底隙十字挡板对四边形流化床流体力学性能优化数值模拟

通过置入内构件实现流化床底隙区多相流矢量由混沌到归一的转化可获得床体内流体流化性能的改善.基于此,以底隙区置入十字挡板的四边形流化床为研究对象,使用Fluent软件进行三维可视化模拟,利用Eulerian-Eulerian双流体模型模拟其在厌氧、水解及好氧条件下优化反应器流体力学性能的能力,考察置入挡板前后流化床内流场、液相运动速率、气体相含率及湍流耗散率的反馈变化,分析其对流体运动的影响,并提出工程优化设计的方向.结果表明:底隙区置入十字挡板后,四边形流化床内液体循环速度最大提升15.7%,在上升区截面上的分布更加均匀,液速峰值下降,有利于维持活性污泥的团聚作用,对提高流化床污泥负荷有利;整体气含率下降3.5%~6.9%,应用时可加入漏斗型内构件予以改进;在水解与好氧生物的模拟过程中,底隙区十字挡板的置入更能优化水力条件,湍流动能耗散率最大降低31.9%,对降低系统能耗提供了有利证据.研究证明,反应器内构件的设置通过流体力学性能的数值模拟可以成为一种优化开发的捷径技术.     

华能杨柳青电厂2＆#215;300MW机组湿烟囱烟囱雨治理研究

“烟囱雨”现象日益成为火力发电厂湿烟囱运行过程中的重要隐患,对其进行有效的治理具有重要的环境和社会意义.针对“烟囱雨”产生的根本原因,根据华能杨柳青电厂四期2＆#215;300MW机组湿烟囱的实际情况,将物理模拟研究与CFD气流组织模拟相结合,给出了一种湿烟囱“烟囱雨”治理方案：“DFG-LCS液体收集系统”.系统投入使用后,经现场实地检验发现,原先电厂存在较严重的“烟囱雨”现象已得到明显控制,且后期设备维护简单,是一种高效可行的烟囱雨治理技术.     

长白山背景站大气VOCs浓度变化特征及来源分析

挥发性有机物(VOCs)是臭氧和二次有机气溶胶的重要前体物.为研究中国东北背景地区大气中VOCs浓度和变化特征,应用苏码罐采样技术、三步冷冻浓缩和GC/MS联用技术测定了长白山大气本底站中的VOCs组成、浓度及季节变化,并利用PCA(principal component analysis)受体模型初步解析了白山大气中VOCs来源.结果表明,长白山地区TVOCs年平均浓度(体积分数)为10.7×10~(-9)±6.2×10~(-9),其中卤代烃所占比例最高,占VOCs总浓度的37%,其次是烷烃33%、芳香烃15%、烯烃15%.长白山地区TVOCs呈现明显的季节变化,变化特征为春季﹥秋季﹥夏季﹥冬季,春季大气中的TVOCs浓度显著(P﹤0.05)高于其他季节.利用主成分分析VOCs物种,提取出5个因子,分别归纳为交通源、液化石油气(LPG)、生物源、燃烧源和区域工业输送.结合HYSPLIT-4.0后向轨迹模型,分析周边区域传输对VOCs物种浓度的影响,发现来自西南向气团传输是长白山VOCs物种浓度增加的主要原因.     

太原大气颗粒物中水溶性无机离子质量浓度及粒径分布特征

为研究太原大气颗粒物中水溶性无机离子的质量浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2012年6月~2014年5月使用惯性撞击式分级采样器采集大气颗粒物样品,并用离子色谱分析了其中的水溶性无机离子组成.结果表明,PM_(1.1)、PM_(2.1)和PM_9中总水溶性无机离子浓度平均值分别为(15.39±9.91)、(21.10±15.49)和(36.34±18.51)μg·m-3.PM1.1和PM2.1中,二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)占总水溶性无机离子质量分数最高;PM9中SO_4~(2-)和Ca~(2+)占比较高.各粒径段中SO_4~(2-)和NH+4季节变化特征相似,均为冬夏季节高、春秋季节低;NO_3~-、K+和Cl-季节变化特征一致:冬季秋季春季夏季;Ca~(2+)和Mg~(2+)季节变化特征一致:春季冬季秋季夏季.SO_4~(2-)和NH+4为细模态单峰分布,春秋季节在0.43~0.65μm处出现峰值,而夏季出现在0.65~1.1μm处,细粒径段峰值出现由凝结模态向液滴模态转移的现象.NO_3~-为双模态离子,冬季在0.43~2.1μm出现明显细粒径段峰值,夏季在4.7~5.8μm出现明显粗模态峰值.K~+、Na~+和Cl~-为双模态离子,分别在0.43~1.1和4.7~5.8μm出现峰值;Ca~(2+)、Mg~(2+)和F-呈粗模态单峰分布,在4.7~5.8μm出现峰值.主成分分析结果显示,水溶性无机离子来源主要是二次源、燃煤、工业源、生物质燃烧和土壤尘或降尘.     

