宝鸡市污水厂SBR工艺运行管理

分析了宝鸡市污水处理厂SBR工艺投产运行以来,进水水质受地理环境、季节性气候等因素的影响变化特点,实践摸索出一套适合该厂SBR工艺特点较高水准的运行管理经验,使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标。对于优化和完善SBR工艺运行管理,提高污水处理质量有着重要的理论和实际意义。     

不同污水处理工艺非二氧化碳温室气体的释放

甲烷和氧化亚氮是两种重要的非二氧化碳温室气体.城市污水处理厂是甲烷和氧化亚氮的重要释放源.因此,为探究不同污水处理工艺甲烷和氧化亚氮的释放现状和变化规律,通过浮流式表面集气罩对西安市第三污水处理厂（Orbal氧化沟工艺）和第四污水处理厂（A/A/O工艺）生物处理过程中甲烷和氧化亚氮的排放情况进行测定,比较不同污水处理工艺中非二氧化碳温室气体的释放情况,并以第四污水处理厂为例研究溶解氧、温度对非二氧化碳温室气体释放量的影响.结果表明,西安市第三污水处理厂每m³进水释放甲烷1181 mg（以CH₄计）、氧化亚氮36.20 mg（以N₂O计）,西安市第四污水处理厂每m³进水释放甲烷209 mg（以CH₄计）、氧化亚氮54.64 mg（以N₂O计）.温度、曝气方式、溶解氧浓度、亚硝酸盐氧化速率和最大产甲烷活性是甲烷和氧化亚氮释放量的重要影响因素.     

Orbal氧化沟工艺达标排放难点诊断及脱氮潜力分析

江苏省于2018年6月颁布了DB 32/1072—2018《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》,随后太湖流域城镇污水处理厂开展了新一轮的提标改造。以太湖流域某市政污水处理厂为研究对象,采用全流程分析方法作为评估诊断的手段,探讨奥贝尔（Orbal）氧化沟工艺在实际运行过程中存在的主要问题。结果表明:该厂活性污泥的反硝化潜力和速率分别为8.0,2.24 mg NO₃--N/（g VSS·h）,通过化学需氧量（COD）及总氮（TN）的全流程分析可知,碳源相对缺乏、内回流比低、氧化沟底部淤积等因素限制了脱氮效率的进一步提高,优化运行后尚有一定的脱氮潜力。这为该厂的实际运行管理及后续的提标改造方案设计提供依据,也为类似具有提标改造需求的城镇污水处理厂提供借鉴。     

A2O小试系统与实际工艺单元中OPEs去除的比较

污水处理厂出水是环境中OPEs的重要来源,且污水处理厂的生物处理单元可去除部分OPEs.为了更好的研究污水处理厂工况条件,以达到优化去除宏量有机物和微量有机物的目的,良好的小试装置必不可少.本研究在实验室设计并安装了一套A²O小试装置,根据有机磷酸酯的结构特点,在进水中投加了3种代表性的有机磷酸酯.比较了小试装置中与实际工艺单元中这3种有机磷酸酯的去除规律,发现OPEs在A²O小试中的去除规律与实际工艺单元中相似,磷酸三丁氧酯（TBEP）在两种工况下去除效果均较好,总去除率分别为84.6%与83.6%,磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）去除效果均较差.在不同处理单元中,由于厌氧池中主要发生水解作用,TCPP在两种工况下的厌氧池中都可去除,且在A²O小试厌氧池中的去除率（57.7%）优于实际工艺（25.5%）.TBEP的去除主要发生在好氧池中,且A²O小试二沉池可以有效去除TBEP（67.9%）,优于实际工艺的二沉池.两种工况下,好氧池曝气强度较大,引入磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）不易降解,TCPP在好氧池去除效果较差.除此之外,优化了小试装置的OPEs的检测取样量保证检测的准确性.     

