2017, 49(8):1-7. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201509117
摘要:为研究不同容积交换率对同步亚硝化-厌氧氨氧化与反硝化工艺(SNAD)污泥颗粒化及稳定运行的影响, 采用容积交换率分别为37.5%(R1) 和75%(R2) 的SBR进行对比实验.结果表明,R1仅用36 d就实现了颗粒化,比R2快1/3,且颗粒化过程中R1的污泥流失较小; R1总氮去除速率(RNR)、单位MLVSS好氧氨氧化活性(RAO)和厌氧氨氧化活性(RAN)分别为0.356 g·L-1·d-1,0.113 0和0.080 9 g·g-1·d-1; R2的RNR、RAO和RAN分别为0.248 g·L-1·d-1,0.093 6和0.070 5 g·g-1·d-1.由此表明:较小的容积交换率有利于减少絮体流失,从而加快SNAD污泥的颗粒化进程; 有利于提高AOB与AnAOB的活性以及抑制NOB活性,从而实现SNAD工艺稳定高效的去除效果.
杨海燕 , 王灿 , 赵焱 , 鄢忠森 , 佘沛阳 , 梁恒 , 徐叶琴 , 李圭白
2017, 49(8):8-14. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607077
摘要:为探讨东江水中引起超滤膜污染的成分及其污染机理, 分别于旱季(11月底)和雨季初期(3月底)对东江水进行超滤膜污染试验, 分析原水、超滤出水及化学清洗液亲疏水性及分子质量分布等水质特性, 并采用膜堵塞模型对膜污染数据进行拟合.高效液相色谱(HPSEC)联合分峰技术(peak fitting)对水质进行分析发现, 东江水中有机物的主要组分为生物聚合物(98 ku)、腐殖质(1 200 u)、腐殖质基本单元(610 u)及低分子中性物质(270 u).尽管雨季时东江水的生物聚合物和腐殖质组分较旱季时有所增多, 两时期试验中的主要膜污染物质都是具有亲水性的生物聚合物及低分子中性物质.膜堵塞模型拟合膜污染过程的结果表明, 生物聚合物在膜表面形成滤饼层及低分子中性组分标准堵塞(窄化膜孔)导致膜污染.
2017, 49(8):15-19. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612045
摘要:为考察腐殖酸(HA)预处理对硝化菌——氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的影响, 将不同质量浓度梯度的腐殖酸(HA)分别投加到全程硝化污泥Sc1(硝化活性较低)和Sc2(硝化活性较高)以及短程硝化污泥Sp(硝化活性较高), 预处理24 h, 每种污泥均采用相同的HA质量浓度梯度(0、80、160、240 mg/L)处理.结果表明, 当采用80 mg/L(50 mg/g MLVSS)的HA预处理后, 污泥Sc1的NOB活性就有了显著提高, 硝化反应过程中的硝态氮积累率(RNA)由不投加HA预处理时的26.32%增加至78.82%, 而氨氧化速率(RAO)没有显著变化, 表明HA预处理对AOB的活性没有影响而提高了NOB的活性.对于污泥Sc2, 投加不同质量浓度的HA预处理既没有改变RAO也没有影响RNA, 这说明对于活性较好的AOB和NOB, HA预处理并没有进一步提高其活性, 同时也不会抑制其活性.对于污泥Sp, HA的预处理没有破坏其短程效果, 基本没有NO3--N的积累.因此, HA预处理对于AOB活性基本没有影响, 但是影响了NOB的活性, 在其活性不高时, 能提高其活性, 在其活性高时, 既不会被进一步提高也不会被抑制.
罗从伟 , 马军 , 江进 , 关朝婷 , 庞素艳 , 时玉龙 , 翟学东 , 武道吉
2017, 49(8):20-24. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201610044
摘要:为考察高锰酸钾(KMnO4)耦合紫外催化过一硫酸盐(PMS)对六氟双酚A(BPAF)去除效能, 研究水体pH、PMS浓度和KMnO4投加量对UV/PMS/KMnO4体系去除六氟双酚A的影响, 并在实际水体中对比UV/PMS及UV/PMS/KMnO4对六氟双酚A的去除效果.结果表明, KMnO4能够有效地促进UV/PMS对BPAF的去除.UV/PMS/KMnO4对BPAF的去除率随PMS投加量的增加而增加.KMnO4投加量的增加(0~1.5 μmol/L)能够促进BPAF的降解, 但是当达到一定浓度时, 其促进作用不再提高.在偏中酸性条件下, BPAF的去除率随着pH增加而降低, 但是当pH在碱性条件下, BPAF的去除率随pH增加而显著增加.在4种实际水体中, UV/PMS/KMnO4工艺比UV/PMS对BPAF的去除率高12%~14%, 这种促进可能是由于氧化体系中产生的中间价态锰的催化氧化作用.
