2016, 48(8):1-10. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.001
摘要:膜分离技术作为一种重要的饮用水安全保障技术,在饮用水处理领域具有广阔的应用前景.由于其制备成本相对较低,有机膜在膜法饮用水处理中得到广泛研究与应用,但物理、化学和热稳定性较差,使用寿命较短等缺点限制了其进一步推广应用,因而研究材料性能优势更为显著的无机陶瓷膜尤为必要.本文介绍了陶瓷膜的分类和特点,分析了陶瓷膜的过滤机制和膜污染机理,综述了陶瓷膜技术、预处理与陶瓷膜组合工艺以及陶瓷膜表面改性技术在饮用水处理中的研究进展,进而展望了陶瓷膜饮用水处理技术的发展前景.指出陶瓷膜因其显著的材料优势而具有更广阔的应用前景,优化陶瓷膜制备技术、深化膜污染和膜前预处理机制研究以及以陶瓷膜为核心的组合工艺调控是陶瓷膜饮用水处理技术的重要研究方向.
张杰 , 张艳辉 , 李冬 , 梁瑜海 , 关宏伟 , 赵世勋
2016, 48(8):11-16. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.002
摘要:为比较协同控制DO/HRT和缺氧/好氧两种运行方式对亚硝化的影响, 在常温(18~22℃)下, 采用两组2级连续搅拌反应器(CSTR), 1#采取协同控制DO/HRT的启动和运行方式, 2#采取缺氧/好氧的方式, 分别比较两种方式在亚硝化的启动时间、稳定运行效果、曝气能耗、对进水NH4+-N质量浓度下降的适应性以及污泥沉降性能上的差异.结果表明:1#、2#分别用了26和41 d实现了亚硝化; 在以原水经AO除磷出水为进水时(NH4+-N质量浓度35~43 mg/L), 两种运行方式亚硝化效果均较好, 但缺氧/好氧的运行方式节省了约20%的曝气能耗.当进水NH4+-N质量浓度由43 mg/L下降到27 mg/L时, 1#亚硝化失稳, 最终亚硝化率下降到67.39%, 而2#亚硝化较稳定, 亚硝化率保持在88%以上; 1#和2#在整个过程中污泥沉降性能良好.利用协同控制DO/HRT的方式启动亚硝化, 随后转变为缺氧/好氧运行, 有助于亚硝化的快速启动和稳定运行,并能节省曝气能耗.
2016, 48(8):17-23. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.003
摘要:为研究充足的无机碳对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)工艺的恢复与稳定运行的影响,向硝酸盐氮积累而崩溃的SNAD反应器中投加过量无机碳,对反应器的运行情况进行研究.结果表明:在无机碳质量浓度为理论需要量的350%~410%的条件下运行36 d后,出水硝酸盐氮由12.1 mg/L下降至3.47 mg/L,特征比由2.31升高至20.77;继续投加无机碳至理论需要量的200%~310%,运行42 d后,总氮去除负荷由0.176 g/(L·d)升高至0.299 g/(L·d);投加无机碳前后,好氧氨氧化活性(AOR, RAO)与厌氧氨氧化活性(ANR, RAN)分别由0.061 4和0.040 6 g/(g·d)升高至0.081 1和0.065 9 g/(g·d).结果表明,充足的无机碳投加在有效解除SNAD工艺硝酸盐氮积累问题的同时,可以促进好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性.
雒江菡 , 贾瑞宝 , 于瑞洪 , 阎力君 , 李圭白 , 梁恒
2016, 48(8):24-30. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.004
摘要:为提高微污染原水输水安全性,采用生物膜环状反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟原水输水管网,研究溶解氧(DO)对出水水质及生物膜微生物的影响,运用454-高通量测序技术对生物膜的微生物多样性和丰度进行分析.结果表明:随着溶解氧浓度的提高,反应器出水浊度、总铁、氨氮大幅度下降,该过程对总氮和CODMn去除的影响并不明显;生物膜中的铁细菌、硫酸盐还原菌的量均随溶解氧浓度的提高而降低,而微生物多样性和丰度(如硝化细菌)随溶解氧质量浓度的提高而升高.提高溶解氧能够缓解管道腐蚀,提高管壁生物膜的净水作用.
