采用体积信息熵表征颗粒污泥系统稳定性及其稳定机制

SBR反应器中培养自养硝化颗粒污泥,在絮体转化为颗粒过程中,颗粒的体积信息熵从2.05(27 d,初见颗粒)降低为1.85(95 d),熵值降低的主要动力来自于松散的絮体在较快沉速选择压条件下被淘洗出系统.当絮体被淘洗出系统即完成颗粒化过程,在129 d时测得系统中颗粒沉速分布的中位数为6.27 m.h-1,因此颗粒体积熵值的变化不再受沉速选择压(6m.h-1)的控制.颗粒的粒径、沉速及体积熵值分布均呈现周期性变化,其中信息熵的均值为2.16,最小值为1.79,最大值为2.63.在这种周期性变化过程中,系统总是表现为粒径均值先增大后减小.熵值的波动的驱动力来自于颗粒的破碎与破碎体的成长,体积分布信息熵的大小可以很好地表征系统的稳定性及其稳定机制.     

饮用水中硝酸盐去除方法比较

本文综述了饮用水中硝酸盐的各种去除方法及其优缺点.通过分析比较,认为离子交换法和生物反硝化法都可用于大规模生产饮用水,但最有发展前途目前研究最多的是生物反硝化法.该法将硝酸盐转化为氮气,无废液产生,处理费用低.但异氧反硝化法需进行复杂的后处理除去过量的有机物,自养反硝化法会造成出水硫酸盐含量增高.     

土壤盐分变化对N2O排放影响：基于Meta分析

N₂O是导致臭氧层空洞和全球变暖的主要大气污染物,农业生产活动是其主要来源,而土壤盐分则是影响N₂O排放的关键因素.基于21篇同行评议文献中528对实验组及对照组形成的数据集,运用R语言Metafor软件包进行Meta分析,进而评估土壤盐分对土壤N₂O排放的影响.结果表明,土壤盐分累积对N₂O排放量有显著正效应,中度和高度盐渍土N₂O排放量比非盐渍土高75.57%和28.85%.室内培养实验测定结果表明,林地和农田的土壤盐渍化导致N₂O排放量增加124.79%和131.64%,而野外定位监测试验结果表明,草地、裸地和农田中,土壤盐分对N₂O排放的影响均不显著.盐分对N₂O排放的影响趋势则因土壤(NH₄⁺∶NO₃^-)、p H、土壤砂粒含量和粉粒含量的差异而发生改变,影响程度依次是：(NH₄⁺     

石家庄市城区春季VOCs污染特征及来源解析

利用苏码罐采样-气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）监测石家庄市2019年、 2021年和2022年春季挥发性有机物（VOCs）,并收集同期臭氧（O₃）和PM_2.5在线监测数据,分析了挥发性有机物（VOCs）浓度水平特征和时序变化,并利用臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAFP）评估了VOCs的化学活性,通过潜在源贡献因子法（PSCF）和浓度权重轨迹分析（CWT）识别石家庄市春季VOCs潜在源区,通过特征比值法对VOCs进行来源解析.结果表明：①2019年、 2021年和2022年石家庄市春季（即观测期）污染期ρ（VOCs）均值为191.17 μg·m^-3,清洁期ρ（VOCs）均值为122.18 μg·m^-3. ②OFP在污染期为361.23 μg·m^-3,在清洁期为266.96 μg·m^-3;SOAFP在污染期为1.98 μg·m^-3,在清洁期为1.61 μg·m^-3,控制好苯系物,尤其是苯、甲苯、乙苯和二甲苯是减少PM_2.5和O₃污染的关键. ③观测期VOCs潜在源区主要分布在裕华区东部、高新区和栾城区北部,权重CWT分布与主要权重PSCF分布相统一,除本地排放外还受到临近区域传输的影响. ④由B/T/E及X/B的值,石家庄市春季VOCs的主要来源为移动源和燃烧源,且气团老化较严重,控制机动车排放、开展区域联防联控是改善石家庄市空气质量的有效手段.     

复合生物膜载体提高短程硝化-厌氧氨氧化工艺性能研究

一段式短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺作为一种自养生物脱氮技术使污水的低碳处理成为了可能。然而,维持稳定高效的短程硝化和保留厌氧氨氧菌的生物量仍然是PN/A工艺运行成功的主要挑战。采用层状硅酸盐矿物结合无纺布作为一种新型复合生物膜载体,强化厌氧氨氧化菌的持留与PN/A工艺的脱氮效果,考察载体与微生物之间的吸附性能以及复合载体对菌群结构的影响。结果表明:加入复合生物膜载体的反应器的最高氮去除速率达131.4 mg/(L·d),显著高于仅有无纺布载体的对照组[97.2 mg/(L·d)]。表面热力学分析和扩展DLVO理论的研究表明,层状硅酸盐矿物与微生物群落形成了强烈相互吸引力,其表面丰富的金属阳离子可以通过静电引力与离子交换作用来增强菌群的吸附能力。研究制备的复合生物膜载体为PN/A工艺的快速启动和稳定运行提供了一种有效的方法。     

磺胺甲恶唑/甲氧苄啶对固相反硝化脱氮影响及机制

污水处理厂尾水中存在的抗生素磺胺甲恶唑（SMX）和甲氧苄啶（TMP）是否会影响植物碳源固相反硝化（SPD）技术的脱氮效果,以及影响机制尚不明晰.建立了3个连续流玉米芯SPD（CC-SPD）反应器,对比了反应器的脱氮性能,并通过宏基因组方法分析了影响机制.结果表明:（1）3个反应器平均出水■浓度分别为（4.09±0.38） mg/L （R_S）、（5.01±0.44） mg/L （R_T）和（3.53±0.35） mg/L （R_C）.50μg/L SMX/TMP对CC-SPD反应器的脱氮性能并无显著影响;（2）SMX/TMP会显著改变微生物的群落结构,但是3个反应器主导的细菌门均为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria;（3）代谢是微生物群落的主要功能,微生物会增加环境信息处理和细胞过程功能的相对丰度来适应SMX/TMP;（4）50μg/L SMX/TMP并未显著影响与电子供体生成相关的酶和反硝化基因的相对丰度.     

