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关键词： 噪声控制   噪声地图   机场噪声   CadnaA   降噪  

摘要： 当前,随着国内外航空运输业的高速发展,机场噪声污染愈加严重。因此,本课题以广州白云国际机场(简称白云机场)为例,应用CadnaA软件提出了低成本、高可靠性机场噪声地图的构建方法。本课题主要构建了白云机场夏、冬半年准确的噪声地图,其次对噪声地图开展了噪声暴露分析,然后制定了切实可行的降噪方案,最后完成了白云机场未来飞机噪声水平的预测。本课题主要的研究内容与成果如下:(1)本课题首先确定了构建机场噪声地图的技术路线,详细介绍了机场噪声模型的构建方法;其次,通过开展实地噪声实验修正了机场噪声模型的参数;最后完成了机场噪声模型的验证实验。验证实验的结果表明,实测值与模拟值的平均误差为1.5d B,低于文献数据库中其他同类型研究的平均误差。另外,大、小区域实地噪声实验的实测值与模拟值具有高度的相关性(R=0.976),因此本课题构建的噪声地图是准确的。(2)白云机场噪声地图的噪声暴露分析。首先,本课题确定了噪声影响区域(L>70d B)在机场各个方位的影响范围;其次,暴露面积与暴露人口的分析结果表明,冬半年期间的噪声影响区域更小,但会有更多人口受到飞机噪声的影响;然后以此为基础,进一步地提出了新的计算噪声影响区域内对飞机噪声感到“烦恼”和“高度烦恼”的人口的方法;另外,对机场周围的噪声敏感点进行了噪声暴露分析,分析结果表明冬半年有更多的噪声敏感点暴露在噪声影响区域内;最后,通过分析不同土地功能区的噪声暴露情况,确定了白云机场周围飞机噪声超标的区域。(3)基于白云机场的噪声地图,提出了多种切实可行的降噪方案。本课题的降噪方案主要包括优化机型、减少夜间航班、优化航迹、双向延长跑道等。模拟结果表明,上述降噪方案各具亮点,且都能为白云机场带来可靠的降噪效果。(4)预测了白云机场未来的飞机噪声水平。本课题基于白云机场的噪声模型和机场运行数据提出了预测未来飞机噪声水平的方法,并构建了白云机场2030年的噪声地图;然后以此为基础,进一步地确定了白云机场未来飞机噪声污染程度更低的机场运行场景,同时发现白云机场2030年的飞机噪声污染会大幅增加(尤其是在冬半年)。本课题的研究方法与成果不仅有助于白云机场的飞机噪声控制和可持续发展,也为其他同类型的大型机场提供了新的思路。