吕谋 , 李倩 , 陈志和 , 李洪生 , 李圭白 , 梁恒 , 金树峰
2016, 48(8):31-36. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.005
摘要:为将含高质量浓度铁锰及氨氮的地下水处理成为洁净的饮用水,以哈尔滨市江北某水厂的高铁、高锰、高氨氮地下水(总铁、二价铁、锰及氨氮质量浓度分别为14.67、11.23、0.83和2.22 mg/L)为处理对象,运用接触氧化法-超滤组合工艺对其进行处理,同时考察不同通量条件下超滤膜的污染问题.结果表明,该组合工艺出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的要求,且产生高品质出水:总铁、二价铁、锰及氨氮质量浓度平均分别为0.06、0.03、0.04和0.44 mg/L,出水浊度在0.10 NTU以下,对细菌的去除接近100%.扫描电子显微镜-能量弥散X射线谱(SEM-EDS)结果表明,在低通量(20 L/(m2·h))条件下超滤膜污染最轻.
2016, 48(8):37-41. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.006
摘要:为进一步提高剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFAs)的效率, 将pH=10下长期(90 d)厌氧发酵的种泥接入至新鲜剩余污泥考察其对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸的影响.实验在2种pH条件下进行:不控制pH (pH=7.4±0.2), 一组反应器中投加新鲜剩余污泥, 并接种厌氧发酵种泥, 另一组反应器只投加新鲜剩余污泥; 控制pH为碱性(pH=10±0.2), 一组反应器中投加新鲜剩余污泥, 并接种厌氧发酵种泥, 另一组反应器只投加新鲜剩余污泥.结果表明:相同pH条件下, 接种厌氧发酵种泥反应器中的最大产酸量较不接种分别提高4.9(pH=7.4±0.2)和16.4 mg /g VSS(以COD计)(pH=10±0.2);同时接种发酵污泥、剩余污泥在pH=10±0.2下的最大产酸量较pH=7.4±0.2下的最大产酸量高146.2 mg/g VSS; 碱性条件、不接种发酵种泥的产酸量较不控制pH、接种发酵种泥的高129.8 mg/g VSS.投加发酵种泥可提高新鲜剩余污泥厌氧发酵过程中SCFAs的产生效率; 碱性条件与厌氧发酵种泥对新鲜剩余污泥发酵产酸具有协同促进作用; 与接种发酵种泥相比, 碱性条件对新鲜剩余污泥厌氧发酵产酸促进能力高.
2016, 48(8):42-47. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.007
摘要:为考察镁离子对微生物燃料电池阳极微生物产电性能的影响, 利用电化学测量与高通量测序等方法对比研究不同浓度镁离子对微生物燃料电池阳极电势、电化学活性与阳极微生物群落结构等方面的促进作用.结果表明:当阳极底物中镁离子浓度分别为0.5(M1)、2.0(M2)和5.0 mmol/L(M3)时,微生物燃料电池阳极电势由对照组的-0.417 V(CK,vs. Ag/AgCl)分别降低至-0.443 (M1)、-0.469(M2)和-0.477 V(M3).相应地,功率密度也由36.65 mW/m2(CK)分别提高至40.19(M1)、44.21(M2)和45.48 mW/m2(M3).此外,阳极微生物的电化学活性与产电微生物量均随阳极底物中镁离子浓度的升高得到显著提高,说明镁离子能够提高微生物燃料电池的功率输出,对胞外电子传递过程有重要作用.
2016, 48(8):48-54. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.008
摘要:为解决污泥处理湿地(sludge treatment wetland,STW)污泥降解能力弱的问题,首次提出在STW系统中嵌入生物产电装制,以加速污泥湿地处理过程中污泥有机物的降解性能,同时回收污泥生物质能.启动以美人蕉为湿地植物的微生物燃料电池—污泥处理湿地系统(MFC-STW),通过电化学测量与有机物分析,考察不同进泥负荷下污泥湿地处理系统的有机物降解及产电性能.结果表明,MFC-STW系统的输出电压、内阻、功率密度均随进泥负荷增大而升高.系统的最大电压和最大功率密度分别为0.794 V和0.268 W/m3.在负荷期内,MFC-STW系统下层积存污泥含水率为84%,TCOD降解率为74%,较STW系统分别提高7%和11%.说明生物产电可促进污泥湿地处理过程中的污泥脱水和有机物降解性能.
