基于多目标优化与综合评价的海绵城市规划设计

海绵城市源头减排设施已被广泛应用于城市雨水径流削减与污染控制,但仍缺乏一种综合评价方法来实现其科学规划设计.本研究构建了一种基于多目标优化与综合评价相耦合的海绵城市规划设计方法,以建设成本、雨水综合径流系数、污染物综合控制率为目标函数,以源头减排设施建设规模和海绵城市径流控制指标作为边界条件,建立基于快速分类的非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化模型;然后结合层次分析法对优化解集进行综合指标评价,得出最优化设计方案.利用该方法以研究区A为案例,构建了一套建设成本最小化、水文水质效益最大化的设计方案,并通过海绵城市建设前后的暴雨洪水管理模型（SWMM）,评估最优化方案的降雨径流控制与径流污染控制效果.研究结果表明,海绵城市建设能大幅削减雨水径流量,年径流总量控制率达70.1%;雨水峰值流量削减率超过40%,同时延后径流峰值出现时间;有效降低雨水径流污染,研究区各类污染物综合削减率均超过30%.本文提出的多目标优化与综合评价方法,能够基于特定的目标与需求,针对性提出适合区域发展的海绵建设方案,为海绵城市规划设计提供技术支持.     

滤池滤料上细菌数的预处理方法优化

为优化生物活性炭滤池活性炭上细菌数的流式细胞术定量分析的预处理方法,本研究考察了4种物理预处理方式（机械振荡、低能量超声、高能量超声、机械振荡耦合高能量超声）以及4种化学预处理方式（含10%的柠檬酸（Citric Acid,CA）和2.5%的羟基乙酸（Glycolic acid,GA）混合液（CA+GA）、溶菌酶、吐温20、乙二胺四乙酸）对流式细胞术测定活性炭滤料上细菌数的影响,结果表明,在无菌超纯水为提取液时,机械振荡耦合高能量超声预处理后测定的细菌数最高（9.7（±1.2）×10⁷ cells·g^-1（以WW活性炭计,下同））,是最佳的物理预处理方式.0.1% CA+GA为最优的化学分散剂,耦合机械振荡与1次高能量超声预处理后细胞累积回收率较空白组（无菌超纯水）提高了21%±17%,其活细菌数也最高（约1.0×10⁷ cells·g^-1）;耦合机械振荡与3次高能量超声预处理后,分离的生物膜细菌量最高（1.5（±0.2）×10⁸ cells·g^-1）,证明0.1% CA+GA耦合机械振荡与3次高能量超声是利用流式细胞术测定活性炭生物膜的细菌数的最佳预处理方式.     

污水处理厂SNAD工艺小试

在污水处理厂室外,以A/O除磷工艺出水为基质,启动全程自养脱氮(CANON)生物滤柱反应器.反应器启动成功后,进水中投加葡萄糖作为有机碳源,启动同步短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(SNAD)工艺,研究SNAD生物滤柱处理城市生活污水的效果.结果表明,第119～128 d,CANON工艺氨氮去除率大于95%,最大出水总氮浓度为13. 0 mg·L~(-1),超过了北京市地标一级A排放标准.第129 d在进水中投加葡萄糖30 mg·L~(-1)启动SNAD工艺,第133～187 d时SNAD工艺总氮去除率在85%左右,出水总氮浓度为5. 5～7. 3 mg·L~(-1).第195d观察到滤柱出现堵塞现象,在第196 d对反应器进行反冲洗,反冲洗后的30d期间,反应器总氮去除率大于85%,出水总氮浓度维持在6. 2～7. 2 mg·L~(-1).与CANON工艺相比,SNAD工艺提高了总氮去除率,将出水总氮浓度降低了6 mg·L~(-1),使出水氨氮和总氮浓度达到北京市地标一级A标准.     

互花米草入侵对长江河口湿地CH4排放的影响

为了探讨互花米草入侵对长江河口湿地CH₄排放的影响以及入侵至不同潮位对CH₄排放影响程度的差异及其可能机制,采用邻近互花米草与土著植物群落相配对的试验设计,在长江口东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江河口湿地的植物生物量,显著增加了土壤含水量、土壤有机碳含量、总氮含量、微生物碳和氮含量.高潮滩互花米草群落年均CH₄排放强度为（0.68±0.08）mg/（m²·h）,显著高于芦苇群落（0.21±0.01）mg/（m²·h）,低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均CH₄排放速率分别为（8.31±0.50）和（3.93±0.18）mg/（m²·h）,前者显著高于后者.此外,高潮滩互花米草与芦苇群落之间年均CH₄排放强度的差异为（0.47±0.08）mg/（m²·h）,显著低于低潮滩互花米草与海三棱藨草群落之间年均CH₄排放强度的差异（4.37±0.48）mg/（m²·h）.上述结果表明,互花米草入侵通过改善CH₄产生所需底物的质和量,增加土壤含水量和微生物的量,从而显著增加了长江河口湿地CH₄排放量.互花米草入侵至低潮滩增加的CH₄排放量是互花米草入侵至高潮滩的10倍左右,表明互花米草入侵至长江河口湿地对CH₄排放的影响程度可能会有很强的空间异质性,互花米草入侵至更厌氧的土壤环境可能会对CH₄排放的影响程度更大.本研究可为准确估算互花米草入侵对中国海岸带湿地CH₄排放的影响程度,科学管理和合理利用海岸带湿地资源以及应对全球气候变化提供理论依据和科技支撑.     

