合流制溢流污染的影响及其控制技术发展

合流制溢流即未经处理的雨污废水直接流入受纳水体,是造成受纳水体污染和城市内涝的主要来源。首先,对合流制溢流的污染特征及其影响因素进行了总结,简要梳理了源头控制、处理设施、调蓄设施、雨天合流雨污水处理最新技术及其控制效果,以及合流制溢流控制实时控制、监测和预测的智能控制方法。合流制溢流灰色和绿色基础设施都是必要的,随着监测、降水预报、城市水文和水力模型及实时控制技术的成熟,合流制溢流系统向实时控制和模型优化预测策略发展。

基于内容分析法的城镇雨水系统碳排放核算研究进展

采用内容分析法,从核算对象、核算范围、核算方法及排放因子等方面,对现有城镇雨水系统碳排放核算研究情况进行了系统回顾。结果表明:现有研究基本明确了雨水系统碳排放核算公式,为开展多尺度雨水系统碳排放核算奠定了方法基础;现有研究核算了部分雨水设施部分阶段的碳排放因子,但存在核算范围不一致、方法不统一、排放因子不透明等问题,不同研究结果之间可比性较差,核算结果具有很大不确定性;雨水设施碳排放因子完整性较差,与形成统一规范的雨水系统碳排放核算体系存在一定的差距。为规范雨水系统碳排放核算体系,未来研究应重点关注截留式排水体制下雨水系统核算边界划分、直接碳排放精准测度和水能利用的碳抵消效应,逐步构建适用于雨水系统碳排放核算的综合因子数据库。

国内外城市平急两用排水防涝系统综述

为应对超出源头减排和雨水管渠承载能力的超量径流,平急两用排水防涝系统作为城市大排水系统重要的组成部分,能够有效减轻城市内涝灾害并提升城市防涝韧性。明确了平急两用排水防涝的定义,详细分类并分析不同类型的平急两用排水防涝空间及其功能,总结国内外平急两用排水防涝系统发展现状,探讨相关政策、标准,指出当前平急两用排水防涝理论和技术体系中存在的不足,梳理平急两用排水防涝的理论框架。结合国内外的实践案例,总结经验并提出未来平急两用排水防涝发展的建议。

燃气锅炉低氮排放技术应用与进展

在碳达峰和碳中和背景下,节能减排尤为重要。相比于传统化石燃料,天然气锅炉燃烧所生成的污染物较少,然而,燃气锅炉燃烧过程存在着NO_(x)排放量过高的问题。为持续深入推进大气污染防治工作,降低燃气锅炉燃烧全过程产生的NO_(x)排放量至关重要。相较于尾部脱硝技术,低氮燃烧技术具有更优秀的经济性与更广泛的适用性,因此常用于燃气锅炉改造中。简述燃烧过程中NO_(x)生成和还原机理,综述分级燃烧、烟气再循环、加湿燃烧等多种应用较广泛的低氮燃烧技术,并分析各自的降氮原理、影响因素及减排效率,总结各技术的优缺点。除此之外,关于低氮燃烧技术存在燃烧不稳定、效率低的问题,分析多种低氮燃烧技术集成实现降氮的可行性。

基于EnergyPlus和Jeplus+EA联合模拟的建筑围护结构及光储系统协同优化研究

建筑本体和可再生能源系统的协同作用对于降低建筑碳排放具有重要意义.以北京某办公建筑为例,基于NSGA-Ⅱ的优化算法,以运行阶段碳排放和生命周期成本为目标函数,以热舒适为约束条件,利用EnergyPlus和Jeplus+EA软件进行联合仿真,开展建筑围护结构和光储系统的协同优化研究.结果表明:配置光储系统可较大程度降低建筑电网购电量及运行阶段碳排放,虽然生命周期成本会略有增加,但其减碳效果,大于单纯依靠围护结构性能提升的传统做法;尽可能利用建筑空间配置光伏对减少碳排放及生命周期成本都是有利的;通过软件联合模拟可实现建筑围护结构和光储系统的协同优化,且较于各自独立优化,能取得更好的设计方案.