2016, 48(8):55-60. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.009
摘要:为考察连续回流净水厂生产废水对出水水质的影响,采用中试实验模型,研究东北地区夏冬两季连续回流净水厂生产废水14 d的水质变化规律.夏季沉淀池污泥和反冲洗水最佳回流比分别为4%和6%,冬季为2%和6%.在满足沉后水出水浊度达标(< 2.5 NTU)的前提下,夏、冬两季废水连续直接回流工艺与不回用相比,可分别节约33.3%和18.2%的混凝剂投加量.在整个回流运行周期中,连续监测浊度、色度、UV254、TOC等出水水质指标,结果表明,与不回流相比,回流工艺可以有效提高污染物的去除,而且,较高温度时还可以提高污染物的去除率.在连续回流过程中,出水水质稳定,未发现明显的污染物富集现象.废水回流是强化混凝过程的有效方法.
2016, 48(8):61-66. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.010
摘要:为研究给水球墨铸铁管腐蚀特性及腐蚀对水质的影响,以球墨铸铁管为主体制作三电极反应体系,以微生物为控制变量利用电化学工作站测定球墨铸铁管电化学腐蚀参数,同时分析腐蚀体系内水体水质变化.结果表明:非灭菌组自腐蚀电位66 d均值-0.515 V,自腐蚀电流密度均值7.61×10-4 mA/cm2,期间水质迅速变差,总铁质量浓度3 d后超标,色度和浊度最终分别达72、115 NTU.灭菌组自腐蚀电位66 d均值-0.471 V,自腐蚀电流密度均值5.26×10-4 mA/cm2,腐蚀强度较灭菌组稍缓,但水体最终变成“黄水”.没有或失去防腐涂层而暴露于水体中的给水球墨铸铁管初期极易发生以电化学腐蚀为主的综合性腐蚀,严重影响水质
2016, 48(8):67-72. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.011
摘要:供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主,兼顾区域计量,可有效地控制城市管网漏失,为此,提出结合图论的PMA分区方法,首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区,确定分区数目;然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径,确定各个分区的供水管段;建立分区边界优化模型,运用模拟退火算法求解该模型;最后结合人工经验对部分分区进行适当合并,形成最终方案并运用于Y市供水管网实例,取得良好结果.该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验,很大程度降低分区的工作量,并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间,可用于指导实际供水管网的PMA分区.
2016, 48(8):73-77. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.012
摘要:管道的腐蚀和阻塞直接影响管道壁厚变化,为此,推导频域响应函数评估管道壁厚变化.通过连续方程和动量方程推导系统场矩阵,提出基于频域响应函数管道壁厚评估模型.通过频域响应压力函数(h)和峰值数目(m)对管道壁厚变化位置和壁厚变化长度进行精确评估,并且通过实验对理论方程进行验证,定位误差小于4%.由于壁厚改变程度直接影响共振峰偏移,最终通过建立频域响应模型评估管道当前状态
王磊 , 黄松 , 黄丹曦 , 王旭东 , 吕永涛 , 贾世发
2016, 48(8):78-83. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.013
摘要:为进一步探究经不同改性添加剂(聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚乙烯醇PVA和聚乙二醇PEG)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜表面对牛血清蛋白(BSA)的动态吸附行为,用旋转涂覆法将膜固定在晶片表面,采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究不同改性膜表面上的蛋白质吸附行为以及吸附层的黏弹性随时间的变化规律.结果表明:BSA的吸附行为不仅与膜表面的亲水性有关,还受其表面化学性质的影响.不同亲水性条件下PVDF/PEG膜表面吸附量较少且不易清洗;对于PVDF/PVP和PVDF/PVA膜,随着亲水角减小,|-ΔD/Δf|值变化显著,吸附层的构象也发生明显的变化.不同添加剂所含的特殊官能团(—OH、—O—和—CON—)不仅能够降低膜表面污染物的吸附量,还能够影响吸附层的结构,易于清洗.
2016, 48(8):84-90. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.014
摘要:为揭示不同有机物形成的污染层对硫酸钙在纳滤膜面结垢行为的影响,选用牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)、海藻酸(SA)作为典型有机污染物对聚酰胺复合纳滤膜进行污染,之后进行硫酸钙结垢实验.利用扫描电镜(SEM)观察不同污染条件下的硫酸钙形态,采用原子力显微镜(AFM)结合自制的硫酸钙探针测定不同污染条件下膜-硫酸钙及硫酸钙-硫酸钙之间的作用力.结果表明:与新膜结垢相比,有机物吸附在纳滤膜上改变了膜面性质,影响硫酸钙晶体成核机理.3种有机污染条件下硫酸钙结垢污染程度为SA>HA>BSA.这是因为SA与Ca2+的相互作用可缩短硫酸钙晶体成核时间,增大晶体尺寸,导致纳滤膜通量迅速下降;HA与Ca2+络合增大了结垢层的厚度和密实度,导致纳滤膜通量衰减较大;而BSA与Ca2+的结合能力较弱,加上其特殊的心形分子结构,导致该情况下硫酸钙结垢程度弱于其他两种有机物条件.
