基于智能视觉的环境污染监测系统设计研究

如何在源头上解决污染、有效对污染物进行及时监测和处理逐渐成为人们广泛关注的问题。结合污染源监测系统的工作原理进行深入调查和研究,提出了基于智能视觉的环境污染检测体系。通过公共端的光纤智能视觉系统对污染数据进程采集和传输,以实现高速快捷的信息传递效果。该系统具有结构简单、利用率高等优点。为验证系统的实用性,通过仿真实验对系统实际测量数据进行分析和对比,并对所获数据进行测量,对该系统的准确性和线性度进行评价,同时对污染情况进行监测并及时选取有效的处理方案。     

湖泊水环境高空间遥感影像污染点源信息提取研究

传统的污染点源信息提取技术存在权重因子各指标取值范围广、提取精准度不准确、植被覆盖率检测效果差等问题,为此,采用高空间遥感影像对湖泊水环境污染点源信息提取进行研究.针对信息的选择和预处理,需要先获取污染点源信息,并利用多项式对遥感影像图中的畸形几何进行修正;通过利用TM影像技术分析波段组合和单独使用波段的分类效果;根据影像中不同的隶属度,构建水体规则,分析水体差异指数,由此提高信息提取的精度,进而完成污染点源信息的提取.通过选取验证区域,进行实验,实验结果表明,使用该技术能够缩小权重因子各指标取值范围,并提高污染点源信息提取的精准度与植被覆盖率检测的效率,实用性较强.     

基于地下电学特征变化监测场地污染的研究

地球物理的方法是检测环境污染场地的主要手段之一,但该类方法存在检测灵活性差、时间间隔长、检测效果差等缺点。论文研发了一种新型的分布式电法系统来检测环境污染场地。从分布式电法系统原理入手,通过硬件设计及实现,同时结合现有成熟软件,对设备系统进行研发及试验。该新型分布式电法系统采取全通道、多极距的数据采集方法,通过三维数据采集、管理、反演及解释精确反映出污染场地污染范围。通过模型试验结果表明:新型分布式电法对污染导电模型电势反应灵敏,三维观测法可从不同角度、方位和距离观测污染渗漏带,保证无论污染渗透发生在何处,都能获得多个最佳观测值,且一次供电所有电极进行数据采集,可有效避免电源不一致性问题;野外试验结果表明:该新型分布式电法采集系统可快速、直观、准确地反映出试验浇灌电极点,反演结果能有效突出地质体电阻率变化情况,异常体位置明显。反演结果是复杂地表和地下三维构造体的综合反映对复杂地表条件适应性更强;观测数据能准确地反映地下介质三维空间电阻率分布,提取到的信息完整、真实准确,成像结果更有利于三维地质构造体的准确定位,利用三维数据体可任意切片提取重点区域的电阻率信息。通过多次检测可实现对环境污染变化情况进行动态监测,为环境岩土污染调查及检测提供了有效的参考依据。     

轨道交通建设中的废水污染环境监理方法研究

传统的轨道交通建设废水污染监理方法监理的内容比较少,只能监理到废水中的某一类型污染物,很难完成多类型污染物同时监理,要想监理出每个类型的污染物,就需要工作人员多次监理,花费时间很长,工作效率低。研究了新的轨道交通建设废水污染环境监理方法,对废水污染环境监测体系进行构建,介绍了规划层、数据层和监测层的工作内容,探讨了轨道交通建设的废水污染监理过程,通过实验验证了监理方法的工作效率。该监理方法能够同时监理到废水环境中的各项污染物,大大提高监理效率,值得推广。     

复杂DNAPL污染源区溶解相污染通量的升尺度计算

重非水相液体(DNAPL)污染场地中NAPL相污染物会持续溶解于地下水中,释放出溶解相污染羽,对人体健康产生威胁.准确评估DNAPL污染场地源区下游的溶解相污染通量至关重要.由于介质的非均质性常形成复杂DNAPL污染源区,其溶解相污染通量往往呈现出阶段性变化.目前溶解相污染通量计算普遍采用Christ等提出的双域升尺度模型,但该模型仅适用于弱非均质性的污染源区.本文基于大量强非均质性条件下的污染源区数值算例,修正了Christ双域模型中污染源区衰减指数的经验公式,将该模型的适用范围推广至强非均质性的复杂污染源区.通过蒙特卡罗数值算例及两个二维砂箱试验数据验证了修正模型的适用性和精度.对比结果表明:修正模型可广泛适用于不同结构的复杂DNAPL污染源区,与以往的计算方法相比,修正模型计算的溶解相污染通量精度提高了约35%.     

