中国铝生命周期能耗与碳排放的情景分析及减排对策

铝工业是高能耗高排放工业,探索铝工业的节能减排路径有助于我国实现《巴黎协定》中的温室气体减排承诺.采用物质流分析和生命周期评价方法,基于存量水平、技术水平和能源结构设置了15种情景,研究了我国铝工业1990～2100年的能耗和碳排放量,探索不同路径下的节能减排潜力.我国铝在用存量将在2040～2050年达到峰值(4.6...     

都市圈内核体系的综合比较研究——以长江中游城市群三大都市圈为例

都市圈是推进新型城镇化的新形态,也是实现区域经济发展的基本单元,这项研究明确了区域空间发展"点-区-群"过程中,城镇综合竞争力、空间联系强度、要素区际流动在都市圈内核体系的关键性作用,通过都市圈的综合对比,为优化区域协调发展新机制、适应都市圈提质增效的新要求提供新的借鉴.通过结合城镇综合竞争力模型、改进的空间联系模型、要素流强度模型等方法集成,分析2016年长江中游城市群中长沙都市圈、武汉都市圈、南昌都市圈在城镇综合竞争力、空间结构、城镇职能分工体系3个维度的对比差异.结果表明:(1)综合竞争力研究显示,各都市圈综合竞争力具有显著的空间非均衡分布特性,长沙都市圈呈东西轴带发展,武汉都市圈的中心-外围城镇差异显著,南昌都市圈缺乏强引领能力的高值发展中心;(2)长沙都市圈形成中心-外围的圈层式空间结构形态,武汉都市圈形成多中心组团式空间结构形态,南昌都市圈呈现出昌九"双星"式空间结构形态,都市圈在中心城市指向性、空间结构形态的显著差异,与城镇扩张政策、城镇发展差距及现代交通运输线路的网络化等因素相关联;(3)长沙都市圈内部城镇的要素配置层次分明,具有完善的要素流职能分工体系,武汉都市圈的交通流与经济流位序匹配程度较差,南昌都市圈缺乏完善的经济流、交通流职能分工体系;(4)在讨论分析中为各都市圈指出了完善资源共享和要素传递通道,优化城镇分工协作机制,促进现代交通网络体系发展等针对性发展思路.     

水洗碳氢溶剂废气的废水生物降解效能及影响因素研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)/连续搅拌反应器(CSTR)组合工艺,通过构建共基质体系对水洗碳氢溶剂废气的废水(简称水洗废水)进行处理研究,探讨了共基质体系可行性,考察了水力停留时间(HRT)、硝化液回流比(R,%)、COD和氨氮质量比(C/N)、pH等对水洗废水处理效率的影响。结果表明:(1)共基质体系对去除水洗废水中难降解有机物效果显著。水洗废水占总废水的体积分数≤60%时共代谢效果最佳,COD平均去除率高于84%,氮污染物的去除受该体系影响小。(2)HRT=12h时碳污染物去除效果最佳,COD平均去除率为89.40%。较长的HRT利于脱氮,HRT=24h时氨氮平均去除率达98%,平均出水氨氮为0.87mg/L。R=300%(体积分数)时碳氮污染物去除效果最优。(3)C/N=10时组合装置对废水的脱氮除碳性能最好,COD、总有机碳(TOC)、氨氮和TN平均去除率分别为87.93%、93.11%、95.94%和77.29%。除碳最适pH为6.7,脱氮偏好碱性环境(pH=8.6)。     

基于CFD模拟改良型厌氧折流板反应器(mABR)水力特性

改良型厌氧折流板反应器(modified anaerobic baffled reactor,mABR)的处理效率受水力特性的影响很大,而反应器升流室的升流速度又是影响反应器内水力特性的重要参数。使用CFD-fluent软件平台进行二维多相流数值模拟,在难降解废水水解酸化(固-液两相流)与高浓度有机废水发酵产气(气-液-固三相流)条件下,针对水流速度与固含率的变化,探究不同升流速度对反应器内流场特性的影响。结果表明:升流速度的增加及反应器厌氧产气有利于抬升泥水界面,促进泥水混合,提高传质效率;但过高的升流速度将导致污泥流失,使生物量的保持能力下降。通过分析可知,当两相流和三相流升流速度分别为2.0～2.5 m·h~(-1)和1.5～2.0 m·h~(-1)时,水力搅动及固含率分布较为显著,有利于泥水混合,使得反应器去除污染物效率最佳。     

颗粒流冲击力研究现状及讨论∗

颗粒流包括滑坡、泥石流、碎屑流、雪崩等,通常对桥梁、公路、居民区具有较大危害。分析了颗粒流的运动过程及其侵蚀、堆积和爬高等特性;此外,对颗粒流冲击力计算模型及其野外观测结果进行阐述。结果表明:现有冲击力计算模型认为冲击力在结构全断面呈均匀分布,忽略了颗粒流的运动特性对冲击力的影响;大块石冲击力计算忽略了颗粒破碎和浆体垫层效应对冲击力的影响,造成巨大的计算误差;由于传统传感器的缺陷,现有野外观测结果也存在较大误差。对此本文提出野外观测需要通过引入或开发新式压力传感器以得到更准确的颗粒流冲击力大小及其分布形式,从而更精确的修正理论模型;理论计算模型研究工作需要考虑颗粒流浆体的垫层效应、流体与基底的相互作用及块石冲击破碎等对流体冲击力的影响,从而推导出更准确的冲击力计算模型,指导工程实际。     