北京某片区海绵城市建设和运行中的碳排放核算研究

为量化海绵城市建设和运行过程中的碳排放,分析碳排放的关键影响因素,以北京某100 km^(2)片区为研究区,对其海绵城市建设和运行过程中的碳排放进行了估算,分析了海绵城市达标面积比例、径流总量控制率、压力流管网比例等控制指标与碳排放量的相关关系。研究结果表明:海绵城市建设阶段的碳排放主要集中在材料生产阶段,多数设施的材料隐含碳占建设阶段总碳排放量的80%以上,施工相关的碳排放相对较少;在相同雨水控制水平下,灰色雨水基础设施的碳排放高于绿色雨水基础设施;研究区在30 a全生命周期内建设阶段和运行阶段碳排放量(以CO_(2)计)分别为17.36万t和-16.71万t;海绵城市达标面积比例、年径流总量控制率、排水方式是影响海绵城市建设和运行过程中碳排放的关键因素,海绵城市达标面积比例和年径流总量控制率每提高1%,全生命周期碳排放量约分别减少0.19万t和0.25万t,压力流管网比例每减少1%,全生命周期碳排放量平均减少约249 t。

城市雨污合流制排水管道降雨径流污染特征研究

城市合流制排水管道旱季输送生活污水,雨季同时输送降雨径流,降雨量较大时易产生合流制溢流污染并对水环境造成危害。选取北京市2个典型合流制排水管道进行降雨径流监测,对典型降雨事件下径流SS、COD、TN、NH_(3)-N、TP、Pb、Zn七项水质指标进行分析,研究其水质污染特征。结果表明:SS、COD、TN、NH_(3)-N和TP在降雨径流过程中平均浓度(EMC)均超过参考标准限值,而重金属Pb、Zn污染程度较轻,2个监测点Pb、Zn的EMC均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)V类水标准限值;管道水质变化过程受降雨强度、污染物地表累积情况、管道沉积物冲刷情况等多种因素的影响,多数污染物浓度与降雨强度成负相关,与雨前干期长度成正相关;降雨强度、雨前干期长度及降雨量分布均会影响污染物的初期冲刷效应。

建筑垃圾资源化利用的减碳效益分析

为科学量化建筑垃圾资源化利用的减碳效益,运用生命周期评价方法,选取直接填埋为基准线,构建原料和废弃物运输、再生骨料生产以及废弃物填埋等阶段的碳排放计算方法,建立碳减排核算框架,并以北京某典型建筑垃圾资源化处置厂为例,测算并分析碳减排实施路径。研究结果表明:案例中每综合利用1亿t建筑垃圾可减少CO_(2)排放量约130.2万t。在建筑垃圾资源化利用生命周期中,减排量受运输距离和资源化率的影响。当运输距离增加到60 km,电力运输车相较于柴油运输车减排量下降速率慢11.7%;当资源化率提高至90%时,电力运输车相较于柴油运输车减排量增加3.39 kgCO_(2)e,采用电力运输车更减排。

城市地表径流胶体与溶解性有机物下渗共迁移行为

针对城市地表径流胶体与溶解性有机物(DOM)共存特性,考察下渗柱中径流胶体和DOM的出流浓度,分析进水流速、pH值、离子强度和胶体粒径变化时城市地表径流胶体与DOM的共下渗迁移行为.结果表明,径流胶体与DOM结合后,会显著促进对方向下迁移;进水流速越高,径流胶体对DOM的携带迁移越明显,两者的出流浓度越高;进水流速为10 mL·min^(-1)时,径流胶体和DOM的穿透曲线相对峰值浓度分别比5 mL·min^(-1)时提高了3.5%、8.1%;径流胶体-DOM混合溶液在pH值为6时的下渗共迁移速度最快;Na^(+)存在抑制了径流胶体与DOM的下渗共迁移;共存地表径流胶体粒径越小,DOM的下渗出流时间越早、出流峰值浓度越低.