2016, 48(8):91-95. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.015
摘要:为解决水厂滤池反冲洗周期逐渐缩短的问题,利用HCl、Na2SO3与H2O23种脱膜剂,对表面滤膜过度增长的石英砂活性滤料进行静态脱膜实验,确定最适脱膜剂投量与脱膜时间,应用于中试动态过滤系统中.利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线荧光光谱分析(XRF)对脱膜前后滤料进行微观表征.结果表明:静态实验确定HCl的最适投量为14.6 mg/g,Na2SO3与H2O2的最适投量均为11.7 mg/g,3种脱膜剂最适脱膜时间均为40 min;中试系统经脱膜剂处理后,滤层空隙率与反冲洗周期均明显提高,HCl脱膜效果尤其突出,经HCl处理后,滤层空隙率由脱膜前的27.7%提高至39.1%,反冲洗周期由脱膜前的33.7 h提高至61.6 h;同时,滤柱内石英砂滤料催化氧化活性并未受到影响,出水水质仍稳定达标.SEM及XRF表征结果表明,滤料表面的滤膜被部分剥离,滤膜表面形貌与元素组成均无明显变化.综合考虑反冲洗周期恢复效果与经济因素,HCl为最优的脱膜剂选择.
李硕 , 高乃云 , 邢美燕 , 张艳森 , 王帅锋 , 孙子为
2016, 48(8):96-101. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.016
摘要:为解决传统工艺难以有效去除水中有机微污染物的问题,采用紫外激活过硫酸盐技术(UV/PS联用工艺)降解水中残留的金霉素(chlortetracycline, CTC),对比UV/PS联用工艺与单独UV工艺、单独PS工艺对金霉素的去除效果,考察底物初始浓度、氧化剂投加量、pH对金霉素降解的影响,鉴定反应系统中的活性自由基并求出其反应速率.结果表明:单独UV工艺、单独PS工艺和UV/PS联用工艺对金霉素的降解均符合表观一级反应动力学模型,并且UV工艺与PS工艺联用可以大大提高金霉素的去除率;较低的底物初始浓度和较高的氧化剂投加量可以提高金霉素的降解速率;pH对表观速率常数有一定影响,kobs在pH为3和7处分别达到最大值和最小值;UV/PS系统中参与氧化金霉素的主要活性自由基为SO4-·,其与金霉素的反应速率为8.8×108 L·mol-1·s-1.
师杰 , 赵志伟 , 崔福义 , 梁志杰 , 孙天一 , 聂亚林
2016, 48(8):102-107. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.017
摘要:为提高活性炭纤维(ACF)对水中重金属离子的吸附性能,采用两种不同改性方法对ACF进行改性处理,比较其对水中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的竞争吸附效能,并对改性前后ACF表面的物理化学特征变化进行分析.结果表明:改性ACF均具有较大的比表面积和孔容积;HNO3及Fe改性后ACF结晶程度较未改性ACF有所降低,且Fe改性ACF具有明显的Fe衍射峰.ACF对重金属离子吸附速率较快,60 min吸附基本达到平衡,HNO3及Fe改性ACF的吸附平衡时间有所增加.初始pH变化直接影响ACF对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的去除效果.3种ACF对重金属离子的亲和力顺序均为Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Co(Ⅱ),随着平衡质量浓度的增加,其对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附量增大,而对Co(Ⅱ)的吸附量呈先增加再下降趋势.Langmuir和Freundlich模型均能较好地描述竞争吸附中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)离子的吸附过程,但不能有效模拟Co(Ⅱ)离子的吸附过程.
