细水雾强化火焰燃烧的模拟实验

通过对细水雾作用下25 cm×25 cm×5 cm的煤油火油盘燃烧行为实验,获得了不同水雾流量下的煤油火燃烧的温度和平均质量损失变化规律。研究得出,细水雾的施加会导致煤油火焰燃烧速率增加,若细水雾不能及时灭火,将会强化煤油燃烧,水雾流量越大火焰强化越明显;分析发现,细水雾穿透火羽流后落入高温油面,对油面造成扰动是强化煤油火焰燃烧的重要原因。     

柴油加氢反应器爆破超压变化规律的试验模拟研究

火灾爆炸是石油化工生产中的重大灾害之一。分析了柴油加氢反应器的工艺流程和爆炸危险性,认为柴油加氢反应器在特定的条件下有发生物理爆炸的危险,并在此基础上对不同尺寸的柴油加氢反应器模型,在特定爆破压力下,距爆破中心不同距离内爆破超压的变化规律进行了试验模拟研究。结果表明:爆破超压随时间呈"人"字形规律变化,超压呈现时间短且衰减快;ф600mm×1 000mm尺寸的柴油加氢反应器模型在距爆破中心2.2m位置处,爆破超压仍有0.087 MPa,可对人体和设备造成巨大的伤害和破坏,说明柴油加氢反应器尺寸越大,爆破超压越大,破坏力越强。该研究结果可为柴油加氢反应器物理爆炸事故的预防和控制提供理论基础。     

浮顶油罐一二次密封空间内油气分布及爆炸压力模拟

浮顶油罐一二次密封空间内处于爆炸极限范围内的油气在雷击作用下可导致爆炸起火事故。为研究浮顶油罐一二次密封空间内的油气分布规律,在实验室建立了浮顶油罐试验模型,通过设计相关试验,对不同环境下一二次密封空间内的油气积聚情况进行检测,对处于爆炸极限范围内的油气进行爆炸压力模拟。结果表明:风速、风向对一二次密封空间内的油气积聚有着关键的影响;风压对爆炸压力也有重要的影响,在风压影响下,爆炸压力峰值变大,此时油气体积分数大于3%的油气发生爆炸,其冲击压力可破坏一次密封,引燃油品,引起重大事故。     

基于连续模拟的城市降雨径流调蓄研究

城市径流因其短期冲击负荷高,对水体造成冲击性污染日益引起关注。调蓄技术是控制城市径流污染、消减污染负荷的一项关键技术。文章采用连续模拟的方法对昆明市第二污水处理厂调蓄示范工程进行了分析,并对不同污水处理能力下调蓄池最佳容积进行了分析。结果表明:污水处理厂处理能力是决定调蓄池容积和调蓄效率的关键参数,昆明市第二污水处理厂经改扩建处理能力提升至旱季日流量的1.5倍(15×104m3/d),建设51m3/hm2imp(总调蓄容积4×104m3)的调蓄示范工程时,调蓄径流效率为49.6%,年均调蓄径流量为290.5mm,年均溢流次数为38次。在进行合流污水调蓄控制时,综合考虑建设成本和环境效益,污水处理厂处理能力为旱季流量1.5倍、2倍、3倍和4倍时,合理的单位固化面积调蓄池池容分别为:95、25、40和25～50m3/hm2imp。     

高压细水雾喷嘴对巷道煤尘的喷雾降尘试验研究

随着地下煤矿开采深度的增加以及大规模机械化采掘的发展,粉尘污染问题成为煤矿安全的重中之重。对粉尘污染的控制必须从源头做好预防治理,将粉尘污染浓度控制在允许的范围内。设计一种加工简单、价格便宜的带内旋芯的直射式高压细水雾喷嘴,通过喷雾降尘试验研究了不同内部结构喷嘴的雾化特性,主要从喷嘴的喷雾射程和充分雾化距离来考量,并对比分析了出口直径分别为1.2 mm和1.5 mm的两种同型号喷嘴对巷道煤尘的喷雾降尘效果。试验结果表明:喷嘴内部结构以α=30°、l/d=2时的雾化效果为佳;出口直径为1.2 mm的喷嘴对巷道煤尘的降尘效果更好,其流量也较小,对水资源的浪费少;喷嘴直接雾化为细水雾进行降尘时,当喷雾压力为8～9 MPa时,其对巷道煤尘的降尘效果较好,当喷雾压力超过10 MPa后,随着喷雾压力的升高,其对巷道煤尘的降尘效果并没有得到明显的改善。     