含氯化工废水TOC和COD的相关性研究

COD和TOC均是表征水体有机污染程度的综合性指标,选取含氯有机化工废水和含氯有机无机混合化工废水2种废水,通过准确测定水样的COD与TOC数值,采用一元线性回归方程对所得数据进行拟合,判定高氯废水中COD与TOC的相关性,建立COD对TOC的转换方程.数据表明,样本水样的TOC与COD之间可以建立相应的线性回归方程,TOC与COD之间存在显著的相关性,证明采用TOC值对COD进行转换是可行的.定量关系验证结果表明,TOC对COD的转换系数是可以准确测定的,确定转换系数后,结果是可靠的.     

水利工程施工中的废水排放防污染控制技术研究

由于水利工程局限了调节水资源分布均衡情况,造成传统废水排放防污染控制缺位以及污染问题。设计废水排放远程数据采集监测系统,利用系统完成废水排放防污染数据的收集以及数据分析,根据分析结果搭建废水排放污染风险评价体系,实现废水排放防污染控制。设计的水利工程施工中的废水排放防污染控制技术相比传统防污染控制技术,无论是从污染形成概率角度还是污染影响程度角度都显著降低,这一技术能使污染形成概率降低55%,使污染影响程度降低35%,对污染控制效果显著。     

智能化海水重金属污染实时监测仪的研究

采用由白色光源发射的光束经透镜后变成平行光束,透过海水重金属污染而变色的化学试纸板反射后,照射在TCS230颜色传感器上,输出含不同色度系数的三基色电压信号,经单片机MSC1210对数据进行处理,在算法上运用改进型PB智能神经网络算法,从而提高对海水重金属污染的识别速度。利用GPRS无线传输网络技术和DAE技术,对数据无线传输和人机对话,实现了对海水重金属污染在线实时监测。实验证明,该智能化海水重金属污染实时监测仪法,虽在精度上没有分光光度法高,但它具有在线实时监测、识别速度快、仪器调整方便和适用范围广等优点。     

医疗机构废水总余氯的监测方法优化

对医疗废水中总余氯的监测方法进行优化,在标定实验滴定终点难以观察的情况下,引入化学需氧量测定中相同物质的标定实验进行互相验证,有效提高了滴定液浓度标定的准确性.通过对标准样品的分析测定,实验表明该方法的测定结果在标准样品浓度范围内,精密度和准确度符合质控要求.此外就医疗机构废水含氯消毒剂投放中存在问题进行分析,提出对应...     

废水污染源在线监测同步留样系统设计

废水污染源在线监测技术是近年来发展迅速的一种环境监测技术,对于提高污染物总量控制和环境管理能力具有重要的意义.本文针对废水污染源在线监测系统设计了同步留样系统,可以对超标废水进行自动留样,能够满足留样废水与超标废水的同时性和一致性,并可根据需要扩展至双路或多路留样系统.实验表明,留样槽中废水化学需氧量浓度变化与水体更新时间具有较好的相关性,通过控制废水流速可以对留样槽中水体更新时间进行调整.     

Composition analysis of colored dissolved organic matter in Taihu Lake based on three dimension excitation-emission fuorescence matrix and PARAFAC model, and the potential application in water quality monitoring

Taihu Lake is one of the five biggest lakes in China. Surface water samples from 26 sampling sites of Taihu Lake were collected. Furthermore wet chemical analysis (CODCr and BOD5) and measurement of three dimensional excitation-emission matrix (3DEEM) spectra in the laboratory have been conducted. Using parallel factor analysis (PARAFAC) model, three components of colored dissolved organic matter (CDOM) have been identified successfully, based on the analysis of 3DEEM data. The characteristics of the three components also have been described by comparing them to some components of CDOM, identified in earlier researches. Meanwhile, spatial variations of concentration for the three components in Taihu Lake have been analyzed, and the result indicates that the concentration of component 1 depends more on the situation of wastewater pollution and can be used as the indicator of wastewater pollution. The relationship between the concentrations of the three components and results of the wet chemical analysis show that none of the three components can be used as indicators of gross organic matter in water. However, the concentrations of all the three components have obvious linear relationships with the BOD5 value, especially for component 1 (r=0.72878). Finally, the potential applications of the composition analysis based on 3DEEM and PARAFAC model in water quality monitoring have been illuminated.     