主流条件下氮负荷对部分亚硝化活性污泥系统中NOB抑制及微生物群落结构的影响

部分亚硝化(PN)是厌氧氨氧化(ANAMMOX)获取亚硝酸盐(NO₂^--N) 作为基质的重要途径。然而,市政污水氨氮(NH₄⁺-N)浓度较低且波动频繁,导致难以实现稳定的PN。对此,通过缩短水力停留时间(HRT)的方式启动2个反应器,对比不同氮负荷(NLR)下,PN系统中氮素转化规律及微生物群落结构的变化。结果表明:在低氧环境下,R1的NLR从0.15 kg/(m³·d)提高至0.5 kg/(m³·d),氨氮转化率(ACR)从45%升高至65%,亚氮积累率(NAR)从0升高至95%,表明可以实现PN的快速启动,但是稳定运行60 d后PN出现失稳。然而,在高NLR［0.8~1.2 kg/(m³·d)］条件下,ACR和NAR最高分别可达到68%和85%,且能稳定运行,表明高NLR启动运行更易获得稳定有效的NOB抑制。微生物群落结构进一步表明,随着NLR的提高,R2中NOB的相对丰度远低于R1中NOB的相对丰度;同时,R2中NOB的优势菌逐渐由Nitrospira转变为Nitrolancea。这表明高负荷运行下,NOB菌属类型会发生改变。这为解决主流条件下PN-Anammox工艺的应用瓶颈问题提供了新方法,具有重要的研究意义和应用价值。     

基于LSTM循环神经网络的雷电潜势预测

为探索循环神经网络模型在非线性预测中的应用,进一步提高雷电潜势预测的准确率,构建长短期记忆(LSTM)循环神经网络模型,并以贵阳探空站为例,统计站点周边100 km、12 h范围内的闪电次数,获取23个与雷电活动关联度r>0.8的探空物理量参数,以此作为预测模型的样本特征;分析超参数选取对模型的影响,开展(0,24]h内的雷电潜势预测研究,并对比检验效果。研究结果表明:构建学习率为0.000 1、批量样本量为32、输入序列长度为10的LSTM网络模型,有利于提高模型泛化和快速收敛;通过输入前5天的大风指数、修正指数等23个探空物理量参数,发现(0,12]h的雷电潜势预测效果明显优于(12,24]h;采用该模型验证(0,12]h测试数据,得出被试工作特征曲线线下面积(AUC)接近于1,命中率(POD)为93.4%,虚警率(FAR)为17.4%,临界成功指数(CSI)为78.1%,验证了该模型的有效性。     

初值修正和函数变换的改进灰色模型在管道腐蚀深度预测中的应用

为了准确预测管道的腐蚀深度,借助灰色理论建立了改进GM(1, 1)模型。针对传统灰色模型的不足,引入反双曲正弦函数变换方法建立了改进模型一,并在此基础上提出了一种基于初值修正结合反双曲正弦函数变换的改进模型二,通过实例对比分析了改进模型和传统模型预测管道腐蚀深度所得结果的差异。室内试验测试数据和实际管道检测数据的计算结果表明：传统模型预测所得的平均相对误差(分别为5.300%和13.617%)均较大,因此模型的精度较差;改进模型一预测所得的平均相对误差分别为2.345%和2.639%,其预测精度较传统模型有大幅度的提高,因此该模型适用于腐蚀深度的准确预测;对改进模型一采用初值优化方法后,所得改进模型二的预测精度进一步提高,其提高的程度较为有限;总体来看,所建改进模型能够满足管道腐蚀深度预测的精度要求,具有较强的推广应用价值。     

富营养化咸水湖泊岱海温室气体排放特征及驱动因素分析

为探究北方富营养化咸水湖泊温室气体排放特征及驱动因素,以内蒙古岱海为例,于2023年4月、7月和10月按水文分布特征选取10个监测点,采用顶空平衡气相色谱法和模型法测定岱海近岸带、开阔湖区和湖心区表层水体中二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）的溶存浓度和水-气界面交换通量.研究期间,岱海温室气体浓度和通量季节变化显著;表层水体CO₂、CH₄和N₂O浓度平均值为（26.52 ±17.58） μmol·L^-1、（282.30 ±172.30） nmol·L^-1和（9.09 ±1.64） nmol·L^-1,平均通量为（5.29 ±11.98） mmol·（m²·d）^-1、（178.24 ±63.34） μmol·（m²·d）^-1和（-0.74 ±1.28） μmol·（m²·d）^-1,累计排放量为50 770.77、543.52和-4.21 kg·km^-2,全球增温潜势[以CO₂当量（CO₂-eq）计]为50 770.77、15 218.49和-1 254.48 kg·km^-2.结果表明,岱海是大气CO₂和CH₄的源,是N₂O的汇.对温室气体与环境因子进行相关分析和逐步回归分析,发现影响岱海CO₂浓度和通量的环境因子为酸碱度（pH）和总溶解性固体（TDS）;影响CH₄浓度和通量的因子为水温（WT）、水深（WD）、风速（WS）、氧化还原电位（ORP）和总氮（TN）;影响N₂O浓度和通量的因子为WT、WS和TN.此外,岱海自身的营养水平和盐度特性也是影响温室气体产生和排放的关键因素.