底泥扰动下藻类对不同形态磷在水体中分布的影响

研究了反复扰动与藻类共存条件下,水体中溶解性磷、颗粒态磷、生物有效磷的分布规律,并分析了颗粒物质物理化学吸附与藻类生物利用对水体中磷消失的贡献率.结果表明,扰动抑制了水体中藻类生长,叶绿素a增加量仅为3.53μg/L(初始30μg/L)和4.80μg/L(初始120μg/L),而无扰动下该值分别为21.36μg/L (初始30μg/L)和14.49μg/L (初始120μg/L).并且,溶解氧水平和pH值均低于无扰动状态.扰动导致水体中总磷和颗粒态磷显著增加,但溶解性总磷(DTP)和溶解性磷酸盐(DIP)均有所降低.对于DTP而言,扰动状态下,颗粒物质吸附占90%,而无扰动下,则降低至60%,相应地,藻类生物利用则增加至40%.无论扰动与否,BAP基本处于稳定状态,而BAPP占BAP的百分比则有所增加.扰动状态下BAPP占PP的百分比明显低于无扰动状态.这暗示了扰动对水体中磷迁移和转化的作用大于藻.     

常温PN-ANAMMOX联合工艺的研究进展

以PN-ANAMMOX为代表的生物自养脱氮联合工艺突破了传统生物脱氮的基本理论,无需另外投加有机碳源,受到国内外研究学者的广泛关注。而PN-ANAMMOX新型联合工艺在中温环境下处理废水的能耗高于传统生物脱氮工艺。为此,综述了常温部分亚硝化工艺与常温ANAMMOX工艺的研究进展,分析其两种工艺的实现方法。对PNANAMMOX联合工艺在常温与中温下脱氮速率的差异进行分析。在常温下ANAMMOX过程是整体联合工艺的速率限制步骤,应重点控制。在20℃时联合工艺脱氮效率虽然略低于中温,但能够满足脱氮要求,节省了加热废水的能耗,相比中温更具经济价值。     

不同DN与PN-ANAMMOX耦合工艺处理中晚期垃圾渗滤液的微生物群落分析

为了推进厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX）脱氮工艺在垃圾渗滤液处理方面的应用,在某垃圾填埋场建立了不同反硝化（denitrification,DN）与短程硝化-厌氧氨氧化（partial nitrification-ANAMMOX,PN-ANAMMOX）耦合模式的中试反应器处理垃圾渗滤液,探讨其耦合模式对脱氮及微生物群落结构的影响.结果表明DN+（PN-ANAMMOX）工艺可以将DN耦合入PN-ANAMMOX进行脱氮,但随着渗滤液中有机物浓度的增加,DN+（PN-ANAMMOX）工艺的PN区的需氧量增加,Nitrosomonadaceae科菌的富集受到限制.而NO₂^--N的供给不足进一步导致ANAMMOX区Brocadiaceae科微生物的富集也受到限制,总氮去除速率（total nitrogen removal rate,TNRR）停留在0.44 kg ·（m³ ·d）^-1.而在DN-（PN-ANAMMOX）工艺中,具有反硝化能力的Saprospiraceae科菌在DN区富集,有机物主要在DN区被降解去除,为后续PN-ANAMMOX提供了良好的低碳环境.Nitrosomonadaceae科及Brocadiaceae科菌在相应的PN区及ANAMMOX区得到富集,反应器的TNRR和总氮去除率（total nitrogen removal efficiency,TNRE）也进一步提升至0.55 kg ·（m³ ·d）^-1和94.65%,实现了对NH₄⁺-N和有机物浓度分别为2233 mg ·L^-1和2712 mg ·L^-1渗滤液的直接处理.其中Candidatus Kuenenia菌更能适应高基质浓度的渗滤液水质,成为ANAMMOX区的优势菌属.     

