三峡水库蓄水运行后入出库断面水质评价与预测

三峡工程运行后库区水质问题关系库区环境安全和当地社会经济发展,把握三峡库区水质变化趋势是水污染治理的基础。采用内梅罗污染指数法,基于2004—2016年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水体DO、高锰酸盐指数和氨氮的水质监测数据评价库区水质,并利用差分自回归移动平均模型(ARIMA模型)建立入出库断面水质变化趋势模型。结果表明:2004—2016年入库断面梅罗污染指数(Ip)为1.72～3.22,水质属轻污染—重污染,变化波动大;出库断面Ip为0.82～1.46,水质属清洁—轻污染,总体保持平稳;入库断面水质指标逐年偏向《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅱ级标准,出库断面水质指标逐年偏向Ⅰ级标准,入出库断面首要污染物是氨氮,ARIMA模型预测显示未来入出库断面水质好转。     

遗传神经网络对肼类化合物的定量构效研究

应用遗传算法和反向传播（BP）神经网络相结合的方法，研究了胼类化合物的定量构效（QSAR）关系，构建了遗传神经网络QSAR模型。对30种肼类化合物的6个量子化学参数进行相关性和主成分分析，利用遗传神经网络QSAR模型对肼类化合物的毒性参数进行预测。结果表明，与常规BP神经网络建立的模型相比较，遗传神经网络QSAR模型有效解决了常规BP神经网络模型存在的过训练和过拟合问题，并且具有很好的预测效果。     

太湖西岸水质变化趋势及主要驱动因子

基于2009—2015年太湖西岸10个监测断面的8个水质指标数据,采用季节性Kendall检验法对其指标的浓度变化趋势进行分析,并用主成分分析法结合相关分析评价历年水质状况,分析影响太湖西岸水质的主要驱动因子。结果表明:(1)2009—2015年太湖西岸COD下降趋势显著,DO非显著上升,电导率、高锰酸盐指数、BOD5、氨氮、TP和TN均表现为高度显著下降趋势。(2)主成分分析从原始信息中提取出两个主成分,共解释了73.645%的结果,分别代表水质氮磷营养盐和有机污染。综合得分表明,2009—2015年太湖西岸水质呈逐年改善趋势。水质污染在空间上表现为北部向南部递减的趋势。(3)相关分析表明,氨氮和COD是影响该区域水质的主要驱动因子。     

一体化膜生物反应器中短程硝化反硝化对氨氮的脱除

采用一体化膜生物反应器处理模拟氨氮废水,通过改变温度、pH、DO实现了反应器中短程硝化的稳定运行。结果表明,在进水氨氮、COD分别为67~86、240~342 mg/L的情况下,当温度为30℃、进水pH为8.1时,通过逐渐降低DO至1.2mg/L,亚硝态氮得到富集,氨氮和COD的去除率均能达到80%以上,且系统的耐冲击负荷能力较好;整个运行期间保持了较高的混合液悬浮固体浓度(MLSS),处于3 200~8 210mg/L,污泥沉降比和污泥体积指数(SVI)相对稳定,SVI处于75~138mL/g。     

滤料粒径对给水曝气生物滤池运行稳定性的影响

利用给水曝气生物滤池(UBAF)处理刘屋洲水源水,考察了不同陶粒粒径对氨氮、高锰酸盐指数的去除效果以及水头损失变化的影响。结果表明,陶粒3～5 mm的UBAF对氨氮、高锰酸盐指数的去除效果较高,但是其水头损失较大,且反冲洗前后水头损失变化偏大,不利于UBAF稳定运行。陶粒6～10 mm的UBAF运行状况良好,氨氮的去除率为73.8%,高锰酸盐指数的去除率为18.6%,滤池24 h过滤水头损失<0.4 m,反冲洗前后过滤水头损失变化量<5 cm。其出水氨氮和高锰酸盐指数均达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),滤池的水头损失小,反冲洗前后也变化甚微。进一步的实验表明陶粒破碎会导致滤料粒径级配变化,使得水头损失增加。     