刘璟言 , 卢小艳 , 朱燕茹 , 许仕荣 , 张金松 , 马军 , 郭建宁
2017, 49(8):25-30. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201606070
摘要:为研究水处理中超滤膜的老化规律, 利用低浓度的氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、次氯酸钠(NaClO)、盐酸(HCl)和柠檬酸(H3Cit)老化聚偏氟乙烯超滤膜.通过纯水通量、TOC截留率、扫描电镜图像、拉伸性能、傅里叶红外光谱等方法表征超滤膜老化的特性, 探索生产中使用的酸碱及氧化剂对PVDF超滤膜结构和性能的影响.结果表明, 酸、碱及氧化剂的使用均会导致PVDF膜的结构及性能退化, 特别是NaOH和NaClO, 其影响更为明显.经NaOH、Na2CO3和NaClO老化75 d后, TOC截留率从36%分别降低至15%、27%和17%.NaOH老化15 d后断裂拉力和伸长率降低11%和20%.碱和氧化剂对膜的截留效果及机械性能的影响大于酸清洗剂.NaClO对膜表面亲水性的影响显著高于其他清洗剂.PVDF的脱氟化氢反应产生C=O和C=C键是超滤膜老化的直接原因之一.
2017, 49(8):31-36. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201612067
摘要:为高效地去除水中环境激素类污染物, 采用共沉淀法合成了氧化石墨烯负载钴尖晶石铁氧体(GO/CoFe2O4)催化剂, 催化过硫酸盐(PMS)去除水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP).采用SEM、TEM、XPS、XRD对催化剂进行表征, 研究不同条件下催化PMS去除水中DBP的效果, 提出催化PMS反应机理.结果表明, GO/CoFe2O4为颗粒状尖晶石结构, 室温下, DBP初始浓度为2 μmol/L、催化剂投量为0.1 g/L、PMS浓度为20 μmol/L、pH为7时, GO/CoFe2O4催化PMS体系对DBP的去除率可达89%, 使用5次后催化效果仅降低5%.该新型复合催化剂高效、具有磁性、方便回收, 具有良好的工程应用前景.
2017, 49(8):37-41. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201606038
摘要:针对碳源对反硝化脱硫工艺运行效能影响不明问题, 实验采用UASB反应器, 考查两种不同碳源(乙酸钠和苯酚)条件下反硝化脱硫工艺碳氮硫去除效果及单质硫累积率, 在此基础上, 通过批次试验进一步探究碳氮硫降解及转化规律.结果表明:乙酸钠为碳源, HRT为2.5~10 h, NO3--N、S2-和Ac--C去除率分别保持在93%、90%和99%以上, 单质硫积累率稳定在41%以上;而苯酚为碳源, HRT为10 h, NO3--N、S2-和C6H5O--C去除率分别达67%、85%和50%, 但硫化物均转化为硫酸盐, 无单质硫累积.批次试验表明, 乙酸钠为碳源时, S2-氧化速率(qS2-) > 乙酸盐氧化速率(qAcetate) > S0的氧化速率(qS0);而苯酚为碳源时, S2-氧化速率(qS2-) > S0的氧化速率(qS0) > 苯酚氧化速率(qPhenol), 从而使得硫化物的氧化产物有所差异.
