活性污泥工艺的多目标优化分析

研究了多目标优化方法在活性污泥工艺优化中应用的可行性,以国际水协(IWA)发布的基准仿真模型BSM1的工艺流程为对象,以出水水质、过程能耗和反应池体积的指标为优化目标,以反应池池容(5个)、混合液回流量、污泥回流量、污泥排放量、反应池氧气传质系数(3个)等11个变量为决策变量,构建了基于BSM1的多目标优化模型,并利用MatLab非支配排序遗传算法NSGA-II进行求解,获得了BSM1多目标优化模型的Pareto解.研究结果表明,在Dry进水条件下,通过将体积指标增大4.1%,可以明显改善出水水质指标(降低81.5%),能耗指标也能得到一定改善(降低13.3%);在3种进水条件(Dry,Rain,Storm)下,相对于BSM1工艺参数的缺省值,利用本研究的优化解作为工艺参数,均能不同程度改善出水水质、降低能耗.研究结果显示,在活性污泥过程不同目标之间进行权衡可以通过多目标优化方法来实现.     

均相Fenton法处理干法腈纶废水工艺优化与分析

采用均相Fenton法处理干法腈纶废水,并通过单因素试验和基于中心组合设计的响应面法考察了H2O2投加量、Fe2+投加量、初始pH值及反应时间的影响及其交互作用.同时,建立了以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型,并采用方差分析对模型进行了验证.结果表明,影响COD去除效果的各因子显著性顺序依次为:Fe2+投加量>H2O2投加量>初始pH值>反应时间;Fe2+投加量与初始pH值的交互作用最为显著;反应最优组合条件为:H2O2投加量90.0mmol.L-1,Fe2+投加量30.0mmol.L-1、初始pH值3.1,反应时间113.6min,该条件下COD去除率为47.1%,与模型预测值48.5%基本一致.     

攀钢六号烧结烟气脱硫树脂脱盐工艺参数优化研究

针对攀钢六号烧结烟气脱硫树脂脱盐工艺中存在的脱氯效率低、脱硫剂夹带损耗严重的现状,在现场开展了树脂脱盐工艺参数的优化研究工作。通过对树脂脱盐各步骤工艺参数的优化改进,有效地提高了树脂脱盐的脱氯效率及降低了脱硫剂损耗,为脱硫系统的高效、稳定运行奠定了基础。     

以优化空间布局为途径的生态化产业园区规划设计研究

目前我国正在广泛开展产业园区建设,产业园区化在带来利益的同时,园区建设对生态环境也产生了一定影响。从景观生态化、基础设施生态化和建构筑物生态化三个方面进行分析研究,提供了一条生态化产业园区规划设计路径。     

南昌市浅层地下水水质评价及监测指标优化

地下水环境监测过程中保证地下水水质评价代表性的同时尽量优化监测指标数量,对地下水环境管理具有重要的意义.选取南昌市地区2014年和2019年浅层地下水监测数据,运用统计分析、 Piper三线图和熵权水质指数(EWQI)分析水化学特征及水质变化,并耦合逐步多元线性回归分析构建基于水质评价的关键指标优化方法,评估此方法应用的可行性.结果表明,南昌市地下水2014年和2019年水化学类型主要为HCO₃-Ca型;pH值、 NO^-₃、 I^-、 Fe和Mn等5项超标指标是水质变化的主要影响因子;2019年水质状况总体上高于2014年,基本为“中等”水质,二者EWQI平均值分别为53.72和82.34;基于关键指标优化方法构建的最优模型EWQI_min-4能够较好地代表实际的EWQI,关键指标包括Mn、 NO^-₃、 TH、 Fe、 pH值和I^-,其决定系数(R²)和百分比误差(PE)值分别为0.865和10...     

