基于循环经济的流程工业企业物质流建模与仿真

流程工业属于资源消耗高、污染排放量大的行业。目前,发展循环经济,探索降低资源消耗与环境污染的途径,做好企业内部物质循环,是流程工业企业的迫切需求。本文将物质流分析方法与Petri网方法结合起来,给出一种从物质流分析模型到Petri网模型逐步形式化的建模方法,基于该方法实现某盐湖化工企业生产系统的物质流建模,并利用Matlab中Stateflow工具实现对模型的仿真运行,达到对企业生产过程的物质流进行量化分析和动态模拟的目的。研究结果表明,采用物质流分析与混杂Petri网相结合的逐步形式化建模方法,使所建模型既可以清晰直观地描述出错综复杂的物质流动过程,量化企业物质利用情况,又可以体现出物质流动过程的连续性受生产过程离散操作的影响,为企业进行循环经济的量化评估与决策制定提供了方法及依据,有助于实现整个过程物耗与污染的降低,减少故障发生率,促进流程工业企业获得经济和社会效益。本文结合案例分析,进一步突出了建模方法的应用价值。研究认为,对于流程工业企业,要提高物质利用效率、减少环境污染排放,关键在于对物质的流动情况、消耗强度以及污染排放结构的把握,这样才能加强本企业范围内物质循环利用,进而可以推动与企业乃至社会之间的物质循环。最后,针对循环经济系统的特点,文章提出将能量流与信息流考虑在内,构建物质流、能量流与信息流的耦合Petri网模型,并进一步改进仿真方法,增加仿真过程的可控性等建议。     

矿区植物重金属污染的高光谱特性及其反演模型

植物体内重金属的大量聚集将造成植被叶面反射光谱在特定波段内的特征性变化。以陕西潼关矿区葎草、玉米、苦菜、梧桐典型植被为研究对象,利用ASD Field Spec 4光谱仪采集植物光谱曲线,采用导数光谱、连续统去除法等信息提取方法,分析植物红边位置、红边斜率、植被指数等光谱特征参数与植物样本重金属相关性。选择蓝谷、红边位置等相关性较高的敏感波段,构建矿区两种葎草和梧桐的镉(Cd)、铅(Pb)质量比与其光谱参数定量反演模型。结果表明,葎草、梧桐的Cd、Pb与一阶微分光谱特征相关程度更好,多数符合二次多项式函数关系,然而葎草的Cd符合反函数关系,均方根误差在0.03~0.07。室内试验验证两种植物叶绿素含量与Cd含量负相关,在Pb低浓度时植物的叶绿素含量减少得不明显,随Pb浓度升高,叶绿素含量降低明显。因而植物高光谱特征间接反映植物重金属的含量。     

聚苯乙烯电纺纳米纤维对水中苯系物的吸附性能

采用高效液相色谱法研究了静电纺聚苯乙烯纳米纤维对水中苯系物有机污染物的吸附性能,探究了纳米纤维对苯、对氯苯、硝基苯的吸附容量随浓度和时间的变化规律.通过实验得到静电纺纳米纤维对苯、对氯苯、硝基苯的平衡吸附容量平均值分别为9.82,5.57和4.4mg.g-1,静态吸附4h后基本达到平衡.实验结果表明,静电纺聚苯乙烯纳米纤维能够较好地吸附苯类物质,并能多次重复利用,对水中较低浓度的苯类物质吸附是一种比较合适的吸附材料.     

典型消油剂对溢油鉴别生物标志物指示作用的影响

在一定条件下,分别对添加消油剂的原油和重质燃料油进行了风化模拟实验,采用气相色谱质谱联用(GC-MS)对风化样品中的生物标志化合物进行了检测,通过生物标志化合物特征比值的变化趋势,对以往溢油鉴别过程中常规生物标志化合物特征比值进行筛选.结果表明,在溢油经消油剂处理后,以往经常选用的指纹信息(主峰碳数、CPI、(C21+C22)/(C28+C29)、C21前/C22后、Pr/Ph(姥鲛烷/植烷)、Pr/C17、Ph/C18)受到消油剂中相关组分的干扰,失去指示意义;消油剂加剧了某些多环芳烃及其烷基化系列生物标志化合物的风化作用,使与其相关的生物标志化合物比值(C2-D/C2-P、C3-D/C3-P、ΣP/ΣD、2-MP/1-MP、4-MD/1-MD)失去指示意义;绝大部分甾、萜烷类生物标志化合物的抗风化能力较强,相关比值仍具有较好的指示意义.     

兰州地区典型有机污染物长距离迁移及其总持久性模拟

运用TaPL3模型研究了兰州半干旱地区典型有机污染物通过大气和水体的长距离迁移(LRT)及其总持久性(P_ov),讨论了LRT和Pov之间的关系. 以2,3,7,8-TCDD为例,分别利用灵敏度和蒙特卡罗方法对模型的关键参数和输出结果的不确定性进行了研究. 结果显示:2,3,7,8-TCDD,γ-HCH,BaP和HCB在兰州地区通过大气的特征迁移距离(CTD)分别为126,934,117和13 307 km,P_ov分别为1 421,1 082,1 413和3 949 d;通过水体的CTD分别为6 633,119 000,16 249和16 658 km,P_ov分别为1 584,1 551,2 711和4 428 d,且污染物的LRT和P_ov没有直接的联系. 同国外的研究相比,兰州地区的2,3,7,8-TCDD通过大气的CTD明显偏低,通过水体的CTD明显偏高,而P_ov都明显偏高.      

