污泥填埋场气体产量的预测方法研究

为有效利用污泥填埋场内产生的沼气,以上海白龙港污水处理厂污泥为例,对污泥填埋场中气体产生率及产生量进行了预测.应用元素的归一化摩尔化方法得到该污水处理厂污泥有机物的近似分子式为C28H52O16N4.用化学计量法和IPCC模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(以干重计).用动力学模型和IPCC模型预测的甲烷气体产生率分别为13.3,11.1kg/(t×a)(以干重计),2种方法计算的甲烷气体产生率的差别主要在于参数的取值不同,化学计量法和动力学模型法预测的气体产生量和产生率更能反映污泥填埋场实际的气体产生情况,应用IPCC模型更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.     

厌氧颗粒污泥流化床的动力学参数测定

介绍了厌氧颗粒污泥流化床反应器的主要动力学参数及其测定方法。通过分批试验测定厌氧动力学系数,以基质代谢平衡方程计算得到颗粒污泥双膜模型中的产甲烷层厚度,进行了颗粒污泥粒径、干密度等的测定和扩散系数的确定。以这些参数为基础的动力学模型计算结果与反应器长期连续运行测定结果相一致,证明了所测参数及其模型的可靠性。      

简化活性污泥数学模型在城市污水厂中的应用

以活性污泥 1号模型 (ASM1 )为开发平台 ,建立了简化的活性污泥数学模型 (ASM CN)。该模型主要描述了碳氧化和硝化过程 ,其中模型组分、反应过程和参数的数量都少于ASM1 ,从而提高了该模型在城市污水厂中的实用性。通过测定模型组分、化学计量系数和动力学参数 ,为模型的应用提供了重要的前提和基础。最后利用ASM CN模型对实际城市污水厂的运行进行了动态模拟 ,模拟结果良好 ,验证了ASM CN模型的实用性和有效性 ,并且也验证了模拟程序的准确性。     

湿式氧化处理剩余污泥反应动力学研究

针对剩余污泥湿式氧化处理过程。以污泥中挥发分的去除为目标污染物，进行了化工废水剩余污泥．炼油废水剩余污泥湿式氧化过程动力学研究，并对湿式氧化两阶段一级动力学模型和广义动力学模型的动力学进行求解。两阶段一级动力学模型说明化工污泥．炼油污泥湿式氧化过程均属于快速反应期接慢速反应期。但不同污泥其活化能和指前因子相差较大：而用广义动力学模型可以建立通用的剩余污泥湿式氧化反应速率方程，该模型应用于城市废水剩余污泥湿式氧化过程，计算值与试验值有很好的相关性（P^2≥0．98）。     

给水厂污泥对有机磷的吸附特性分析

通过批次试验对给水厂铝污泥吸附单磷酸腺苷的动力学、热力学和吸附等温模型进行研究,分析了初始磷浓度、温度和粒径对单磷酸腺苷（AMP）吸附的影响。试验结果表明:酸性和中性pH条件有利于铝污泥对AMP的吸附,粒径越小,吸附量越大,从实际应用的角度考虑,粒径1.0~2.0 mm的污泥最适合实际应用。准二级动力学模型能够很好地模拟铝污泥对单磷酸腺苷的吸附过程,表明吸附主要以化学吸附为主。Langmuir等温吸附模型能很好地描述铝污泥对单磷酸腺苷的吸附平衡。热力学分析表明,吸附过程为自发、吸热和熵增的过程。对红外光谱的分析表明,铝污泥吸附单磷酸腺苷的过程中有与Al相连的羟基的丢失以及Al—O—P键的增加,这一现象会随着初始磷浓度的增加而加剧,表明铝污泥主要是通过配体交换吸附单磷酸腺苷。     

