曝气诱导内波破坏水库水温分层的过程与效果

针对传统的水库破坏分层技术的低效率、高能耗等普遍问题,研制了能模拟基于自然对流而形成水温分层的中试模型水库,研究了曝气诱导形成内波混合破坏水温分层的可行性,过程和效果.扬水曝气产生的周期性出流能作为扰动源,在分层水环境中诱导形成内波.内波频率及波幅与曝气量有关.在曝气量0.07~0.28m3/(m2·h),跃温层温度梯度0.29~0.48℃/m的中试条件下,内波破坏分层过程主要以减小表层和底层水温差别、驱使跃温层下潜、等温层变薄为特征,破坏分层的速度与曝气量正相关、与温度梯度负相关.内波通过垂向振荡和横向传播,促进不同温度的水层之间的热交换.相对传统的循环水流混合,在温度梯度约0.32℃/m和0.46℃/m的条件下,当曝气量从0.07m3/(m2·h)逐渐增加到0.28m3/(m2·h)时,内波混合可分别将破坏分层效率提高25.0%~40.0%和41.2%~60.0%.     

分层水环境曝气诱导形成内波的过程与特性

采用分层水库模型,在平均温度梯度为0.37℃/cm条件下,开展了系统的曝气诱导内波的中试研究.分析了曝气诱导形成内波的过程,探究了曝气诱导形成内波的类型,重点揭示了曝气扰动源形式和跃温层厚度对内波形成过程和特性的影响.实验结果表明：扬水曝气产生的气水两相流是一种非定常的周期性扰动源,气水两相流的尾迹带动整个模型水体上下振动,这种振动在分层水体跃温层处诱导形成内波.从激发源角度上说,它是一种尾迹效应波.气弹释放周期在44.06～58.69s之间时,内波波高达到最大,当气弹释放周期达到180s时不能形成连续的内波;曝气器出流口增大,内波波高、周期呈增大趋势.分层水体的跃温层厚度也影响内波的形成,相同温度梯度条件下,随着跃温层厚度的增加,内波的波高、周期随之增大.     

破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例

为指导高效节能的破坏水库水温分层技术及系统的选择,需建立统一的能量效率基准.根据质量守恒和热量守恒定律,求出分层水库水体完全混合后的水温,计算水库水体混合前后的重心;采用库容以及与水温相关的密度等数据,对水深方向各微小水层的势能进行积分得到水体总势能,混合后水体总势能的增加量即为破坏分层所需的最小理论能量,应用耗电量估算法得到破坏分层所产生的最小碳排量;破坏分层系统的能量效率为破坏分层的最小理论能量与实际输入能量之比.以西安金盆水库为例,采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,应用该方法估算了水库不同季节破坏分层所需最小能量和扬水曝气破坏分层系统的能量效率.采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,计算破坏分层所需最小能量.结果表明随水体垂向温度梯度的增加而增大,在6~10月期间相对较高,7月达到最大值2432.08kW?h;该水库扬水曝气破坏分层系统的能量效率约为4%;在水温分层开始阶段运行破坏分层系统可有效降低破坏分层所需的能耗,减少碳排放量.     

分层水库温度梯度对扬水曝气原位控藻效果的影响

基于计算流体力学(CFD)方法,数值模拟了不同温度梯度条件下扬水曝气器外围流场及藻类浓度场,并与实际工程运行数据进行对比.当水深为80m、水面下30m内的温度梯度从0.17℃/m增加到0.73℃/m时,核心控藻区域的半径从100m增加到150m,控藻区域百分比从25.16%增大到28.60%,藻类完全混合的时间分别从16d增加到24d.在稳定条件下,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48h,基本不受温度梯度的影响,藻类生长受抑制.藻类浓度模拟结果与实际工程运行结果吻合良好.推荐水库中扬水曝气器合理设计间距为250m.     

分层水库温度梯度对扬水曝气原位控藻效果的影响

基于计算流体力学(CFD)方法,数值模拟了不同温度梯度条件下扬水曝气器外围流场及藻类浓度场,并与实际工程运行数据进行对比.当水深为80m、水面下30m内的温度梯度从0.17℃/m增加到0.73℃/m时,核心控藻区域的半径从100m增加到150m,控藻区域百分比从25.16%增大到28.60%,藻类完全混合的时间分别从16d增加到24d.在稳定条件下,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48h,基本不受温度梯度的影响,藻类生长受抑制.藻类浓度模拟结果与实际工程运行结果吻合良好.推荐水库中扬水曝气器合理设计间距为250m.     

