基于IGA-BP网络的水质预测方法

针对水质预测中传统BP神经网络模型收敛速度慢,对隐层结点选取缺乏有效的手段等问题,引入了遗传算法优化BP网络的结构和隐层神经元阈值和连接权值,通过设计灵活的实数编码方案和新型交叉算子等,对实数编码遗传算法进行改进,在此基础上,提出了一种基于改进的实数编码遗传算法优化BP神经网络(IGA-BP)的水质预测新模型,并以安徽蚌埠蚌埠闸逐周水质监测的PH值数据为例,进行水质预测,通过与传统的GA-BP神经网络以及BP神经网络的水质预测模型对比,结果表明,这种预测方法训练的BP神经网络收敛速度快,样本逼近精度高且泛化能力强。     

膜探针的制备及PVA/PEG/PVP在膜污染过程中的作用

为了进一步研究膜的抗污染性能,介绍了一种新型膜探针技术。将二氧化硅颗粒黏附在探针尖端,并将含不同添加剂的铸膜液涂覆于二氧化硅表面以制成一种改性膜探针。采用原子力显微镜测量不同改性膜-污染物和污染物-污染物之间的黏附力。实验结果表明:膜-污染物之间的黏附力远大于污染物-污染物之间的黏附力;膜对二级出水(effluent organic matter,EfOM)通量的衰减幅度与膜-污染物之间黏附力正相关,与污染物-污染物之间黏附力的相关性不明显;(3)膜通量的恢复率与膜-污染物黏附力大小负相关。     

TiO2/PVDF编织管改性复合膜的制备及性能

以PET编织管为内支撑层,以PVDF为膜基材、纳米TiO2粒子为亲水化改性剂,利用涂覆-浸没凝胶相转化法制备得到具有高强度高通量的PVDF-PET编织管改性复合膜。考察PVDF含量对涂覆及膜表面形貌和膜性能的影响。以水通量、抗污染性等为评价指标,确定改性膜中纳米TiO2颗粒的最佳投入比。结果表明：PVDF-PET编织管中空纤维膜在PVDF耗量、过滤面积和机械强度上较传统中空纤维膜具有更大优势。当铸膜液中PVDF含量在10%~14%时,膜表面平整光滑,涂覆均匀;PVDF含量为12%时,复合膜孔隙率最大。由QCM-D检测分析可知,PVDF/TiO2膜与纯PVDF膜相比,牛血清蛋白（BSA）吸附量减少;TiO2含量为1%时复合膜通量衰减率最低,抗污染性最强,通量最大,复合膜整体性能更为优异。     

高氨废水短程硝化特性

采用SBR装置,针对高氨废水的特点,在高氨条件下,以高氨低氧为转化手段,实现高氨废水短程硝化过程中亚硝化菌的驯化与积累。控制温度为28~31℃,曝气量为15~60 L/h,pH控制在7.8~8.2的条件下连续运行78 d。实验结果表明,运行11 d后实现了短程硝化,从11 d至78 d属于系统氨氮负荷提高期。在运行过程中,氨氮污泥负荷从开始的0.023 kg/（kg·d）逐步上升为0.3 kg/（kg·d）,最高时达到0.34 kg/（kg·d）,此时氨氮去除率仍维持90%以上。为观察驯化后短程硝化菌的形态,取驯化好的污泥进行电镜扫描,结果表明,污泥中的细菌形态主要以球状菌为主。     

施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的降解性能及机理

为了考察施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的氧化降解性能,通过化学法合成施氏矿物,分析了溶液初始pH、施氏矿物和H2O2投加量、共存阴离子等因素对甲基橙降解的影响,并对降解机理进行了初步探讨。结果表明：当溶液初始pH为3.0~5.0、甲基橙浓度为10 mg·L-1、施氏矿物和H2O2投加量分别为1.0 g·L-1和800 mg·L-1时,经过12 h反应后,废水中甲基橙降解率可达97.0%;而当初始溶液pH=6.0时,甲基橙的降解被抑制,降解率仅为52.4%。无机阴离子对甲基橙降解率的影响微弱,在Cl-、NO3-、SO42-共存条件下,12 h反应后,甲基橙降解率仍可达90.0%以上。施氏矿物重复利用性能良好,在经6个反应周期后,甲基橙的降解率仍可达93.4%。施氏矿物/H2O2体系可有效拓宽传统Fenton反应的pH范围,该体系对甲基橙具有良好的降解性能,降解过程遵循羟基自由基机理。     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3·d)和0.20 kg N/(kg VSS·d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS·d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS·d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS·d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