简化活性污泥1号模型在间歇式循环上流污泥床中的应用

以活性污泥1号模型(ASM1)为基础,结合间歇式循环上流污泥床工艺结构和实际进水水质特征,建立了简化的活性污泥模型(ASM1-S),该模型与ASM1模型相比,减少了反应过程、进水组分和参数,大大减少了模型参数测定的工作量和模拟过程中的计算量,从而提高了模型的实用性。本文通过测定模型进水组分和对模型模拟结果影响较大的4个参数(YH、μH、μA、bH)值进行测量,并利用Matlab编制模拟程序,就ASM1-S模型对间歇式循环上流污泥床实际运行状况进行了动态模拟,并将出水中COD、氨氮和总氮模型预测值与实测值进行对比,结果表明:该模型对出水中COD、氨氮和总氮的浓度模拟效果较好,最大误差小于10%,从而验证了ASM1-S模型的可靠性和实用性。     

水蚯蚓-微生物共生系统脱氮除磷最佳运行工况数值模拟研究

以前置厌氧池的氧化沟工艺为研究对象,根据氧化沟溶解氧分布情况,将氧化沟简化为1个缺氧段以及3个好氧段,并在第1好氧段中悬挂生物填料接种水蚯蚓,建立"水蚯蚓-微生物共生系统",通过溶解氧、混合液回流比、污泥回流比的控制保持该系统的微生态平衡.从水蚯蚓动力学角度改进提出T-FCASM新模型,建立并校验"水蚯蚓-微生物共生系统"生物场-水力场耦合模型(T-FCASM-Hydro),根据单因素试验和多因素正交试验分别模拟不同水平溶解氧、混合液回流比、污泥回流比对氧化沟中"水蚯蚓-微生物共生系统"脱氮除磷效果的影响.正交试验的方差分析结果显示,当好氧段1溶解氧为6.5mg.L-1、混合液回流比为100%、污泥回流比为100%时氧化沟可保持最佳脱氮除磷效果.     

对氧化渠动力学的理论分析及公式推导

本文从动力学角度分析氧化渠内活性污泥及悬浮固体各组分性质,建立了物料平衡方程式,最终导出了氧化渠工艺设计计算公式——最小剩余污泥量临界污泥负荷率表达式。并对推导过程所涉及的条件及参数进行了必要的讨论及相关的试验分析。     

采用非生长能量代谢参数表征颗粒污泥稳定性

对比分析了无厌氧搅拌的异养菌系统和有厌氧搅拌的除磷系统的颗粒污泥的粒径、密度、形态等特征,得出后者较前者稳定.通过动力学参数分析发现,颗粒污泥的稳定与微生物的代谢特征有一定的关系,即慢速生长系统具有较好的颗粒稳定特征可能与能量维持代谢的比例较大有关.通过对比分析慢速生长系统不同粒径的微生物代谢特征,发现用于表征非生长代谢相关的能量维持系数m和Smin/CODinfluent与颗粒的稳定性具有密切的联系,因而可以作为表征颗粒污泥稳定性的定量指标.本研究改变了长期以来通过观察污泥形态、粒径、密度等理化参数来定性描述颗粒稳定的技术体系,从微生物能量代谢角度建立了定量描述颗粒污泥稳定的方法和指标.     

简化活性污泥数学模型的优化

为了从控制运行的角度促进简化数学模型的应用，必须借助其它优化手段进一步提高预测精度。本文主要介绍了应用于简化数学模型的扩展卡尔曼滤波、神经网络和误差反馈系统三种优化方法以及优化后的验证结果。从验证结果来看，优化的ROM模型与ASMl模型的定性变化行为相似，基于神经网络的复合模型对PO4^3-和NOx^-的预测结果非常准确，误差反馈的优化系统模拟性能良好。     

膜生物反应器模型及其对模拟废水的处理

建立了基于ASM3模型的膜生物反应器数学模型,该模型由生物处理部分和膜过滤处理部分构成。使用MATLAB/SIMULINK仿真工具,实现膜生物反应器数学模型的计算机仿真。模型验证的结果表明,根据实际的水力、水质条件适当的选取模型中的参数值后,该模型可以较为准确地对膜生物反应器污水处理过程进行模拟和预测。膜生物反应器模型对于分析膜生物反应器内部的机理、过程以及膜生物反应器的设计和运行有一定的指导作用。     

