应力波信号,建立了应力波波速与时间的空间立体模型,实现防渗层渗漏定位,并对定位结果进行校正。结果表明:检波器距渗漏点的直线距离应≤31. 5 m;定位模型停止迭代的条件是校核向量各元素绝对值<140;定位模型的平均定位误差为0. 248 m,各方向最大引用误差约为0. 32%、0. 58%;通过迭代运算可以缩小被测区域的速度校核比范围,将其作为下一次定位运算的速度校核比初始值,可以减小迭代运算的次数。     

水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征

于2010年8~10月对滇池白山湾人工控制性种养的约70hm2的水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区采样分析,探讨了水葫芦种养工程区域内外底栖动物群落结构特征.结果表明,在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底栖动物总密度分别为294.5,159,261ind/m2,其中寡毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为绝对优势种,分别占各自区域总密度的68.3%,59.6%和86.0%.逐步回归分析显示,水体总磷(TP)和底泥非稳定态磷(Labile-P)与霍甫水丝蚓密度呈显著性正相关(P < 0.01),表明霍甫水丝蚓对水体的富营养状况有很好的指示作用.水葫芦区物种组成及生物多样性指数均高于近水葫芦区和远水葫芦区(P < 0.05),在水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区分别共采集到底栖动物14种、10种和6种;Shannon-Wiener多样性指数分别为1.10,0.57和0.54.种植水葫芦后,在水葫芦区及近水葫芦区,10月份的Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指数较8月份和9月份有显著性增加(P < 0.05),而远水葫芦区,却未出现类似的结果.一定面积控制性种养水葫芦对大型富营养化湖湾水体无脊椎底栖动物群落结构未表现出不利影响.     

一次强降水过程TWP16风廓线雷达资料分析

利用TWP16风廓线雷达资料,对2019年8月10—15日"利奇马"台风在辽宁盘锦登陆引发的强降水天气过程进行诊断分析.结果表明,风廓线雷达资料从时间和空间上能准确清晰地对这次强降水的天气系统变化过程进行连续监测.对流层中下层径向速度大于9 m/s(极值为11.2 m/s)、SNR大于55 dB(极值为70 dB)、Cn2大于1.0×10–10、速度谱宽大于2.5 m/s是强降水发生发展阶段,整个大气层垂直风场运动与降水过程有着较好的对应关系.对流中下层垂直下沉速度数值越大,降水越强,SNR能够很好地揭示强降水发生、发展、结束时雷达接收到目标散射信号的强弱,Cn2最大值1.0×10–10出现的最大探测高度和持续时间与降水有密切的关系.降雨不同高度层内,速度谱宽与其降雨量存在着显著的线性关系,即降雨强度越强,速度谱宽数值越大,反之利用速度谱宽的变化趋势可以得到降水强的变化趋势.研究结果揭示了风廓线雷达水平风廓线、径向速度、SNR、速度谱宽与降雨强度之间的内在联系,为风廓线雷达应用在降雨天气监测提供了参考.     

不同污染负荷下浮水植物对水体营养盐的去除及生理响应

为了阐明在不同污染负荷下,水生植物对水体氮、磷、钾等营养盐的削减效果及不同营养水平下的生理响应,选用水质净化力强的漂浮植物水浮莲和水葫芦,探讨其对污水处理厂一级A达标排放尾水中氮、磷、钾的去除效果及此过程中水生植物的生理生态学变化.结果表明,尾水经过总长80m的水浮莲和水葫芦组合配置的净化塘后,水体TN、TP、TK分别由初始的11.97,1.69,8.10mg/L削减至5.23,1.10,4.73mg/L.随着水体营养盐浓度的逐渐降低,水浮莲和水葫芦根冠比均有显著增加,水浮莲茎叶叶绿素a含量明显降低,叶片微黄,而水葫芦叶绿素a含量变化不大.2种漂浮植物根系中与氮、磷、钾等营养盐相关的硝酸还原酶(NR)、Na~+-K~+ATP酶、H~+-K~+ATP酶均与水体氮、磷、钾浓度负相关,当环境中浓度营养盐浓度较低时,水生植物可通过提高根系中相关酶活性,满足自己对营养的高效吸收与利用.而水浮莲根系的碱性磷酸酶(AKP)活力与水体氮、磷、钾浓度呈正相关.其中水葫芦根系的Na~+-K~+ATP酶和H~+-K~+ATP酶相比于初始值分别提高了88.92%和103.20%.     

