基于修正遗传算法的夏玉米作物系数及蒸散发估算

农田蒸散量是作物蒸腾量和土壤蒸发量的总和,准确估算农田蒸散量对制定合理的灌溉计划至关重要,进而对农作物的增产保收具有重要的意义。研究作物系数及蒸散量估算模型已成为一个热点科学问题。淮河流域是中国主要的农业生产基地,而夏玉米是淮河流域最主要的粮食作物之一。为研究夏玉米全生育期蒸散估算模型,反映夏玉米逐日作物系数及蒸散量的变化,为当地的农业生产活动提供指导,采用五道沟水文实验站称重式蒸渗仪及气象要素实测数据,应用遗传算法,构建夏玉米全生育期单作物系数蒸散模型,得到其4个生长阶段的作物系数估算值。其中,参考作物蒸散量采用FAO PenmanMonteith公式计算;对估算误差较大的发育期,利用叶面积指数和发育期天数构建调整模型,对发育期作物系数进行数值修正,取得了较好的效果,并进一步估算蒸散量,最终得到遗传算法与多项式回归相结合的夏玉米蒸散估算模型。结果表明:全生育期内,修正后作物系数计算值与实际值的平均绝对误差为0.09,均方根误差为0.12,准确率(绝对误差<0.3)为96.2%;蒸散量计算值与实际值的平均绝对误差为0.89 mm·d^-1,均方根误差为1.28 mm·d^-1,准确率(绝对误差<4 mm·d^-1)为100%;相比FAO推荐的作物系数模型,修正遗传算法模型作物系数和蒸散量的拟合准确率均明显提高,达到精度要求,该文修正遗传算法模型可用于夏玉米的蒸散估算。     

生物絮凝剂与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对红平红球菌所产发酵液与聚合氯化铝(PAC)复配处理高岭土悬浊液及发酵液与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的过程进行了优化.设定的响应值分别为絮凝率和絮体粒径,COD和氨氮去除率.实验分别拟合了关于絮凝率,絮体粒径,COD去除率和氨氮去除率的二次模型,决定系数(R2)分别为0.8933,0.8353,0.7819和0.8343,表明拟合情况良好.根据响应值的分布情况,确定高岭土悬浊液的最佳絮凝条件为发酵液3.7mL/L,PAC 49mg/L,pH值8.7,CaCl224mg/L, 反应时间15min,相应絮凝率和絮体粒径分别为96.3%和0.67mm;猪场废水厌氧消化液的最佳絮凝条件为发酵液4.5mL/L,改性沸石12g/L,pH值8.3,CaCl216mg/L,反应时间55min,相应COD,氨氮去除率分别为87.9%和86.9%.     

城市污水脱氮除磷中试研究及其影响因素分析

采用改良A2/O工艺对城市污水进行中试研究,研究了反应系统对各个污染物的去除效果,并考察了温度、DO和混合液回流比对生物脱氮除磷的影响。结果表明:系统稳定运行的情况下,出水COD、TN和氨氮达GB 18918—2002的一级A标准,出水TP达一级B标准。系统对COD、TN、氨氮和TP的平均去除率分别为91%、68%、77.3%和80.6%。温度和DO对COD和TP的去除效果影响较小,对TN和氨氮则影响较大。温度在26.5℃时,对氮的去除效果最好。为保证系统脱氮除磷均能高效进行,DO应控制在2～4 mg/L,混合液回流比取1.5。     

平顶山市污水处理厂总氮去除工艺

分析了平顶山市污水处理厂一期工程中总氮去除效率低下的原因,介绍了平顶山市污水处理厂去除总氮的有效措施,包括调整进水水质和改善进水可生化性能以及改进传统Carrousel型氧化沟工艺为改良型氧化沟工艺等措施。结果表明:工艺改造后的出水TN达到GB18918-2002一级城镇污水排放标准,可以排放,污水处理厂运行效果良好。     

麦秸基木质陶瓷/凹凸棒石复合材料制备与性能表征

介绍了以麦秸秆、凹凸棒石为原料,以酚醛树脂、固化剂为辅料,按照不同的配比进行混合、干燥、热压,而后采用高温烧结工艺,制备新型复合碳材料。试验制备了各种不同原料配比以及不同烧结温度下的材料,并对材料的物理强度、密度、气孔率、强度、电阻率等性能进行了测试,对其性能表征、形成机理和形成规律进行分析,初步探讨了原料选择、原料配比、碳化温度等参数对制备工艺以及复合材料性能的影响,确定了当麦秸秆∶凹凸棒石=2∶1和3∶1,温度为700～800℃时,材料的各物理性能较为理想。实验证明麦秸秆为原材料制备凹凸棒石的可行性,为麦秸秆的资源化利用、凹凸棒石的应用以及木质陶瓷复合材料的研究开辟了新的研究方向。     