2016, 48(8):108-114. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.018
摘要:针对表面加工工业园区来水量不定、水质复杂及物化预处理单元对重金属处理不完全,导致其污水处理厂的生物处理单元受到重金属影响的问题, 以电镀废水中常见的Cu2+为研究对象,从电镀废水活性污泥中分离得到两株对铜离子耐受能力较强的菌株,分别命名为L2和L3.考察吸附时间、pH、温度和初始Cu2+质量浓度对耐铜功能菌吸附去除Cu2+的影响.结果表明,在LB培养基和电镀废水培养基中,L2和L3均有较高的Cu2+最小抑制浓度,且可在短时间内实现吸附平衡,最佳pH和温度均为6和28℃.在此环境条件下,Cu2+最大吸附量分别为34.15和45.68 mg/g,可实现快速高效地去除废水中的重金属.
曾涛涛 , 廖伟 , 谢水波 , 荣丽杉 , 李仕友 , 蒋小梅 , 马华龙
2016, 48(8):115-120. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.019
摘要:为揭示柠檬酸废水生物处理过程中功能菌群作用机制,以柠檬酸工业废水内循环厌氧反应塔(IC)中厌氧颗粒污泥为研究对象,统计颗粒粒径分布,通过环境扫描电子显微镜(ESEM)观察颗粒微观形态结构,利用高通量测序技术分析微生物多样性及菌群特征.结果发现,粒径在1.0~4.0 mm的颗粒所占比例最多,为74.4%.ESEM显示微生物分布以球形细菌为主.高通量测序得到8 397条有效序列,可划分操作分类单元(OTU)873个,Alpha多样性指数显示样品文库覆盖率0.936,Shannon指数为4.376,而ACE指数与Chao1指数分别为3 415.51与2 246.51,反映颗粒污泥中微生物种类与数量均较多.微生物菌群主要包括4大类,分别为可降解有机物的水解发酵菌群Paludibacter、Parabacteroides、Erysipelotrichaceae、Clostridium、Phascolarctobacterium、 Aminobacterium、Saccharofermentans与Alkaliflexus(所占比例之和为24.93%);产氢产乙酸菌群Petrimonas与Syntrophomonas(所占比例之和为34.89%);产甲烷菌Methanosaeta(3.44%)及可耐受工业废水毒害的微生物菌群Levilinea、Longilinea与Thermovirga(所占比例之和为14.62%).
2016, 48(8):121-126. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.020
摘要:为了解油漆工人对二苯甲酮(benzophenones,BPs)型紫外吸收剂的暴露情况,于2013采集哈尔滨市10个油漆工人和10个普通人群的尿液样品,分析尿液中2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-3)、4-羟基二苯甲酮(4-HBP)、2, 4-二羟基二苯甲酮(BP-1)、2, 2′, 4, 4′-四羟基二苯甲酮(BP-2)、2, 4-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-8)等5种BP型紫外吸收剂的污染特征.结果表明,BP-3、4-HBP、BP-2和BP-8普遍存在于油漆工人尿液中,BP-2和BP-8是油漆工人尿液中主要的BP型紫外吸收剂.油漆工人尿液中BP-3、4-HBP和BP-2具有相同的来源,4-HBP和BP-8具有相同的来源,BP-2和BP-8的来源不同.油漆工人体内BP型紫外吸收剂的日排泄量高于普通人群,说明油漆工人的工作环境与BP型紫外吸收剂的暴露有关,长期接触油漆、涂料等粉刷材料可增加BP型紫外吸收剂在人体内的暴露量.
2016, 48(8):127-130. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.021
摘要:为评价短链氯化石蜡对斑马鱼胚胎的发育毒性,以斑马鱼为模式生物,观察不同质量浓度的短链氯化石蜡C10 (50.2% Cl)暴露24,48,72和96 h后斑马鱼胚胎/幼鱼的死亡率、孵化率、畸形率和体长.结果表明,C10 (50.2% Cl)在斑马鱼的早期发育阶段可引起一系列非致死效应和致死效应.高质量浓度(1 000和10 000μg/L)短链氯化石蜡可导致96 h斑马鱼胚胎死亡率显著升高(达100%),48 h抑制胚胎的孵化,并诱发一系列的发育畸形.C10 (50.2% Cl)在斑马鱼幼鱼中引起的畸形表型主要包括脊柱弯曲,卵黄畸形,心包囊肿,尾部畸形和鱼鳔发育缺陷.低质量浓度组和高质量浓度组C10 (50.2% Cl)均能够抑制斑马鱼幼鱼的生长速度,目前的环境质量浓度已具有一定程度的水生生态风险.