基于鱼类栖息地法的城市河流生态需水评估——以深圳市观澜河为例

基于鱼类栖息地法,计算了深圳市观澜河主要监测断面的生态需水量,并评估了生态需水的水质。结果表明:(1)5个监测断面(E1~E5)的最小生态需水量为0.77~3.78m~3/s,最大生态需水量为2.04~10.08m~3/s;枯季和雨季均只有E4、E5可满足河流生态需水量的要求。(2)枯季的溶解氧(DO)只有E3、E4达标(DO≥5mg/L),雨季的DO只有E3达标;E1~E5在枯季和雨季的氨氮均超标(氨氮2mg/L),分别超标3.11~14.08、1.12~4.11倍,无法达到生态需水的水质要求。     

武汉金口垃圾填埋场对地下水环境的影响分析

分析了武汉金口垃圾填埋场中不同填埋时间的垃圾渗滤液特性和周边地下水水质,并结合场地条件分析垃圾渗滤液对地下水环境的影响机制。结果表明:(1)所有垃圾渗滤液(均超过7年)中COD、氨氮、Cl-均分别低于500、1 000、1 000mg/L;重金属含量较低。垃圾渗滤液中COD、氨氮和Cl-均随填埋时间延长而降低。(2)填埋场周围50m内的上层滞水均受到垃圾渗滤液水平渗透的影响,主要表现为高锰酸盐指数和氨氮均不能满足《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类标准,其中氨氮超标严重,平均超标89.3倍,高锰酸盐指数平均超标1.0倍。相比场区地下水的下游方向,上游方向的上层滞水受污染程度较轻。(3)由于厚层黏土的阻隔,距地表约25m的上更新统承压水的水质相对较好,除武汉市上更新统承压水普遍存在的超标组分(氨氮和Mn)外,其他指标基本满足GB/T 14848—93中Ⅲ类标准,其受垃圾填埋场渗滤液垂直渗透影响较小。这为简易填埋场关闭后的场地维护和开发利用以及新建填埋场的选址提供借鉴。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

鄱阳湖水文特征及其对水质的影响研究

根据2008年鄱阳湖4个典型监测站(星子站、蛤蟆石站、都昌站、康山站)的水位、水质实测数据,分析了鄱阳湖氨氮、高锰酸盐指数年非点源负荷比例,初步探讨了水质对水位变化、换水周期的响应.结果表明:(1)全流域平均氨氮年点源负荷比例为34%,非点源负荷比例为66%;高锰酸盐指数年点源负荷比例为20%,非点源负荷比例为80%....     

基于IGA-BP网络的水质预测方法

针对水质预测中传统BP神经网络模型收敛速度慢,对隐层结点选取缺乏有效的手段等问题,引入了遗传算法优化BP网络的结构和隐层神经元阈值和连接权值,通过设计灵活的实数编码方案和新型交叉算子等,对实数编码遗传算法进行改进,在此基础上,提出了一种基于改进的实数编码遗传算法优化BP神经网络(IGA-BP)的水质预测新模型,并以安徽蚌埠蚌埠闸逐周水质监测的PH值数据为例,进行水质预测,通过与传统的GA-BP神经网络以及BP神经网络的水质预测模型对比,结果表明,这种预测方法训练的BP神经网络收敛速度快,样本逼近精度高且泛化能力强。     

砂滤/超滤回用处理校园景观水

在连续式65d运行过程中,采用砂滤/超滤回用处理校园景观水,对校园景观水中高锰酸盐指数、氨氮和浊度的去除效果进行了研究。结果表明:(1)生物滤池对高锰酸盐指数去除率为1.5%～37.0%,平均去除率为18.7%;超滤膜对高锰酸盐指数去除率为40.5%～93.7%,平均去除率为67.5%。(2)生物滤池对氨氮去除率为1.0%～77.6%。(3)砂滤/超滤工艺对浊度的去除率为24.6%～100.0%。(4)生物滤池内生物相以菌胶团和后生动物为主,利用后生动物对有机颗粒等的吞噬,使系统具有良好反堵塞自我调节作用。(5)利用10%(质量分数)NaOH对膜清洗效果要优于10%(质量分数)HCl。     