基于小波分解和ARMA模型的空气污染预报研究

细颗粒物PM2.5为首要污染物的空气污染严重影响了公众健康,对空气污染进行有效预报具有十分重要的意义。而目前常用的空气污染物浓度预报方法在短时事件和意外事件预测方面存在不足。利用小波多尺度分析方法改进ARMA预测模型,并将其应用于短时空气污染物浓度预测。改进模型通过小波分解方法将时间序列分解为一个近似序列和多个细节序列,分别采用ARMA模型进行预测,然后将各序列预测结果进行重构,得到最终预测结果。以天津市2014年PM2.5浓度数据为例,分别采用ARMA模型、支持向量回归(SVR)模型、人工神经网络(ANN)模型以及基于小波多尺度分解改进的SVR模型和基于小波多尺度分解改进的ARMA模型进行了对比分析。结果表明:1)小波多尺度分解能够显著提高SVR模型和ARMA模型预报精度;2)ARMA、SVR、ANN等传统模型在重污染情况下预报精度显著下降,而小波分解改进策略能够较好地解决这个问题;3)基于小波多尺度分解改进的ARMA模型预报精度较高,是城市污染物浓度预报的有效手段。     

北京平原区夏垫活动断裂滑动速率及古地震复发间隔

搜集了有关夏垫断裂钻孔测年数据,采用最小二乘法对数据进行拟合分析,拟合结果显示夏垫断裂滑动速率在地段和时段上均存在差异,且在时段上的差异更加明显。前20 ka以来滑动速率相对较小(0.13~0.30 mm/a);前26 ka~20 ka,滑动速率较大(1.38~2.56mm/a),约为前20 ka以来滑动速率的9~11倍。利用潘各庄探槽、东柳河屯探槽、齐心庄探槽、大胡庄探槽、地震联合钻孔剖面及钻孔资料判定除1679年三河-平谷8级地震外,前20 ka以来夏垫断裂还存在6次古地震事件,古地震平均复发间隔约为3 000 a。     

基于马尔科夫模型的芜湖市景观格局演变研究

在遥感和地理信息系统的支持下，利用1996年和2003年2个时期的Landsat—TM假彩色合成影像作为信息源，获取芜湖市景观类型的转化数据，并结合国土局的土地详查数据，确定相应的转移概率矩阵，应用马尔科夫过程模拟土地类型景观的动态演变情况和未来演变的趋势。结果表明，随着城市化过程的发展，研究区内各种土地类型不断地向城市用地转化。     

硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮条件控制研究

采用全混式厌氧搅拌罐,研究自养条件下,厌氧氨氧化与硫自养反硝化共同存在时,前者对系统中硫酸盐的产生和碱度消耗的影响.投加单质硫颗粒50 g·L~(-1),接种厌氧氨氧化颗粒污泥100 g·L~(-1)(湿重),控制温度35℃±0.5℃,搅拌强度120r·min-1,p H为8.0~8.4.启动硫自养反硝化阶段,进水硝酸盐浓度为200 mg·L~(-1),水力停留时间为5.3 h,反应器硝态氮负荷达0.56~0.71 kg·(m~3·d)~(-1).硫自养反硝化耦合厌氧氨氧化反应过程中,添加60 mg·L~(-1)氨氮后,硝态氮负荷仍维持在0.66~0.88kg·(m~3·d)~(-1),氨氮负荷为0.27 kg·(m~3·d)~(-1).反应体系内单位硝酸盐转化产生的硫酸盐Δn(SO~(2-)_4)∶Δn(NO~-_3)由1.21±0.06降低至1.01±0.10,Δ(IC)∶Δ(NO~-_3-N)由0.72±0.1降低至0.51±0.11,出水p H值由6.5上升至7.2.序批试实验优化反应条件:在搅拌强度G_T值为22~64 s~(-1),p H值为8.08时,耦合反应Δn(NH~+_4)∶Δn(NO~-_3)最高达到0.43,硝酸盐转化速率提升60%,过高搅拌强度(搅拌速度G_T值64 s~(-1))、不适宜的p H值(最适p H值为8.02)环境都会起同步转化效率的降低.     