基于两相流模型污泥消化反应器内流场分析

污泥作为一种不透明的非牛顿流体,研究厌氧消化反应器内的流场分布对于解决污泥堆积、混合不均问题具有指导作用,并且能为实际工程中反应器优化设计提供依据。基于固液两相流混合模型,借助CFD模拟软件Fluent 15.0对污泥厌氧消化反应器内的流场进行数值模拟。研究得出,反应器内的速度分布与高度和径向距离有关。在某一特定的径向距离r/R内,速度逐渐增大,向壁面扩散速度又逐渐降为0。死区体积随着时间的延长而逐渐降低,但降低的幅度逐渐减小。t=1 s时,Y=0.15 m高度处污泥在r/R为0.3~0.5范围内,其浓度明显大于其他高度的污泥浓度。搅拌至t=20 s时,在r/R为0.5~0.9范围内,污泥体积分数达到10.5%左右。反应器的底部、上端和壁面是混合效果较差的区域。研究桨叶表面的压力分布,结果显示,桨叶末端所受的压力最大。     

大水面放养水葫芦对太湖竺山湖水环境净化效果的影响

利用水葫芦等生长快、生物量高的漂浮植物来净化污染水体,已成为目前水体生态修复的一种快捷有效的方法.在太湖竺山湖放养水葫芦后对水体营养盐吸收和水质净化效果的影响进行了研究.结果表明,受风浪扰动等影响,水体交换强烈,水葫芦放养区内溶解氧含量变化幅度在3.50～11.20 mg/L之间,未出现厌氧现象.水葫芦须根具有较强的吸...     

水葫芦渣有机肥在白菜上的肥效试验研究

以白菜为试材,研究了水葫芦渣有机肥在高量、中量、低量3个施用水平下的施用效果。结果表明,水葫芦渣有机肥对白菜的生长发育具有明显的促进作用,从株高的指标看,以施有机肥高量效果为佳;从最大功能叶面积指标看,以施有机肥高量效果为佳;从开展度指标看,以施有机肥中量效果为佳。从白菜产量上看,有机肥化肥配施低用量、有机肥高用量、中用量差异不显著,均比空白增产370%、364%、297%。从白菜对养分吸收的含量上看,全氮以施有机肥高用量最好;全钾以施有机肥低用量最好。将水葫芦渣有机肥与其它常见的有机肥比较,其肥效与其它有机肥相当。     

大水面放养凤眼莲对底栖动物群落结构及其生物量的影响

为研究在太湖竺山湖进行200 hm2的水面放养凤眼莲后对底栖生态环境的影响,进行了连续3个月的底栖生物调查.结果表明,软体动物(主要是铜锈环棱螺)的平均密度从远离到种养区内分别为276.67、371.11和440.00 ind/m2,生物量从远离到种养区内分别为373.15、486.57和672.54 g/m2;表现为种养区内要高于种养区外围;种养区内寡毛类(主要是霍甫水丝蚓)和摇蚊幼虫类的密度和生物量的变化表现为种养区内远种养区近种养区.在8～9月间3种底栖动物优势种的密度和生物量都表现为快速增加、但在10月为快速下降的趋势.出现这种情况可能是在9～10月大量蓝藻开始死亡,蓝藻在死亡分解过程中消耗大量溶解氧,并释放出大量的N、P营养盐,提高水体富营养化程度,导致底栖动物死亡.利用Shannon-Weaver和Simpson指数来评价底栖环境,表明水体处于中-重度污染状态.因此,短期内(6个月左右的放养时间)的大水面、高密度的凤眼莲的种植模式尚未表现出对底栖生境及底栖生物的较大影响.     

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物（凤眼莲和水浮莲）在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率（82.08%）以及其叶片净光合速率（20.28～27.90μmol CO₂/（m²·s））和叶绿素a含量（1.05～1.08mg/g鲜重）均显著高于水浮莲（分别为71.82%、8.64～16.50μmol CO₂/（m²·s）和0.25～0.31mg/g鲜重）（P<0.05）.与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的“三明治”模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.     