关键词： 声学人工结构   噪声控制   消声   隔声   泵房   车载泵  

摘要： 泵系统广泛应用在国民经济各部门,工作时会产生严重的噪声污染,因此,对泵系统工作噪声的控制是本领域研究的难点和热点。声学人工结构具有超薄、可开放和易调控等特点以及卓越的声波操控性能,已成为当前消声降噪领域的研究热点之一,在泵系统噪声控制方面具有应用前景。本文基于声学人工结构设计超薄低频通风隔声/消声结构,通过有限元数值模拟、理论分析及实验验证等方法相结合,深入研究所设计隔声/消声结构的性能与物理机制,并提出了相关的带宽优化方案,为其在泵房、车载泵等实际场景中的应用提供了理论基础。主要研究内容及创新成果如下:1.超薄宽带消声墙设计及其在泵系统噪声控制中的应用(1)提出了基于多腔结构超表面单元的超薄平面消声墙(厚度为工作波长的1/90)。基于单元单极米式共振模式的激发以及单元上侧平板圆孔与内部4条狭窄通道内产生的热黏损耗,单元在239Hz实现近完美声吸收,声吸收率峰值和相对带宽分别可以达到了0.97和12.9%。通过设计由4个具有不同参数的单元构成的超表面复合单元(2×2阵列),实现了宽带吸声效应,相对带宽可以达到18.7%。实验测量与数值模拟结果吻合很好。(2)提出了基于双通道共振单元的深度亚波长消声墙(厚度为工作波长的1/23)。基于单元共振模式激发,单元表面和空气之间实现了较好的阻抗匹配,在141Hz实现了近完美吸声效应,相对带宽可以达到9.1%。通过设计由6个具有不同参数的单元构成的复合单元,吸声相对带宽可以提高到40%,对应的平均声吸收率为0.86,且结构的厚度保持不变。实验测量与数值模拟结果吻合很好。(3)针对应急供水多级泵系统的工作噪声频带范围1300Hz-2100Hz,首次设计提出基于双通道共振单元的超薄宽带消声泵房结构,工作频带为1355Hz-2090Hz,平均声吸收率达到0.86,对应的相对带宽为42.7%,可以实现对泵系统工作噪声的有效吸收,并且厚度仅为42 mm,具有超薄特征。2.通风型宽带隔声结构设计及其在车载泵系统噪声控制中的应用(1)提出了低反射双向隔声通道,由一对相位梯度为dφ/dx=-6.8rad/m(f=370Hz)的超薄损耗型超表面(厚度约为工作波长的1/35)对称贴附在通道上下两侧构成。对于左右两侧入射的声波,基于超表面的声反射与声盲区,所设计的通道在频带范围337Hz-356Hz可以实现双向隔声效应,最低声透射率可以达到-27d B。此外,基于超表面单元蜷曲通道内的热黏损耗,隔声通道同时实现了针对入射声波的低反射。实验测量与数值模拟结果吻合很好。(2)提出了宽带通风型隔声屏障。隔声屏障由周期排列的单元(厚度约为工作波长的1/28)构成,相邻单元的间距H可以达到单元宽度的两倍,实现了良好的通风性能。基于单元本征对称模式和反对称模式的耦合激发,隔声屏障实现了低反射隔声效应,在121.5Hz,最低声透射率可以达到0.06。通过设计提出多层通风隔声屏障结构实现了宽带隔声。实验测量与数值模拟结果吻合很好。(3)针对车载应急供水多级泵系统生态友好同时兼顾通风散热的噪声控制需求,设计基于超薄钩状单元的双相位梯度超表面,并首次设计构建了基于低反射双向隔声窗的车载泵通风隔声系统。在频带范围1195Hz-2310Hz,声透射率低于0.1,对应的相对带宽可以达到63.6%,所设计的通风隔声系统工作频带可以完全覆盖车载泵系统的工作噪声频段,具有良好的宽带通风隔声性能。3.宽带消声管道设计及实验验证(1)提出了基于双螺旋通道共振单元(厚度约为工作波长的1/47)的超低频消声管道。基于双螺旋通道共振单元的超低频吸声性能,设计了由N个单元组构成的消声管道,在73Hz实现超低频管道消声,相对带宽达到17%。通过组合5个具有不同参数t的单元,设计了复合单元组,构建超低频宽带消声管道,相对带宽达到了60.6%,且在频带范围63Hz-103Hz,平均声吸收率可以达到0.92,实现了基于管道结构的高性能宽带声吸收效应。(2)提出了基于多腔共振单元(厚度约为工作波长的1/12)的消声管道。消声管道由两个具有不同参数R的多腔共振单元组合构成。基于两个多腔共振单元的MMR II模式相互耦合,所设计的消声管道在频率283Hz处实现了近完美声吸收,相对带宽为9.2%。在此基础上,分别设计了基于6个和13个多腔共振单元的宽带消声管道,对应的吸声相对带宽分别达到25%和46%。(3)实验测量了基于2个和6个多腔共振单元构建的消声管道吸声性能,并与对应的数值模拟结果进行对比,结果表明实验测量与数值模拟结果基本吻合,从而实验验证了所设计消声管道的吸声性能。

