Aeration optimization through operation at low dissolved oxygen concentrations: Evaluation of oxygen mass transfer dynamics in different activated sludge systems

In wastewater treatment plants(WWTPs)using the activated sludge process,two methods are widely used to improve aeration efficiency — use of high-efficiency aeration devices and optimizing the aeration control strategy. Aeration efficiency is closely linked to sludge characteristics(such as concentrations of mixed liquor suspended solids(MLSS)and microbial communities)and operating conditions(such as air flow rate and operational dissolved oxygen(DO)concentrations). Moreover,operational DO is closely linked to effluent quality. This study,which is in reference to WWTP discharge class A Chinese standard effluent criteria,determined the growth kinetics parameters of nitrifiers at different DO levels in small-scale tests. Results showed that the activated sludge system could meet effluent criteria when DO was as low as 0.3 mg/L,and that nitrifier communities cultivated under low DO conditions had higher oxygen affinity than those cultivated under high DO conditions,as indicated by the oxygen half-saturation constant and nitrification ability. Based on nitrifier growth kinetics and on the oxygen mass transfer dynamic model(determined using different air flow rate(Q′_(air))and mixed liquor volatile suspended solids(MLVSS)values),theoretical analysis indicated limited potential for energy saving by improving aeration diffuser performance when the activated sludge system had low oxygen consumption; however,operating at low DO and low MLVSS could significantly reduce energy consumption. Finally,a control strategy coupling sludge retention time and MLVSS to minimize the DO level was discussed,which is critical to appropriate setting of the oxygen point and to the operation of low DO treatment technology.     

富营养化水体中微囊藻细胞碎屑对氨氮的吸附特性

以微囊藻细胞碎屑作为水体有机质颗粒悬浮物的代表,模拟研究了有机质颗粒悬浮物对无机氮的吸附行为及吸附特性.实验表明,细胞碎屑颗粒对氨氮的吸附在30min内即可接近吸附平衡,吸附符合Henry吸附模式,在吸附剂浓度为10mg·l-1,氨氮初始浓度为1.0mg·l-1,pH7.0的实验条件下,吸附分配系数高达30426L·kg-1.碎屑浓度、pH值和盐度对吸附具有一定的影响.     

室外空气细菌群落特征研究进展

着重论述了空气细菌的来源、粒子特征、群落特征、浓度的时空变化及其群落结构的影响因素.国内外研究结果表明:空气细菌主要来源于自然界的土壤、动植物、人类和水体,另外一些非自然的人类活动也是其重要来源;空气细菌的粒径主要在 0. 3~15. 0μm间变化,海岸边细菌气溶胶的粒径相对较小,而其他地方 84%或更多的细菌粒子的粒径≥2. 1μm;空气中革兰氏阳性细菌占绝大多数,无论在森林、海岸、城市还是乡村,芽孢杆菌 (Bacillus)都是优势菌属;一年中空气细菌浓度夏季最高,冬季最低,一天中则可以明显的划分为 5个阶段: (ⅰ )午夜细菌浓度最低, (ⅱ )日出时细菌浓度达到高峰, (ⅲ)正午细菌浓度积累逐渐上升, (ⅳ)下午后期细菌浓度降低, (ⅴ )晚上到午夜细菌浓度较低;人类活动频繁,动植物较多的地方空气细菌浓度较高.此外,空气细菌不仅与各种环境因素有关,还受到各种污染因子的影响. 表 2参 53     

基于最佳摄动量法的桩基承载力反演

通过高应变动力试桩法来获得桩土参数是目前比较流行的试桩方法,其原理主要是通过以桩顶的实测信息来反演桩土参数,其中比较成熟的CAPW APC法主要用试凑法来反演桩土模型参数,其反演结果呈现一定的随机性且正确性过于依赖操作者经验。本文尝试以CAPW APC法所采用比较成熟的桩土模型为基础,引入基于最佳摄动量法的局部优化方法来反演桩土参数。在弹性波波动方程隐式差分的基础上,对反演参数采用摄动展开并推导出参数反演的递推公式,最后给出合适的反演算法。考虑到初始参数对局部优化方法的影响,根据场地的实际情况选取合适的初始模型,计算显示可以获得比较理想的结果,说明本法是对桩基动测方法的一种有效的新尝试。     