基于DO控制实现SBR短程硝化过程

采用序批式反应器(SBR)处理模拟氨氮废水,研究了固定供氧模式下氨氮降解过程和溶解氧变化规律,并对DO控制实现短程硝化机理进行了探讨.实验结果表明,当DO＜1 mg/L时,体系产生亚硝酸盐积累,当亚硝化反应结束后,DO出现跃升现象,并且pH值对短程硝化有一定影响,充足的碱度和较高的pH值有利于建立以DO为控制参数实现短程硝化过程控制.短程硝化启动后,亚硝酸盐积累率达90％以上,并且经过度曝气5d后,系统仍保持稳定运行.     

饮用水源地突发性污染事件预警系统的构建及应用

基于FloodWorks程序构建水质预警系统,将水情遥测站、永质自动监测站的实时数据接人该水质预警系统并结合水动力学-水质一体化模型实现水质预警.该水质预警系统可在地理信息系统(GIS)图形界面下通过控制点、断面、连接等建模和模型管理工具完成工作,无需编写程序代码,方便易行.将构建的水质预警系统用于东台市泰东河饮用水源地水质监测预警,该水质预警系统对总磷、总氮、氨氮及高锰酸盐指教等污染指标的预测有较高的精度,其模拟确定性系数分别为0.72、0.76、0.83、0.86.     

环境因子对南水北调泵站调节池沉积物氮释放特征的影响研究

为考察环境因子对南水北调泵站调节池沉积物氮释放的影响，通过模拟实验分析在不同温度、pH和DO条件下沉积物总氮和氨氮释放情况，并采用连续分级提取法分析释放前后沉积物可转化态氮(TTN)中不同形态氮的变化情况。结果表明：随温度升高氮释放强度增加，30℃时氨氮和总氮释放强度分别是10℃时的2.17、1.98倍；温度为10℃时离子交换态氮(IEF-N)为氮释放的主要贡献形态，温度为20℃和30℃时弱酸可提取态氮(WAEF-N)为氮释放的主要贡献形态。中性条件(pH=7.0)沉积物氮释放强度最低，酸性条件(pH=5.0)氮释放强度高于碱性条件(pH=9.0),IEF-N为酸性、碱性、中性条件下氮释放的主要贡献形态。DO为4.0 mg/L时氨氮和总氮释放强度分别是DO为9.0 mg/L时的1.32、1.42倍；DO为4.0 mg/L时IEF-N为氮释放的主要贡献形态，DO为9.0 mg/L时WAEF-N更易释放。     

厌氧-跌水充氧接触氧化工艺有机物降解数学模型

厌氧-跌水充氧接触氧化-人工湿地组合工艺是一种新型的污水处理工艺,为优化该工艺在实际工程应用中的参数设计,通过分析研究其工艺流程及有机物降解机理,在借鉴和参考污水处理领域数学模型相关研究的基础上,构建了有机物降解数学模型。结果表明,有机物在不同条件下进行降解时,水温、DO浓度等各种影响因素互相干扰,降解机理复杂。基于人工神经网络的反向传播算法,以COD的初始浓度、DO、温度为输入层,以有机物降解速率常数为输出层,建立确定有机物降解速率常数的神经网络模型,并仿真多因素同时变化时降解速率常数的动力学趋势。验证结果表明,建立的有机物降解模型能够对该工艺的污水处理效果即出水水质进行较好的模拟预测。     