2017, 49(8):42-48. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607006
摘要:微生物电化学系统在面向实际废水处理时, 表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能, 将连续搅拌釜式反应器与之耦合, 构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:以连续流方式运行, 在水力停留时间为12 h, 进水COD浓度为6 000 mg·L-1时, 系统内4个电池的最大功率密度分别达(583±9), (562±7), (533±10) 和(572±6) mW·m-2, COD去除率为(87.1±1.1)%, 甲烷产率为(1.48±0.15) L·L-1·d-1.与对照的连续搅拌釜式反应器相比, 其COD去除率及甲烷产率分别提高了61.6%及244.2%.焦磷酸测序结果表明, CSMER底端的全混流搅拌区(CMZ)以Clostridium(10.0%)、Acidaminococcus(11.7%)及Lactococcus(10.8%)等水解发酵菌群为优势细菌菌属;顶端的微生物电化学区(MEZ)以产电菌Geobacter(14.5%)占优势.CSMER中相对复杂的细菌群落结构使其同时含有丰度较高的嗜乙酸产甲烷菌科(52.2%)和嗜氢产甲烷菌科(47.1%), 而底端CMZ的厌氧消化过程与顶端MEZ的产电过程之间的协同作用是实现该系统性能优于对照反应器的主要原因.
钟丹 , 袁一星 , 马文成 , 吴晨光 , 袁媛 , 李阳青
2017, 49(8):49-54. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201608050
摘要:为研究生物膜与余氯衰减之间的交互作用, 通过静态试验、动态试验相结合的模拟方式, 在自制供水管网模拟装置内进行实验.选择铸铁、PE、不锈钢3种管材及1, 3, 4 mg/L 3个投氯量, 多角度研究不同质量浓度余氯存在条件下生物膜的形成和发展差异, 以及生物膜作用下的余氯衰减情况, 探讨管网内余氯和生物膜的相互影响.结果表明:余氯质量浓度对生物膜的形成和发展具有较显著的影响, 另一方面, 在生物膜作用下, 余氯衰减呈现不同的规律, 二者之间交互作用, 具体表现为:投氯量升高, PE和不锈钢管内生物量均逐渐降低, 而铸铁管内生物量反而升高;在生物膜作用下, 余氯衰减分为快速消耗阶段(0~30 min)和稳定消耗阶段(30 min之后);铸铁管内生物膜对余氯衰减状况影响较大, PE管次之, 不锈钢管对余氯衰减影响最小;生物膜的生物多样性对余氯衰减影响不大, 而生物量与余氯衰减之间关系密切;流速和初始氯质量浓度对余氯衰减影响较大.本研究结果可为供水管网氯消毒的控制以及氯衰减模型的建立提供必要的理论支撑, 强化管网水质安全的保障
2017, 49(8):55-59. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605095
摘要:为了对城市管道漏失进行有效控制, 根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法, 确定管网节点的漏失系数, 建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解, 以管道漏失量最小化为目标函数, 以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件, 求出减压阀安装数量及安装位置, 再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程, 对实际的管道漏失控制具有指导意义
2017, 49(8):60-64. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605097
摘要:目前, 国际上对供水管网漏失量化理论研究较少, 而常用的计算漏失量的方法也均存在一定不足.为此, 基于信息控制领域常用的Kalman滤波分析算法, 构建管网系统漏失模型的状态方程与观测方程, 并递推计算出管网的漏失量.进一步在实验室进行漏失模拟实验, 利用Kalman滤波算法建立漏失模型并分析实验数据, 结果表明, 应用基于Kalman滤波算法的漏失模型计算供水管网漏失量是可行且可靠的, 可为供水行业制定有针对性的供水管理及技术措施、降低漏失量、提高管网控漏水平提供依据
郭佑罗 , 高乃云 , 关小红 , 朱思瑞 , 鲁仙 , 安娜
2017, 49(8):65-70. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201604126
