基于泥质的污泥脱水策略与数学模型构建研究

本研究以无锡市A~2O-MBR(Anaeroxic Anoxic Oxic-Membrane Bio-Reactor,A~2O-MBR)工艺、CAST(Cyclic Activated Sludge System,CAST)工艺和氧化沟工艺3种不同工艺的污泥泥质为对象,通过试验测定7种污泥泥质参数,分析不同污泥泥质参数间相关性.并通过主成分分析发现含固率、胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)蛋白质和多糖是影响污泥脱水性能的主要因素.通过均匀设计实验探究不同药剂投配比对污泥毛细吸水时间及有机物含量的影响,并采用统计分析软件(Statistical Product and Service Solutions,SPSS)构建污泥脱水药剂线性回归模型,得到线性方程:含固率=2.5049-0.0261X_1-2.28×10~(-3)X_2;有机物=40.5728-0.1894X_1+0.2264X_2.通过验证试验发现,此线性方程残差低于3.0,可用于指导实际工程中药剂投配比.     

乙腈溶剂中单壁碳纳米管与常见有机化合物的相互作用

以单壁碳纳米管(SWCNTs)为固定相,采用高压匀浆法,制备HPLC色谱柱.测定乙腈相中18种有机化合物在SWCNTs色谱柱上的保留因子,研究SWCNTs与化合物的相互作用.结果表明,有机化合物取代基的种类和个数、杂原子的个数影响乙腈相中有机化合物与SWCNTs的相互作用.采用线性溶解能关系(LSER)定量表征SWCNTs与有机化合物的相互作用,所构建的LSER模型具有较强的拟合能力(R2=0.844)和稳健性(Q2LOO=0.768),发现π-/n-电子对作用和空穴/弥散作用是控制SWCNTs与有机化合物相互作用的主要因素.     

考虑优先权的人群安全疏散动态模型

为制定合理、高效的应急状况下建筑物内人群疏散方案,考虑拥堵对人流速度的影响及疏散中不同人员特点,对建筑物内人群疏散动态实时分配问题进行研究。首先,采用元胞传输理论将建筑物内复杂的结构转化为元胞—连接桥路网模型,进而以最短疏散时间为目标函数、元胞流量守恒和流量传播为约束条件建立线性优化模型。通过对模型的求解可以得到不同优先级人员的网络清空时间、各路段实时人员数量及路径选择最优方案。案例分析结果表明,疏散过程中人员的优先级差异以及拥堵的发生均会影响不同人员的网络清空时间,因此,针对建筑物内人群疏散进行建模时,应考虑以上因素。     

矿井瓦斯防爆监测氧含量线性标定

矿井火灾是采矿业面临的安全生产问题之一。该文研究的目的是评估新的矿井瓦斯防爆监测中最重要的成分氧气的检测策略,在矿井火灾中做出预见与预报。对于密封区域,发生瓦斯爆炸危险安全区时氧气浓度小于8%,按照国家标准,本矿要求氧气检测精度达到1%。氧含量监测系统受到气体气路、传感器运行、信号调理与处理情况和终端处理系统等四个方面的影响。该文通过运用计算机控制技术分别对氧含量监测系统进行硬件线性开环标定与软件线性闭环标定,并采用著名的OriginPRO数据分析软件对系统采样数据进行了分析与解读,以达到对软件线性闭环标定进行程控规划和信息实时纠正,使系统氧气含量监测灵敏限小于0.36%。     

A comparison of two models with Landsat data for estimating above ground grassland biomass in Inner Mongolia,China

Two models, artificial neural network (ANN) and multiple linear regression (MLR), were developed to estimate typical grassland aboveground dry biomass in Xilingol River Basin, Inner Mongolia, China. The normalized difference vegetation index (NDVI) and topographic variables (elevation, aspect, and slope) were combined with atmospherically corrected reflectance from the Landsat ETM+ reflective bands as the candidate input variables for building both models. Seven variables (NDVI, aspect, and bands 1, 3, 4, 5 and 7) were selected by the ANN model (implemented in Statistica 6.0 neural network module), while six (elevation, NDVI, and bands 1, 3, 5 and 7) were picked to fit the MLR function after a stepwise analysis was executed between the candidate input variables and the above ground dry biomass. Both models achieved reasonable results with RMSEs ranging from 39.88% to 50.08%. The ANN model provided a more accurate estimation (RMSE_r = 39.88% for the training set, and RMSE_r = 42.36% for the testing set) than MLR (RMSE_r = 49.51% for the training, and RMSE_r = 53.20% for the testing). The final above ground dry biomass maps of the research area were produced based on the ANN and MLR models, generating the estimated mean values of 121 and 147 g/m², respectively.     