丁文川 , 李桥 , 梁国强 , 向星光 , 曾晓岚 , 苏晴
2016, 48(8):131-135. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.022
摘要:为考察生物炭三维电极对水中氨氮的作用机制, 以生物炭为反应介质构建三维电极反应器, 研究其对无氯水体中氨氮的去除效果,并探究水中氨氮的转化机理.结果表明, 生物炭三维电极可以在短时间内对氨氮高效去除(氨氮初始质量浓度ρ0=100 mg/L, t=3 h, η=45.72%), 去除过程符合一级动力学模型, 且氨氮的转化过程是一个消耗OH-的反应过程.反应器系统中反应产物分析证明, 生物炭吸附作用对氨氮去除贡献甚微, 氨氮主要通过直接氧化和间接氧化作用得以去除, 最终转化为等量的N2和NO3--N而得以去除.
2016, 48(8):136-140. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.023
摘要:为使热网加热器具有最优的换热性能,基于粒子群优化算法,以(火积)耗散数为目标函数,提出热网加热器优化设计的最小(火积)耗散优化方法.与传统的热网加热器设计计算不同,本文的优化设计不预先设定热网加热器的结构,通过优化确定热网加热器的最佳尺寸,同时,热网加热器优化设计考虑了工质的相变,以潜热修正值对壳侧蒸汽凝结的对流换热系数进行修正.对一热网加热器优化设计结果表明,通过优化设计,热网加热器的效能增加7.8%,同时热网加热器功率消耗下降19.6%,表明当热网加热器的热力性能最优时,其功耗达最小值.
2016, 48(8):141-146. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.024
摘要:为分析液氢和液氮两种低温流体介质的空化特性,通过对CFX软件二次开发,将Schnerr-Sauer空化模型和液氮、液氢随温度变化的物性参数嵌入到CFX求解代码中,同时耦合求解考虑汽化潜热影响的能量方程,从而在考虑热力学效应条件下,开展了液氢和液氮绕水翼空化流动的三维数值模拟研究,并将计算结果与试验数据进行对比,验证了数值方法的有效性.计算结果表明, 热力学效应对液氢空化区域压力和温度参数变化影响更显著,在液氮空化核心区域内液相体积分数比液氢中的更小,在空泡尾部闭合区域从汽相向液相转化迅速.汽-液两相间质量传输特性可作为评估空化区域内温度、压力以及相体积分数分布的有效依据.
2016, 48(8):147-153. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.025
摘要:为研究超空泡航行体在加速阶段动力学建模及稳定控制设计问题,根据空泡截面独立膨胀原理研究了空泡形态及其轴线的偏移,并考虑了空泡记忆效应、重力、空化器定向效应及航行体攻角的影响.采用细长体理论计算了超空泡航行体各区域的流体动力,建立超空泡航行体加速段纵平面内运动数学模型,设计了基于输入输出精确线性化的深度跟踪控制器,并对此进行数学仿真.仿真结果表明:控制器跟踪效果良好;滑行力在极短时间内变为零,有利于提高航行体的稳定性及减小部分沾湿区的摩擦阻力.
2016, 48(8):154-160. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.026
摘要:将低渗透枯竭气藏改建为地下储气库的关键问题之一是气水界面的稳定性.为分析以CO2做垫层气的低渗透气藏改建储气库在扩容建库和季节调峰时气水界面的稳定运移,根据枯竭气藏储层的特点,建立基于低渗透微裂缝储层的双重孔隙介质模型.以中原油田文23改建储气库的地下储层为研究对象,讨论扩容建库时CO2垫层气的注入方式对气水界面稳定性的影响,以及储气库季节调峰时气水界面的运移特性.研究表明:在扩容建库阶段,CO2连续注气驱水能快速扩容,但降低了气水界面和储层内压力场稳定性;间歇注气扩容方式在4个周期后扩容速率降低了4.8%,但更好地保证气水界面的稳定运移和储层内压力场的稳定;在季节调峰阶段,溶解态和超临界态CO2的相互转换更好地保证气水边界和储层内压力场的稳定,同时提高储层空间利用率.
2016, 48(8):161-165. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.027
摘要:为开发具有优良循环性能和安全性能的大型锂离子电池的正极材料,将不同比例的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2和LiMn2O4材料进行共混,研究了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2和LiMn2O4共混以及共混比例(10∶0、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、0∶10)对锂离子电池的首次放电性能、循环性能和倍率性能以及交流阻抗和循环伏安曲线的影响,并采用扫描电镜对电极材料进行了表征.研究结果表明,共混比例会影响材料的电化学性能,8∶2,7∶3和6∶4配比的混合材料的体积比容量、循环性能和倍率性能要好于纯LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2和LiMn2O4材料.其中,8∶2配比的材料性能最好.
