复合生物絮凝剂CBF-1的制备及其絮凝特性

采用机械混合的方法,将微生物絮凝剂MBF8与植物胶粉羧甲基改性絮凝剂CG-A复合制备了新型高效复合生物絮凝剂CBF-1.采用FT-IR、zeta(ξ)电位、透射电镜分析,确定了CBF-1的特征官能团、电荷性及分子胶束形态等物化性质;采用烧杯絮凝实验,探究了CBF-1的絮凝特性.结果表明,制备CBF-1的最佳CG-A∶MBF8质量复合比为4∶6;CBF-1为含少量沉淀物的淡黄色液体(不溶物0.013%),有效成分为0.5%,pH6.1,相对粘度1.72;有效成分0.1%时等电点约pH1.5;主要特征官能团有羟基、羧基、氨基、酰胺基及磷酸基.采用PAC(3mg·L-1)+CBF-1(1.0～8.0mg·L-1)复配絮凝,适用的pH为6.0～10.0,离子强度为0.5～5.0mmol·L-1;对浊度100NTU的高岭土悬浊液,在最佳条件PAC(3.0mg·L-1)+CBF-1(1.0～2.0mg·L-1),pH8.0,离子强度3.0mmol·L-1下,浊度去除率>92%,残余铝<75μg·L-1;对浊度6～300NTU的水,浊度去除率为61%～98%.     

Galactomyces sp.产生的生物絮凝剂絮凝活性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌Galactomycessp.M-2的絮凝活性。通过研究M-2在不同培养时间的生长情况、培养液中pH值变化情况及絮凝活性等,从而得出絮凝活性与菌生长量相关。利用离心技术分析了微生物絮凝剂的活性分布,发现起主要絮凝作用的物质为胞外物质,且主要由多糖构成。该菌产生的粗制生物絮凝剂对高岭土悬浊液具有较高的絮凝活性。     

复合生物絮凝剂CBF-1的絮凝作用机理研究

采取PAC+絮凝剂的复配方式开展高岭土悬浊液烧杯实验,考察了复合生物絮凝剂CBF-1、CBF-1溶解物及微生物絮凝剂MBF8的絮凝特性,并借助iPDA仪分析和扫描电镜、光学显微镜观察等手段,比较分析了絮凝过程及絮体特性的差异.结果表明,各复配絮凝的浊度去除效果排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,CBF-1投加量1 mg·L-1时,浊度去除率可达到97.5％;絮体强度排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,絮体恢复因子排序为MBF8＞CBF-1溶解物＞CBF-1,絮体大小排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8.单独投加PAC或投加PAC+MBF8的情况下,形成的絮体形态相对规整、密实;投加PAC+ CBF-1溶解物或投加PAC+ CBF-1形成的絮体则相对无序、疏松,CBF-1作用下絮体大、沉降快.CBF-1中高电荷MBF8组分及大分子羧甲基纤维素、羧甲基多聚糖等组分具有强的电荷中和与桥联协同增效作用;CBF-1还含有纤维素、木质素等大分子量且带多种官能团的不溶性组分,在桥联和吸附过程中也起着重要作用.     

2株芽孢杆菌利用不同碳源生产絮凝剂的研究

探讨了在纯培养和混合培养的条件下,2株芽孢杆菌F2和F6生产高效絮凝剂过程中对碳源的利用情况.研究表明,多种分子量在200以下的有机物能够作为碳源用于高效絮凝剂的生产,包括:单糖、双糖、醇、有机酸和酯类等,具有一定的普适性.发现利用废糖蜜、生物制氢废液和纤维素糖化液等廉价的生物质废料能够生产出性能良好的生物絮凝剂.     

生物絮凝剂的絮凝活性及失活动力学的研究

为考察生物絮凝剂MBF2 的絮凝活性,采用正交实验对其产生菌C2 的培养条件进行了优化.结果表明,培养基中主要成分的最适加入量分别为葡萄糖5g/L,(NH4)2SO4 0.5g/L,尿素5.0g/L,最适pH 值为8.0. Molish 反应和茚三酮显色反应表明,该絮凝剂的主要成分为蛋白质,是由微生物产生并分泌到细胞外的具有絮凝活性的代谢产物.发酵液的絮凝活性与细胞生长量均在培养48h 时达最大.该絮凝剂的絮凝活性受pH 值的影响较为显著,在pH6.0~8.0 范围内有较好的絮凝效果,其中pH7.0 时絮凝率最高为83.7%.热稳定性实验显示,该絮凝剂在25~40℃范围内比较稳定,但在40℃以上时,絮凝活性显著下降.为了研究生物絮凝剂MBF2 的失活动力学,建立了该絮凝剂的受热失活一级动力学方程,失活活化能为11.86kJ/mol.絮凝剂MBF2 对可溶性色素次甲基蓝的脱色率高达98.6%.     