“三生空间”统筹的科学基础与优化途径探析

党的十八大提出了将优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要举措,以及“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的目标要求。通过文献调研和总结归纳法,系统梳理了“三生空间”统筹优化的研究进展。总结发现,现有工作主要从国土空间利用质量、土地利用适宜性评价、资源环境承载力与比较优势等角度开展了“三生空间”统筹优化研究。但由于对“三生空间”科学内涵的认识不足、定量识别方法与分类体系的构建不完善,目前“三生空间”统筹优化的技术途径存在诸多问题尚待明晰。未来“三生空间”统筹优化的技术途径应以美丽中国建设愿景为目标导向,以人地耦合系统理论为核心,系统构建识别与优化国土空间的理论体系与技术框架。     

农村居民点多功能空间格局与协调性优化模式

随着城乡融合发展和农户需求的不断提高,探讨农村居民点多功能及其协调关系,是推进农村人居环境整治和乡村振兴的重要依据。以山东省王村镇为例,基于“识别—诊断—优化”的逻辑思路,从生活—生产—生态角度构建农村居民点多功能评价指标体系,利用空间自相关、协调度和障碍诊断等模型,剖析农村居民点多功能空间格局、协调关系及其障碍因子,进而提出农村居民点多功能提升与协调的优化模式。研究发现：（1）王村镇农村居民点总体上呈现出“生产功能较好,生活功能一般,生态功能较差”的特征,且不同功能具有显著的空间异质性;（2）王村镇农村居民点“三生”功能整体协调性相对较高,但协调类型存在明显的复杂性和不均衡性;（3）王村镇农村居民点“三生”功能协调性障碍因素表现为大体相似且个别村庄无障碍性,用地强度、交通条件、资源禀赋、基础设施建设和生态环境状况是农村居民点多功能高强度协调的主要障碍因素;（4）基于障碍因子组合提出的农村居民点多功能协调性优化模式,为可持续性乡村发展提供理论借鉴。     

融合时空特征的PCA-PSO-SVM臭氧(O3)预测方法研究

针对目前臭氧预测方法未能考虑臭氧污染的区域性和在时间周期内的强自相关性的问题,提出一种融合时空特征的PCA-PSO-SVM臭氧组合预测模型.利用小波分析和系统聚类提取臭氧时间序列波动特征和站点空间分布相似性特征,并通过主成分分析和粒子群算法优化的支持向量机组合模型（PCA-PSO-SVM）对臭氧日最大8h平均浓度进行预测,以2016~2018年杭州市大气污染物观测数据和气象数据进行实验验证.结果表明：融合时空特征的PCA-PSO-SVM模型预测精度有较大提升,与未融合时空特征的PCA-PSO-SVM模型相比,精度提升19%.气象因素中温度对臭氧预测效果影响最大,在气象预报数据存在一定误差的情况下,提出的模型仍得到较高精度的预测效果,具备较好的鲁棒性.     

基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用k-e湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均匀性都存在着一定影响,其中影响的显著性为N>α>v>ψ.而且存在着一组最优的喷氨格栅结构参数和最佳的系统运行参数能够使SCR脱硝反应器内的氨浓度分布不均匀系数达到最优值.在本文研究的参数范围内,喷氨格栅最优的结构参数分别是：r=8个、d=57mm、α=90°,系统最佳的运行参数为v=8.17m/s,此时氨浓度分布不均匀系数为0.0151.     

Multi-objective optimization of waste and resource management in industrial networks – Part II: Model application to the treatment of sewage sludge

In the present article, the thermal treatment of digested sewage sludge generated in the Swiss region of Zürich is modeled and optimized from an environmental perspective. The optimization problem is solved using a multi-objective mixed-integer linear program that combines material flow analysis, process models, life cycle assessment (LCA), and mathematical optimization techniques. The treatment options include co-incineration in municipal solid waste incineration, co-processing in cement production, and mono-incineration with the prospect of phosphorus recovery. The model is optimized according to six environmental objectives. Five of the six single-objective optimal solutions involve splits over the treatment options. The results reflect the available treatment capacities and other constraints, aspects rarely considered in conventional LCA studies. Co-processing in cement production is used to the maximum extent possible when minimizing impacts on climate change, human toxicity, fossil resource depletion, and fully aggregated impacts (ReCiPe H/A), whereas mono-incineration with phosphorus recovery receives the bulk of the sludge when optimizing for ecotoxicity and mineral resource depletion. Four of the single-objective optimal solutions (minimization of fossil energy resource depletion and contribution to climate change, human toxicity, and fully aggregated impacts) outperform the reference case over the six impact categories considered, showing that the current situation can be improved in some environmental categories without compromising others. The results of the sensitivity analysis indicate that assumptions regarding the product systems displaced by recovered by-products are critical for the outcome of the optimization. Our approach identifies in all of the cases solutions in which significant environmental improvements can be attained.