磁性污泥基生物炭的制备及其对水溶液中氮磷的同步回收

以城市污泥为原料与MgCl₂和FeSO₄复合,并热解碳化合成磁性污泥基生物炭(MF-SBC),用于水中氮磷的同步回收研究,分别考察了MF-SBC投加量、初始pH、接触时间和共存离子对氮磷回收性能的影响,同时通过SEM、XRD、BET、XPS和FTIR表征了MF-SBC的组成、形貌和官能团等,并对反应过程进行了动力学拟合。结果表明,当MF-SBC投加量为0.3 g·L⁻¹、溶液初始pH为7、反应时间为720 min时,MF-SBC对水溶液中氨氮和磷酸盐的回收效果最佳,吸附量分别为103.12 mg·g⁻¹和205.07 mg·g⁻¹,并且MF-SBC对水中氨氮和磷酸盐的回收过程均符合准二级动力学模型。Ca²⁺、Na⁺、SO₄²对MF-SBC回收磷酸盐几乎没有影响,Ca²⁺和SO₄^2-对氨氮的回收有抑制作用。MF-SBC对氮磷的回收机制包括表面吸附、离子交换和鸟粪石沉淀,其中以鸟粪石沉淀为主。     

地震灾害下城市供水网络韧性评估及优化研究

为提升城市供水网络应对地震灾害的能力,基于性能响应函数(PRF)方法,引入基础设施网络均衡理论,设计综合考虑城市供水网络物理状态和输送能力的性能时程响应函数,构建贯穿结构和功能双维度的地震灾害下城市供水网络韧性评估方法;从灾害概率、灾害后果、恢复速度、恢复程度等4个关键因素出发,提出城市供水网络网状扩张、管道延性改造、...     

长白山区公路对路域植物物种组成及多样性的影响

采用样线法对长白山区公路旁天然次生林和原始阔叶林的植物物种组成及多样性进行调查。分别选取具有代表性的两个试验点,在公路两侧且其垂直走向布设3条相互平行的样线,间隔5m。在样线上布设样点,调查的生态因子包括光强、温度及湿度;样方调查分为灌木和草本样方,分别记录种类、高度、盖度、株数。根据公路两侧生态因子、灌草植物组成及多样性变化情况,分析公路建设的生态影响。结果表明：（1）随着离公路距离的增加,光照、温度、湿度等环境因子呈现规律性变化,距离公路10m的位置是生态因子变化从剧烈到缓和的转折点;（2）公路建设对植物组成产生影响,随着离公路距离的增加,呈现从喜光植物到耐阴植物的变化,0～20m之间是优势种变化较剧烈的范围,而10m之内和20m之外样方之间优势种变化不大;（3）受路域环境因子改变的影响,公路建设对沿线植物的多样性影响包括正负两种,既增加了路域植物的多样性,同时也破坏了原生植被群落的稳定性;（4）从长白山区公路对草本、灌木植物组成及生物多样性影响的范围和程度来看,草本的影响范围超过20m,灌木的影响范围达到10m,影响范围：草本灌木。随着与公路距离的增加,公路对植物组成及多样性的影响程度降低。     

Dynamic Changes of Sandy Land in Northwest of Beijing, China

The area northwest of Beijing is one of the most important regions where many organizations invest and pay most attention. The environmental problems in this region affect not only Beijing but also the surrounding area. Based on observation of the characteristics of the change in sandy land, this study classified four types of dynamic change of sandy land, including extended sandy land, the reversely changed sandy land, the potential sandy land and no change in sandy land. Then the process and the trend of changes in sandy land and their environmental impact on the area northwest of Beijing were analyzed. The results show that the area of sandy land has increased in this region in the period of 1991 to 2002. Change between sandy land and grassland was the dominant change. It is found that the monitoring zones of Hunshandake sandy land and north of Yin Shan are regions with high ratio of extended sandy land, and are connected with widespread potential change of sandy land. This implies that these two regions have a high probability of increase in sandy land in the future. On the other hand, in the monitoring zone of Horqin sandy land and Ba Shang Plateau and its surrounding area, desertification had been controlled and the area of sandy land is expected to decrease. This indicates that the direction of the sandstorm to Beijing is expected to gradually move to the northwest. Furthermore, the decreases in sandy land and the reversing change from arable land to grassland and forests in the study region will affect the land quality and atmosphere. And the logistic multiple regression (LMR) model was employed to better understand the complexity and processes of increases in sandy land. This model predicts that there is a high probability of increases in sandy land in north of Siziwang Banner, Zhengxiangbai Banner and Zhenglan Banner. Finally, suggestions to the ecological construction of the study area have been proposed.