山西省近50年日照时数变化趋势分析

根据山西省近50 a(1959-2008年)108个地面气象观测站的年日照时数系列数据,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)两种方法,从观测站、全省和综合治理规划地区3个角度,对山西省日照时数的时空变化基本特点进行了研究.统计分析显示,近50 a山西省各个观测站的年平均日照时数在2 070.80～2 973.67 h之间.MK结果表明,(1)108个观测站,100个站的日照时数分别呈显著减少(79个站)和非显著减少(21个站)趋势;8个站的日照时数分别呈显著增加(2个站)和非显著增加(6个站)趋势.(2)山西省的年平均日照时数在总体上呈显著减少趋势(-67.27h/10a),近50a减少了336.35 h.(3)在17个综合治理规划地区中,16个地区的日照时数呈显著减少趋势,尤以省境中心各综合治理规划地区为突出.对比分析表明,LR所得结果与MK的一致性很高.     

Relationships of nitrous oxide fluxes with water quality parameters in free water surface constructed wetlands

The effects of chemical oxygen demand (COD) concentration in the influent on nitrous oxide (N₂O) emissions, together with the relationships between N₂O and water quality parameters in free water surface constructed wetlands, were investigated with laboratoryscale systems. N₂O emission and purification performance of wastewater were very strongly dependent on COD concentration in the influent, and the total N₂O emission in the system with middle COD influent concentration was the least. The relationships between N₂O and the chemical and physical water quality variables were studied by using principal component scores in multiple linear regression analysis to predict N₂O flux. The multiple linear regression model against principal components indicated that different water parameters affected N₂O flux with different COD concentrations in the influent, but nitrate nitrogen affected N₂O flux in all systems.     

基于生物化学性质的固体废物厌氧降解特征参数

为了更简便有效地预测固体废物的厌氧降解参数,通过代表性单组份废物的生物化学甲烷潜力实验,研究了甲烷产生潜力,降解速率和碳贮藏因子这3种厌氧降解参数与生物化学性质的关系.结果表明,通过因子分析,可用多糖、蛋白质、脂肪和木质素4种成分替代C、H、N、多糖、蛋白质、脂肪、半纤维素、纤维素和木质素9种成分;再通过偏最小二乘回归数值分析,在厌氧降解参数与多糖、蛋白、脂肪、木质纤维素之间建立线性关系.结果表明,脂肪和多糖含量越高,甲烷产生潜力和降解速率就越大;木质素含量越高,则碳贮藏因子越大.蛋白质含量的增加会导致甲烷产生潜力的减小.研究建立的线性方程可为预测固体废物厌氧降解参数提供一种新的方法.     

基于16S rRNA高通量测序的北运河水体及沉积物微生物群落组成对比分析

微生物群落在沉积物和水生态系统中的物质循环中发挥重要作用,是水生态系统与沉积物之间污染物质交换的桥梁.但非常规补给水源扰动和闸坝、衬砌截流为主的城市河道水体和沉积物微生物对比研究并不多见,基于此以高度人工化的北运河京津冀段为研究区域,尝试利用高通量测序结果对水体和沉积物微生物群落组成差异进行分析.结果表明,北运河沉积物较水体具有更高的微生物群落α多样性,β多样性则表现为水体中微生物群落较沉积物群落的相似性更高.变形杆菌门（Proteobacteria）丰度在水体与沉积物中无显著差异,且在两种生境条件下均为优势类群.α变形杆菌纲（α-Proteobacteria）、放线杆菌门（Actinobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）在水体中的丰度较高,而γ变形杆菌纲（γ-Proteobacteria）、δ变形杆菌纲（δ-Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）则在沉积物中有着更高丰度.好氧或兼性厌氧菌为主的水体类群和厌氧菌为主的沉积物类群体现出两者生境差异,沉积物中蕴含的病原菌存在二次释放到水体中的危险.研究结果为揭示高度人工化的、非常规补给水源补充下的和城市河道污染胁迫下的微生物群落变化机制提供科学依据.