基于“人工智能”驱动的农村生活污水系统治理专栏序言

伴随流域水污染控制与治理工作的深入,农村分散生活污水治理逐渐成为制约流域水环境改善的关键.同时,农村生活污水治理是人居环境提升、美丽乡村建设以及乡村振兴战略实施的集中体现,事关广大农村居民的切身利益.本专栏是国家水专项“分散污水治理课题”团队近年来科研成果的总结,从污水治理的全生命周期角度出发,尝试通过人工智能赋能治理模式决策、“菜单式”工艺组合、设施运维与监管、长效管理等4个方面对研究和实践进行了梳理总结,构建基于人工智能驱动的农村生活污水治理决策支持系统,以期为北运河流域以及其他区域农村生活污水治理提供科技支撑.     

活性炭纤维载体生物膜法处理洗车废水研究

为了实现洗车废水的循环使用,进行了以聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)为生物膜载体处理洗车废水的实验研究。以LAS、COD和NH3-N等指标考察了活性炭纤维生物膜反应器对洗车废水的处理效果。结果表明:在常温下、pH=6.5~7,当进水流量在30 mL/min时,反应器达到最佳运行参数,活性炭纤维载体生物膜法对LAS、COD和NH3-N等的去除率分别达到了97%、80%和60%。出水水质完全达到《生活杂用水水质标准》(CJ/T48-99)中洗车用水主要水质指标的规定。此外,实验表明PAN-ACF作为生物膜载体具有很好的生物亲和性和再生性。     

辽河表层沉积物多环芳烃分布、来源及生态风险评价

检测了辽河表层沉积物中16种多环芳烃的含量,含量范围为184～2260ng／g,平均值为514ng／g,与世界其他河流、河口和海岸带相比,多环芳烃污染水平相对偏低。特征化合物荧蒽／（荧蒽＋芘）与茚并[1,2,3-c,d]芘／（茚并[1,2,3-c,d]芘＋苯并[g,h,i]苝）的比值表明辽河沉积物中的多环芳烃主要来源于燃烧产物。生态风险评价表明,辽河沉积物可能存在着对生物的潜在危害,区域多环芳烃的生态风险处于较低水平。     

纳米Fe3O4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征，进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明：在未添加任何分散剂的条件下，制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状，平均粒径约11nm，为典型的反尖晶石结构；饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73．10emu／g、159．2A／m和0．41emu／g；磁分离沉降速度为重力场的50倍；纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

纳米Fe_3O_4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明:在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11 nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73.10 emu/g、159.2 A/m和0.41 emu/g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

基于GA优化的SVR水质预测模型研究

针对污水中BOD₅参数不易直接测得的特点,提出了基于遗传算法（Genetic Algorithm,GA）优化参数的支持向量机回归（Support Vector Regression,SVR）水质预测模型。采用机器学习的方法,通过建立污水中COD等参数与BOD₅的数学关系模型的方式对BOD₅进行测定。使用遗传算法对SVR中的关键参数进行寻优,解决了传统SVR预测模型参数选择的问题。以北京市污水处理厂进水污水作为研究对象进行实验,结果表明,与BP神经网络与SVR相比,使用GA-SVR方法进行预测的结果更优,其平均误差与均方根误差分别降至0.009443与16.88 mg/L。