人工智能技术对长江流域水污染治理的思考

随着经济的快速发展和城市化进程的不断加速,促使水污染严重的长江流域需从污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制、水污染监测系统的构建开展水污染治理研究.传统的水污染处理技术存在污染物去除效率预测精度较低、污水优化控制成本较高、水污染监测滞后效应严重的问题.人工智能技术能够有效克服上述问题,因此通过梳理国内外学者利用人工智能技术在污水污染物去除过程的建模与优化、污水处理过程的优化控制及水污染监测系统的构建等方面的研究成果,为全面加强长江流域水污染治理能力提供科学可靠的技术指导.结果表明:①利用人工神经网络技术（径向基神经网络、多层前馈网络-人工神经网络、多层感知器神经网络）对污水污染物去除过程进行建模与优化,为精确预测长江流域重金属（Cr、Cu）、营养盐（TN、TP）、持久性有机污染物〔PBDEs（多溴二苯醚）、HCH（六氯环己烷）〕的去除率提供重要参考价值.②采用污水处理的自动控制技术与人工智能技术（递归神经网络、支持向量机、模糊神经网络等）构建污水智能控制系统,为长江流域实现高效节能的污水优化控制提供重要的技术指导.③利用在线监测仪器和人工智能技术（小波神经网络、多元线性回归-人工神经网络、叠层去噪自动编码器等）建立水污染智能监测系统,为解决长江流域水污染监测响应滞后问题提供有力的技术支持.因此,人工智能技术对长江流域提高污水污染物去除率,降低污水优化控制成本,提升水污染监测时效性具有重要的推广价值.      

Composition analysis of colored dissolved organic matter in Taihu Lake based on three dimension excitation-emission fluorescence matrix and PARAFAC model, and the potential application in water quality monitoring

Taihu Lake is one of the five biggest lakes in China. Surface water samples from 26 sampling sites of Taihu Lake were collected. Furthermore wet chemical analysis （CODCr and BOD5） and measurement of three dimensional excitation-emission matrix （3DEEM） spectra in the laboratory have been conducted. Using parallel factor analysis （PARAFAC） model, three components of colored dissolved organic matter （CDOM） have been identified successfully, based on the analysis of 3DEEM data. The characteristics of the three components also have been described by comparing them to some components of CDOM, identified in earlier researches. Meanwhile, spatial variations of concentration for the three components in Taihu Lake have been analyzed, and the result indicates that the concentration of component 1 depends more on the situation of wastewater pollution and can be used as the indicator of wastewater pollution. The relationship between the concentrations of the three components and results of the wet chemical analysis show that none of the three components can be used as indicators of gross organic matter in water. However, the concentrations of all the three components have obvious linear relationships with the BOD5 value, especially for component 1 （r = 0.72878）. Finally, the potential applications of the composition analysis based on 3DEEM and PARAFAC model in water quality monitoring have been illuminated.     

生物毒性在线监测在水源地的应用研究

2012年Toxcontrol生物综合毒性监测系统应用于天津市饮用水源地,对2013年1月-3月有效数据进行分析,结果显示毒性数据未超过30%。根据与毒性监测同步进行的其它4项水质指标,可判断该点位水体质量达到生活饮用水质要求,与TOXcontrol生物综合毒性监测仪所监测的结果相一致。该系统能够很好地应用于水质应急和预警监测,分析结果也表明毒性监测数据与部分污染物的浓度呈很好的相关性。     

珠江广州河段水体污染的遥感监测应用研究

由于城市工业废水和居民生活污水大量的排放，珠江水质受到严重污染，尤其有机污染更加严重。各项水质指标均严重超标。本文将运用遥感技术对珠江广州河段水环境质量中的水质污染进行监测应用研究。并建立了水质污染预测遥感模型。研究结果表明，利用遥感资料能有效地监测珠江水质污染状况，在监测水环境质量中遥感技术是一种快速，全面，有效的技术手段和方法。     