基于熵权法的松河矿水环境质量评价研究

根据松河矿水文条件对5个断面(W1~W5)水质进行监测,采用标准指数法对各断面水质的监测数据进行处理,并用熵权法确定各断面的指标权重,由各指标权重得出各断面的污染综合评分。结果表明,松河矿地表水水质中污染指数较高的是石油类,其次是SS、氨氮、BOD、COD,最后是硫化物。其中,影响各断面水质权重最大的是SS,其权重为0.2。综合污染指数和基于熵权法的断面评分排序一致,均为W1W2W3W4W5,表明基于熵权法的松河矿水环境质量评价结果准确可信。     

曝气量对悬浮系统单级自养脱氮性能的影响

通过连续实验和间歇实验研究了不同曝气量对SBR系统自养脱氮性能的影响。连续实验表明,在进水氨氮浓度为155～185 mg/L时,曝气量分别为20、28、36和44 L/h时,TN去除率分别为80%、82%、80%和77%;增大和减小曝气量均会降低系统的脱氮效率。间歇实验表明,随着曝气量的增加,氨氮的降解速率有所升高,20、28、36和44 L/h曝气条件下氨氮的降解速率分别为7.23、7.25、7.86和7.95 mg/(g MLVSS.h);在降解的过程中DO浓度一直维持在较低的水平(<0.5 mg/L),pH值则呈先升高后降低的趋势;氨氮降解结束时,pH值和DO浓度同时升高。结果表明,改变曝气量会影响单级自养脱氮反应的进程,但对降解过程DO浓度值变化不大;DO浓度和pH值变化对氨降解结束具有指示作用。     

基于反向传播-向量评价遗传算法模型的燃煤电站锅炉燃烧多目标优化

基于MATLAB智能工具箱对某300MW电站锅炉进行燃烧优化。利用反向传播(BP)神经网络分别建立了锅炉热效率和NO_x排放预测模型,用以预测锅炉热效率和NO_x排放特性。锅炉热效率预测的校验样本相对误差平均绝对值为0.210 0%,NO_x排放量预测的校验样本相对误差平均绝对值为2.410 0%,表明模型具有良好的准确性和泛化性。借助向量评价遗传算法(VEGA)优化模型得到锅炉热效率和NO_x排放量的优质解集合。300 MW负荷下锅炉热效率优质解集合为92.93%~93.64%,NO_x排放量优质解集合为367~413mg/m~3;270 MW负荷下锅炉热效率优质解集合为92.26%~93.56%,NO_x排放量优质解集合为360~416mg/m~3。研究结果对实际的电站锅炉燃烧具有一定的指导意义。     

竹炭-微生物联合法对沼液中氨氮的去除

采用竹炭-微生物联合法,考察了竹炭用量、菌液用量、进水氨氮浓度、pH、DO、HRT等因素对氨氮废水处理效果的影响;同时采用对比实验,初步探讨了竹炭-微生物联合法处理沼液的作用机理。结果表明,竹炭-微生物法去除沼液氨氮的最优条件推荐为:竹炭用量30 g/L,微生物活性液用量3%,pH 7.0～8.0,DO为2 mg/L,HRT为48 h。竹炭-微生物法对沼液氨氮的去除过程可用一级反应动力学模型C=272.56e-0.0148描述,其去除效果来源于竹炭吸附和生物降解的协同作用,协同程度为48.45%。     

SBR法处理城镇污水中DO控制

采用SBR装置以不同曝气量处理城镇污水,寻求SBR在运行过程中的最佳DO范围。进水温度为20±5℃,pH为7±0.5,设置SBR的运行参数为瞬时进水、搅拌30 min、曝气240 min、沉淀60 min、排水30 min,在出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准的前提下,控制不同的曝气量,分析曝气池中DO浓度对污水中COD、总磷、氨氮去除效果的影响。结果表明:过高的DO不能缩短采用SBR进行回用处理的时间,曝气段DO为0.8～1.5mg/L时比DO在2.5～4.5 mg/L运行更稳定,这有利于降低能耗。