基于阶段式时序注意力网络的PM2.5鲁棒预测

PM_2.5浓度的预测对于大气污染治理、改善环境质量等起到重要作用。受气象条件变化与大气污染物排放等多种因素的交叉影响,PM_2.5预测通常易受突变事件及噪声数据干扰。因此,基于对气象条件以及大气污染物与PM_2.5的相关性分析,提出阶段式时序注意力网络模型（staged temporal-attention network,STAN）,该方法融合多段注意力学习模块与循环神经网络,建模气象因素与大气污染物对PM_2.5浓度的交叉影响。统计分析北京市、上海市、广州市预测结果的绝对误差值,可知:1）对比广泛使用的单一类模型支持向量机（support vector machine,SVM）、长短期时序记忆方法（long short-term memory,LSTM）和多层感知机（multilayer perceptron,MLP）,STAN可达到10%以上的性能领先;对比最新的融合类模型U型网络（U-net）,STAN领先了7%的优势。2）以北京市冬季预测结果为例进行统计分析,STAN的预测值与实测值之间的拟合系数可有95.2%的性能领先。此外,在鲁棒性分析中发现,STAN在含有10%噪声的数据上进行预测,误差上升幅度仅为9.3%。结果表明:注意力机制与时序学习模块相结合能够深度挖掘PM_2.5变化规律并抑制噪声数据,且STAN模型可以进行PM_2.5浓度的鲁棒预测。     

秸秆生物炭对双氯芬酸钠的吸附性能研究

利用廉价的农业废弃物稻草秸秆,通过磷酸氢二铵（（NH₄）₂HPO₄）活化制备得到秸秆生物炭（SBC）,通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析（BET）、红外光谱（FTIR）等手段对其进行表征.研究了SBC对双氯芬酸钠（DCF）的吸附去除,并探讨了吸附时间、SBC投加量、pH值、阴离子浓度对吸附过程的影响.结果表明,当SBC投加量为0.3g/L时,DCF浓度为0.05mmol/L,60min后吸附量达到平衡;pH值范围在5.00~9.00时,SBC对DCF的吸附量去除率随着pH值的增加而减少;Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-对吸附过程的影响不大.拟合结果表明,SBC对DCF的吸附过程更符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线.经Langmuir等温线模型计算理论最大吸附量为277.78mg/g（pH=7.00,T=20℃）.热力学参数表明SBC对DCF的吸附是自发吸热过程.同活性炭和碳纳米管相比,SBC对DCF的吸附效果更好.     

原位电阻热脱附土壤升温机制及影响因素

探究了原位电阻热脱附技术加热土壤升温机制及影响因素.利用原位电阻热脱附小试设备,研究了电流、加热方式、补水及负压对土壤升温和能耗的影响.结果表明,土壤升温主要通过两种机制:一是电能转化成热能,通电对土壤直接加热使土壤温度升高,该升温机制主要存在于两电极之间的土壤;二是热传导,电极之间土壤温度最高,热量逐渐由高温土壤传导至低温土壤,使电极连线周边土壤温度逐渐升高.加热电流大小,影响土壤升温速度,电流越大,土壤升温越快,单位能耗越低;间歇加热方式与连续加热方式相比,土壤升温速度慢,达到相同温度所需时间长,但单位能耗低,仅是连续加热方式能耗的45.2%;加热过程中需不断向电极附近补充水分,以维持较高电流的持续加热;抽提负压大,土壤热损失多,单位能耗高,抽提负压对抽提管附近土壤温度影响最明显.在实际工程中,宜根据时间、成本和效果等选择合适的工艺条件,以期提高原位电阻热脱附修复污染土壤的效率,降低能耗,缩短工期.     