基于RF-LSTM的鸡舍恶臭气体预测研究

以鸡舍氨气为研究对象,对鸡舍氨气预测模型进行了研究.首先,利用随机森林算法（RF）对影响鸡舍氨气浓度的环境变量进行重要性排序,选取温度、湿度、光照、气象温度、降雨量作为模型的输入变量;在此基础上,构建了基于长短时记忆神经网络（LSTM）的鸡舍氨气浓度预测模型,并将提出的预测模型应用于江苏省宜兴市某养鸡场的氨气浓度预测中,并与LSTM模型、RF-Elman模型和RF-BP模型进行了对比实验,结果表明,基于RF-LSTM模型的预测效果最好,其平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分误差（MAPE）和均方根误差（RMSE）分别为0.9183、4.9637%和1.4262;同时,为了验证该模型的性能,本文还实现了不同时间尺度的鸡舍氨气浓度预测,提前2h、3h、4h、5h氨气预测的平均绝对误差（MAE）分别为1.6218、2.1991、2.8553和3.0677.本文提出的预测模型提高了鸡舍氨气浓度的预测精度,可为减少鸡舍恶臭气体排放提供科学依据.     

武器装备验证环境因素确定模型及其应用研究

从系统的角度,分析了与武器装备环境紧密相联的4个因素,从武器装备的产品分解结构、环境分解结构、功能分解结构、状态集构建了武器装备系统、分系统、部件的试验验证环境因素确定模型,分析了模型的应用,给出了模型的工作流程。描述了基于上述模型的信息管理系统的构建思路与功能。     

非线性复合模型在云南纵向岭谷区生态安全评价中的应用

应用非线性模糊综合评价——未确知测度复合评价模型(简称非线性复合模型),对云南纵向岭谷区的生态安全进行了评价. 非线性复合模型考虑到生态系统的非线性,引入了非线性合成算子,并利用置信度准则对评价样本进行识别与排序. 结果表明:非线性复合模型既能反映某种指标的突出影响,又能把线性加权平均模型看作是它的特例;利用非线性复合模型对评价样本进行识别与排序,克服了使用最大隶属度方法进行排序的缺点. 非线性复合模型在研究区中的应用得到了客观、合理的评价结果,表明其在多指标、多样本评价中的可行性      

低浓度废水厌氧处理中不同动力学模型对比研究

采用厌氧颗粒污泥处理低浓度废水来启动实验规模的沼气提升厌氧反应器,以啤酒废水为例,厌氧反应器在温度(35±1)℃和进水COD浓度在2100~2400mg/L条件下,通过提高进水量方式,来缩短水力停留时间HRT和提高有机负荷OLR.用First-order、Monod and Contois、Grau second-order和Modified Stover–Kincannon动力学模型,考察在不同的HRT和进水浓度Si条件下,出水浓度Se与前两者的关系,确定动力学参数.实验结果表明:First-order和Monod and Contois模型不适用本实验,Grau second-order和Modified Stover–Kincannon模型适用,通过后两个模型公式分别比较实验值Se与计算值Se的差别,Grau second-order模型比Modified Stover–Kincannon模型更接近实验值.     

城市灰霾数值预报模式的建立与应用

建立了城市灰霾的数值预报模式,可模拟PM2.5中主要成分硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐和土壤尘等气溶胶的浓度分布,根据气溶胶浓度分布计算城市大气能见度,从而预测城市灰霾天气. 利用城市灰霾的数值预报模式进行了冬、夏2个算例的模拟. 结果表明:在PM2.5中,夏季硫酸盐的贡献率(26.6%)略高于冬季(24.0%),夏季和冬季有机气溶胶(OM)贡献率分别为35.4%和33.3%, 黑碳贡献率分别为9.5%和7.1%;南京地区颗粒物的消光系数占总消光系数的95%以上,是能见度下降最主要的贡献者,其中,硫酸盐和有机物对能见度贡献最大,其次为黑碳、硝酸盐、粗粒子、土壤尘和NO2.      