微生物絮凝剂的絮凝机理及应用

简述了生物絮凝剂的特性、分类和发展趋势,并对微生物絮凝剂絮凝机理的研究及其在水处理中的应用作了重点介绍。     

一种新型生物絮凝剂FM-2絮凝特性及稳定性考察

文章对絮凝剂FM-1的储存稳定性以及絮凝活性分布进行了考察,发现其絮凝活性物质主要分布于上清液之中,加之储存稳定性较差的特点,为絮凝剂FM-2的制备提供了前提。絮凝剂FM-2的最佳絮凝率高达99.21%,其储存时间较长,30 d内其絮凝率可保持在90%以上;而且还具有较好的热稳定性,当加热温度从70℃升高到100℃,其絮凝率均保持在95%以上。     

复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究

蒽酮反应、考马斯亮蓝、紫外扫描等测定结果表明,絮凝剂CBF的主要成分为多糖类物质．红外光谱扫描分析CBF中含有羧基,分别以-COO^-和COOH的形式存在．用凝胶色谱柱测其相对分子量为10^5-10^6．Zeta（ζ）电位测定及氢键和离子键检验结果表明,CBF与高岭土等无机颗粒之间的作用力为离子键,絮凝过程中存在架桥作用．利用原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降．其絮凝机理为絮凝剂和高岭土以离子键的形式结合,之后通过架桥作用絮凝沉淀．     

微生物絮凝剂的絮凝性能及其絮凝形态研究

利用本实验室分离、筛选的微生物絮凝剂菌株G15,对其进行发酵培养,研究了絮凝剂投加量、絮凝反应体系pH值等对其絮凝性能的影响;对反应体系的ζ电位进行了测定,并且对所形成絮体的微观形态进行了观察。研究结果表明:该微生物絮凝剂在碱性条件下有较强的絮凝活性,当pH=10时最佳投加量为2.5mL;絮凝剂具有较强的热稳定性;加入菌株G15的发酵液后,高岭土悬浊液的ζ电位从-36.27mV显著上升至-12.97mV;并且该微生物絮凝剂产生的絮体颗粒大且结构密实,形态上有明显的分形特征。     

絮凝剂产生菌Geotrichum candidum的絮凝特性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌J-5的絮凝特性。通过形态学、理化特征、18SrDNA序列和G+C含量研究,鉴定J-5为Geotrichum candidum。培养3d,G.candidum的生长量达到最高,但其絮凝活性在1d培养后即达到最大值。絮凝活性分布研究表明G.candidum的胞外分泌物是起主要絮凝作用的物质。培养液的上层清液通过乙醇沉淀和去离子水渗析后得到粗制生物絮凝剂。利用化学分析、紫外分析和红外分析研究生物絮凝剂的化学组成,发现其主要由多糖构成,其中占主要成分的是中性糖和糖醛酸,生物絮凝剂分子含羟基、羧基和甲氧基官能团。     

基于PSO-BP神经网络的山西省碳排放预测

山西作为能源使用和碳排放大省,推动“双碳”战略对全国具有重要示范意义。基于IPCC（政府间气候变化专门委员会）排放系数法测算山西省2000—2020年的碳排放量,运用Tapio脱钩模型分析碳排放与经济发展之间的脱钩关系,利用LMDI法对影响碳排放变化的因素进行分解,采用PSO-BP神经网络模型对山西省的碳排放量进行模拟和预测。结果表明：2000—2020年山西省碳排放量呈增长趋势,碳排放强度呈下降趋势,脱钩系数为0.585,整体处于弱脱钩状态。经济增长是碳排放量增长的决定因素,而产业结构与能源强度的优化调整是抑制碳排放的主导因素。引入PSO（粒子群优化算法）有效提高了BP神经网络的预测精度。预测结果显示,在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下,山西省碳排放分别于2032年、2029年和2027年达峰。针对预测结果,提出了相关政策建议。

     

生物反硝化去除地下水中硝酸盐的混合碳源研究

选取麦秸、锯末、乙醇为碳源,比较了这3种物质单独或两两组合作为碳源的情况下,生物反硝化去除模拟地下水中硝酸盐的效果.结果表明,以麦秸为碳源的反应体系具有较好的反硝化效果,但反应器出水具有颜色和异味;锯末+乙醇作为混合碳源的反应体系比单独添加锯末或乙醇反应体系的脱氮效果好;碳氮比(C/N)为40的混合碳源用量有利于硝酸盐...     

