应用ANFIS预测蠕虫反应器的污泥减量速率并优化其运行条件

利用水生蠕虫的捕食作用可以有效地实现污泥减量.为了研究环境条件波动对蠕虫捕食污泥减量效率的影响,应用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和人工神经网络(ANN)模型分别预测蠕虫反应器的污泥减量速率.结果表明,溶解氧浓度(D0)、温度(T)、蠕虫密度和污泥负荷是蠕虫捕食过程的主要影响因素,通过性能比较得出ANFIS模型预测值与实验测定值间具有更好的一致性,其相关系数(r)为0.82,绝对平均误差百分比(MAPE)为71.5％,均方根误差(RMSE)为16.7.根据ANFIS模型的预测结果,得出蠕虫反应器的最适运行条件为:DO 1.8 ～3.1mg·L-1,温度18.4～21.7℃,蠕虫密度低于1.7 g·cm-2(以湿重计),污泥负荷563～734 mg·g-1(以TSS计),在此操作条件下获得的污泥减量速率均高于100 mg· g-1·d-1.     

不同组成活性污泥胞外聚合物吸附Cd^2＋、Zn^2＋特征

以蛋白质和糖含量比分别为2.5:1、7:1和9:1的3种活性污泥胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)EPS1、EPS2、EPS3作为吸附剂.研究其对水中Cd2 、Zn2 的吸附效能.结果表明,EPS对Cd2 和Zn2 的吸附与其组成有关,EPS1、EPS2和EPS3对Cd2 和Zn2 吸附量分别约为19.5、27、17 mg/g和40.5、47.5、37 mg/g.3种胞外聚合物对Cd2 、Zn2 吸附过程可在1 h内快速平衡.动力学拟合结果表明,EPS1对2种重金属的吸附速率最快,而EPS2对Cd2 、Zn2 的平衡吸附容量最高.Freundlich和Langmuir方程均可描述3种EPS对Cd2 、Zn2 的吸附过程,方程参数拟合结果表明2种金属同EPS之间存在多种作用方式.3种EPS的吸附热力学方程拟合系数均表明EPS对Zn2 的吸附稳定性、吸附能力和亲和力均比对Cd2 的吸附强;当EPS中糖所占比例增加时,其对重金属的吸附能力也提高,表明糖在吸附过程中起着重要作用.     

矿物质对污水污泥微波热解过程中NOx前驱物的影响研究

以酸洗脱灰污泥、原污泥及添加矿物质的污泥作为研究对象,考察了污泥中内在矿物质和添加矿物质对污水污泥微波热解过程中形成的NOx前驱物(NH3、HCN)释放的影响。结果表明:污水污泥中的内在矿物质和添加物在污水污泥微波热解过程中,对NH3和HCN的释放均有抑制作用:添加Fe2O3对NH3的抑制平均值为45%,添加CaO对HCN的抑制平均值可达79%。     

MFC-MBR耦合系统中SMP与EPS特性的研究

将膜生物反应器与以剩余污泥为底物的微生物燃料电池结合建立了能够有效控制膜污染的MFC-MBR耦合系统,以传统MBR作为对照研究了MFC-MBR耦合系统内泥水混合液的溶解性微生物产物(SMP)与胞外聚合物(EPS)浓度、分子量分布及荧光特性的变化情况.结果表明与传统MBR相比耦合系统中SMP与TB-EPS浓度分别升高了8.5%与9.2%,而LB-EPS浓度则降低了47.9%,并且LB-EPS中芳香性蛋白质与腐植酸的浓度也显著降低.同时还考察了传统MBR与MFC-MBR耦合系统中膜污染情况,结果发现,在传统MBR中TMP达到30KPa所需时间为38d,而MFC-MBR耦合系统则为55d.说明MFC污泥回流能够有效减缓膜污染的发生.     