优化城镇污水处理厂运行管理的探讨

结合城镇污水处理厂运行管理经验,探讨通过优化工艺控制、科学合理的生产调度、强化设备管理、加强安全管理和成本管理控制等措施,来实现优化城镇污水处理厂的运行管理;从而有利于污水处理厂实现安全生产、稳定达标、高效运行。通过优化和强化城镇污水处理厂运行管理,不仅有利于充分发挥污水处理厂污水治理的环境效益,在国家节能减排工作中发挥更大的作用;同时有利于污水处理厂进一步降低运行成本、开源节流,实现污水处理厂的可持续发展。     

市政污水处理厂工艺设计与应用

为优化市政污水处理工艺的系统设计,本文以某乡镇污水处理厂工艺设计项目为例,在对该项目的进水与出水水质、设计重点、工艺流程、设计参数、总图布置等情况进行分析研究后,确定一套系统性设计方案。该方案经工程运用实践表明,项目出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准,对于同类型污水处理工艺设计具有参考借鉴价值,同时对于农村污水、低浓度有机废水等其他类型废水处理的设计运行有一定实践指导意义。     

基于全流程分析的低碳氮比进水污水处理厂运行调控

为使某污水处理厂出水达标排放,对该厂进行了全流程测试,分析其主要污染物沿工艺流程分布特征以及活性污泥特性,评估工艺运行现状,为该污水处理厂优化调控提供基础数据。研究发现,该厂进水ρ（BOD₅）/ρ（TN）仅为2.45,属于典型的低碳氮比进水。此外,通过活性污泥特性测试发现,反硝化潜力为9.0 mg/（g·h）,反硝化菌群相对丰度较高。进水碳源不足及外部碳源投加位点设置不合理是该厂无法实现TN达标排放的主要原因。在采取改变碳源投加位点、减小好氧池末端曝气量、增加碳源投加量等措施后,出水ρ（TN）由32.0 mg/L降至12.7 mg/L,实现了TN的达标排放;此外,厌氧释磷潜力由1.3 mg/（g·h）提升至2.6 mg/（g·h）,生物除磷能力也有了较大提升。研究提供了一种解决污水处理厂出水水质超标问题的思路,可为含低碳氮比进水的城镇污水处理厂运行调控及稳定达标提供参考。     

南京城市污水处理厂中微塑料的赋存特征

以南京市某污水处理厂及下游入江口作为研究对象,对其中微塑料的赋存特征进行研究.结果表明,污水处理厂进水中微塑料以尼龙材质为主（71.43%）,颜色以黑色为主（54.76%）,形状以纤维状为主（38.10%）,尺寸以50~500μm为主（69.05%）,丰度为4.2n/L（个/L）,二级处理后污水中微塑料丰度为1.6n/L,出水微塑料丰度为0.9n/L,污水处理厂处理工艺对微塑料的去除效率为78.57%.入江口处污染负荷指数为50.99,处于较低水平,由于污水处理厂出水持续排入,微塑料造成的生态风险仍不可忽视.本文研究结果为改进污水处理厂中微塑料去除工艺设计提供了基础数据.     

基于模型的低负荷运行村镇污水处理厂问题诊断分析

我国村镇污水处理厂普遍存在进水量和进水浓度偏低的问题,导致村镇污水厂运行稳定性差。为防止低负荷运行影响污水处理厂处理效能的发挥,以临太湖村镇污水厂多点进水倒置AAO工艺为研究对象,以数学模型为基础,建立污水厂水质水量动态响应模型。以数学模拟为主要研究手段,试验作为补充方法,通过模型诊断发现,该厂夏季曝气过剩,活性污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）=0.37。试验结果表明:该厂进水ρ（ISS）=57~92 mg/L,ρ（ISS）/ρ（SS）为0.71~0.82,ρ（ISS）/ρ（COD）为0.50~0.84。进入AAO系统的ISS粒径为36~52 μm,而小粒径的ISS组分是导致活性污泥MLVSS/MLSS偏低的主要原因。通过优化进水ISS/COD、泥龄、污泥回流比、曝气量,使得出水水质稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,污泥活性提高到0.7,全年曝气成本可节省约10%。     