同温层臭氧层破坏的机理

<正> 当今世界对于同温层臭氧量的减少、地球变暖、酸雨、海洋污染、热带森林的消失、沙漠扩展等全球规模的环境问题已引起人们的极大关注。本文着重论述同温层臭氧层破坏的机理以及南北半球臭氧空洞形成的原因。所谓同温层是距地面高度约10～50km之间的大气区域;距地面高度10Km之间为对流层。前者平均气温以3.8℃/Km上升,而后者则以6.8℃/Km下降。但同温层气温上升的主要原因是由于臭氧吸收来自太阳紫外线的能量所致,所以说臭氧的存在对形成同温层是至关重要的。     

分层水库水深对扬水曝气原位控藻效果的影响

扬水曝气是分层水源水库原位藻类控制的有效技术.针对西安金盆水库扬水曝气水质改善工程典型设计工况,采用商业化Fluent软件模拟计算了不同水深条件下扬水曝气器的外围流场,分析了水深对扬水曝气控藻区域和效果的影响.结果表明,当扬水曝气器外围流场稳定时,进水口附近的顺时针环流和其他区域的逆时针环流共存,进水口顺时针环流范围和强度不受水深影响,水流速度沿扬水曝气器径向减小.当水深从50 m逐渐增加到110 m时,扬水曝气核心控藻区域的百分比从12.5%增大到30.6%,核心控藻区域半径从60 m增加到175 m,藻类完全混合的时间从16 d增加到30 d.当水深不浅于65 m时,藻类在补偿点以下的停留时间均大于48 h,且随水深的增加而延长.非核心控藻区域内的藻类随逆时针环流被动迁移至核心区域,最终悬浮并滞留在扬水曝气器底部附近.分层水库中扬水曝气器合理设计间距为水深的1.2~1.6倍.     

渝黔高速公路某路堑边坡破坏机理分析与处治

通过对渝黔高速公路K54+500-K54+660路堑边坡工程地质环境、变形破坏机理分析,提出了边坡变形破坏的关键因素,在此基础上提出了边坡的合理整治措施,以期为类似工程的加固处治提供一定的借鉴作用。     

苏州浒墅关阳山碎裂基岩滑坡的破坏机理研究

苏州浒墅关阳山西侧边坡因开挖历史较长,形成了整体高差约260m的高陡边坡,严重威胁着坡下开发区居民及用地安全,尤其以其顶部的碎裂基岩滑坡危险性最大。本文从构造历史、岩性、外界营力等多个角度对该基岩滑坡的形成条件、稳定性影响因素、演变历史和破坏机理等进行了全面研究,认为该基岩滑坡的破坏模式为圆弧形滑动,其破坏机理主要受控于滑体前缘良好的临空面、作为软弱夹层的石英斑岩岩脉、因推覆构造而呈碎裂状的岩体结构等,并有针对性地提出了削坡加格构支挡的防治方案,从而有效地控制了该滑坡灾害的进一步发展。     

从内波SAR图像中提取跃层深度和内波振幅的非线性方法

针对SAR图像进行内波参数提取方法的不足:非线性方法将跃层深度作为已知量,将跃层深度作为未知量却用了线性方法.本文将根据非线性内波KdV方程的频散关系,结合半日潮假定并利用从SAR图像上得到的半波宽度,提出了非线性框架下同时从内波SAR图像反演内波振幅及跃层深度的方法.然后利用实测数据和内波SAR图像数据对此方法进行了分析,所得结果较理想.最后根据倾斜底地形内波波包的周期验证了文中所用半日潮假定的正确性.     

Effects of artificially induced complete mixing on dissolved organic matter in a stratified source water reservoir

Naturally complete mixing promotes the spontaneous redistribution of dissolved oxygen(DO), representing an ideal state for maintaining good water quality, and conducive to the biomineralization of organic matter. Water lifting aerators(WLAs) can extend the periods of complete mixing and increase the initial mixing temperature. To evaluate the influence of artificial-induced continuously mixing on dissolved organic matter(DOM) removal performance, the variations of DOM concentrations, optical cha...     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

微生物燃料电池降低活化内阻和欧姆内阻技术研究进展

微生物燃料电池(MFCs)技术是一种集污水净化和能源转化为一体的新型污水处理与能源回收技术,但是由于受到来自于阴极和阳极上不可逆反应过程和所用材料本身的限制,产生了由活化内阻、欧姆内阻等导致的电量损失,致使该技术难以获得较高且稳定的能量输出,进而制约其进一步发展。随着近年来材料和生物领域的技术进步,上述损失可以通过合理的设计而减少。针对降低内阻的2个主要组成部分——活化内阻和欧姆内阻,系统总结了近期在提高MFCs产电性能方面的技术进展,主要包括产电菌筛选、电子传递机理阐释、电极材料及功能修饰手段革新、分隔材料进步和反应器构型优化,并对未来降低MFCs内阻的技术发展进行了展望。     

增加内循环的生物反应器对啤酒废水处理效率的研究

用生物流化床反应器和气提式接触氧化生物反顺处理啤酒废水时，分别从废水COD的降解速率和去除率考察了有、无内循环,墅 啤酒废水降解效率的影响。结果表明，增加内循环装置，可以强化气－液传质，明显地提高啤酒废水处理的效率。     

Degradation of 4-CP in an internal electrolysis system

The characteristic and mechanism of parachlorophenol (4-CP) degradation in an internal electrolysis system were investigated. The degradation rate of 4-CP was higher in acid solution than that of in neutral or alkaline solution. Addition of activated carbon could make 4-CP easier be degraded by the surface contact catalysis. The dissolved oxygen in solution could take part in the electrode reaction and intensify the degradation of 4-CP. By the analysis of intermediates of degradation of 4-CP, it could be conferred that 4-CP was broken through the bond beside hydroxy firstly, then the bond beside chloride was broken and the chloride was dechlorinated simultaneously. Most intermediate products were glycerine, ethane diacid and acetic acid, while very few 1, 4-butanedial and alcohols were found.