基于遗传算法与人工神经网络相结合的玉米估产研究

在遗传算法 (GeneticAlgorithm )与误差反传 (BackPropagation)网络结构模型相结合的基础上 ,设计了用遗传算法训练神经网络权重的新方法 ,并对吉林省梨树县的玉米进行了估产研究 ,同时与BP算法和灰色系统理论模型进行了比较。经检验 ,计算值与实际值接近 ,并优于灰色理论模型 ,具有良好的预测效果 ,从而为农作物估产提供了新方法     

锯末+乙醇作为混合碳源去除地下水中硝酸盐的影响因素研究

本试验采用室内试验装置,研究了 pH、温度、硝酸盐浓度对锯末+乙醇作为混合碳源去除地下水中硝酸盐的影响结果表明,pH值在5～10内变化时对锯末+乙醇混合碳源体系的硝酸盐去除率影响较大,pH ＞7时的硝酸盐去除率明显高于pH ＜7时的去除率;并且随着pH值的增加,亚硝酸盐的积累量越多,锯末+乙醇混合碳源体系最佳的pH值范围是7～8.锯末+乙醇混合碳源体系受温度的影响较大,温度为8.5、15℃时的反硝化速率显著低于25℃时的速率,25℃时的反硝化速率分别是8.5、15℃时的3倍和1.5倍,锯末+乙醇混合碳源体系适宜的温度范围为25 ～35℃进水硝酸盐浓度也会影响锯末+乙醇混合碳源体系的反硝化效果,硝酸盐氮浓度在67.8 ～113 mg·L-1范围内变化时,反应体系的硝酸盐去除效果较好反应初期,硝酸盐浓度越大混合碳源体系的反硝化速率就越低,可能较大的硝酸盐负荷对反硝化细菌产生毒害作用而不利于硝酸盐的去除.     

基于BP神经网络与马尔可夫链的污水处理厂脱氮效果模拟预测

在实际污水处理厂运行过程中,其最终出水水质会受多种因素影响制约,而基于生物反应机理的活性污泥数学模型(ASM)并未将这些生物反应以外的因素考虑在内,由此带来一些不足.对此,本文提出可通过基于数据挖掘技术的黑箱模型对污水厂处理效果进行模拟预测.结合具体实际分析,提出可将BP神经网络与马尔可夫链组合应用于污水处理脱氮效果预测中.首先,通过BP神经网络模型对北京某大型污水处理厂实际进出水数据和工艺参数进行粗略拟合;其次,利用马尔可夫链对拟合结果及误差进行状态划分以进一步提高预测精确度;最后,运用基于BP神经网络与马尔可夫链的组合模型预测分析了该厂的实际出水水质.试验结果表明,BP神经网络适用于污水处理脱氮过程的拟合计算,而通过与马尔可夫链组合,可以提高模拟预测的精度和可靠性.     

基于神经网络集成的单个飞行事件噪声预测模型

通过分析影响单个飞行事件噪声的各种因素,构建了BP神经网络回归预测模型,并通过自适应遗传算法优选出参与集成的个体神经网络,提出了预测单个飞行事件噪声的神经网络集成预测模型.为了有效保证差异性,设置不同隐藏神经元个数和Bagging算法来构建和训练单个网络.实验结果表明,单个飞行事件噪声的神经网络集成预测模型相对单个BP神经网络模型泛化能力更强,稳定性能更好.本文方法在测试集上误差在3dB以内的平均比率为96.9%,比单个网络高6.8%.     

因子分析-BP神经网络整合方法的沿海地区环境承载力预测

以沿海地区为研究对象,利用因子分析对环境承载力进行评价,综合众多指标的绝大部分信息,形成了环境承载力综合指数;并在此基础上,利用BP神经网络对环境承载力的发展趋势进行了有效预测.结果证明,2010年以后沿海地区环境承载力将呈下降趋势,环境对于经济和社会发展的制约作用初步显现.     

The culture of compound bioflocculant and the analysis of its activated components

利用农业固体废弃物秸秆类纤维素为原料制备复合型生物絮凝剂（CBF）,优化了CBF的培育条件。同时解析了CBF活性物质在发酵液中的分布,并对CBF的活性组分进行了研究。结果表明,在高效纤维素降解菌HIT-3的作用下,秸秆类纤维素发酵3天产糖量达到高峰,此时接入CBF产生菌于灭菌后的纤维素发酵液中,在30℃、140r/min的旋转式摇床上培养36h,整个过程中只需将纤维素发酵培养基的pH值调节到7.2。在上述条件下CBF可获得较优的絮凝效果;多糖是CBF的主要组成成分,CBF的热稳定性良好。其絮凝活性物质主要分布在上清液中。     

BP神经网络和ARIMA模型对污水处理厂出水总氮浓度的模拟预测

污水处理厂出水总氮(TN)浓度是评价水处理效果的关键指标之一。建立BP神经网络模型对污水处理厂脱氮工艺进行模拟,引入自回归整合移动平均模型(ARIMA模型)对污水处理厂未来短期出水TN浓度进行预测。结果表明:BP神经网络模型在训练集和测试集模拟结果的平均相对误差分别为15.9%和16.5%,模型预测结果的平稳性较差;ARIMA模型对未来7 d出水TN浓度的时序预测平均误差为4.41%,预测精度较高;2个模型相结合有助于实现污水处理厂快捷和高效的在线检测。