基于声波团聚的热脱附装置除尘的关键影响因素研究

针对土壤热脱附装置存在着严重的扬尘问题，将声波团聚联合喷雾的方法应用于热脱附装置的除尘，研究了声频、粉尘初始浓度、声压级和喷雾流量等对除尘效果的影响(粉尘的平均粒径小于10μm)。实验发现，在声频为1 400 Hz、喷雾浓度为1.0 L·m^-3的条件下，团聚室的除尘效率在60 s内达到98%;声压级从145 dB提高至153 dB后，除尘效率提高了38%;SEM结果表明，声波处理后的颗粒被碾碎并团聚；添加喷雾可以提高除尘效率，但不同的喷雾浓度对最终的除尘效率影响不大，施加喷雾后的最佳声频仍为1 400 Hz;粉尘和喷雾的初始浓度越大，团聚前期的除尘速率和最后的除尘效率越大，当喷雾浓度为2.0 L·m^-3时比没有喷雾时的除尘效率提高了44%,说明声波团聚对高浓度气溶胶的使用效果更好，研究结果可为热脱附装置除尘技术的研发提供参考。     

氮气浓度对扰动条件下甲烷爆炸特性的影响

为探究不同氮气浓度对扰动条件下甲烷爆炸特性的影响，采用20 L球形爆炸试验装置开展了不同浓度(体积分数)甲烷爆炸的抑制试验，试验的扰动条件由空气射流产生，扰动强度通过粉尘仓的初始压力控制，并采用CHEMKIN软件对甲烷爆炸的反应机理进行了敏感性分析。结果表明：无论是均匀静置状态还是扰动条件下，甲烷的爆炸强度均随氮气浓度的增加逐渐减弱，且氮气对高浓度甲烷爆炸的抑制作用更显著，在11.2%甲烷浓度和1.5 MPa扰动强度下甲烷的最大爆炸压力下降值最大，其值为0.663 5 MPa;相比均匀静置状态，扰动条件在一定程度上削弱了氮气对甲烷爆炸的抑制作用，增加了甲烷的爆炸强度，导致甲烷的爆炸压力峰值时刻延长，且不同扰动强度之间甲烷的最大爆炸压力值均相近；氮气不会直接参与甲烷爆炸过程中的基元反应，而是通过稀释反应系统中的氧气浓度来影响基元反应的进行。该研究结果可为有效防治瓦斯爆炸提供理论参考。     

养猪发酵床中净水芽孢杆菌的分离及其固体发酵研究

为解决养猪场污染物问题,从猪场生物发酵床中分离10株芽孢杆菌,用养猪污水进行培养,筛选出净化污水能力最强的一株,通过鉴定其为蜡状芽孢杆菌,并优化了该菌固体发酵培养基及固体发酵工艺条件。结果表明:此蜡状芽孢杆菌能使养猪污水中COD和氨氮分别降低47.1%和54.4%。优化后的培养基组分和条件为m(豆粕)∶m(稻壳)∶m(麸皮)=2∶9∶9(样品干重比),含水率为50%,KH2PO4含量为1.5%,MgSO4·7H2O含量为0.1%,初始pH为6.5。3%的菌株接种量在发酵温度为30℃的培养基中生长状况最佳,24 h后菌落数达到3.8×108CFU/g。     

荒漠草原区油气管道建设对地表植被格局的影响

以油气管道经过的乌鲁木齐荒漠草原地区为研究对象,选择施工前、施工期以及恢复期3个不同施工阶段的遥感影像数据,解译地表植被类型,采用象元二分法提取植被覆盖度,通过比较时间上植被覆盖格局和土地利用格局的变化,分析油气管道建设对生态系统影响的范围和特点.研究发现:不同建设时期管道两边荒漠草原区土地利用类型差异较大,草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,植被恢复期降低.研究区复杂程度提高,原有生态结构发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域,而管道两侧50~100以及100~200m范围内的植被覆盖度无明显差异,但与200~300m范围相比差异显著.管道建设主要影响范围为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带两侧200m内;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的主要影响范围为施工作业带;管道建设改变了荒漠草原生态系统的组成结构,是管道周边土地利用类型和荒漠草地系统变化的主要推动力;人为恢复措施无法使受影响区域的植被恢复到建设前的水平.     