基于PSO-AHP的大坝致灾因子权重计算

提出了一种基于改进粒子群优化-层次分析法(SELPSO-AHP)的致灾因子权重计算模型,该模型依据大坝现场检测、原型监测和安全定期检查等成果,由层次分析法构建大坝风险分析的层次结构体系。为保证判断矩阵的一致性,引入改进粒子群算法和罚函数法用于层次分析法的权值计算,取得了比遗传算法更精确、更稳定的结果。将所建立的模型用于某混凝土重力坝的运行风险分析,得到了影响该坝运行风险的主要因素,为保障大坝安全提供了依据。     

城市供水管网抗震可靠性分析与设计优化

考虑管线震害发生的随机性,利用管线在地震作用下反应的二阶矩特征信息,采用带渗漏管网抗震可靠性分析的一次二阶矩方法,以华中地区某市主干供水管网为例,进行了基本烈度条件下的可靠度分析,结果表明,在低、中烈度条件下,供水管网中各节点均处于可靠状态;在高烈度条件下,节点主要处于可靠状态,局部处于严重不可靠、甚至出现断水状态。进一步地,基于微粒群优化算法,以管网年费用折算值为优化目标、管网拓扑结构与管径为优化参数、管网节点可靠度为约束条件,建立了新的供水管网抗震设计优化模型,并将供水管网所在区域的道路信息引入管网优化设计中,提出了管网拓扑的自动生成策略,从而形成了城市供水管网系统智能化抗震设计方法。数值算例表明,基于可靠度的抗震优化设计方法为风险-投资之间的合理均衡提供了理论基础,决策者可以据此选择所期望的最佳方案。     

近期长江口南支河道洪季含沙量时间变化及床沙再悬浮研究

基于2011年洪季在南支河道从小潮至大潮连续8天现场定点观测所获得水沙观测数据(包括潮流、悬沙浓度、悬沙粒度和表层沉积物样品),通过对悬沙浓度、悬沙粒度和沉积物在不同时刻的组成分析,以及流速、悬沙和底床切应力的相互影响分析,对长江河口南支河道悬沙随时间变化特性和河床沙再悬浮作用进行了研究。结果表明:观测期间南支主槽下段落潮水动力强于涨潮;落潮悬沙浓度高于涨潮,并由小潮至大潮逐渐增加;落潮悬沙粒径粗于涨潮,并随小潮至大潮不断粗化;河床沉积物颗粒较粗,细砂类组成达到90%以上;流速、悬沙及底床切应力之间存在显著相关性;河床泥沙再悬浮强度较强,其量值有限。而近期研究区域悬沙浓度和水沙关系发生变化,与流域来沙出现锐减有关。     

沿海地区人地关系演化及优化分析

人地关系是人类社会同周围环境之间的相互关系，在不同时期，随着人类社会的发展表现特征不同。本文以沿海地区“人”与“地”之间矛盾的产生、发展以及追求协调的历史过程为线索，将人地关系的发展变化历程划分为混沌阶段、原始和谐阶段、矛盾发展阶段、矛盾激化调整四个阶段。影响人地关系的因素较多，自然因素主要是地形、气候、地理位置、自然资源等，人为因素主要包括人口的急剧增长以及人类各种不合理的破坏性活动。从人地关系演化的历史过程，可知人地关系的发展是一个动态的过程，针对沿海地区的实际情况，沿海地区应突出以下几个方面以优化人地关系：①利用中国加入世贸组织为契机，深化对外开放；②通过生态工作建设、产业结构调整、城市化等实现社会经济、资源与环境的协调发展；③大力发展海洋经济，以缓解陆上资源与环境的压力。     

AA-OO法处理焦化酚氰污水的操作实践及优化

焦化酚氰污水因其成分复杂、毒性大、难于生物降解,是世界公认的最难处理废水之一。以山东钢铁集团济南焦化厂为例,介绍了酚氰污水来源及AA-OO废水处理工艺流程。投产之初,因在工艺、操作等方面存在诸多问题,出现了多次硝化菌受抑制现象,该厂对存在的问题进行了认真梳理及剖析,并采取了针对性的措施。优化结束后,整个工艺运行稳定,出水指标达到炼焦行业污染物排放标准,运行成本也有明显下降,取得了较好的效果,其成功经验值得焦化同行的借鉴。