基质浓度对ABR反应器SAD协同脱氮除碳效能影响

为改善厌氧氨氧化对总氮(TN)去除不完全和有机物对厌氧氨氧化胁迫的问题,采用厌氧折流板反应器(ABR),接种成熟的厌氧氨氧化污泥与城市污水处理厂厌氧污泥,通过不同基质浓度控制,构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统(SAD),并考察不同进水基质(COD、NO-2-N、NH+4-N)浓度对耦合系统脱氮除碳效能的影响及污染物去除规律.结果表明,在ABR反应器中可实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合反应,并缓解了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制效应.当进水COD、NO-2-N和NH+4-N浓度为260、185和100 mg·L-1,比例为2.6∶1.85∶1时,三者出水浓度分别低于10、1.0和0.9 mg·L-1,TN去除率达到99%,实现系统的稳定运行和C、N污染物的超低排放.不同基质浓度和比例条件下,目标污染物去除基本在第1隔室完成,去除率均在75%以上,且厌氧氨氧化反应在SAD耦合系统脱氮中占主导地位.     

黑麦草对水体中镉-壬基酚复合污染的生理响应及修复

探讨了黑麦草对水体中镉-壬基酚(Cd-NP)复合污染的生理响应及修复作用.结果表明,单一Cd污染情况下,高浓度Cd~(2+)(10 mg·L~(-1))对黑麦草的生物量和叶绿素含量均有显著的抑制作用,植株过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性显著增大.单一NP污染情况下,黑麦草的生物量、叶绿素含量和MDA含量均无显著性变化;高浓度NP(5 mg·L~(-1))存在下,植株POD活性显著增大.当黑麦草受到复合污染胁迫时,高浓度NP的加入降低了Cd的抑制作用,使黑麦草的MDA含量有所回落,植株PPO活性有所下降.Cd~(2+)浓度为1 mg·L~(-1)时,黑麦草对Cd~(2+)有较好的去除效果,12 h的去除率达到了55.3%.吸收时间超过12 h,高浓度NP对黑麦草吸收Cd~(2+)有较显著的促进作用.NP浓度对植株地下部分Cd~(2+)吸收量有极显著影响,转移系数随着NP浓度增大而呈现上升趋势.NP浓度为5 mg·L~(-1)时,黑麦草对NP的吸收效果较好,24 h的吸收率为44.6%.低浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草去除NP无显著性影响,而高浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草吸收和降解NP均有极为显著的抑制作用.     

电镀厂遗留场地污染分析及健康风险空间分布评价

以江苏省某电镀厂为研究对象,采集电镀厂车间土壤样品,分析样品中8种重金属(As、Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg)含量分布,分别应用主成分分析、内梅罗综合污染指数法、地质统计学和场地健康风险评估模型,对土壤中重金属污染来源、污染程度、空间健康风险进行研究。结果表明:土壤中重金属Ni、Zn、Cu、Cr、Pb具有相似的人为污染源,可能主要来自于电镀作业产生的废水和废渣。As、Cr对人体的致癌风险尤其显著(>10-6),且As、Cr、Ni的非致癌风险超过了可接受水平。电镀车间、金属冲压间和填满区土壤8种重金属的风险均比较显著,是需要重点关注的区域。因此,在工业场地再开发前必须采取措施保障环境安全。     

ANAMMOX体系中氨与硫酸盐的同步转化条件

在CFSTR(continuous flow stirred tank reactor)反应器中接种混合污泥(ANAMMOX污泥与污水厂浓缩污泥按1∶1混合)研究NH_4~+与SO_4~(2-)的同步转化,通过不断投加污泥令体系内ORP值稳定在(-200±50) mV,同步转化现象持续42 d,NH_4~+平均转化14. 81 mg·L~(-1),SO_4~(2-)平均转化8. 77 mg·L~(-1).在批试实验中通过溶液是否充满玻璃瓶来控制体系内厌氧条件,不充满组NH_4~+与SO_4~(2-)均降低,但两者的转化不同步;在完全充满组中NH_4~+不转化,SO_4~(2-)浓度下降明显,实验后期检测到S~(2-).分析认为同步转化现象产生的一般条件为NH_4~+和SO_4~(2-)基质充足,接种浓度适量的混合污泥,体系漏氧且ORP检测值在-150～-300 mV范围内.同时认为本文及相关研究中所使用的实验条件均不能证明NH_4~+与SO24-的同步转化是两者相互转化的结果,相反实验条件更利于NH4+与SO24-各自独立转化.     