生物炭理化性质对其反应活性的影响

生物炭作为一种富炭材料,由于其具有固碳、增强土壤肥力、促进植物生长等特性,在固碳减排及土壤改良方面的应用价值受到广泛关注.同时,生物炭具有较大的比表面积和较高的孔隙率,常被作为吸附剂用于污染物的去除.研究发现生物炭在吸附有机污染物的过程中可降解有机污染物,因此生物炭的反应活性成为近年来研究的热点.生物炭的反应活性主要由其制备过程中生成的环境持久性自由基(EPFRs)和自身的氧化还原能力贡献.生物炭的EPFRs活性与官能团种类、过渡金属含量和EPFRs种类有关,其中官能团和过渡金属通过影响EPFRs的生成及稳定从而影响EPFRs的浓度和种类,进而影响EPFRs活性,而EPFRs种类直接影响EPFRs活性.生物炭的氧化还原活性与官能团、芳香性和导电性有关,其中官能团影响氧化还原活性基团(RAMs)的生成,芳香性和导电性影响基质电导(EC_(BC))结构的生成及导电活性,从而影响氧化还原活性.本文总结了生物炭的反应活性机理和影响因素,旨在为生物炭处理有机物污染物等方面的应用提供理论支撑和技术参考.     

一种一体化多功能特高频传感器的设计与应用

电气设备局放检测现场常因检测需求变更而需更换不同的检测设备类型与接线形式,从而影响工作效率并带来较大的安全隐患。为解决上述问题,设计出一种既能用于巡检也能用于缺陷精确定位的一体化多功能特高频传感器。对该新型传感器的结构型式、功能参数等方面进行详细介绍,并通过在某电气设备局放检测中与传统特高频传感器的对比应用,验证了其功能与实用性。     

地铁列车运行诱发低频振动控制数值研究∗

地铁列车运行诱发的低频振动问题受到人们的广泛关注,对于低频振动的控制研究具有重要意义。采用移动激振力函数来模拟轮轨之间相互作用力,建立轨道‐隧道‐地层三维动力有限元模型。核心思想是通过降低地层中能量传递密度的方式来减小低频振动,首先分析地铁列车运行诱发的地层和地表动力响应规律,揭示低频振动的传播衰减机理。之后通过普通整体道床轨道和钢弹簧浮置板轨道两个不同的轨道型式,系统地分析普通整体道床轨道中隧道衬砌参数和道床参数对地表低频振动的影响规律,对钢弹簧浮置板轨道进行优化,增大底板的刚度和厚度,研究优化后底板参数和隔振器排列方式对地表低频振动的控制效果。计算结果表明：低频部分随着与隧道纵向轴线距离的增加,在地层和地表均衰减较慢;普通整体道床轨道中道床刚度和高度、隧道衬砌刚度均对低频振动的影响较大,而隧道衬砌厚度对低频振动的影响较小;钢弹簧浮置板轨道中随着底板刚度和长度的增加,低频振动的控制效果越好,隔振器数量越少,越有利于低频振动的控制。     

油气田含油污泥污染防治管理探索

含油污泥是油气田勘探开发过程中产生的主要危险废物之一,具有点多、分散、总量大等特点,又因其产生环节和地域不同其成分有所不同,造成处理效果有较大差异。如何做好含油污泥从产生、贮存、转移、处置及利用全过程管理一直是油气田企业危险废物管理的重点和难点,文章从技术和管理两个层面总结了含油污泥处理实践效果与难点和侧重点,旨在为陆上油气田企业含油污泥处置与管理提供参考。     

考虑开关矩阵的综合化航电系统任务可靠性分析

在综合化航电系统架构采用动态重构技术,通过开关矩阵进行任务切换,显然传统的并联模型已不能满足分析其任务可靠性的要求。选取通用激励模块进行研究,采用“旁联”模型进行任务可靠性建模。运用马尔科夫过程建立系统任务可靠度（Rs）和平均严重故障间隔时间（MTBCF）的可靠性模型,建立了带开关矩阵的状态转移矩阵。引入了现代控制理论中的拉普拉斯变换,使得求解微分方程更加简便。本文探索在开关矩阵与通道的失效率满足一定线性比例时,旁联模型在任务可靠度上才优于并联模型。最后对求解的比例门限（■+1）/2进行验证,一方面通过数值分析方法在任务时间从零到十万小时内进行了图像拟合,另一方面通过洛必达法则及二阶求导数的方式对构造函数进行了严格的数学证明。本文进行了考虑开关矩阵失效的旁联模型和并联模型的量化分析,为系统设计方案的科学决策提供理论支持。