摘要:为解决传统工艺难以有效去除水中有机污染物的问题,采用紫外激活过硫酸盐工艺去除水中典型PPCPs类物质双氯芬酸钠,考察双氯芬酸钠初始质量浓度、过硫酸盐(PS)投加量、溶液pH、阴离子质量浓度和腐殖酸(HA)投加量多种因素对紫外(UV)激活PS去除双氯芬酸钠的影响,并分析反应后中间产物可能的降解路径.结果表明:该工艺降解双氯芬酸钠与准一级动力学模型相符(R2≥0.95),准一级反应速率常数随双氯芬酸钠初始质量浓度增加而减小,但随PS投加量的增加双氯芬酸钠的降解速率快速增大.不同的pH环境对双氯芬酸钠的降解有一定影响,溶液pH从酸性到碱性的过程中, 反应速率常数的总体趋势增大.溶液中的阴离子会对系统降解双氯芬酸钠产生影响, 碳酸氢根离子总体呈促进作用,氯离子呈抑制作用.HA的存在对系统去除双氯芬酸钠有较强抑制作用.SO4- ·可能与双氯芬酸钠分子发生去羧基、去羟基等反应,主要生成N-苯基-2, 6-二氯苯胺、1-(2, 6-二氯苯基) -2吲哚酮、2-二氢吲哚酮及醛类物质等中间产物
2017, 49(8):71-77. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201607073
摘要:针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制
2017, 49(8):78-82. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201608035
摘要:为解析超滤过程蛋白质带电性能对水合作用力的影响机制,在牛血清蛋白(BSA)带正电、中性及负电条件下, 分别考察PVDF-BSA及BSA-BSA之间的相互作用力随离子强度的变化特征, 结合相应条件下BSA的Zeta电位变化特征, 探讨超滤过程蛋白质带电性能对水合作用力的影响机制.结果证实BSA带电性能是影响水合作用力的关键因素.在BSA带正电条件下, 作用力随离子强度的增大而增大, 主要是因为BSA带正电时无水合作用存在, 静电作用力的变化是控制膜污染的主要因素.在BSA电中性及负电条件下, BSA及PVDF膜面吸附累积大量的水合阳离子, 随离子强度的增大, 有效触发PVDF-BSA及BSA-BSA之间的水合排斥力, 进而大幅度减缓膜污染; 且在BSA等电点更容易观察到水合作用现象
2017, 49(8):83-89. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201606089
摘要:为考察铝盐在好氧颗粒污泥形成过程中的强化作用, 通过在不同SBR反应器运行的第10~16天分别投加聚合氯化铝(PAC)和硫酸铝的方式来促进颗粒污泥的形成.探讨不同铝盐混凝剂的投加对颗粒污泥特性的影响, 解析铝元素在污泥成长过程中的质量分数变化和空间分布规律.结果表明:铝盐的投加加速了污泥的颗粒化过程, 对成熟颗粒污泥中EPS的化学结构有影响;停止加药后, 投加PAC的污泥中铝质量分数在16~29 d期间由30.46%降至0.43%, 投加硫酸铝的污泥中铝质量分数由45.69%降至13.29%.且在投加PAC之后, 其水解产物主要分布在污泥絮体的外围, 随着颗粒的成熟, 污泥中铝元素的分布低于检测限;而硫酸铝经水解聚合后与污泥充分接触, 在整个颗粒均有铝元素分布, 颗粒成熟后主要集中在颗粒的中心位置.这说明两种铝盐在颗粒污泥形成过程中的作用可能有所差别, PAC的投加主要是促进污泥EPS的分泌, 使微生物聚集;硫酸铝的投加主要是形成晶核并强化EPS的产生, 从而加速颗粒污泥的形成
梁大鑫 , 张巨擘 , 郑恺 , 邸明宇 , 郭元茹 , 王威
2017, 49(8):90-97. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201701056
摘要:为探究Fe3O4微球的光芬顿性能, 在200 ℃条件下, 利用溶剂热法成功制备出具有较好分散性、平均粒径(200±0.5) nm的Fe3O4微球, 并通过对其原料配比的探究进行样品优化.该合成方法所制备出的Fe3O4微球在Photo-Fenton降解亚甲基蓝方面有优秀的性能, 降解率达95%甚至以上.此外, Fe3O4微球具有易回收的优点, 仅利用磁场即可将其分离, 且回收率超过85%甚至90%.利用回收后的Fe3O4微球探究其重复利用率, 结果表明, 重复利用过程中样品催化降解效率与第一次使用时几乎相同.本研究探究了该样品降解亚甲基蓝的最佳反应条件, 其中当反应体系中加入15 mL过氧化氢且为酸性环境下降解效率达到最大
2017, 49(8):98-103. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201609076