垃圾焚烧炉高温低氧燃烧技术可行性仿真研究

针对生活垃圾焚烧炉结焦及NO_X初始生成浓度较高的问题,在垃圾焚烧炉炉膛内采用高温低氧燃烧技术,探讨了该技术的适用性。在常规垃圾焚烧炉的前拱设置11个高温低氧喷口,对喷射流速分别为60、50、40、30 m/s的四种工况进行计算流体力学数值仿真。结果表明：在喷口速度为60 m/s和50 m/s工况下,喷射气流的卷吸和掺混能力更强,喷射气流的前端基本可达炉排表面,形成的气流旋涡覆盖了主燃区(炉排燃烧段)的高温段;燃烧段及其上方的气体组分混合较为均匀,主燃区氧气浓度(体积分数)为6.5%～7.0%;主燃区温度(约为1 200 K)分布趋于一致,局部高温区的范围较小;该技术可有效缓解焚烧炉内的结焦情况,有助于降低NO_X的初始生成浓度。     

低温等离子体与絮凝剂处理印染废水的协同效应

采用低温等离子体和絮凝剂协同处理印染废水.结果表明,染料废水脱色率和COD去除率随输入电压增大和放电时间延长而增加;电极间距、废水初始浓度、通入空气流量等因素对印染废水处理效果也有很大影响;气相中放电效果优于液相中放电,阳极电极在液面以上8mm左右时放电效果最好,在其他条件不变情况下随废水初始浓度和通入空气流量增大废水脱色和COD脱除率先增大再减小,有一最佳峰值.印染废水先经过等离子体处理后再加入絮凝剂处理效果优于先加絮凝剂后放电、仅有等离子体放电的过程.在本实验中初始浓度200mg/L(CODCr初始值572)印染废水在外加电压40kV、放电时间20min、电极间距8mm、通入空气流量16L/h条件下,与絮凝剂PAC相互协同作用可达到96%脱色率、63%COD去除率.     

不同厌氧时间对富集聚磷菌的SNDPR系统处理性能的影响

在延时厌氧(3h)/低氧(2.5h,溶解氧0.5~1.0mg/L)条件下运行的富集聚磷菌的同步硝化反硝化(SNDPR)系统中,以城市生活污水为处理对象,研究了不同厌氧时间(3.5,3,2,1.5h)对系统内碳源贮存以及脱氮除磷效果的影响.试验结果表明:厌氧时间为3.5h,反应器脱氮效果最好.厌氧时间为3h时,反应器除磷效果最好,出水PO₄^3-浓度为0.35mg/L.厌氧时间从1.5h逐渐上升到3.5h时,厌氧末贮存的聚羟基脂肪酸-PHAs的量也随之增加;当厌氧时间从3h升至3.5h时,释P量反而下降,出水P浓度反而升高.这说明增加厌氧时间有利于强化内碳源贮存,但过长的厌氧时间反而不利聚磷菌种群的富集.运行51个周期之后在厌氧时间为1.5h和2h的反应器内出现非丝状菌膨胀;反应周期内pH值的变化曲线可以作为反应各个过程的指示参数.     

上海工业区大气颗粒物中硫的化学形态和分布

用低压冲击式采样器 (DLPI) 采集了上海工业区和郊区大气中28nm~9.92μm粒径范围的颗粒物样品,用同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)和X射线荧光分析(SRXRF) 对样品中硫的化学形态和含量进行了研究.结果表明,粗颗粒物和细颗粒物中的硫,大部分以硫酸盐形式存在;超细颗粒物中除了硫酸盐硫之外,一部分硫以低价的还原态形式存在,可能的化学形态为金属硫化物、噻吩类有机硫化物.细粒子中硫的质量浓度高于粗颗粒,约 70%的硫分布在细粒子中.硫的质量浓度呈多模态分布.工业区的超细颗粒物峰值出现在0.091~0.154μm;细颗粒的分布为积聚模,峰值出现在0.38~0.611μm;粗颗粒分布为粗模态,在1.59~3.98μm和6.57~9.92μm出现2个峰值.郊区的超细颗粒物中硫的质量分布不存在峰值;积聚模出现两个亚模态,分别为峰值在0.261~0.380μm的“凝结模态”和峰值在0.611~0.945μm的“液滴模态”;粗模态峰值在2.38~6.57μm.污染来源和颗粒物形成、转换机制以及不同采样时间的气象条件差异决定了2个地区颗粒物中硫的分布特性,工业区颗粒物中硫的来源有海盐源的贡献,而郊区较少受海洋源的影响.     