氧化钙和木屑预调制污泥的低温干化特性研究

热泵干化是一种低碳节能的污泥干化方法,其运行温度一般不超过70℃。为提升污泥在低温条件下的干化速率,采用实验研究加数据分析方法,研究了空气温度、风速和添加剂比例对污泥低温干化特性的影响。实验结果表明,当空气温度在50~70℃,风速为0.5~1.7 m/s时,提高空气温度、风速和增大添加剂比例均可以提高污泥干化速率,CaO和木屑预调制污泥比纯污泥的平均和最大干化速率分别提高了14.2%和25.7%。通过双因素方差分析(ANOVA)表明,干化温度比干化风速对污泥干化的影响更大。通过非线性拟合,构建温度和风速变化对污泥干化过程的动力学模型,为低温条件下污泥干化提供数据基础。

烟气再循环的综合性能模拟研究与评价

目前燃气锅炉多采用烟气再循环降氮技术。为了深入探析烟气再循环技术的降氮效果与燃烧特性,利用CHEMKIN分析不同再循环率对NO生成的影响及其主要生成路径分析;利用FLUENT研究不同再循环率对炉内燃烧速度场、温度场和浓度场的影响;从不同角度对烟气再循环技术进行分析并给出综合评价。结果表明:25%再循环率时,NO质量浓度仅为19.26 mg/m^(3),降低了89.79%。18%再循环率时,排烟中CO质量浓度最低,约为150 mg/m^(3)。炉内燃烧温度可从1927℃下降至1595℃,N_(2)直接转化为热力型NO的反应路径占比大幅降低,仅为29.14%。燃气锅炉随再循环率的提升呈现出低NO排放以及低锅炉效率的趋势。

3D打印用砂浆的可打印性能研究

现有研究和相关技术标准多采用观测法检验3D打印材料的打印性能,缺少对可挤出性和可建造性的量化评价指标。本文基于流动度等常规工作性能指标对可打印性能的影响,提出挤出均匀性、累计形变率两个量化指标,用于评价3D打印材料的可打印性能,并在本试验条件下建立常规工作性能指标与打印质量的联系。结果表明:3D打印砂浆的挤出均匀性随流动度的增加先提高后降低,随动态屈服应力的增加而降低;累计形变率随高度保留率的增加而降低,随静态屈服应力的增加而降低。本试验参数条件下,当挤出均匀性小于3.5%、累计变形率不大于6%、动态屈服应力为200~800 Pa、静态屈服应力为1800~3300 Pa时,砂浆打印层数较高(不小于30层),可打印性能较好。

高锰酸钾氧化饮用水中醛类嗅味物质的效果及动力学研究

我国北方呼和浩特市以黄河为水源的JH饮用水厂近年来冬季经常有醛类嗅味物质检出,常规处理工艺如混凝、沉淀等对其去除效果有限,需要对其进行其它处理工艺的探究.本文选择高锰酸钾对水厂检出频率和浓度均较高的反,反-2,4-庚二烯醛(tt24hept)、反-2-辛烯醛(t2oa)、反,反-2,4-辛二烯醛(tt24oda)、反,反-2,4-癸二烯醛(tt24dda)和β-环柠檬醛(β-cyclo)5种醛类嗅味物质进行氧化控制研究,探究其去除效果、氧化动力学和氧化机理.结果表明,20℃,pH=7时,2 mg·L^(-1)高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质30 min后,去除率达75%以上.根据动力学分析可知,高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质属于伪二级动力学过程,其伪二级反应速率常数分别为5.25×10^(4)、2.66×10^(4)、4.50×10^(4)、2.71×10^(4)、5.37×10^(3)L·mol^(-1)·min^(-1),醛类嗅味物质结构中含碳碳双键数目越多、含亚甲基数目越少,反应速率常数越大.同时,氧化过程会产生新生态二氧化锰,促进高锰酸钾对嗅味物质的控制效果.最后,通过水厂原水加标实验效果验证,理论反应方程可为饮用水厂应对醛类物质嗅味问题提供相应的理论依据并指导生产.