摘要:为解决雨水泵站运行过程中存在的水泵频繁启停问题, 提出一种水泵机组启停优化方法.该方法通过分析泵站的设计参数和水泵机组运行原理, 建立启泵水位优化模型, 并运用暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)和粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm, PSO)对模型求解, 最终得到水泵机组的最优启泵水位.通过实例将优化方法与传统的人工调试方法进行对比, 验证了其可行性.研究结果表明:采用优化方法得到的启泵水位可使机组启停次数达到最小, 实现了较好的水泵启停效果.同时优化方法也避免了复杂的人工调试过程, 得出的优化结果为雨水泵站启泵水位的选取提供参考
2017, 49(8):104-108. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201511048
摘要:为比较不同乳源的乳脂肪球膜蛋白(MFGMPs)蛋白质组成、含量和功能差异, 用iTRAQ技术对水牛和奶牛MFGMPs进行分离、比较.采用Nano-HPLC-MS联合Q-Exactive的方法, 对MFGMPs进行分离和鉴定, 共鉴定出FDR≤0.01%的蛋白质424个, 差异极显著蛋白146个, 其中2倍(水牛/奶牛)上调蛋白20个, 下调蛋白25个.水牛MFGMPs差异蛋白为磷酸钠溶质载体蛋白和γ-谷氨酰转肽酶, 这两种蛋白具有载体和催化活性, 为生物体的合成、代谢提供基本组分.奶牛MFGMPs差异蛋白为黄嘌呤氧化还原酶和嗜乳脂蛋白, 这两种蛋白属于结合蛋白, 具有抑制肿瘤细胞的功能特性.结果表明, 奶牛和水牛MFGMPs中部分功能性蛋白在含量上存在一定的差异
2017, 49(8):109-115. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605004
摘要:城市化进程的快速发展使得城市区域形成了独特的局地气候, 为此, 提出热环境评估模型与地理信息系统GIS相结合的气候评估方法, 并选取空气温度Ta、热岛强度UHII以及室外空间的舒适性指标OUT-SET*作为评估参数.以广州市大岗北的规划区域为例, 对多地块条件下的气候参数进行模拟计算和空间可视化分析.结果显示:在整个研究区域内, Ta全天平均值分布在27.73~29.96 ℃, UHII全天平均值分布在-0.48~2.2 ℃, OUT-SET*全天平均值分布在29.05~33.44 ℃, 均体现出很大的空间差异性.对比土地利用分布图及绿地率与容积率的空间分布图可知, 热气候参数与热舒适参数都不同程度地受到下垫面特性参数的影响.通过对绿地率、容积率与UHII、OUT-SET*进行线性相关分析可知, UHII与绿地率和容积率均有显著的负相关, 相关系数为-0.433和-0.490;OUT-SET*与绿地率之间相关系数为-0.295, 负相关较弱, 而与容积率之间相关性系数为-0.79, 负相关显著;气候适宜的城市空间规划, 需要根据不同的气候评价指标和限度来合理均衡地配置下垫面特性参数
翟明洋 , 林千果 , 王香增 , 高瑞民 , 陶红胜 , 江绍静 , 王宏 , 梁凯强
2017, 49(8):116-122. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201610077
摘要:二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)作为能够实现煤化工行业温室气体大规模减排的前沿技术, 已成为当前研究热点.而管道运输是该技术得以实施的关键环节, 高昂运输成本是影响该技术大规模推广的主要因素.因此, 通过开发煤化工二氧化碳(CO2)捕集压缩、管道运输系统优化模型, 实现CO2管道运输系统内关键环节的工艺和技术优化配置, 降低捕集压缩、运输及注入整个系统的总成本.将模型初步应用于陕西延长榆林煤化工CCUS项目, 结果表明:当封存区域CO2封存需求量小, 而且能够在封存现场提供方便的液化压缩设备时, 榆林能化煤化工企业可以采用气相压缩输送方案, 并结合封存地点液化加压注入;对于大规模CO2封存及运输需求时, 推荐超临界/密相CO2输送, 能够有效减少封存区再次加压环节的成本, 从而使整个流程更为经济
2017, 49(8):123-128. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605093
摘要:为有效指导市政供热有限空间机械通风现场施工, 保障作业人员安全, 采用CFD方法对通风过程进行数值模拟计算, 研究通风过程中有限空间内部流场、温度场、氧气体积分数、二氧化碳体积分数的分布规律.结果表明:进行机械通风时, 相对于供热管沟, 小室内新旧空气替换较快, 温度下降及气体体积分数恢复都较为迅速;供热管沟内风流场受内部结构和热升力的影响, 风流主要沿管沟底部流动, 管沟顶部空气速度较小、温度较高、氧气和二氧化碳体积分数恢复较慢.针对所研究的管沟, 通风量为6 000、8 000、10 000、12 000、14 000 m3·h-1时, 最小通风时间应分别不小于45、32、22、15、10 min.实际作业中应以管沟中段顶部空气中的氧气体积分数作为衡量通风效果的关键参数