基于鱼类保护目标的太子河环境流量研究

环境流量是流域水资源合理配置的基础.因此,本文借鉴FLOWS法,以太子河重要鱼类为保护目标,构建了流量组分与鱼类生态需求关系模型.同时,结合栖息地指标与流量关系曲线,计算了包含基流、脉冲流、平滩流和漫滩流4种组分在内的太子河环境流量.结果表明：太子河本溪、辽阳、唐马寨河段鱼类保护年基流量分别为2.93×108、3.12×108、2.88×108m3;现状径流总体可以满足年基流量的要求,但水文过程需要通过水库调度以匹配鱼类生态过程.推荐的各河段脉冲流、平滩流和漫滩流的量级、频率、历时、出现时间等水文参数,可以体现环境流量组分与自然径流过程的一致性要求.该研究可为太子河流域水库生态调度提供理论依据.     

基于高频监测的千岛湖湖心藻类时空变化研究

为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征,在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标,对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测.结果表明：在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底),水库藻类总量出现峰值;不同门藻类的数量峰值出现时间有差异,硅藻门、甲藻门的藻类数量峰值出现在4月底至7月下旬,蓝藻门和绿藻门藻类数量峰值出现在6月中旬至9月初;不同门藻类在垂向上出现数量峰值的深度也不同,绿藻门藻类数量的垂向峰值出现在1 m左右的表层,而蓝藻门、硅藻门、甲藻门的垂向数量峰值出现在3～5 m的次表层.统计分析发现,温度、总磷浓度和光照强度与湖心区藻类细胞密度时空变化显著相关.暴雨过程会对藻类群落结构变化产生两方面影响：一方面会降低温度和光照强度,抑制藻类生长;另一方面会带来大量的营养盐,刺激藻类生长.研究显示：藻类荧光分析仪等高频监测浮标能高效捕捉藻类水华等关键水生态风险过程,能为湖库水源地水质风险提供预警信息;在极端天气事件发生频率增加的气候背景下,应加强对灾害性藻类异常增殖问题的关注.     

基于高频监测的千岛湖湖心藻类时空变化研究

为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征,在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标,对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测.结果表明：在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底),水库藻类总量出现峰值;不同门藻类的数量峰值出现时间有差异,硅藻门、甲藻门的藻类数量峰值出现在4月底至7月下旬,蓝藻门和绿藻门藻类数量峰值出现在6月中旬至9月初;不同门藻类在垂向上出现数量峰值的深度也不同,绿藻门藻类数量的垂向峰值出现在1 m左右的表层,而蓝藻门、硅藻门、甲藻门的垂向数量峰值出现在3～5 m的次表层.统计分析发现,温度、总磷浓度和光照强度与湖心区藻类细胞密度时空变化显著相关.暴雨过程会对藻类群落结构变化产生两方面影响：一方面会降低温度和光照强度,抑制藻类生长;另一方面会带来大量的营养盐,刺激藻类生长.研究显示：藻类荧光分析仪等高频监测浮标能高效捕捉藻类水华等关键水生态风险过程,能为湖库水源地水质风险提供预警信息;在极端天气事件发生频率增加的气候背景下,应加强对灾害性藻类异常增殖问题的关注.     

Br-在不同黏粒含量非饱和土中运移的试验研究

研究了Br-在不同黏粒含量非饱和土中的入渗及残留特征。结果表明:1)随黏粒含量的增加,Br-溶液湿润锋的初始运移速率不断减小,运移速率达到平衡的时间变长,平衡运移速率变小,穿透土柱的时间变长。2)随着黏粒含量的增加,同一深度处的土柱中Br-残留量明显上升;在相同土柱中,Br-残留量随土柱深度的增大先增大后减小;当黏粒含量小于25%时,Br-残留量的峰值出现在土柱5/8深度处,随着黏粒含量的增加,Br-残留量峰值的出现位置略有上升。     