助燃空气加湿对燃气锅炉低氮燃烧性能的影响

为降低燃气锅炉的NO_(x)(氮氧化物)排放质量浓度,可以利用助燃空气加湿方法实现燃气锅炉降氮,重点针对该方式的燃烧过程和实施效果开展模拟与实验研究。研究不同助燃空气含湿量对燃气锅炉排烟温度、NO_(x)排放质量浓度的影响规律。结果表明,助燃空气加湿可以明显降低炉膛出口的NO_(x)平均排放质量浓度。当助燃空气加湿至76.90 g/kg时,燃气锅炉的NO_(x)排放质量浓度可降低至38.05 mg/m^(3),降氮效率高达71.96%。当助燃空气含湿量高于57.30 g/kg时,炉膛出口的CO质量浓度增长率急剧增加,燃烧的稳定性变差,继续提高助燃空气中的水蒸气含量不利于燃气锅炉的稳定运行。提出的助燃空气加湿技术为已有燃气锅炉的低氮改造方面提供技术参考。

沥青道路粗糙度对径流颗粒物冲刷输出特性的影响

采用粗糙度量化沥青道路的表面特征,通过模型模拟、相关性分析等方法分析了道路表面粗糙度对降雨径流颗粒物冲刷输出特性的影响。结果表明:道路粗糙度、降雨强度是影响道路表面径流颗粒物冲刷输出过程的关键因素,道路粗糙度越低、降雨强度越大,道路表面径流颗粒物冲刷效应越强烈、场次降雨径流颗粒物累积冲刷量越大、径流颗粒物冲刷输出总体水平越高;道路粗糙度与降雨强度、径流历时共同影响径流颗粒物粒径分布,道路粗糙度为影响径流颗粒物粒径分布的主导因素,道路粗糙度越低、径流历时越长、降雨强度越大,径流中粒径不小于150μm的颗粒物体积占比越高,粒径小于75μm的颗粒物体积占比越低。

等扩展度条件下骨料包裹砂浆层的影响因素

水泥(砂)浆在混凝土中起胶凝和润滑的双重作用,其用量随着混凝土流动性要求的提高而增大,已有研究发现浆体过多会导致混凝土的体积稳定性问题,环保绿色程度低,但骨料级配等因素对混凝土中浆体合理用量的影响研究尚不多见。在粗骨料低空隙率前提下固定粗骨料用量不变,调整砂浆用量来控制混凝土扩展度,研究骨料级配和砂浆流变特性对粗骨料包裹砂浆层厚度及用量的影响。试验结果表明:粗骨料的几何平均粒径增大,包裹砂浆层厚度单调增加,包裹砂浆用量会呈现先减小后增大的趋势,存在最优几何平均粒径;扩展度要求越高,包裹砂浆层厚度及包裹砂浆用量越大,最优几何粒径越小;当粗骨料级配不变时,包裹砂浆层厚度和包裹砂浆用量均随砂浆屈服应力和塑性黏度的增大而增大。

