Modeling of a sequencing batch reactor treating municipal wastewater using multi-layer perceptron and radial basis function artificial neural networks

A sequencing batch reactor was modeled using multi-layer perceptron and radial basis function artificial neural networks (MLPANN and RBFANN). Then, the effects of influent concentration (IC), filling time (FT), reaction time (RT), aeration intensity (AI), SRT and MLVSS concentration were examined on the effluent concentrations of TSS, TP, COD and NH₄⁺-N. The results showed that the optimal removal efficiencies would be obtained at FT of 1 h, RT of 6 h, aeration intensity of 0.88 m³/min and SRT of 30 days. In addition, COD and TSS removal efficiencies decreased and TP and NH₄⁺-N removal efficiencies did not change significantly with increases of influent concentration. The TSS, TP, COD and NH₄⁺-N removal efficiencies were 86%, 79%, 94% and 93%, respectively. The training procedures of all contaminants were highly collaborated for both RBFANN and MLPANN models. The results of training and testing data sets showed an almost perfect match between the experimental and the simulated effluent of TSS, TP, COD and NH₄⁺-N. The results indicated that with low experimental values of input data to train ANNs the MLPANN models compared to RBFANN models are more precise due to their higher coefficient of determination (R²) and lower root mean squared errors (RMSE) values.     

SBR降解动力学研究

采用SBR工艺处理有机废水,在已有工艺条件下对生物降解动力学进行了研究,得出生物降解反应为一级反应。研究表明,用Monod公式能较好反映出有机物的降解规律,确定了其动力学参数V_max=14.6306 d^-1,K_s=83.2993 mg/L,得出SBR降解动力学模型为V=14.6306X·S/(83.2993+S)。利用以动力学为基础的动态模拟法优化SBR工艺,实验结果表明该方法合理可行,对SBR的设计与运行有一定的指导作用,可作为SBR反应器扩大实验和设计的依据。     

炭纤维载体固定床厌氧发酵启动运行效果实验

以开发高效率、抗冲击性能强的高浓度有机废水沼气发酵技术为目的,用传统的 UASB反应器作为对照,研究了以炭纤维为生物膜载体的固定床厌氧反应器的启动运行效果。反应器进口废水 COD 为 5 000 mg/L, 水力停留时间 (HRT) 由213 h 逐步缩短为35 h,进水有机容积负荷(OLR)由0.56 kg COD/ (m³·d)提到3.45 kg COD/(m³·d)。结果表明,固定床反应器厌氧发酵的效率比对照高,出水 pH 值也比对照稳定;运行到第 50 d 时,固定床厌氧反应器和对照的 COD去除率分别由第 7 d 的36.56%和33.58%上升到87.9%和62.6%;固定床厌氧反应器的容积比产气率最高为1.16 m³/(m³·d),累计产气量为415.59 L,而对照的容积比产气率最高值仅为0.31 m³ /(m³·d),累计产气量为 71.66 L,前者最高容积比产气率和累计产气量分别是后者的3.74倍和5.78倍。固定床厌氧反应器的启动速度、COD 去除率和产甲烷效率显著地高于对照反应器。     

基于机器学习分类算法解析EIS数据的有机涂层性能评价方法

目的 基于机器学习分类算法快速评估有机涂层的防腐性能。方法 通过实验室加速试验模拟涂层真实的退化过程,并根据测得的电化学数据,分析不同退化阶段的等效电路元件参数。随后,采用随机抽样方法获取大量数据,用于机器学习模型训练。通过对比支持向量机(SVM)、k最近邻(k-NN)和随机森林(RF)3种不同的机器学习算法,以及多种输入特征集训练的涂层性能分类器模型的准确率,分析最适合用于涂层性能快速评估的机器学习算法和电化学特征。结果 根据不同输入特征训练的k-NN和RF模型均表现出良好的预测效果,而SVM模型的预测效果相对较差。根据不同频率范围训练的分类器模型中,在低频区表现最佳,而在高频区表现较差。结论 基于阻抗虚部、虚部+实部和阻抗模值3种输入特征训练的RF分类器模型的预测效果最准确。不同频率区间内,低频区的阻抗特征更能准确表征涂层性能。     