改性生物炭特性表征及对冶炼厂周边农田土壤铜镉形态的影响

生物炭及其改性材料由于具有较发达的比表面积和孔隙结构、丰富的表面官能团及较强的吸附能力等特性,被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属污染修复领域的研究热点.选取稻壳生物炭,采用K₃PO₄、KMnO₄和NaOH进行改性处理,利用扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）等对生物炭表面微观形态与结构进行表征分析,并开展了90 d土壤培养试验,比较分析3种改性生物炭对冶炼厂周边农田复合重金属污染土壤中Cd和Cu的有效性和形态的影响.结果表明,改性后生物炭表面粗糙,比表面积和孔容均有不同程度的增大,其中,NaOH改性生物炭变化最为明显,分别由改性前的4.96 m²·g^-1和0.02 cm³·g^-1增至60.79 m²·g^-1和0.12 cm³·g^-1,孔径变化则与之相反;改性生物炭的官能团吸收特征峰值均发生改变,其中K₃PO₄改性生物炭的变化最为明显.添加不同改性生物炭均能显著提高土壤pH值（P<0.05）,K₃PO₄改性生物炭对土壤pH的增幅最大,为20.5%;K₃PO₄改性生物炭对土壤中Cu和Cd的有效态含量的影响也最为明显,分别降低了75.44%和67.70%;土壤中Cu和Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态比例均降低,其中K₃PO₄改性生物炭对Cu和Cd的钝化效果最好,添加量为2%时,钝化效率分别为61.06%和4.12%,Cu的钝化效率远高于Cd.综上所述,K₃PO₄改性生物炭对复合污染土壤中Cu和Cd具有较强的钝化效果.     

胺硫改性生物炭对水溶液中不同重金属离子的吸附特性及吸附稳定性

以玉米秸秆为原料热裂解制备生物炭,利用二乙烯三胺和二硫化碳,通过酸化氧化,曼妮希反应胺基改性、二硫化碳巯基取代对生物炭进行胺硫双基团改性,研究胺硫改性生物炭（BC-SN）对Pb²⁺、Ni²⁺及Cd²⁺在单一和三元体系下的吸附特性和吸附稳定性.表征分析证实了生物炭表面胺硫双基团改性成功,且具有比表面积大、表面官能团丰富的特点.对吸附过程进行了pH值、吸附剂投加量和吸附平衡时间的研究.结果表明,单一体系下,吸附平衡时间为4 h,最佳投加量为1、0.8和1.2 g·L^-1,吸附满足准二级动力学方程;三元体系下,吸附平衡时间缩短到1.5h,最佳投加量为0.4、1.6和0.8 g·L^-1,选择吸附顺序为Pb²⁺ > Cd²⁺ > Ni²⁺,吸附总量为0.67 mmol·g^-1,均大于单个重金属离子的吸附量,说明BC-SN对3种重金属离子共存下的污染水体处理效果更好.Pb²⁺和Cd²⁺的吸附以重金属硫化物和螯合氨基形式稳定结合,Ni²⁺的为多种官能团的混合吸附;Pb²⁺和Cd²⁺竞争吸附时结合能更高,吸附稳定性强.     

巯基化凹凸棒石对水稻土中镉钝化效应的动态变化特征

为了探究巯基化凹凸棒石作为钝化剂在土壤-水稻体系中对镉的钝化效应的动态特征规律,选取湖南和四川典型镉污染水稻土,分别以两个品种水稻为模式作物开展盆栽试验,在水稻生育期代表性阶段开展土壤-植物协同采样,并结合土壤培养实验,重点关注土壤理化性质和水稻各组织镉含量变化.研究发现,巯基化凹凸棒石以剂量1 mg·kg^-1和2 mg·kg^-1施用后,水稻分蘖期根茎叶镉含量明显降低40%以上,土壤有效态镉含量减少35.80%~55.08%.该快速显著的钝化效应,在水稻扬花期和成熟期维持稳定,收获时糙米镉含量最大降幅分别为76.65%和64.67%.巯基化凹凸棒石对土壤有效态镉的钝化过程符合二级动力学方程,钝化速率较快,高剂量组3 d可达到反应平衡.巯基化凹凸棒石对土壤pH无明显影响,可略微提高土壤氧化还原电位,增加土壤总硫和有效态硫含量,同时提升分蘖期水稻根系与根系表面铁和硫元素含量,降低分蘖期水稻根系对镉的生物富集系数和从根向茎的转运系数.综合土壤有效态镉含量和水稻吸收累积镉含量这两个核心因素,巯基化凹凸棒石在水稻-土壤体系中对镉具有快速且稳定的钝化效应.     

改进AB工艺脱氮除磷功能试验研究

试验采用一种改进AB工艺 ,旨在提高传统AB工艺城市污水处理厂的氮、磷去除效果。平行对比试验的结果表明 :在不扩充池容的情况下 ,仅在传统AB工艺基础上进行简单的调整 ,改进AB工艺可以较好地缓解传统AB工艺在生物脱氮除磷过程中存在的碳源相对不足问题 ;在保持有机物高效去除的前提下 ,与传统AB工艺、间歇曝气工艺相比较 ,改进AB工艺的TN、TP去除率显著提高 ,分别达到 79 8%和 90 6 1% ,出水CODCr、TN和TP等各项污染指标均能实现达标排放。     

用改性膨润土作垃圾填埋场底部衬里的试验

结合JeanFrank提出的双层矿物基底衬里(DMBL)的新概念设计了新型垃圾填埋场的底部防护系统,通过土柱对比实验,对DMBL中的高度反应层和“惰性”层位置不同时,衬里对渗滤液的渗透和衰减能力进行了研究.结果表明,无论高度反应层在“惰性”层的上方还是下方,DMBL的渗透系数可达到1×10^-7cm/s以下,但有机膨润土层放置在“惰性”层下方时,不但防渗性能较好,而且对渗滤液中有机物、铁离子的去除率分别达到58%、98%,对NH₄⁺、锌离子等也表现出较好的去除效果.