2017, 49(8):129-134. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201611129
摘要:为完善综采工作面呼吸性粉尘扩散模型, 解决模型中紊流扩散系数和紊流纵向弥散系数无法求解问题, 根据气溶胶力学和流体动力学理论, 结合综采工作面实际环境和呼吸性粉尘二次飞扬特点, 建立综采工作面移架产尘点与割煤产尘点耦合下的呼吸性粉尘扩散模型, 其中, 呼吸性粉尘二次飞扬采用镜像法.再通过相似实验, 按照原模比3:1, 搭建综采工作面实验场地, 确定采样点, 分别测出3种场景下各采样点的风速值与粉尘质量浓度值;结合实验数据, 采用梯度下降法求解紊流系数, 求解结果用于呼吸性粉尘质量浓度计算.将理论值与实验值对比, 结果表明, 在258个采样点中, 扩散模型的理论值与实测值的平均绝对误差率为29.66%, 证明了该理论模型的有效性, 可用于实际矿井下工作面呼吸性粉尘质量浓度的预测
2017, 49(8):135-140. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201605096
摘要:为研究掘进面爆破后排烟时间,推导掘进面炮烟运移规律公式,对排烟时间影响因素进行灰色关联度计算,得出主要影响因素的敏感性大小排序为:巷道出口到掘进面迎头的距离(0.827)>风筒口到掘进面迎头的距离(0.738)>风筒供风量(0.628)>炮烟中CO初始体积分数(0.547).在归来庄金矿掘进巷道中进行炮烟监测试验,研究了压入式通风条件下,风筒口到掘进面迎头的距离LO分别为10、15、20、25、30 m时,巷道出口到掘进面迎头的距离LP分别为40、60、80、100、120 m的排烟时间.研究结果表明:排烟时间随巷道出口到掘进面迎头的距离增加而变长,两者拟合成线性关系;排烟时间随风筒口到掘进面迎头的距离增加而变长,成非线性增加;排烟系数c与LO拟合成线性关系,并推导出不同工况下排烟时间的计算式;在试验及相似巷道的5个工况下进行验证,相对误差为6.1%,3.8%,5.4%、8.8%,9.3%,具有较好的准确性和可靠性
2017, 49(8):141-145. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201603037
摘要:密肋复合墙体是由钢筋混凝土肋构成的框格与内嵌轻质加气混凝土砌块组成, 是密肋复合墙结构的主要承力构件.由于密肋复合墙体特殊的制作工艺, 在混凝土肋与加气混凝土砌块相接触的位置处形成一黏结界面, 而此类黏结界面的性能目前仍不明确, 为此, 有必要在材料层次上对加气混凝土砌块与普通混凝土黏结界面性能进行研究.本文以密肋复合墙结构为研究背景, 采用棱柱体剪切试验的方法测定加气混凝土砌块与普通混凝土黏结界面性能, 分析黏结界面倾斜角度对试件的破坏形态和界面强度的影响.结果表明, 当倾斜角较小时, 试件发生界面剪切破坏, 而倾斜角增大, 试件趋向于发生轻质加气混凝土砌块材料破坏;根据试验数据拟合出τn关于σn的二次界面破坏包络线方程, 并分析界面变形特性, 提出界面切应力-滑移位移特征曲线, 为密肋复合墙结构构件层次和结构层次力学性能的研究提供理论和数值计算依据
2017, 49(8):146-151. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201604111
摘要:裂隙为污染物(或降雨)入渗提供了重要的优势通道, 裂隙与土体之间的水量交换是裂隙中优势流的重要形式, 通过水量交换率进行数学描述.而目前的研究主要针对砂土中的圆柱形裂隙, 对于黏土中的平板形裂隙与黏土间水量交换率的研究目前处于空白.本研究针对黏土中裂隙的特点设计一套试验装置, 通过含水量传感器和张力计等测量系统, 定量研究裂隙-黏土间的水量交换率, 并得到裂隙-黏土间的界面渗透系数.研究发现水量交换率在渗透初期最大, 随着土中基质吸力的降低而降低, 裂隙-黏土间的界面渗透系数比土体的饱和渗透系数大一个数量级.当土体的初始含水量不同时, 随着渗透的进行, 不同初始含水量土体中的水量交换率趋于一致, 约为7×10-6 s-1
2017, 49(8):152-157. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201510110
