基于模糊神经网络的A2/O工艺出水氨氮在线预测模型

采用厌氧/缺氧/好氧污水处理系统(A2/O)对人工合成污水进行处理,并利用人工神经网络(ANN)模型和自适应模糊人工神经网络(ANFIS)模型对A2/O处理污水的过程进行仿真模拟.在MATLAB环境下,选取可在线监测的水力停留时间(HRT)、进水pH值(pH)、好氧池溶解氧(DO)和混合液回流比(r)作为输入参量,系统出水氨氮浓度(NH4+eff)为输出量,建立在线预测模型.结合自适应模糊C均值聚类算法,确定ANFIS模型的模糊规则数及最优运行参数,对实验数据进行仿真预测.结果表明,与ANN模型相比,ANFIS模型的仿真输出值与实际值的拟合程度更高,相对误差在6.45%之内,平均绝对百分比误差(MAPE)为2.8%,均方根误差(RMSE)为0.1209,相关系数(R)达0.9956.模型训练过程中所得到的三维曲面图,可直观的反映各因素与出水氨氮浓度之间的非线性函数关系,为A2/O系统的高效稳定运行提供指导.     

新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究

根据东莞市同沙水库集水区内工业区降雨径流的水质、水量特征,采用新型折流式人工湿地对其进行模拟及实地降雨径流净化研究.对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行对比,分析COD、SS、TN、TP、NH4+-N以及重金属Pb、Zn、Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨它们的主要去除机制.模拟净化研究中,除TN外,湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类质量标准,TN达Ⅳ类标准;且大部分污染物在湿地前端被去除.实地降雨径流净化研究中,COD、SS、TN、TP及NH4+-N的平均去除率分别为90.9%、97.0%、83.4%、92.2%、90.0%;重金属Pb、Zn、Cu的平均去除率分别为98.4%、94.1%、93.6%,出水均能达地表Ⅲ类水标准.研究表明,折流式人工湿地系统对工业区降雨径流的净化效果显著,湿地系统具有较强抗冲击负荷能力.另外,小幅温度变化对湿地系统中污染物的去除影响不大.     

pH及络合剂对亚铁活化S2 O82-氧化去除活性艳蓝的影响研究

以蒽醌染料活性艳蓝KN-R为目标污染物,研究了pH及不同pH条件下络合剂对于络合的亚铁活化过硫酸钠氧化去除KN-R的影响,并对络合体系与未络合体系进行比较.结果表明,由于PS在酸性条件下降解速度最快及酸性条件下主导自由基SO4-.氧化还原电位大于碱性条件下的.OH,所以酸性条件下KN-R的去除率远大于中性及碱性条件.pH=3时,EDTA体系KN-R 3 h剩余率仅为17.0%,PS的消耗率最低为32.3%,EDTA是酸性条件下的最佳络合剂选择;pH=7时,EDTA、柠檬酸体系3 d后KN-R的剩余率分别为11.3%、12.4%,PS消耗率仅为28.9%、28.0%,是中性条件的最佳络合剂选择;pH=10时,葡萄糖酸、柠檬酸、EDTA、酒石酸体系对KN-R的去除率及PS的消耗率基本相同,均能充当亚铁离子的络合剂.微量的亚铁存在时,络合剂的加入能很好地提高污染物的去除率,3 d后从52.5%提高到79.3%,说明PS适合于污染物的原位化学氧化降解(ISCO).     

基于人工神经网络的造纸废水处理动态仿真

研究了人工神经网络对废纸造纸废水处理过程动态仿真的可行性,采用误差反向传播网络(BP网)建立了表征原水COD、加药量、进水流量、历史出水COD与预计出水COD之间复杂关系的动态模型,并对不同训练方法进行了比较,发现带有动态调整的方法具有较好的效果,其模型的计算输出值与过程的实际输出值具有较好的一致性.对造纸厂现场排放的废水的实验表明,该模型可用于废纸造纸废水处理的动态描述.     

城市河涌受污染底泥的固化/稳定化处理

为了给河涌疏浚底泥的资源化提供技术支持,以广州市车陂涌表层受污染底泥为研究对象,用水泥、石灰、粉煤灰、膨润土等材料对底泥进行固化/稳定化处理实验。通过无侧限抗压强度、污染物在模拟自然条件下(中性)的释放特征、毒性浸出实验(酸性条件)对固化/稳定化处理效果进行综合分析。结果表明:经合适的处理后,固化体抗压强度能高于300 kPa;固化体自然条件下重金属的释放量明显减少,固化/稳定化处理能够有效减缓和减少固化体的二次污染;毒性浸出实验结果表明,河涌底泥经固化/稳定化处理后其重金属浸出能力显著降低。     

以HKUST-1为模板制备铜氧化物活化过一硫酸氢钾降解罗丹明B

以一种Cu-MOF(HKUST-1)为模板,将其经不同温度的热处理制备铜氧化物,研究了热处理温度对产物组成及形貌的影响,并通过产物在一系列条件下活化过一硫酸氢钾(PMS)降解水体中罗丹明B(Rh B)的实验探究了其催化性能.XRD、SEM、XPS等表征结果表明,随着热处理温度的升高,产物由Cu2O/CuO混合物逐渐转化为纯相CuO,且模板HKUST-1的原有正八面体结构坍塌加剧.Rh B降解实验的结果显示,催化剂对PMS的活化性能随热处理温度的升高而加强.在中性pH条件下,当PMS投加量为1.00 mmol·L~(-1),CuO-650用量为0.20 g·L~(-1)时,反应时间进行90 min基本可实现Rh B(浓度为0.10mmol·L~(-1))的完全降解.此外,CuO-650还具有pH适用范围较广,铜离子溶出量较低(pH=3条件下为1.309 mg·L~(-1),pH=7条件下为0.987 mg·L~(-1)),循环稳定性较佳的特点,进一步证明CuO-650是一种很有潜力的PMS催化剂.     