关键词： 煤燃烧   痕量元素   迁移转化   赋存形态   浸出毒性  

摘要： 燃煤排放的痕量元素(As、Se、Cr等)可对环境和人体产生巨大的危害。明确燃煤过程中的痕量元素迁移转化特性以及燃烧副产物中痕量元素的赋存形态、浸出特性等环境化学特性对烟气痕量元素的减排及固废安全资源化处理具有重要的意义。本文选用了某660MW燃煤电厂中的煤样,采用实验和化学热力学模拟考察了温度和气氛对燃煤过程中痕量元素迁移转化特性的影响。采用BCR、pH、L/S、TCLP等考察了该燃煤电厂对应该煤种的飞灰、脱硫石膏中痕量元素的赋存形态、浸出特性等。主要的结论如下:燃煤过程痕量元素的迁移转化研究结果表明:As主要富集在飞灰中,随着温度的升高,As挥发性增加,且底灰中的As逐渐向飞灰中迁移。富氧气氛下的O浓度由21%增加到40%有利于700℃和1100℃中As发生底灰向飞灰中迁移转化。空气气氛下相对于700℃和1100℃,在900℃时会抑制了煤中Se的挥发。在21%O/79%CO气氛下,温度升高促进了飞灰对烟气中Se的吸附,发生烟气向飞灰的迁移,1100℃飞灰对Se的吸附能力最强。40%O/60%CO和60%O/40%CO气氛下,在900℃时飞灰对Se的吸附能力最强。富氧气氛中,700℃下飞灰对烟气中Se的吸附能力随着O浓度增大而增强。O浓度由21%增加到40%,900℃下促进飞灰对Se的吸附,1100℃下抑制飞灰对Se的吸附。Cr主要分布在底灰中,空气气氛下温度增加有利于Cr从底灰迁移到飞灰中,40%O/60%CO气氛会抑制Cr的释放。21%O/79%CO和60%O/40%CO气氛抑制了飞灰对烟气中Cr的吸附并分布在烟气中。模拟计算结果表明煤燃烧过程中As在飞灰中主要为Al As O(s)和Ca(As O)(s)。温度越高,飞灰中Ca(As O)(s)的占比越大。Se在飞灰中主要为Ca Se O(s),在烟气中主要为Se O(g)。Cr在底灰或飞灰中主要以Cr(SO)、Ca CrO、Cr O、CrO的形式存在。煤及其燃煤电厂燃烧副产物(飞灰、石膏)As、Se、Cr的赋存特性研究结果表明:煤中As、Se的有效态均为100%,Cr的残渣态高达78.34%,飞灰中As、Se的有效态均为100%,Cr的残渣态高达92.91%。石膏中的As、Se、Cr的有效态均为100%。BCR和XRF结果表明煤中醋酸可提取态的As主要是与Ca、Fe结合形成矿物质。煤中的可还原态的As、Cr主要是与Ca、Fe结合形成矿物质。煤中可氧化态As、Se主要是与Fe结合形成矿物质。飞灰中的醋酸可提取态的As、Se主要是与Ca结合形成矿物质。飞灰中可还原态As、Se主要是与Ca、Fe结合形成矿物质。飞灰中可氧化态As、Se主要是与Fe、Al形成矿物质。石膏中醋酸可提取态Cr主要是与Fe、Mg结合形成矿物质。还原态Cr主要是与Ca、Mg结合形成矿物质。可氧化态As、Se、Cr主要是与Ca结合形成矿物质。燃煤过程As、Se发生了从煤中的可氧化态向飞灰中醋酸可提取态和可还原态迁移转化,表明了生成的Ca(As O)(s)和Ca Se O(s)主要存在于醋酸可提取态和可还原态的矿物质中。Cr发生了煤中可还原态和可氧化态向飞灰中残渣态的迁移转化,表明生成的Cr O、CrO、Ca CrO、Cr(SO)主要存在于残渣态矿物质中。燃烧电厂中副产物(飞灰、石膏)As、Se、Cr的淋滤特性研究结果表明:飞灰的淋滤试验(pH=2～11,L/S=10～30)中,pH=2、L/S=10最有利于As、Se浸出,而pH=2、L/S=20最有利于Cr的浸出。石膏的淋滤试验(pH=2～11,L/S=10～30)中,pH=5、L/S=20:1最有利于As浸出,pH=8、L/S=30:1最有利于Se浸出,pH=2、L/S=10:1最有利于Cr的浸出。TCLP实验结果表明As、Cr、Se在飞灰和石膏的浸出率分别是硫酸-硝酸法的18.37和9.94倍、5和2.86倍、0.20和0.74倍,这表明TCLP法相比于硫酸-硝酸法有利于As、Cr的浸出,不利于Se的浸出。危险评估准则(RAC)表明飞灰中的As、Se、Cr分别达到高风险等级、中风险等级、低风险等级,因此飞灰中痕量元素在处理过程中需要引起重视。石膏只有Cr达到中风险等级,相比飞灰具有较为良好的环境稳定性。图27幅,表10个,参考文献100篇