摘要:为研究水下航行体云状空泡稳定性, 通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究, 对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响, 分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响, 得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明:在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大, 在逆压梯度的作用下, 回射流形成并向航行体前部运动, 空泡前部由透明逐渐变为浑浊, 当回射流到达空泡前段, 空泡表面出现波动, 在回射流的作用下空泡以涡团形式发生脱落, 航行体模型肩部通气空泡的发展和脱落随着空化数的控制而呈现明显的不同;当空化数较大时, 空泡发生断裂、脱落两个过程;当通气量增大空化数减小后, 空泡呈现断裂、融合、脱落3个过程, 此时空泡呈现稳定发展的特性;空泡平均脱落速度随着空化数的减小而减小;实验结果也表明了不同时刻航行体表面压力脉动情况, 空泡闭合位置存在压力峰值, 航行体表面压力随着空泡的脱落出现波动
2017, 49(8):158-164. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201610118
摘要:为解决带有非匹配不确定的弹性高超声速飞行器(FHV)鲁棒跟踪控制问题, 设计一种基于有限时间干扰观测器的非奇异终端滑模控制器.首先, 通过将弹性模态的影响视为不确定, 与系统参数不确定一起处理为综合不确定, 将带有弹性的高超声速飞行器模型简化为便于控制器设计的面向控制模型;其次, 设计有限时间干扰观测器估计模型的综合不确定;进而, 基于干扰观测器, 设计一种新型的非奇异终端滑模面, 将高阶不匹配问题转化成一阶匹配问题, 进行控制器的设计; 最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器可以有效抑制非匹配不确定及弹性的影响, 实现了飞行器速度与高度的稳定跟踪控制
2017, 49(8):165-170. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201504135
摘要:为实现快速、精确、自动化、智能化的海底浅地层层界提取, 克服传统浅地层层界在复杂海洋环境下提取时的低效、模糊、主观性等缺点, 提出一种基于图像信息熵约束的浅地层层界划分方法.首先, 将浅剖图像分割为不同区块;然后, 在不同区块计算信息熵, 并结合钻孔数据, 建立信息熵与显著性参数关系模型;最后, 据此模型对整个浅剖图像进行层界划分.研究表明, 该方法克服了现有方法的不足, 实现了浅地层剖面层界的自适应、准确划分, 试验中取得了与钻孔层界深度、厚度同量级的精度.由此可知采用图像信息熵约束进行层界提取, 可以实现浅地层层界提取的自动化与智能化
2017, 49(8):171-176. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703059
摘要:为提高驾驶员对诱导信息的采用意愿, 基于结构方程模型(structural equation modeling, SEM)及改进式科技接受模型(technology acceptance model, TAM)思想, 构建了驾驶行为影响研究模型, 在已有研究基础上确定驾驶员对交叉口处诱导信息采用意向的影响因素, 可分为个体因素、系统(信息)因素及环境因素.通过对北京市驾驶员进行偏好调查得到1 544份有效样本数据, 对模型进行辨识及修正, 并利用统计分析方法验证模型假设.结果表明:交叉口诱导信息的采用意向受驾驶员对信息的感知有用性、对信息的信任程度及交叉口交通状况(环境)直接影响, 研究结果对提高诱导信息的服务效率具有重要的指导意义
2017, 49(8):177-188. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201703055
摘要:干湿沉降是影响大气中持久性有机污染物(POPs)在大气中分布、迁移和转化的一个重要因素.一方面干湿沉降能够去除大气中多溴联苯醚(PBDEs)等POPs, 另一方面干湿沉降将大气中的POPs带到土壤、地表水体以及沉积物中, 成为土壤、地表水体以及沉积物中POPs的重要来源之一.本文总结国内外大气中PBDEs干湿沉降研究, 从降水中的PBDEs的组成特征、干湿沉降通量、湿沉降清除率以及干沉降速率等方面对PBDEs干湿沉降进行综述.首次利用化合物分配空间图(CPSM)对PBDEs在大气中干湿沉降归趋进行模拟, 并与报道中大气干湿沉降的结果进行对比, 结果表明, CPSM图可以很好地描述PBDEs在大气中干湿沉降归趋, 即BDE-47主要存在于大气气相中;BDE-209主要吸附于干、湿沉降颗粒相中.最后对PBDEs干湿沉降的研究进行总结与展望
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