Effects of building aspect ratio, diurnal heating scenario, and wind speed on reactive pollutant dispersion in urban street canyons

A photochemistry coupled computational fluid dynamics (CFD) based numerical model has been developed to model the reactive pollutant dispersion within urban street canyons, particularly integrating the interrelationship among diurnal heating scenario (solar radiation affections in nighttime, daytime, and sun-rise/set), wind speed, building aspect ratio (building-height-to-street-width), and dispersion of reactive gases, specifically nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO₂) and ozone (O₃) such that a higher standard of air quality in metropolitan cities can be achieved. Validation has been done with both experimental and numerical results on flow and temperature fields in a street canyon with bottom heating, which justifies the accuracy of the current model. The model was applied to idealized street canyons of different aspect ratios from 0.5 to 8 with two different ambient wind speeds under different diurnal heating scenarios to estimate the influences of different aforementioned parameters on the chemical evolution of NO, NO₂ and O₃. Detailed analyses of vertical profiles of pollutant concentrations showed that different diurnal heating scenarios could substantially affect the reactive gases exchange between the street canyon and air aloft, followed by respective dispersion and reaction. Higher building aspect ratio and stronger ambient wind speed were revealed to be, in general, responsible for enhanced entrainment of O₃ concentrations into the street canyons along windward walls under all diurnal heating scenarios. Comparatively, particular attention can be paid on the windward wall heating and nighttime uniform surface heating scenarios.     

好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.     

基于数字处理技术的航空铝合金材料孔蚀率计算研究

通过航空LD2材料的加速腐蚀试验,获取该材料试件不同腐蚀周期的腐蚀形貌图像,对腐蚀形貌图像进行基于数字处理技术的一系列处理,最终通过二值特征提取方法得到二值化腐蚀图像,并依据二值化结果计算LD2材料不同腐蚀周期的孔蚀率。计算结果表明,此种方法得到的孔蚀率变化规律与该材料的电化学腐蚀机理较为吻合,并且该方法克服了传统方法计算孔蚀率精确性差的问题,为航空铝合金的孔蚀率计算及相关分析提供了新思路。     

新型电除尘器控制与节能技术

普通电除尘器的控制采用固定的火花频率控制方式以及低压控制,不能随工况变化而改变,所以能耗大,效果差。新型电除尘器控制器采用火花电平跟踪、间隙供电、降功率振打等技术,有利于提高电除尘器收尘效率,降低粉尘排放,大幅度降低电能消耗。通过对某发电机组电除尘器40台高压控制柜进行控制技术及节能改造,证明新型电除尘器控制技术在保证效率的基础上可节电60﹪左右。     

横向侧风及反推气流对安装状态下发动机进口流场影响的数值研究

目的探究横向侧风及反推气流对大涵道比涡扇发动机进口流场的影响。方法采用CFD手段模拟飞机滑跑着陆过程中反推力装置打开后的全机三维流场,获得不同横向侧风风速下反推气流的扰流流场细节。结果相对来流马赫数越小,反推气流越容易被发动机吸入,横向侧风风速的增加,进一步加大了被发动机吸入的可能性。在侧风的作用下,反推气流对远离侧风来流一侧的两台发动机影响更严重,随着横向侧风风速的增大,远离侧风来流一侧的发动机进口截面上的周向总压畸变和总温畸变程度基本上是逐渐增大的,其中最大值约变为平均值的4倍。结论通过研究获得的飞机受到侧风时的反推状态下发动机进口流场细节及流场畸变情况可以为飞机进气畸变实验工作奠定技术基础。     