硫自养反硝化处理高含氟光伏废水可行性

为了研究硫自养反硝化处理高含氟光伏废水的可行性,室温(20~25℃)下,采用驯化后的硫自养反硝化生物膜反应器,探究了不同进水F-浓度对硫自养反硝化脱氮效能的影响.结果表明,当进水F-浓度为0~700 mg·L~(-1)时,随着F-浓度的提升,反应器的脱氮效能逐渐提升,且当F-浓度为700 mg·L~(-1)时,可获最大TN去除速率1.0 kg·(m3·d)-1.当进水F-浓度在700~900 mg·L~(-1)时,经短期驯化,TN去除速率可稳定在0.81~0.87 kg·(m~3·d)~(-1).当进水F-浓度提升至900 mg·L~(-1)以上时,反应器的TN去除速率随进水F-浓度的提升而下降,最低至0.4~0.5 kg·(m~3·d)~(-1).以光伏废水为研究对象,在进水F-浓度为800 mg·L~(-1)左右,进水NO_3~--N浓度为390~420 mg·L~(-1),HRT为8.8 h的条件下,经50 d运行后,获得稳定的脱氮效能,TN去除速率为1.1 kg·(m~3·d)~(-1),出水TN为15~25 mg·L~(-1),达到污水接管排放标准.采用传统反硝化工艺和硫自养反硝化工艺脱氮处理光伏废水的成本分别为2.468元·t~(-1)和2.072 8元·t~(-1),硫自养反硝化工艺更节约脱氮处理成本.     

启动三级PN/A颗粒污泥反应器处理高浓度氨氮废水

为将部分亚硝化-厌氧氨氧化技术(PN/A)应用于高浓度氨氮废水的处理,本研究以经破碎后的全自养脱氮颗粒污泥为种污泥,通过协同控制进水氨氮负荷(NLR)、各格室溶解氧(DO)水平和游离氨(FA)浓度等参数,在106 d内成功启动了三级连续流反应器.结果表明,颗粒污泥在启动初期呈现明显的亚硝化功能.反应器采用高NLR和限制曝气的控制策略,能够有效控制亚硝酸氧化菌增殖,并避免DO对厌氧氨氧化菌的抑制作用,有利于颗粒密实度和脱氮活性的提升.当进水氨氮浓度升至350 mg·L-1时,通过调节进水p H和碱度投加量,可以消除前端格室内高FA浓度对功能菌活性的不利影响.反应器最终实现了7. 2 kg·(m~3·d)-1的总氮去除负荷,较传统活性污泥法高出50～100倍.模拟不同曝气强度的序批次实验也证明,各格室污泥的脱氮活性持续增强,且格室1中颗粒污泥的成熟度最高.期间,胞外聚合物含量与比总氮去除速率呈现良好的线性相关(R2 0. 97),这意味着颗粒密实度的改善对提升反应器性能具有积极意义.     

硫酸盐还原氨氧化体系中基质转化途径

NH_4~+与SO_4~(2-)在接种ANAMMOX培养物的条件下发生同步转化的现象得到研究者的关注,并据此认为这是发生了以SO_4~(2-)为电子受体的NH_4~+氧化过程.然而在相关文献报道中存在着一些问题和疑惑.本文利用CFSTR反应器通过接种ANAMMOX微生物研究了NH_4~+与SO_4~(2-)同步转化特征,在进水除氧、非充满的密封条件下,NH_4~+-N平均转化50.8 mg·L~(-1),SO_4~(2-)-S平均转化量达4.5 mg·L~(-1),同时元素分析结果显示观察到的黄色固体不是单质硫而是含铁化合物;而在完全充满的批试反应器中,观察不到NH_4~+的转化,SO_4~(2-)发生明显转化,且转化速率与接种生物量有关.这两种条件下反应器中的ORP有很大的差异.通过分析论证,认为本研究及相关文献观察报道的NH_4~+与SO_4~(2-)同步转化很可能不是ANAMMOX微生物以SO_4~(2-)为电子受体氧化NH_4~+,而是各自独立的反应过程:NH_4~+的氧化是由于反应器运行过程形成的微氧环境所致,而SO_4~(2-)的转化是因微生物衰亡过程释放有机物导致的异养还原.这种转化途径可以澄清和解释相关研究中存在的问题和疑惑.