城镇污水处理厂工艺改造及运行调控技术的探讨

为满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准水质要求,城镇污水处理厂技术升级与改造已进入实质性阶段。以某高新区污水处理厂升级改造为例,从进水水质、工艺特点、节能降耗、安全运行、技术维护等方面,提出可行措施与技术方法,保证污水处理厂升级改造后稳定运行。     

基于机器学习方法的西安市数值模拟优化研究

为提高西安市ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)预报准确率,更好地服务西安市预报预警工作,以CAMx模式预报结果为基础,结合中尺度WRF气象预报数据、ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)观测数据,基于多元线性回归、岭回归、lasso回归、决策树、随机森林以及支持向量机6种机器学习优化模型,对西安市2019年PM_2.5及O₃模拟结果进行优化.结果表明:①CAMx模式对污染物的预报存在偏差,优化模型明显修正了CAMx模式的系统性偏差,提高了预报精度.②ρ(PM_2.5)及ρ(O₃)的均方根误差(RMSE)由174.00、37.11 μg/m3分别降至34.36~39.37、24.77~28.82 μg/m3,相关性系数(R)由0.63、0.78分别提至0.70~0.78、0.83~0.88.③不同模型对模拟值的订正优势不同,随机森林对PM_2.5优化效果显著,优化提高率为80%;支持向量机对O₃的优化效果最理想,优化提高率为36%;线性回归方法对O₃的优化效果较好,但对PM_2.5的优化效果相对较差.研究显示,机器学习模型显著优化了CAMx模拟结果,反映了利用机器学习修正空气质量数值模式预报结果的研究意义和可行性.      

基于“评价-模拟-优化”的流域环境经济决策模型研究

流域管理是一个具有经济、社会与水环境等多维发展目标的复杂系统,不同目标之间存在复杂的非线性响应关系,如何模拟、协调、优化各种目标,是长期制约流域环境经济优化决策的关键技术瓶颈之一.当前在构建流域模型时往往缺乏全局性和系统性的考虑,采用线性单向建模思路,忽略了流域环境经济问题的复杂性、综合性和整体性,难以实现最优决策.针对这一不足,结合现有流域模型的建模经验与流域量化管理的需求,从系统优化发展的角度出发,基于环境经济协调度模型、系统动力学模拟模型和Powell优化模型提出了流域环境经济优化决策模型(简称ASO模型).该模型弥补了现有流域模型仅能在概念上描述因果反馈关系的不足,在数值模型上实现流域经济-社会-水环境各子系统中反馈回路的闭合,提供了一种对流域系统复杂反馈关系的模拟方法.最后,基于该模型对抚仙湖流域进行了案例研究.     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

Forecasting of dissolved oxygen in the Guanting reservoir using an optimized NGBM (1,1) model

An optimized nonlinear grey Bernoulli model was proposed by using a particle swarm optimization algorithm to solve the parameter optimization problem. In addition, each item in the first-order accumulated generating sequence was set in turn as an initial condition to determine which alternative would yield the highest forecasting accuracy. To test the forecasting performance, the optimized models with different initial conditions were then used to simulate dissolved oxygen concentrations in the Guanting reservoir inlet and outlet(China). The empirical results show that the optimized model can remarkably improve forecasting accuracy, and the particle swarm optimization technique is a good tool to solve parameter optimization problems. What's more, the optimized model with an initial condition that performs well in in-sample simulation may not do as well as in out-of-sample forecasting.     

基于XGBoost算法的WRF-Chem模式优化模拟

采用人工智能算法XGBoost结合大气化学模式WRF-Chem,利用北京地区大气污染物的模拟结果及站点监测数据,构建XGBoost统计预报算法模型,并对两种大气污染物（PM_2.5和O₃）进行优化模拟,同时分析其特征贡献要素.结果表明,该统计预报模型能够很好地优化大气化学模式模拟的大气污染物浓度,降低模拟误差,对于北京地区站点模拟浓度优化呈现出城区>近郊>远郊的优化特点,且算法模型对O₃浓度优化程度更高,优化后相关系数提高达128%.此外,通过特征要素的贡献量分析表明,CO是影响O₃优化的重要特征变量,城郊区特征贡献得分均高达1000以上,Q2（近地面2m比湿）是影响PM_2.5优化的重要气象特征变量,城郊区特征贡献得分分别为950和824.     