金属粉尘湿法处理系统的设计和除尘效果分析

为改善金属抛光操作人员的工作环境、降低抛光金属粉尘的爆炸风险,设计一种金属粉尘湿法处理系统,并通过建立多相流动数值模型,探究其内部流场特征与金属粉尘运动规律,分析金属粉尘湿法处理系统的除尘效率。研究结果表明:大粒径的金属粉尘直接重力沉降至水槽中;小粒径(PM10)的金属粉尘易随气流进入风道,进而通过水雾脱除;采用洁净进气源,可以有效降低工人操作环境的粉尘浓度;增加细水雾,可以有效提高金属粉尘湿法处理系统的除尘效率,对PM10的除尘效率从30%提升至82%。     

复合垂直流人工湿地除磷正交试验研究

为了确定复合垂直流人工湿地的流程、水力负荷、pH、COD对TP去除率的影响和提高除磷效果,选择了美人蕉和风车草构建的复合垂直流人工湿地试验系统,开展除磷的正交试验研究。采用SPSS13.0软件对正交试验结果进行方差分析,确定各因素显著性及优选条件。结果表明,复合垂直流人工湿地流程、水力负荷、pH、COD对除磷效果均有影响,其中流程对TP去除率影响显著,COD对TP去除率影响不显著。各因素对TP去除率的影响程度依次为:流程水力负荷pHCOD。除磷优选条件:COD为225mg/L,pH为8,流程为1100mm,水力负荷为181.25L/(m2.d)。     

植物配置对表层流湿地净化效果的影响研究

以郑州市贾鲁河河水为处理对象,研究了不同植物配置表层流湿地的水质净化效果及影响因素。研究表明,单纯挺水植物湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为28%、58%、49%和26%;采用沉水植物+浮叶植物+挺水植物组合的湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为37%、64%、63%和32%,在对NH4+-N和TN的处理效果上表现出明显的优势,DO含量变化是导致处理效果差异的主要原因。研究结果表明,在湿地植物配置上,可从氮循环的角度,通过合理搭配湿地植物,强化硝化反硝化作用,以提高对氮素的去除效果。     

3种组合工艺处理农村生活污水

进行了厌氧折流板反应器-垂直潜流人工湿地(ABR-VSFCW)、复合厌氧反应器-水平潜流人工湿地(HAR-HSFCW)、膨胀颗粒污泥床-人工快速渗滤系统(EGSB-CRI)3种组合工艺处理农村生活污水的研究。结果表明,在温度为10~29℃,进水COD为325.3~386.5 mg/L的条件下,3种组合工艺对COD均有较高的处理效果,当厌氧段HRT大于16 h时,3种组合工艺出水COD浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准;EGSB-CRI、HAR-HSFCW对TP的去除效果较好,出水TP浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准,且显著优于ABR-VSFCW,ABR-VSFCW出水TP浓度达到了二级标准;ABR-VSFCW、HAR-HSFCW、EGSB-CRI出水NH+4-N浓度分别为25.24~42.20、29.59~41.60和9.80~15.35 mg/L,其出水NH+4-N浓度达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准;3种组合工艺对TN的去除效果无明显差异,去除率仅为23.9%~46.4%。因此,EGSB-CRI对农村生活污水的处理效果最好,HAR-HSFCW次之,ABR-VSFCW较差。     

基于动态物质流的钢沉淀运动规律分析

钢存量是未来二次资源的潜在来源。利用二次资源进行钢铁生产能够降低钢铁工业对铁矿石的依赖,并且能够有效解决当前钢铁行业高能耗、高排放、高污染的问题。掌握钢在中国工业化演进过程中的沉淀运动规律,能够为资源战略、产业政策和环境政策的制定提供科学依据,并为钢铁工业实现循环经济和可持续发展提供战略指导。本文从存量和流量动态性的视角出发,利用国际上新兴的动态物质流分析方法,对工业化演进过程中中国国家层面1949-2012年钢人为沉淀运动规律进行研究。研究结果表明,钢的沉淀运动情况与中国国家工业化进程的所处阶段高度相关。建国后中国钢总存量和人均存量随着工业化进程的演进缓慢增长,然后于国民经济和社会发展的"九五"中期进入快速增长阶段,并于"十一五"时期进入迅速增长阶段。在进入"十二五"时期以后,中国钢总存量和人均存量进一步增长,钢持续蓄积于中国社会经济系统之中。其中,建筑中蓄积的钢存量最多,其次为机械设备,再次为交通运输设备。2006年,中国人均钢存量达到了2t/人,此数值被认为是社会建设进入强劲发展阶段的临界值,而此时正值中国"十一五"时期的开端。2011年和2012年中国人均钢存量分别约为3.69t/人和4.05t/人,尚未出现人均存量饱和的趋势,钢存量会进一步增加。基于实证研究结果,我国应该进行钢产品消费结构的指导,加大循环技术的研发力度、增加钢二次生产能力的投资,以及进一步开展钢人为沉淀运动的预测研究,以充分掌握钢的未来消费、蓄积以及退役规律。