强制性内循环快速启动IC厌氧反应器过程的研究

如何在短时间内快速启动厌氧反应器是厌氧处理工程中的关键。本文对IC厌氧反应器分别进行强制性内循环启动和常规启动实验。结果表明 ,强制性内循环启动的反应器充分利用了内循环缓冲 pH和抗冲击负荷的能力 ,创造良好的微生物生长环境 ,最终只用了 5 4天就完成整个启动 ,比常规方式启动缩短近一个月 ,是一种值得借鉴的启动方式     

一种新型石墨电极的制备及其对苯酚的去除

为了探索一种对有机废水处理有效、廉价、来源广泛、环境友好的电极,以石墨、环氧树脂、固化剂和丙酮为原料,研究制备了一种新型石墨电极 (NGE). 分别采用热水浸泡、乙醇溶液回流、丙酮回流、超声-丙酮回流以及电化学法对制备的石墨电极进行预处理,前三者效果较差,超声-丙酮回流可改善处理效果,但不够理想,电化学法可取得满意的效果.苯酚降解的UV光谱分析表明,尽管商品石墨电极 (CGE) 比NGE具有更高的苯酚氧化效率,但其电解液积累大量的苯醌,而NGE电解液中苯醌积累量少,并且电解过程中逐渐降低. NGE比CGE具有更好的TOC去除效果,两者TOC去除率分别为40%和31%. SEM分析结果表明,CGE被严重腐蚀,NGE无明显变化,表现出良好的稳定性.     

基于厌氧污泥接种的预处理工艺对分户厕所废水亚硝化反应启动的影响

采用分户处理的方式对厕所废水进行单独处理是迅速改善乡村地区生活卫生条件的捷径。部分亚硝化-厌氧氨氧化方法的出现为分户厕所废水的处理提供了更为可持续的工艺选项。亚硝化反应是厌氧氨氧化反应的先决性步骤。以分户厕所废水为处理对象,在不接种亚硝化污泥的前提下,考察了在厕所废水预处理单元接种厌氧污泥对亚硝化反应启动的影响。结果表明,厌氧污泥的接种可将亚硝化反应的启动周期缩短至正常周期的50%,其作用机理位削弱了异养细菌对氨氧化细菌的竞争性抑制。以上研究结果可为分户厕所废水部分亚硝化反应的快速启动提供参考。     

管式电化学反应器中试处理高浓度含氰废水与经济分析

基于对高浓度含氰废水处理的重大需求和现有破氰技术的共性缺点,采用管式电化学反应器工艺对西部某化工厂生产过程的高浓度含氰废水进行预处理的中试研究,并与次钠氯碱法和ClO₂氧化法进行了对比。以Ti/RuO₂为阳极的管式电化学反应器相比于其他工艺有最佳的处理效果,在20 mA·cm⁻²处理4 h后,对废水中TCN、COD和间苯二腈的去除率分别可以达到81.74%、57.71%和81.33%,长期运行效果也处于最佳。此外,尽管管式电化学反应器的建设成本较高,单位能耗高,但由于该工艺无需加药,其运行成本低廉,仅为次钠氯碱法的13.10%,故总体运行成本较低。同时,还对管式电化学反应器的运行过程进行了参数优化及机理探究。在综合考虑建设、运行和折旧,管式电化学反应器具有良好的应用前景。     

电化学还原-氧化工艺降解4-氯酚的毒性研究

采用紫外光还原法制备了Pd-Fe/石墨烯催化阴极,并以Ti/IrO_2/RuO_2为阳极,构成三电极体系(双阴极)和两电极体系(单阴极)的电化学还原-氧化降解工艺,分别对4-氯酚进行降解.采用离子色谱、高效液相色谱、TOC仪对4-氯酚降解过程中中间产物及其浓度进行测定.根据公式计算降解过程中理论计算毒性值,应用发光细菌法测定降解过程中的实际毒性值,对理论计算毒性值与实际毒性值进行比较,分析不同体系下降解过程中毒性的变化规律.结果表明,两种工艺体系在最佳降解条件下,阴极室毒性均呈下降的趋势,由于降解过程中在阳极室生成高毒性的苯醌,阳极室毒性均先升高后降低.通过相关性分析得到,两种体系理论计算毒性与实际毒性在P=0.01水平下,相关性系数均为1,显著相关,表明降解过程中实际毒性的测定结果真实可靠.降解至120 min时,三电极体系毒性小于两电极体系,表明三电极体系优于两电极体系.据此提出实际毒性测定方法在电化学还原-氧化工艺降解氯酚类有机废水毒性测试的工业应用中有着广泛的前景.