城镇污水处理厂进、出水COD浓度变化规律分析

通过对某城镇污水处理厂进出水COD浓度进行手工与在线仪器24小时的对比监测,利用该厂在线监测数据,分析了城镇污水处理厂进出水COD浓度的日、周变化规律以及进水浓度与降水量的变化关系,明确了样品的代表性,为COD总量减排和环境管理提供了技术参考。     

Towards real-time detection of wastewater in surface waters using fluorescence spectroscopy

The presence of municipal wastewater at the intake of a major drinking water treatment facility located on Lake Ontario was examined using fluorescence data collected during a period of continuous monitoring. In addition, controlled mixing of lake water and wastewater sampled from a local treatment facility were conducted using a bench-scale fluorescence system to quantify observed changes in natural organic matter. Multivariate linear regression was applied to components derived from parallel factors analysis. The resulting mean absolute error for predicted wastewater level was 0.22% (V/V, wastewater/lake water), indicating that wastewater detection at below 1.0% (V/V) was possible. Analyses of sucralose, a wastewater indicator, were conducted for treated wastewater as well as surface water collected at two intake locations on Lake Ontario. Results suggested minimal wastewater contribution at the drinking water intake. A wastewater detection model using a moving baseline was developed and applied to continuous fluorescence data collected at one of the drinking water intakes, which agreed well with sucralose results. Furthermore, the simulated addition of 1.0% (V/V) of wastewater/wastewater was detectable in 89% of samples analyzed, demonstrating the utility of fluorescence-based wastewater monitoring.     

利用粉煤灰输送系统预处理木浆造纸污水的研究

针对造纸废水中含有木质素聚糖类、纤维素和碱浓度较高等特点,利用灰水混合体良好的吸附与沉降特性,通过热电厂粉煤处置系统对木浆造纸废水进行处理。结果表明,利用该工艺处理造纸废水可降低污染负荷65%以上,为降低造纸污水污染负荷提供了一个以废治废的有效途径。     

化工企业废水污染源在线监控预警阈值确定方法研究

为解决我国污染源在线监控数据缺乏深层次利用、监测数据对污染源不能有效预警的状况,对企业日常污水排放的污染物进行监控预警,综合运用层次分析法和频次分析法,分别确立了在线监控预警的指标体系和污水排放不同警情的阈值范围,并以某化工厂12个月的在线监测数据为案例对方法进行了验证.分析结果表明,某化工厂污染源废水中ρ（氰化物）在0~0.50 mg/L之间,其中88.54%的监控数据分布范围为0~0.20 mg/L,均未超过GB 8978—1996《污水综合排放标准》Ⅱ级标准限值;ρ（COD_Cr）在3.51~499.17 mg/L之间,其中51.74%的数据分布在>300~400 mg/L之间,接近GB 8978—1996 Ⅲ级标准限值,出水ρ（COD_Cr）偏高;ρ（NH₄+-N）在0~45 mg/L之间,均未超过GB 8978—1996 Ⅱ级标准限值,其中91.13%的数据低于30 mg/L,出水ρ（NH₄+-N）较低.对确定的预警阈值方法验证结果表明:①依据权重值的大小最终筛选出氰化物、COD_Cr及NH₄+-N为预警指标.②某化工厂氰化物在排放正常、一般、不正常及极不正常状态对应的阈值范围分别可设为40%频次、30%频次、5%频次及超过5%频次所对应的浓度范围;COD_Cr和NH₄+-N各状态对应阈值浓度范围一致,均为50%频次、40%频次、5%频次及超过5%频次对应的数值.研究显示,基于在线监测数据并结合相关标准、化工企业排污风险特征和化工厂的生产特征及工艺等基本条件,提出利用频次分析法确定化工厂各采样时刻不同警情阈值的方法较为科学合理.      

O_3/Mn-Fe(3∶1)/载体硅胶催化降解硝基苯的动态试验研究

非均相催化臭氧化技术能够快速、有效地去除污水中较高浓度难降解有机污染物,比较适用于处理突发环境污染事故。通过对O3/Mn-Fe(3∶1)/载体硅胶在不同试验条件下处理高浓度硝基苯废水进行了动态试验研究,并考察了连续处理实际有机废水效果。试验结果表明:硝基苯废水为2 L、进水流速为0.2 m/s、催化剂投加量为20 mg/l、引发剂H2O2投加量为20 ml时,连续运行1小时后,硝基苯的去除率达到75.4%;反应器连续运行30天,出水中的硝基苯去除率稳定在65%左右。