长春城市水体夏秋季温室气体排放特征

为掌握我国东北地区城市湖泊水体温室气体的释放/吸收特征,本研究分别于夏季和秋季,对位于吉林省长春市的7个城市湖泊(南湖、北湖、雁鸣湖、胜利公园、地理所内湖、天嘉公园和长春公园)表层水中的CO_2和CH_4分压[p(CO_2)和p(CH_4)]进行了监测,并对影响p(CO_2)和p(CH_4)季节变化的相关环境和水质参数进行了分析.研究结果表明在夏季和秋季这7个城市湖泊表层水体中CH_4都处于过饱和状态;除夏季的南湖和胜利公园内湖,其它湖泊CO_2也都处于过饱和状态,且不同湖泊间的温室气体分压具有显著性差异(P0.05),通量也同样具有显著性差异(P0.05).除了南湖和胜利公园内湖外,其它各湖泊在夏秋季节都是大气CO_2和CH_4的"源",且对大气中温室气体的贡献都以CO_2为主.环境参数与p(CO_2)或p(CH_4)之间的相关性分析表明,在夏季,城市湖泊表层水体中p(CO_2)和p(CH_4)都与日照时数呈显著负相关(r_(p(CO_2))=-0.48,P0.05;r_(p(CH_4))=-0.63,P0.01),日照时数通过影响水生植物的光合作用进而影响水体中CO_2和溶解氧浓度,p(CH_4)还与降水量呈显著正相关(r_(p(CH_4))=0.44,P0.05);在秋季,p(CO_2)与气温呈显著负相关(r_(p(CO_2))=-0.39,P0.05).另外,水质参数与p(CO_2)和p(CH_4)的相关性分析表明,这些城市湖泊表层水体的p(CO_2)和p(CH_4)都与水体pH显著负相关(r_(p(CO_2))=-0.51,r_(p(CH_4))=-0.82,P0.01),与盐度显著正相关(r_(p(CO_2))=0.38,P0.05;r_(p(CH_4))=0.75,P0.01),p(CH_4)还与水体DOC、TN和TP均具有显著相关性(P0.01).从研究结果可以推测在这7个富营养城市湖泊中,水体的营养物水平及其所决定的浮游植物生物量并不是影响表层水体p(CO_2)的最主要因素,而日照时数、水体pH和盐度与夏秋季表层水体中的p(CO_2)和p(CH_4)有较大关联.     

基于系统动力学的辽宁省生态安全预警研究

基于P—S—R框架建立辽宁省城市生态安全预警评价指标体系,在此基础上,利用系统动力学方法构建辽宁省城市“资源-人口-经济-社会-环境”复合系统的生态安全预警模型,通过VENSIM仿真2010年至2020年的辽宁省城市生态安全预警指标趋势值,运用综合评价法对辽宁省14个城市进行生态安全预警评价。结果表明,未来10年生态安全预警评价结果分为3类：生态安全区、生态安全持续危险区和生态退化区。生态持续危险区和生态退化区属于生态安全预警区域,主要集中在辽宁省西北部。从辽宁省生态安全动态变化看,未来生态安全形势比较严峻。仿真结果表明基于系统动力学的生态安全预警结果可为辽宁省城市发展与建设提供一定的理论依据。     

资源型城市复杂因素耦合的系统动力学分析

针对煤炭型资源城市转型及其如何可持续发展问题,建立了资源型城市系统动力学模型,该模型主要由人口、经济、资源以及环境4部分耦合组成,通过调整煤炭回采率等9个控制变量,进而预测了城市的4种发展情景;最后,以抚顺市为例,验证了模型的真实性。研究表明,资源型城市是人口、经济、资源和环境等因素耦合的复杂系统;该资源型城市系统动力学模型的平均相对误差在8%以内;综合分析各种发展情景,情景Ⅳ在人口、经济、资源和环境方面均具有较好的综合表现;预计到2015年该情景下,抚顺市人口总量、工业和服务业增加值、耕地面积、原煤资源总量、废气污染量分别将达到219.536万人、1103.310亿元、788.813亿元、89 579 hm²、1926亿t以及8.321×102、1926亿t以及8.321×10⁷万Nm7万Nm³。     

磁性纳米氢氧化锆对硫酸根吸附特性研究

以纳米四氧化三铁、氧氯化锆和氨水为原料,用溶胶凝胶法合成了磁性纳米氢氧化锆。通过静态吸附试验研究磁性纳米氢氧化锆对硫酸根的吸附性能。考察了溶液初始pH、吸附剂投加量、温度等因素对吸附效果的影响。结果表明:pH是影响吸附的重要因素,适宜的pH为1~2。吸附容量、去除率均随投加量增大而增大,之后去除率趋于平衡。磁性纳米氢氧化锆对硫酸根吸附过程符合Langmuir单分子层模型。对热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0进行分析,表明磁性纳米氢氧化锆对硫酸根的吸附为吸热、熵值增加的自发过程。动力学分析表明,准二级动力学模型能更准确地拟合动力学过程。对吸附饱和的磁性纳米氢氧化锆进行脱附和再吸附,脱附率可达90%,再吸附容量为90 mg/g,表明磁性纳米氢氧化锆是一种磁分离性能良好的可以重复利用的硫酸根吸附剂。     

广州市工业低碳化转型升级研究

利用系统动力学模型,结合情景分析法,对广州市2012年-2020年工业二氧化碳排放产生量进行模拟预测.通过调整广州市产业结构、科技投入水平、能源结构三个影响因子,设置三种情景模式,并模拟预测广州市工业二氧化碳排放量情况,通过对比分析发现三种情景都不能达到广州市2020年减排目标,在此基础上,结合广州市工业发展的实际情况,进一步调整三个影响因子参数,提出适合广州市工业发展的调整情景模式,从而根据研究提出广州市工业低碳化转型升级的对策措施及实施路径.