关键词： 含铁物料   固体废物   鉴别   X射线荧光光谱(XRF)   X射线衍射(XRD)   扫描电子显微镜(SEM)   钛   铝  

摘要： 主要含铁物料的来源广泛、种类复杂，其固体废物属性难以鉴别。通过对原产国来源明确的天然铁矿的各种元素含量进行准确定量，同时搜集了各种主要含铁的固体废物，进行了元素含量、物相组成、微观形貌、粒度及浸取液pH值特征等方面的对比，最终从超出天然铁矿的元素含量范围特征入手，找到了主要含铁物料的固体废物属性快速鉴别模式。并将该快速鉴别模式，应用于两批“铁矿”样品，分别为高钛、高铝铁矿样品，最终得到鉴别结论。

关键词： 全面创新   创新能力   提升策略   扎根理论  

摘要： 提升创新能力已逐渐成为科技企业提高竞争力、塑造核心优势的关键要素。针对新时期我国生态环境治理面临的挑战,需要以生态领域科技创新为抓手,构建符合我国生态环境国情的绿色技术创新体系,提升整体的科技创新能力。在此背景下,作为生态环境领域的环境监测企业,也亟需提升自身的创新能力,通过创新解决污染治理中难啃的“硬骨头”。首先,通过文献阅读和梳理,对国内外关于开放式创新和企业技术创新能力的相关研究进行了总结和归纳。通过分析先前研究,阐明了创新能力的内涵与结构,归纳了创新能力的影响因素,探讨了创新能力表征维度。其次,采用案例探索性研究结合程序化扎根理论方法,遵循适应性、典型性、代表性和数据可获得性原则,以环境监测行业的X公司为案例研究对象,介绍了公司的基本信息,概括并分析了企业创新能力发展历程及其中的问题。接下来,本文采用扎根研究法对X公司创新能力相关数据进行了开放性编码、主轴性编码与选择性编码,并根据编码结果构建了X公司创新能力提升模型。最后,本文结合X公司创新能力扎根研究的结论,为X公司创新能力提升提出了相应策略。总之,本论文通过文献阅读和梳理,分析提炼企业创新能力的培育机制、影响因素和提升路径,结合X公司20来年的发展历程,从纵向发展阶段归纳总结创新能力从弱到强的路径,与同行业进行横向比较查找创新能力的不足之处,应用程序化扎根理论方法进行模型构建,提出相对应的改进策略和措施,以期提升X公司整体创新能力。

关键词： 课程思政   大气污染控制工程   教学改革   教书   育人  

摘要： 课程思政是新时代高校落实立德树人根本任务、提升人才培养能力的革新措施。大气污染控制工程（理论+实验）是环境工程专业本科生的专业主干课，对其进行课程思政教学改革意义重大。笔者通过关注专业领域时事、援用先进科技工作者事迹、重新解读课程知识点、注重“知行合一”、引入重大安全事件等方式将爱国情怀、职业认同感、“三观”树立、哲学思维、大国工匠精神及安全意识等思政元素融入大气污染控制工程的专业教学中，力求实现“教书”与“育人”的统一。

关键词： “岗课赛证”   《工程制图》课程   有效教学   实现路径  

摘要： 提高职业技术人才技能水平是适应职业教育发展需要，满足人才多样化需求的必然要求。高职院校要提高人才培养质量，必须解决现有问题，克服传统育人模式的弊端。本文通过对《工程制图》存在的问题的分析，对“岗课赛证”人才培养模式的必要性的探索，提出了《工程制图》课程“岗课赛证”有效教学的实现路径，革新职业教育课程体系、学业评价体系、证书评价体系，为促进我国职业教育发展提供新的思路。