碳纳米管-羟磷灰石对铅的吸附特性研究

采用多壁碳纳米管-羟磷灰石(MWCNT-HAP)复合材料,通过间歇试验研究了MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附特性.主要探讨了固液比、p H、离子强度、反应时间、Pb(Ⅱ)的初始质量浓度及温度等因素对吸附的影响.结果表明,固液比、p H与温度对于去除Pb(Ⅱ)的影响较大,离子强度影响较小.当温度为20℃,固液比为0.08 g·L-1,p H0为5.5,Pb(Ⅱ)的初始质量浓度为100 mg·L-1时,吸附量为716.13 mg·g-1.动力学试验结果表明,MWCNT-HAP吸附Pb(Ⅱ)为快速反应过程,在30 min时,吸附量可达最大吸附量的90%,60 min即可达平衡.伪二级动力学模型可较好地拟合动力学试验数据,可采用该模型描述MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)吸附的动力学过程.热力学试验结果表明,在不同温度下的自由能变均为负值,表明MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的吸附为自发反应,升温有利于反应进行.Langmuir模型拟合不同温度下的等温试验结果得到可决定系数(R2为0.999 8~1.000 0),可采用该模型模拟MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)的等温吸附过程.MWCNT-HAP去除Pb(Ⅱ)的主要机制为MWCNT-HAP表面含氧官能团与Pb2+间的络合反应、HAP的分解-沉淀、Pb2+与Ca2+离子交换等.     

ANAMMOX菌利用零价铁转化氨和硝酸盐实验

研究在自养条件下,零价铁促使厌氧氨氧化菌同步转化硝酸盐和氨氮的性能.添加零价铁,温度35℃±0.5℃,进水p H7~8,进水氨氮、硝态氮分别为50~100 mg·L~(-1)、50~100 mg·L~(~(-1))条件下,添加ANAMMOX菌后硝酸盐的还原加快8.2倍,并且出现硝酸盐和氨的同步转化,其转化速率最高达17.2 mg·(L·h)~(-1).改变反应时间及进水n(NH+4):n(NO-3),两者摩尔转化比于1.2~3.5范围内波动,该反应并非基元反应.实验证明,氨与硝酸盐同步转化途径为零价铁作用首先将硝酸盐还原为亚硝酸盐,生成的亚硝酸盐再与氨发生厌氧氨氧化反应.     

分段进水SBR工艺脱氮除磷实验研究

某污水厂采用SBR工艺处理城市生活污水,SBR工艺难以稳定地实现生物脱氮除磷的问题,其系统硝化作用和反硝化作用对进水碳源的利用顺序导致出水TN和TP不能达到GB18918—2002的一级A排放标准。采用分段进水的方法以提高脱氮除磷的效果,研究不同进水流量分配比(λ)对脱氮除磷的影响。结果表明,当进水流量比λ为5∶3时出水TN的效果最好,且各项指标都能达到排放标准。     

驯化污泥投加量对剩余污泥产酸释磷的影响

以南京金陵啤酒厂水处理中心剩余污泥为原料,进行水解酸化回收碳源的研究。伴随挥发性脂肪酸(VFAs)的产生,污泥上清液中会出现大量的磷,最高质量浓度为72.59 mg/L,影响污泥液作为碳源回用。进一步研究驯化污泥投加比在污泥发酵过程中对VFAs和总磷的影响,得到结论:投加比为40%时,污泥产酸性能最好,VFAs质量浓度最高可以达到947 mg/L,产酸过程中总磷质量浓度增加,最高达到49.7 mg/L。     

考虑交叉口影响的城市路网能源消耗优化模型研究

为了更精确地反映城市路网交通能耗实际情况,将微观层面的交叉口交通运行与宏观层面的交通网络能源消耗优化结合在一起进行研究,考虑信号控制优化对路网能源消耗的影响,从而实现优化微观的信号控制参数,对宏观的路网能源消耗进行控制。在分析无信号控制交叉口冲突类型的基础上,建立了不同冲突类型下的饱和流率模型,结合排队论理论求解无信号控制交叉口的逗留时间。同时,结合车辆在信号控制交叉口的加减速行为,建立信号控制交叉口的逗留时间模型。同理对信号和无信号控制交叉口的能源消耗量进行建模。综合信号控制和无信号控制交叉口的逗留时间和能源消耗模型,建立路网总能源消耗优化模型,运用Frank-Wolf算法对非线性规划问题进行求解。结合路网各项指标对模型进行分析。结果显示,研究方法相对于传统的定时控制和时间最优信号配时方法均有优势,通过算例应用证明了方法的有效性。