间歇超声波强化ZVI/PS体系氧化降解磺胺抗生素

磺胺抗生素(SAs)作为最早应用的一类化学合成抗菌药,其大量使用和排放对水环境造成严重污染,引起了人们对于水环境安全的高度关注. 因此,选取了水环境中检出率较高的5种特征SAs作为目标污染物,分别为磺胺甲基嘧啶(SMR)、磺胺二甲基嘧啶(SMT)、磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺异恶唑(SIX)和磺胺噻唑(STZ). 利用高效液相色谱质谱联用仪(HPLC-MS-MS)对降解过程产生的中间产物进行检测和分析,深入研究了间歇超声波(US)强化ZVI/PS体系(简称“US-ZVI/PS体系”)降解5种SAs的效能和反应路径. 结果表明:①在US强度、pH、ZVI(零价铁)浓度和PS初始浓度分别为0.25 W/cm3、6.0、0.6 mmol/L和1.4 mmol/L条件下,30 min反应时间内,US-ZVI/PS体系对5种SAs的降解效率均超过95%. ②US-ZVI/PS体系降解5种SAs的过程均符合拟一级反应动力学,5种SAs降解速率常数大小依次为SMR(0.223)> SMT(0.215)>STZ(0.203)>SIX(0.181)> SMX(0.119). ③5种SAs的降解活性位点为苯环上邻位的3号C原子、苯氨基上的7号N原子、磺酰胺基上的8号S原子和11号N原子,US-ZVI/PS体系降解5种SAs的相同反应路径包括S—N键断裂、C—N键断裂、苯环羟基化、苯胺氧化和R取代基氧化过程,与五元环SAs相比,六元环SAs反应路径多一个N—N重排过程. 研究显示,US-ZVI/PS体系能够实现不同结构SAs的快速降解,是一种绿色、高效的高级氧化技术.      

亚氯酸盐对三代大鼠的胚胎毒性

通过三代染毒实验,研究了亚氯酸盐对Wistar大鼠的长期胚胎毒性.结果表明:亚氯酸盐对胎鼠的内脏、骨骼发育无影响,没有表现出致畸作用,但长期摄入120,360mg/L亚氯酸盐可导致胎鼠体重减轻.亚氯酸盐对胎鼠的无明显副作用剂量为30mg/L,由实验结果可推算饮用水中亚氯酸盐最大污染水平目标值推算为1.1mg/L.     

BP及RBF人工神经元网络对臭氧生物活性炭水处理系统建模的比较

运用BP和RBF人工神经元网络建立臭氧生物活性炭系统模型,考察了两个网络对水处理系统建模的适应性。研究表明,BP和RBF人工神经元网络的臭氧生物活性炭系统模型准确地描述了系统影响因素的关系,可以求出系统中臭氧的经济投量;用BP人工神经元网络建立水处理系统模型,泛化能力好,但逼近速度较慢;运用RBF人工神经元网络建模,泛化能力较差,但逼近速度快。该项研究克服了运用传统方法建模的不足,为实现水处理系统的优化设计提供了可行的途径。     

冻结熔融法对大豆类食品污水污泥脱水性能的影响及应用研究

在试验研究的基础上 ,确定冻结时间和污水污泥的浓度对污泥粒径、沉降性及过滤性能的影响 ,明确用冻结熔融法对污水污泥进行处理的适宜条件。研究表明 ,冻结熔融法能够使污泥粒子粗大化 ,显著提高污泥的沉降性和过滤性能 ;浓缩后的污泥所需的冻结时间更短 ,过滤性能优于化学调节法 ,且冻结熔融法不需要添加混凝剂 ,不会增加泥饼重量 ;经冻结熔融法预处理的腐乳污水污泥机械脱水后 ,可获得含水率为 6 0 %的泥饼 ,较化学调解法下降 18% ,污泥体积下降 30 % ,在促进大豆类污水污泥的资源化回收与利用 ,有着重要的意义     

微波热解城市污水污泥的H2S释放影响因素研究

利用微波热解城市污水污泥是实现污泥无害化、减量化和资源化的有效出路之一,但热解过程中产生的恶臭气体(如H2S等)也会对大气环境造成严重的影响.以微波热解城市污水污泥10 min所收集的气体为研究对象,研究了热解终温、污泥含水率、升温速率及矿物催化剂种类4个因素对热解过程中H2S产量的影响.结果表明,随着热解终温的升高,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,800℃时H2S产量为5.86 mg/g(以干污泥计,下同);含水率在50％～80％时,随着含水率的增加,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,当含水率增至90％时,污泥出现了泥水分层现象,致使后续热解反应无法进行,故没有H2S产生;升温速率越快,热解反应的活化能越高,反应不易进行,H2S产量降低;添加矿物催化剂能有效固硫,且雷尼镍基催化剂的效果更好,热解终温为800℃时的H2S产量为4.15 mg/g,较不添加矿物催化剂时降低约30％;可通过铜铁吸收法和活性炭吸附两步工艺对热解产生的H2S加以吸收处理,处理后的H2S排放浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中的厂界一级标准限值.     

正渗透中驱动溶质反渗模型的建立与实验验证

<正>渗透过程能够有效运行的一个前提条件是要求驱动溶质反向扩散的通量非常小。为了深入了解正渗透过程中驱动溶质反渗对膜分离过程的影响,以现有的浓差极化模型为基础,建立正渗透过程不同操作模式下驱动溶质的反渗通量以及膜通量的数学模型。为证明模型的准确性,以Na Cl为驱动液做一组序批式实验,测出不同初始渗透压下的水通量和反渗通量,将实验值与模型预测值比较,发现模型的预测结果与实验结果高度吻合。