关键词： 固体废物   微晶玻璃   重金属   固化   耦合机制  

摘要： 随着经济的发展以及城市化进程的加快,社会对资源的需求量与日俱增。然而在资源开发使用的过程中,由于利用效率不高,产生了大量固体废物。如果处置不当,将会对人类社会和自然环境造成极大的负担。微晶玻璃作为一种对原料包容度极高的新型建筑材料,可以消化大量固体废物,有效解决其无害化处理和资源化利用的难题。然而,目前的研究报道多针对于单种或两种固废,多固废微晶玻璃的制备体系尚未形成。并且,固废组分复杂,内部往往包含多种重金属元素。但目前对于高温重构过程中重金属的迁移固化规律研究较少,重金属间的耦合作用机制也尚不明晰。基于上述现状,本文利用城市生活垃圾焚烧飞灰、废玻璃和铅锌尾矿为原料,设计了五组配比。并在此基础上添加了四种重金属各5wt%,制备微晶玻璃。通过差示扫描量热测试(DSC)和Fact Sage软件,对不同碱度和烧结温度的样品进行析晶动力学和热力学分析。通过对密度、吸水率和收缩率的测试,对固废微晶玻璃样品的性能进行表征。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),分析了样品的物相组成和微观形貌,元素的价态变化和分布情况,探索了碱度与烧结温度对样品的结晶以及重金属的固化迁移情况的影响。最后通过毒性特征浸出标准方法(TCLP)、BCR四步连续提取法,探索微晶玻璃对重金属的固化效果。研究表明:(1)随着碱度的增加,样品的析晶活化能E和Avrami指数n先下降后上升。样品由表面成核转变为体积成核,由一维空间生长变为在二维空间生长。碱度的增加对玻璃基质中非桥氧的断裂以及桥氧键的生成起促进作用。同时,可以形成离子通道,提高析晶驱动力。但是,过量的Ca会导致粘度升高,抑制析晶。(2)在热力学模拟中,样品出现了液相和多种结晶相。液相的主要成分为Si O,结晶相主要为辉石和尖晶石。其中,辉石包括透辉石Ca Mg SiO、顽火辉石MgSiO和钙铁辉石Ca Fe SiO;尖晶石主要包含磁铁矿FeO和锌铁尖晶石Zn FeO。碱度的升高会使得单斜辉石含量增多;而烧结温度的升高会导致样品中出现液相,并且液相含量不断上升。(3)碱度的升高使得微晶玻璃样品的密度和收缩率分别提高了16.93%和47.36%,吸水率降低了98.42%。当碱度为0.752时,样品的性能有大幅提升。而随着烧结温度的升高,样品的密度和收缩率分别提高了30.41%和360.48%,吸水率降低了99.42%。1000℃是烧结温度的临界点,在此温度下,样品的性能实现了飞跃。(4)不同碱度微晶玻璃样品内,存在辉石相(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O和尖晶石相(Mg,Fe,Zn,Cu)FeO。当碱度较低时,样品中尖晶石相含量较高;随着碱度的增加,辉石衍射峰增强,并占据主导地位。此外,碱度的增加可以使样品的内部结构增加更加致密,晶粒的尺寸更加均匀,排列更加规律。(5)不同烧结温度的微晶玻璃样品内,辉石(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O为主晶相,磁铁矿系列尖晶石(Mg,Fe,Zn,Cu)FeO为次晶相。当烧结温度较低时,样品中辉石含量较高;随着温度的升高,类质同象置换现象加剧,尖晶石相大量析出。此外,烧结温度的提高可以加速样品内部反应,为晶体的生长提供驱动力,使得晶粒尺寸增加,内部结构更加致密。(6)在重金属的迁移固化过程中,Fe起主导作用。其置换能力和丰度均高于Zn和Cu,所以优先以钙铁辉石Ca Fe SiO以及磁铁矿FeO的形式实现固化。Zn和Cu则通过类质同象置换作用,进入FeO晶格中,形成锌铁尖晶石Zn FeO和铜铁尖晶石Cu FeO。而Pb由于其氧化物不稳定,所以最终以离子的形式固化在玻璃基质中。(7)高温煅烧后,固废微晶玻璃中的重金属多以较为稳定的可氧化态和残渣态的形式存在,四者的固化效果排序为Fe>Zn>Cu>Pb。并且,样品内的结晶相和非晶相形成了双重屏障,可以有效抑制重金属的浸出,四种重金属的浸出浓度均低于标准阈值。