基于葵花影像中国地区夜间云识别方法研究

目的实现适用于中国地区的夜间云识别。方法根据红外波段云与非云的亮温差异,采用亮温阈值法研究适用于中国地区的夜间云识别算法。中国地形高程差异明显,其地表辐射能量也存在较大差异,影响云检测结果精度,因而提出基于三个高程阶梯的云识别方法。由于云检测结果验证缺少可见光波段,使用MODIS云数据产品和雷达数据CALIPSO分别做定性和定量验证。结果云检测区域与MODIS的MYD06云产品基本一致,CALIPSO雷达数据四个月的平均验证结果为:非云区域的提取精度约77.86%,云区域的提取精度为79.67%,将有云区域错提为非云的误差率为2.76%,而将非云区域误提取为有云区域的错误率为12.31%。结论利用日本静止气象卫星Himawari-8影像数据,根据阈值法提出的基于三个高程阶梯的云检测算法,较好地实现了适用于中国地区的夜间云识别。     

Performance of a water hyacinth （Eichhornia crassipes） system in the treatment of wastewater from a duck farm and the effects of using water hyacinth as duck feed

Nowadays, intensive breeding of poultry and livestock of large scale has made the treatment of its waste and wastewater an urgent environmental issue, which motivated this study. A wetland of 688 m2 was constructed on an egg duck farm, and water hyacinth (Eichhornia crassipes) was chosen as an aquatic plant for the wetland and used as food for duck production. The objectives of this study were to test the role of water hyacinth in purifying nutrient-rich wastewater and its effects on the ducks’ feed intake, egg laying performance and egg quality. This paper shows that the constructed wetland removed as much as 64.44% of chemical oxygen demand (COD), 21.78% of total nitrogen (TN) and 23.02% of total phosphorus (TP). Both dissolved oxygen (DO) and the transparency of the wastewater were remarkably improved, with its transparency 2.5 times higher than that of the untreated wastewater. After the ducks were fed with water hyacinth, the average daily feed intake and the egg-laying ratio in the test group were 5.86% and 9.79% higher, respectively, than in the control group; the di erences were both significant at the 0.01 probability level. The egg weight in the test group was 2.36% higher than in the control group (P < 0.05), but the feed conversion ratios were almost the same. The eggshell thickness and strength were among the egg qualities significantly increased in ducks fed with water hyacinth.We concluded that a water hyacinth system was e ective for purifying wastewater from an intensive duck farm during the water hyacinth growing season, as harvested water hyacinth had an excellent performance as duck feed. We also discussed the limitations of the experiment.     

凤眼莲在城市重污染河道修复中的应用

外港河是秦淮河重要支流，长期以来遭受严重污染。2006年4月份起对外港河进行了综合生态治理。在前期清淤和截污的基础上，7月份开始引种凤眼莲。在上游排污口附近和外港河河口段分别设置的4个生态区以及河面上布设的水面载体内全面放养以凤眼莲为主的浮水植物。经过5个多月的初步治理，外港河水体透明度从40cm以下提高到120cm左右，COD下降了70．4％，TSS、TN和NH3-N分别下降了39．6％、49．7％和21．8％。结果证明，凤眼莲在净化严重污染的河道方面起到了良好的效果，引种凤眼莲治理城市重污染河道是切实可行的；此外，用PVC管设计制作的水面载体来放养浮水植物可以点缀水面环境，美化城市河道景观。     

黄土高原历史时期沟谷侵蚀量计算方法探讨

历史时期沟谷侵蚀量的计算多采用传统实地测量或计算方法,而现代地理信息技术的发展为沟谷侵蚀量计算提供了更为简便、快捷、高效的方式。等高线图形概括法即为一种将传统制图学与现代地理信息技术相结合的方法。本文以神木县东山旧城冲沟为切入点,采用等高线图形概括方法,基于30 m 分辨率ASTER DEM,利用Arcgis10 平台计算历史时期沟谷侵蚀量,并将其与基于野外测量计算侵蚀量进行对比。结果对比发现,基于野外测量的沟谷侵蚀量约占基于DEM 侵蚀量的89.11%,两者之间存在一定差距,但是可被接受的。进一步分析显示,等高线简化前后,DEM 平均坡度、等高线长度和表面积均发生变化,平均坡度、等高线长度变化率分别为2.78% 和4.3%,表面积变化不是特别明显。三维分析显示,简化后等高线更加平滑,平均坡度趋于平缓,坡度的分布更为均匀。总体而言,等高线图形概括方法在沟谷侵蚀量计算方面具有较高的可靠性,对更大时空尺度内的沟谷侵蚀量计算具有借鉴意义。