PAM对不同坡度坡地产流产沙及氮磷流失的影响

聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效土壤改良剂,能影响土壤入渗、产流及溶质迁移、淋失.通过人工模拟降雨试验,研究了5°、15°和25°3个坡度水平下PAM对黄土高原沟壑区黑垆土坡地土壤侵蚀及氮磷流失情况的影响.结果显示:施加PAM后增加了5°和15°坡面的总产流量却减少了25°坡面的总产流量;PAM组初始产沙量较大,8 min以后,施加PAM组与对照组产沙速率出现差异并开始降低,表明施用PAM的起作用时间约为8~10 min,5°、15°和25°3个坡度的减沙率分别为38.2%、3.7%和53.9%.PAM对3个坡度径流中磷浓度有减小作用且不受坡度变化的影响,对5°和15°坡面铵态氮浓度影响不明显,但对25°坡面铵态氮浓度有明显减小作用,此外,PAM的施用能降低铵态氮初始流失浓度.施加PAM能影响土壤水分的再分配过程并减少3个坡度坡面硝态氮和磷的向下淋失.施加PAM后,5°、15°和25°坡面磷流失总量显著减少,减小幅度分别为77.6%、64.5%和85.1%;径流硝态氮流失总量随着坡度的增加先增加后减少,在15°~20°之间存在改变PAM对硝态氮影响作用的转折坡度值,PAM处理后的硝态氮流失量与径流量在0.05水平上显著相关,相关系数为0.998;PAM能够显著减少陡坡25°坡面溶解态铵态氮的流失量,减少幅度为60.1%.该项研究结果可为当地PAM的合理有效施用和提高水分及养分利用率提供科学指导.     

有机负荷对秸秆床反应器厌氧生物产沼气的影响

在实验室条件下,以打捆麦秸为固定相,以猪场废水为流动相,采用半连续进料方式,考察了不同猪场废水容积负荷对秸秆床反应器产沼气的影响.结果表明:发酵前25d,较高的猪场废水有机负荷对反应器产气有一定抑制,之后日产气量和容积产气量迅速增加,并明显高于低猪场废水有机负荷的处理,当猪场废水容积负荷为7.2kgCOD/(m3×d)时,厌氧反应器最大容积产气量达2.29m3/(m3×d),产气稳定后维持在1.52~1.76m3/(m3×d),较猪场废水容积负荷为2.4,1.44kgCOD/(m3×d)的处理分别提高了50%和130%以上,对产气中甲烷含量无明显影响;较高的猪场废水容积负荷不利于麦秸厌氧发酵产沼气,发酵后麦秸干物质损失率、纤维素和半纤维素分解率均与猪场废水容积负荷成反比,红外的结果与之一致.对发酵后麦秸水浸提液的DGGE检测表明,维持反应器高有机负荷、低发酵液HRT,促进了厌氧微生物在麦秸表面定植,微生物种群数量和丰富度均明显高于低有机负荷、高发酵液HRT的处理,反应器耐高有机负荷冲击的能力增强.采用秸秆床反应器处理农村常见的秸秆和畜禽养殖污水产沼气是可行的,且较高的废水有机负荷有利于提高反应器容积产气率.     

武清地区冬季一次重污染过程垂直分布特征

为研究京津冀地区重污染过程大气污染物的垂直分布特征,于2016年12月13日重污染前（11:49-12:18）和12月18日重污染期间（11:00-11:16）在北京市、天津市、河北省交界处的武清地区利用系留气球开展1 000 m以下的大气观测,探究污染物的垂直分布特征及对流边界层、覆盖逆温层和混合层等要素对重污染形成的影响.结果表明:①在重污染前,大气层结不稳定,ρ（PM_2.5）、ρ（NO_x）与ρ（O₃）随高度变化不明显,存在明显的垂直对流运动,有利于大气污染物的扩散;PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）]在800 m以下为0.60~0.80,在800~1 000 m以上大于0.90.②重污染期间,近地面大气层分为对流边界层（距地面0~150 m）、覆盖逆温层（150~370 m）、混合层（370~500 m）和自由大气（500 m以上）4个层次.③NO_x主要在对流边界层内聚积;高空O₃在向近地面扩散时受强混合层阻挡,在混合层出现一个小峰值;PM_2.5不仅在近地面聚积,而且在覆盖逆温层内聚积,ρ（PM_2.5）在覆盖逆温层内呈双峰（峰值分别出现在150和370 m）分布,其粒径集中在0.5~1.0 μm,属于积聚态气溶胶.研究显示,在不利扩散条件下,汽车排放、村镇居民供暖排放的污染物聚积及二次颗粒物的生成是重污染形成的重要因素.