关键词： 扬尘监测   环境监测   颗粒物监测   在线监测  

摘要： 随着我国城市化的快速发展,大力推进城市基础设施的优化和建设,政府越来越重视建筑工地扬尘污染问题,对环境的保护、扬尘污染防治愈加重视。国家和地方相继出台了各种法律法规和标准,对扬尘监测提出了更高要求。政府监管部门迫切需要对扬尘监测进行信息化、自动化、精细化监管。本文利用IoT在线监测技术,基于GPRS/3G/4G/5G网络,构建了工地扬尘在线监测系统,实现了在线监测、实时报警、可视监控、考核评价、流程协作等扬尘监测的信息化、自动化、精细化监管。系统为用户侧提供了丰富的管理功能。针对以前纸质或表格方式对工程、设备等备案审核效率低的问题,系统提供了单位注册、工程、扬尘点、视频点信息申报审核线上流程。为便于远程可视化监管,为监管用户提供了视频监控实时查看、云台控制、历史回放功能。为了便于快速追溯污染原因,提供了数据超标联动摄像机抓拍存证功能。为便于对全局工地扬尘监测,基于GIS(地理信息系统)构建了项目、扬尘点、视频点的“扬尘一张图”,地图中不同颜色图标展示扬尘污染情况,污染情况全局掌握。为了提高监测和协同效率,系统提供了设备离线提醒、数据超标报警、数据造假识别、消息推送功能。为了方便对工地进行考核评价,提供了按照时间、工程、监测点等维度的横向、纵向对比分析、月报、季报、扬尘考核等功能。这些功能简化了用户日常管理工作,提高了工作效率,同时为扬尘污染治理提供了决策依据。系统重点解决了设备侧不同厂家扬尘设备采用私有协议接入统一在线监测系统的联网难题。针对私有协议的协议指令各不相同的问题,设计了一种通用网络通信协议描述语言,对各私有协议指令进行统一规范化描述,变成协议字典。基于通信协议通用描述语言进行动态编解码,加载多个协议描述语言文件,在通信报文收发过程中根据协议描述文件对数据报文进行动态匹配、编码、解码。此技术不必为每一种私有协议进行“硬编码”式的定制开发,可维护性更好,并且具有更大的复用价值,可以应用到多种物联网协议通信编码解码中。工地扬尘在线监测系统使用Java语言、Spring、Spring MVC架构、Hibernate、Mybatis和Oracle数据库构建;使用前后端分离方案、Ajax技术,为Web端和移动端App提供了可复用服务支持。系统具备可扩展、高性能、大数据存储的特点。本文创新点:1.针对扬尘在线监测系统统一接入各厂家私有协议扬尘监测设备的用户需求难题,设计通信协议通用描述语言对各私有协议指令进行统一格式描述,设计通信系统对报文进行动态编码、动态解码,支持同一在线监测系统与各私有协议设备同时通信。此技术较“为每一厂家的私有协议采用硬编码方式编码解码并通信”技术方案,没有硬编码,通用性好,可维护性更好,而且具有更大的复用价值。2.针对扬尘超标远程取证难、污染原因追溯慢的问题,系统使用摄像机远程自动抓拍取证,扬尘数据超标联动摄像机抓拍保存,方便工地追溯污染原因。3.针对部分工地扬尘监测设备数据造假或数据失真的现象,人工很难识别或识别效率极低的问题,系统对工地扬尘异常情况进行监控告警,对数据造假、失真等情况进行自动化识别,确保扬尘监测数据质量,提高了监管效率。