2016, 48(8):166-170. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.028
摘要:为明晰LiMn1.5Ni0.5O4正极材料的动力学性能,采用水热辅助共沉淀法合成了尖晶石LiMn1.5Ni0.5O4正极材料,并采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和电化学阻抗(EIS)研究了材料的结构和锂离子嵌脱动力学.实验结果表明:共沉淀法制备的LiNi0.5Mn1.5O4材料颗粒呈均匀球形,且平均粒径较小,粒度分布较窄.在循环过程中,LiNi0.5Mn1.5O4的电荷转移电阻增大,锂离子扩散系数减小,进而电子电导率和离子电导率下降.温度升高后,LiNi0.5Mn1.5O4材料的溶液电阻变化不大,但是电荷转移电阻逐渐增大,锂离子扩散系数逐渐减小;此外,随着温度的升高,LiNi0.5Mn1.5O4材料的溶解速度加快,从而导致SEI膜的厚度增大.LiNi0.5Mn1.5O4材料的嵌脱锂动力学与温度和循环次数有密切关系.
张策 , 孟凡超 , 万锟 , 陈智朋 , 刘宏伟 , 崔刚
2016, 48(8):171-178. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.029
摘要:针对软件可靠性增长模型SRGM(software reliability growth model)在可靠性评估与保障中的重要作用,为全面掌握SRGM的建模与工作机理,对SRGM的典型建模过程以及不同模型间的性能差异进行深入研究.首先剖析了SRGM建模的基础假设和含义,梳理了SRGM的发展演化历程;然后分析了两类基本SRGM建模流程与关联,针对考虑更多真实测试情况的建模趋势,对不完美排错相关与考虑测试工作量TE (Testing-Effort)相关的SRGM建模过程进行了剖析;最后选取8个典型的模型在4个失效数据集上进行实验,依据度量与拟合结果进行了模型差异化的深入分析.研究分析表明,客观上不同失效数据集间的差异以及主观上研究人员对测试过程认知的差异是造成SRGM性能差异的主要根源.进一步建立更为准确与全面的SRGM,在有限的数据集上选取出优秀的SRGM已成为当前研究中亟待解决的难题.
2016, 48(8):179-184. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.030
摘要:为研究不同密实度双机组垂直轴潮流能水轮机在不同初始相位角下的水动力性能,采用CFD数值模拟方法得到各个水轮机组的效率曲线变化规律,并通过分析不同密实度水轮机在不同初始相位角下的压力云图和涡量图,解释变化机理.研究结果表明:相位角对不同密实度双机组水轮机的效率影响规律相似,随着相位角的增大,1号机组中高速比效率逐渐减小,而2号机组效率随着相位角增加而增大;当不同密实度水轮机处于中间相位角时,两个机组的效率基本一致,有利于电能输送,且此时机组受到的压力最小.所以不同密实度潮流能双机组水轮机应选取中间相位角为最优相位角.
2016, 48(8):185-188. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2016.08.031
摘要:目前采用的球面流或半球面流模型所预测的饱和土体渗透系数普遍低于实测值, 为提高孔压静力触探(CPTU)测试技术确定饱和土体水平渗透系数的准确性,针对初始超孔隙水压力的分布形式、孔压过滤环的位置和渗流模型3个主要问题,在回顾前人方法基础上,提出一种基于CPTU确定饱和土体水平渗透系数kh的改进方法.根据已有研究成果,将锥肩附近初始超孔隙水压力视为负指数型衰减分布,结合圆柱面径向渗流模型,推导出饱和土体水平渗透系数的计算公式,应用算例验证了本文方法的合理性,再结合上海某地的实测数据,将本文方法与已有方法进行对比分析,研究结果显示:本文方法计算的渗透系数大于已有方法,更接近室内渗透试验的结果;CPTU测试技术可用于连续且快速地计算饱和土体水平渗透系数.
您是本站第 4754718 访问者
地址:哈尔滨南岗区西大直街92号136信箱
邮编:150001 传真:0451-86418376
电话:0451-86418376 E-mail:hitxuebao@hit.edu.cn
备案号:京ICP备09084417号-23
版权所有:哈尔滨工业大学学报 ® 2025 版权所有