人工湿地净化工业区含菲污染降雨径流的效果研究

根据东莞市同沙水库集水区工业区降雨径流的水质特征,采用水平潜流式人工湿地对工业区降雨径流进行模拟净化研究,分析径流主要污染物于湿地床体内的空间变化规律.本研究主要考察了湿地系统中COD、NH4+-N、TN、TP及菲的空间分布特征,以及湿地系统上层多酚氧化酶(PPO)、硝酸盐还原酶(NR)酶活性的变化规律;同时监测湿地系统DO、pH、ORP及水温这4项理化指标,并分析它们对系统中污染物去除效能及酶活性的影响.结果表明,DO、pH、ORP及水温均表现为横向降低趋势,COD、TP及菲的吸附去除在床体前端1/4处已基本完成;纵向,上层DO、ORP均显著高于底层,水平潜流系统总体处于缺氧、厌氧状态,上层COD、TP、TN、NH4+-N及菲去除率分别为底层的1.17～1.36、2.04～2.11、1.40～1.92、1.37～2.30、1.07～1.36倍,净化效能的差异纵向强于横向.NR活性与NO3--N浓度显著正相关,横向上NR、PPO活性差异不明显.     

不同粒径零价铁活化过硫酸钠氧化降解酸性橙7的影响及动力学研究

以偶氮染料酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究了不同粒径零价铁(包括1 mm-ZVI、150μm-ZVI、50 nm-ZVI)对活化过硫酸钠(PS)氧化降解AO7的影响,并探讨了这3种不同粒径的零价铁活化体系中AO7的降解动力学及中间产物.结果表明,3种粒径零价铁均可以高效活化PS氧化降解AO7,反应90 min后,1 mm-ZVI、150μm-ZVI和50 nm-ZVI活化体系对AO7的去除率分别为43%、97%和100%.AO7动力学方程拟合结果表明,1 mm-ZVI和150μm-ZVI活化PS降解AO7是一级反应,50 nm-ZVI活化体系中AO7的降解是二级反应,这3种粒径零价铁活化PS降解AO7的速率常数大小顺序为50 nm-ZVI>150μm-ZVI>1 mm-ZVI.反应过程中1 mm-ZVI反应后主要生成α-Fe2O3和少量Fe3O4,150μm-ZVI表面的腐蚀产物主要是Fe3O4,而50 nm-ZVI的主要氧化物为α-Fe2O3和α-FeOOH.GC/MS检测出AO7降解中间产物有2-萘酚、邻甲酚、3-甲基-4-乙基苯酚、邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸等,AO7溶液吸收光谱的变化特征及GC/MS检测结果表明3种粒径零价铁活化PS氧化降解AO7的途径可能存在差异.     

基于PCA-LSSVM的厌氧废水处理系统出水VFA在线预测模型

采用IC厌氧废水处理系统处理人工合成废水,并利用PCA-LSSVM模型对系统出水挥发性脂肪酸(VFA)进行预测.首先利用主成分分析法(PCA)分析影响厌氧废水出水VFA浓度的多个变量的相关性并降低输入变量维数,然后用网格搜索结合10倍交叉验证优化LSSVM模型参数sig2和gam,最后利用建立的模型对实验数据进行仿真预测.仿真结果表明,稳态LSSVM模型对稳态条件下厌氧废水处理系统出水VFA具有很好的仿真预测能力,相对误差在4.72%以内,平均相对百分比误差(MAPE)为1.61%,均方根误差(RMSE)为1.08,相关系数达0.9996;稳态干扰LSSVM模型对厌氧废水处理系统出水VFA的仿真预测精度有所降低但仍然具有较好的预测能力,平均相对百分比误差(MAPE)为15.83%,均方根误差(RMSE)为15.45,相关系数为0.9984,该方法可为厌氧出水VFA在线预测和厌氧废水处理系统的优化控制提供指导.     

类水滑石复合材料吸附去除水中硫酸根离子

用共沉淀法制备的类水滑石复合材料作为吸附剂去除水中的硫酸根离子.利用XRD、FT-IR、SEM和EDS元素分析对类水滑石复合材料的结构和组成进行了分析.研究了时间、p H值和共存离子对吸附量的影响.结果表明,类水滑石复合材料是锌铝硝酸根类水滑石和锌铝苯丙氨酸类水滑石的复合材料;类水滑石复合材料对硫酸根离子具有良好的吸附性能,最大吸附量可达到52.75 mg·g~(-1);准二级动力学模型对数据的拟合效果最好,说明吸附速率是由化学吸附控制的;吸附过程更符合Freundlich吸附等温模型,说明类水滑石复合材料对硫酸根离子的吸附是多层吸附;热力学参数表明在常温下吸附过程是自发的吸热过程;类水滑石复合材料吸附硫酸根离子主要是通过离子交换、静电引力作用以及物理吸附的途径来实现的.实验结果表明,该类水滑石复合材料是一种潜在的去除水中硫酸根离子的吸附剂.