季节性温差变化对非控温PN-Anammox工艺稳定脱氮的影响

采用具有自回流的分区式部分亚硝化(PN)和厌氧氨氧化(Anammox)耦合工艺,利用季节性温度的变化,研究了逐步降温对耦合工艺整体脱氮效能及各区域氮素转化能力的影响.结果表明,当温度由35℃降低到25℃时,因厌氧区Anammox的氮去除速率由18 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到9 kg·m~(-3)·d~(-1),导致耦合工艺的整体氮去除速率大幅度下降,由1 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.5 kg·m~(-3)·d~(-1).当温度降低到20℃时,联合工艺的脱氮速率下降趋势趋于缓慢,但好氧区的NO~-_2-N生成速率开始明显下降,由0.9 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.2 kg·m~(-3)·d~(-1).同时,亚硝化菌(AOB)的优势生长被打破,硝化菌(NOB)开始大量增长,出水NO~-_3-N浓度迅速增大.运用Arrhenius公式对联合工艺总氮去除速率及各个区域氮转化速率与温度的关系进行非线性拟合,发现厌氧区Anammox的氮去除速率的温度特征系数比好氧区NO~-_2生成速率的温度特征系数大,表明温度对PN-Anammox工艺的Anammox的效能影响更大.     

连续流亚硝化中试反应器的启动及其能力提升

通过接种污水处理厂压滤后污泥,添加悬浮填料进行挂膜,采用连续流反应器处理模拟氨氮污水,对反应器的游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)以及溶解氧(DO)进行调控,实现了中试亚硝化反应器的成功启动.结果表明,通过前期高DO,后期低DO的运行模式,并对反应器运行过程中的FA、FNA进行调控实现了AOB的富集和NOB的淘汰,启动成功后反应器内部亚硝酸盐产生速率(NPR)达到1.27 kg·(m~3·d)~(-1),亚硝酸盐积累率(NAR)也稳定在98%.采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,q PCR)对启动初期和成功启动后反应器中的功能微生物(AOB、NOB)进行分析,q PCR结果表明反应功能微生物AOB的拷贝数从启动初期的5.3×10~9copies·m L~(-1)增长到1.6×10~(11)copies·m L~(-1),NOB的拷贝数反而从1.1×10~(10)copies·m L~(-1)下降到1.2×10~9copies·m L~(-1),AOB拷贝数的数量级比NOB的要高2个数量级,这也是在启动过程中通过DO、FA、FNA等措施对NOB联合抑制的作用.     

基于支持向量机的山东省水资源承载力评价

选取人均水资源可利用量、水资源利用率、耕地灌溉率、人口密度、生态环境用水率等15个指标构建水资源承载力评价指标体系,并以水资源承载能力指数为评价标准,使用支持向量机方法对2001-2018年山东省及2016年17地市水资源承载力状况进行系统评价.结果 表明:1)2001-2018年山东省水资源承载力指数在0.520～0.627范围内,除2017和2018年处于Ⅱ级外,其余年份均处于Ⅲ级,水资源承载能力较弱;2)工业产值占工农业产值的百分比、人均GDP、农民年均收入和万元工业增加值耗水量为影响山东省水资源承载力的有利因子,人均水资源量、水资源利用率、水功能区水质达标率、供水量模数、森林覆盖率和人口密度则为不利因子;3)2001-2018年山东省水资源承载力指数呈现上升态势,主要因为水功能区水质达标率、恩格尔系数、人均GDP、农民年均收入、万元工业增加值耗水量以及生态环境用水率的向好发展.总体上看,水资源短缺的形势依然不容乐观,今后应在非常规水源利用、水资源利用率提升、生态环境保护等方面采取更加有效的措施予以应对.