高温后高强混凝土细微观结构演变机理及剩余强度试验研究

对经历不同加热温度和恒温时间的C60高强混凝土试块进行试验研究,以分析其细微观结构演变机理,建立高强混凝土高温历程与细微观结构演化关系模型和高温历程与剩余强度关系模型。通过热电偶测得试块内部温度场,并结合ABAQUS有限元模拟分析试块内部温度场分布规律,结果表明两者试块内部温度场变化基本一致;利用扫描电子显微镜、X射线衍射、显微硬度检测、汞压力测孔、超声5种测试手段,对不同高温历程后高强混凝土材料的细微观结构变化进行定性和定量分析,并且彼此印证,建立了高强混凝土高温历程与细微观结构演化关系模型;通过测强试验获得高温后高强混凝土剩余抗压强度,建立了高强混凝土高温历程与剩余强度关系模型。研究表明,随着温度升高,恒温时间增长,结晶水散失,水化产物、凝胶有不同程度分解,氢氧化钙、白云石、钙矾石含量减少,声时增加,波幅、频率减小,显微硬度下降,孔隙率上升。最终得出了高强混凝土材料高温历程、细微观结构及剩余强度之间的关系。

煤直接液化残渣复合改性沥青胶浆的流变特性

为探究煤直接液化残渣(DCLR)复合改性沥青胶浆的流变特性,针对3种沥青胶浆(DCLR复合改性沥青胶浆、DCLR改性沥青胶浆和SK-90沥青胶浆)设计了4种粉胶比.采用动态剪切流变(DSR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、差示扫描量热(DSC)试验和扫描电镜(SEM)试验对沥青胶浆的流变特性进行探究.结果表明:DCLR复合改性沥青胶浆的耐热性较好,热稳定性较强,高温抗流动变形能力显著强于SK-90沥青胶浆;DCLR复合改性沥青胶浆的温度敏感性显著下降,低温流变性显著强于DCLR改性沥青胶浆;相比SK-90沥青胶浆和DCLR改性沥青胶浆,DCLR复合改性沥青胶浆的综合高低温性能最优.

城市建筑小区内涝风险快速识别与驱动因素分析

城市内涝风险快速识别及致涝因素初步分析是开展城市内涝治理的首要工作,传统的城市排水模型模拟方法需要高精度的基础数据支持和较长的计算周期,难以满足城市内涝快速识别需求。基于泸州市中心城区建筑小区2015~2022年实际内涝灾害数据,通过核密度估计和空间相关性分析对中心城区建筑小区内涝风险空间分布进行了快速识别,并采用Spearman相关分析和地理探测器法对内涝驱动因素进行了分析。结果表明:泸州市中心城区建筑小区内涝风险呈现从中心向四周逐渐降低的趋势,高风险区域主要位于城北片区、中心半岛老城片区和龙马潭老城片区;土壤地质、土地利用、社会因素和降雨因素是内涝风险的主要驱动因素,并表现为多因素协同发生的复杂形式。研究成果可为泸州市内涝风险精细化模拟分析提供基础,也可为西南丘陵城市建筑小区内涝风险快速识别及致涝因素初步分析提供方法支撑。

北京典型汇水区域雨水径流温度特征及影响因素分析

城市化发展导致不透水地表面积率大幅攀升,由此带来的一系列问题逐渐受到人们关注,夏季城市汇水区域地表产生高温径流后汇入下游受纳水体所造成的雨水径流热污染,对水生态、水环境造成不良影响的风险尤为突出。选取北京市典型汇水区域,对2021—2022年多场降雨径流出流温度进行监测与分析,并对气象因素、下垫面温度及管道内径流热量等数据进行同步采集,运用皮尔逊相关系数法分析其影响因素。结果表明:研究区域夏季降雨常出现雨水径流温度升高现象,降水量小于12.5mm、降雨历时短于250 min的降雨场次更易于升温,升温幅度最高可达4.1℃;径流温度升高往往出现在径流过程初期,温度达峰平均时间为38 min;径流是否升温与降雨强度峰值位置之间没有明显关系;气温、不透水地表初始时刻温度、降雨历时及降水量是雨水径流温度的极显著影响因素(P<0.01);降雨期间气温、降雨历时、不透水地表初始时刻温度和管道内壁温度4个指标,可以基本解释研究区域96.7%的径流温度输出情况。