Forecasting of dissolved oxygen in the Guanting reservoir using an optimized NGBM (1,1) model

An optimized nonlinear grey Bernoulli model was proposed by using a particle swarm optimization algorithm to solve the parameter optimization problem. In addition, each item in the first-order accumulated generating sequence was set in turn as an initial condition to determine which alternative would yield the highest forecasting accuracy. To test the forecasting performance, the optimized models with different initial conditions were then used to simulate dissolved oxygen concentrations in the Guanting reservoir inlet and outlet (China). The empirical results show that the optimized model can remarkably improve forecasting accuracy, and the particle swarm optimization technique is a good tool to solve parameter optimization problems. What's more, the optimized model with an initial condition that performs well in in-sample simulation may not do as well as in out-of-sample forecasting.     

Forecasting of dissolved oxygen in the Guanting reservoir using an optimized NGBM (1,1) model

An optimized nonlinear grey Bernoulli model was proposed by using a particle swarm optimization algorithm to solve the parameter optimization problem. In addition, each item in the first-order accumulated generating sequence was set in turn as an initial condition to determine which alternative would yield the highest forecasting accuracy. To test the forecasting performance, the optimized models with different initial conditions were then used to simulate dissolved oxygen concentrations in the Guanting reservoir inlet and outlet (China). The empirical results show that the optimized model can remarkably improve forecasting accuracy, and the particle swarm optimization technique is a good tool to solve parameter optimization problems. What's more, the optimized model with an initial condition that performs well in in-sample simulation may not do as well as in out-of-sample forecasting.     

水资源规划优化技术研究进展及展望

针对水资源管理与规划的发展过程,详细论述了水资源系统管理与规划中常用优化技术的国内外研究成果及应用.根据是否考虑了模型参数或者模型结构的不确定性问题,将优化模型分为确定性优化模型和不确定性优化模型,通过对不确定性优化模型的介绍指出了不确定性优化是当前水资源系统优化的热点,同时指出未来不确定性优化技术发展方向等.     

基于替代模型的地下水DNAPLs污染源反演识别

应用基于核极限学习机替代模型的模拟-优化理论和方法研究解决了地下水DNAPLs污染源及含水层参数的同步反演识别问题.结果表明：1）核极限学习机替代模型对模拟模型有较高的逼近精度,能够识别并模仿模拟模型的输入-输出关系,绝大部分相对误差小于5%,平均相对误差仅有2.98%;2）以替代模型代替模拟模型,大幅度地减小了模拟-优化过程的计算负荷,将反演识别时间由传统方法的83天减少到3小时,并能够保持较高的计算精度;3）应用基于模拟退火的粒子群优化算法求解优化模型,能够以较快的速度搜寻到全局最优,同时避免搜索过程陷于局部极小解.     

基于动态剪枝的城市供水管网优化调度算法

城市供水管网的优化调度模型,需要反复调度水力学模型来计算目标函数和约束条件,从而产生巨大的计算和时间成本。在优化迭代过程中,为了获得更优秀的优化结果,通常在搜索空间中约束条件的边界进行搜索,产生了大量不满足约束的样本和较低的优化效率。为解决这一问题,提出了一种高效的基于约束条件的动态剪枝方法,在运行水力学模型前,利用优化计算过程中积累的数据来判断样本是否符合约束条件,从而剔除不满足约束的样本,提高优化效率。模型分别在1个案例管网和1个真实管网上进行测试,结果表明:使用朴素贝叶斯、决策树和支持向量机作为动态剪枝算法,在获得和原始优化模型几乎相同结果的同时,分别减少56.4%、58.5%和56.8%的计算次数。