广东省海水养殖对海区环境影响的夏季调查

在2000年夏季对广东省汕头、惠阳、珠海、阳江和湛江等沿海地区一些养殖区域与非养殖区域水体中氮、磷和浮游动植物等指标进行测定,分析夏季海水养殖给海区水环境造成的压力.结果表明,养殖区总氮、颗粒态总氮、总磷、颗粒态总磷含量分别为0.506～1.244μmol/L、0.367～1.066μmol/L、0.¨2～0.232μmol/L、0.054～0.157μmol/L,这些指标在养殖区高于非养殖区;养殖区与非养殖区的溶解态总氮、溶解态总磷、总氮总磷比值、溶解态总氮溶解态总磷比值无显著性差异.5个地点养殖区与非养殖区的浮游植物主要是角毛藻属Chaetoceros中的种类占优势;而浮游动物中占优势的主要是桡足类,包括成体与无节幼体.水产养殖对养殖海区浮游动植物的种类数目总个体数均无显著影响,但影响了生物多样性,并对某些浮游生物种类有促进作用或抑制作用.     

稀土在土壤-植物系统中的分馏效应及影响因素

以稀土背景较高的红壤为供试土壤,采用小麦盆栽实验,研究了稀土元素在土壤～小麦系统中的分馏模式,考察了外源稀土浓度、腐殖酸浓度和土壤酸度对稀土分馏模式的影响.结果发现,红壤中稀土的分馏模式与我国土壤的稀土分馏模式基本一致,为向右倾斜的轻稀土富集模式.小麦根部的稀土分布模式与土壤类似,小麦茎叶中稀土分布模式则有所不同.加入外源稀土后,小麦根部的稀土分馏模式随土壤中稀土丰度的改变而改变,而小麦茎叶中的稀土分馏模式却保持相对稳定,说明小麦地下部分与小麦地上部分对稀土的吸收方式存在差异.腐殖酸对稀土在土壤-小麦系统中的分馏效应影响不大土壤酸度对稀土在土壤-小麦系统中的分馏效应有一定的影响,在所试验条件下,观察到小麦中稀土元素的分馏系数随pH值降低而降低,高pH值(pH＝6.7)使稀土在小麦中的分馏系数加大.     

深海压力–流速耦合环境下基于灰色系统理论的有机涂层寿命预测研究

目的 建立深海压力–流速耦合环境下有机涂层的寿命预测模型,并预测有机涂层在该环境下的服役寿命。方法 首先针对涂层的湿态附着力变化结果,基于灰色系统理论,建立湿态附着力的GM(1,1)模型。随后再基于耦合环境下的试验结果,建立涂层水传输的扩散模型。最后,在此基础上,利用灰色关联分析方法,计算这2种失效影响因素在涂层失效过程中所占的权重因子,并基于这2个影响因素建立涂层失效的数学模型。结果 经过数学统计验证和试验结果对比验证,该模型精度良好,可靠性高。结论 该模型能够对深海压力–流速耦合环境下有机涂层的寿命进行准确预测。     

春季人工湿地常用植物对总氮去除效果的数学模型研究

选取芦苇、菖蒲、美人蕉和香蒲等4种南京地区常见的人工湿地常用植物作为供试植物,对其在春季对生活污水总氮(TN)去除效果的数学模型进行研究.通过监测引种植物后污水中TN浓度,利用回归分析建立湿地植物去除污染物的数学模型.结果表明:在毒季种植植物后污水中的TN浓度按线性关系减少,其中芦苇、菖蒲和香蒲对污染物的去除效果明显,其直线的相关系数分别达到0.927,0.929和0.979;美人蕉在春季对TN的去除能力较差,其线性仅为0.561.