上流双层填料单级自养脱氮反应器启动与运行

通过接种亚硝化与厌氧氨氧化污泥,以无机高氨氮（110~130mg/L）废水为对象,研究上流式双层填料反应器的启动与运行.反应器上层与下层分别以沸石和聚氨酯海绵作为填料,启动两种填料高度比分别为2：3和3：2的1号和2号反应器,历时139d成功建立自养脱氮系统.结果表明,1号反应器最高总氮去除率达84.4%,2号最高总氮去除率达81.8%,总氮去除负荷分别达0.15,0.14kgN/（m³·d）.进水未添加有机碳源时,2号△NO₃^--N/△NH₄⁺-N一直稳定在特征值0.11附近,自养脱氮系统更为稳定.在添加有机碳源情况下,2个反应器总氮去除率都得到提升,△NO₃^--N/△NH₄⁺-N也更为稳定.说明一定浓度的有机物能强化系统稳定运行,提高系统脱氮性能.反冲洗稳定后,1号反应器出水NO₃^--N由未反冲洗前的17.61mg/L降低到10mg/L以下,说明适当的反冲洗可以有效恢复反应器运行,反冲洗与NOB抑制手段相结合能更好地维持反应器的长期稳定运行.     

黑龙江省秸秆露天焚烧污染物排放清单及时空分布

以黑龙江省为例,采用排放因子法计算了2016年秸秆露天焚烧污染物排放清单,分析了污染物的时空分布特征.结果表明,黑龙江省秸秆露天焚烧各污染物排放量为：CO₂ 1314.09万t、CO 41.92万t、CH₄ 3.77万t、NMVOCs 8.35万t、NH₃ 0.65万t、BC 0.44万t、OC 3.13万t、SO₂ 0.50万t、NO_X 3.28万t、PM₁₀ 8.81万t、PM_2.5 10.14万t.在95%的置信区间确定了排放清单的不确定性,不确定性范围为NO_X的±86%的低值到CO的±187%的高值.通过可靠性分析推断,本文的排放清单是合理的.玉米和水稻秸秆露天焚烧对同种大气污染物的贡献高于其他作物秸秆.大气污染物排放高值区位于黑龙江省西部和东部,污染物排放的时段在全年范围内具有明显的双峰特征.秸秆露天焚烧率的下降能有效促进大气污染物的减排,且农垦地区集约化和规模化的管理模式能有效控制秸秆露天焚烧.     

Pd/GO/Ni电极的制备及对2,4-二氯酚的降解研究

为去除持久性氯代有机污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP),利用电化学沉积法制备了一种新型钯/氧化石墨烯/泡沫镍(Pd/GO/Ni)电极,并通过电化学法降解2,4-二氯酚,取得良好的效果。通过扫描电镜等表征手段观察其表面形貌。结果表明:氧化石墨烯浓度为10 mol/L是制备Pd/GO/Ni电极的最佳浓度,p H为3时,Pd/GO/Ni电极对2,4-二氯酚的去除率达到90.7%。     

净水厂应对水源地突发苯胺污染处理能力研究

通过对粉末活性炭(PAC)的改性研究提高净水厂对苯胺突发污染的应急能力。以松花江水源地为实验用水,以苯胺污染为研究对象,采用PAC吸附工艺对净水厂应对苯胺突发污染的能力进行了系统研究。结果表明,由于原水中NOM存在的竞争吸附作用,当苯胺超标5倍时,需要PAC投加量130 mg/L才能使出水达标,但对出水浊度产生不利影响;经KOH改性的PAC,在不影响出水浊度的投加量为80 mg/L时就能处理超标5倍的苯胺。     

青霉素菌渣资源化为饲料原料的营养价值研究

为探讨青霉素菌渣资源化为饲料原料潜在的营养价值,本研究以抗生素制药厂发酵剩余培养基(即青霉素菌渣)为研究对象,利用元素分析仪、电感耦合等离子发射光谱对菌渣中的非金属元素、金属元素进行了测定,并利用氨基酸分析仪、凯氏定氮法、DNS法、索氏提取法对其基本营养物质氨基酸、粗蛋白、总糖及脂肪含量进行了简单分析。结果表明:C、N、S、H 4种非金属元素含量较高,其中,动物体有机体常量元素C含量最高,质量分数为34.52%。相对而言,金属元素含量较低,其中K、Na等常量元素含量较高,4种重金属污染物Cd、Cr、Hg、Pb含量与相关国家饲料安全标准对照而得,均低于下限水平。此外,以蛋白质、脂肪和总糖含量为考察指标评价了青霉素菌渣的营养特性,并进一步分析了更有利于动物吸收利用的小分子氨基酸含量。结果表明:青霉素菌渣具有较高的潜在营养特性,粗蛋白、粗脂肪和总糖含量均较高,分别为568.767、82.919、320.51 mg/g,同时各种为生命体生长所需的氨基酸含量较丰富,其中苯丙氨酸、蛋氨酸含量最高。     

施污泥对盐碱土理化性质和小麦生长的影响

污泥的土地利用既能实现植物营养元素的回收利用,又具有操作简单、成本低廉的优点,已经成为一种常见的污泥资源化方式。将城市污水处理厂脱水污泥以不同的比例施用于重度盐碱化土壤,进行了2次改良为期20个月的孵育试验,研究不同污泥施用量对盐碱化土壤理化性质的影响及随时间的变化规律。结果表明:随着污泥施用量的增加,土壤容重、pH值和碱化度得到有效降低,土壤养分含量明显增加,20个月内改良土壤中重金属的危害较小。同时以小麦发芽和生长状况作为植物诊断指标,综合确定合理的污泥投加量为污泥占混合土质量的30%~50%。