变权组合模型在景观水体水质模拟中的应用

针对景观水体的水质模拟与预测问题,在BP神经网络和支持向量机模型的基础上,建立了权重随输入量变化的变权组合模型。该模型既能充分利用各个单一模型的优点,又能避免固定权重分配的弊端。经实例验证,与单一的BP神经网络和支持向量机模型相比,变权组合模型拟合精度更高,预测结果更为准确。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

生物脱氮好氧阶段不同反应过程N2O产量

在成功实现生活污水短程生物脱氮的基础上,采用体积为3 L的小试反应器,利用在线DO监测手段控制DO=1.0 mg·L-1,通过投加NaNO2的方式控制系统初始NO2--N=40 mg·L-1,以丙烯基硫脲（ATU）抑制NH4+-N的氧化过程,考察了生物脱氮好氧阶段不同反应过程中N2O的产生量。结果表明,除缺氧反硝化细菌的反硝化过程外,好氧条件下,氨氧化菌（AOB）能够以NH4+-N作为电子供体,NO2--N作为电子受体,进行反硝化脱氮过程,其反硝化产物为N2O。生物脱氮好氧阶段AOB的好氧反硝化和异养菌的缺氧反硝化反应中,N2O的产量分别占分别占进水总氮（NH4+-N+NO2--N）的7.23%和7.80%。好氧阶段NH4+-N和NO2-的氧化过程中,几乎没有N2O的产生。     

铬污染场地渣土混合物的化学还原修复

针对目前铬污染场地表层重污染铬渣混土难处理的问题,选用河南义马某铬盐厂铬渣堆场表层渣土混合物为研究对象,在分析其理化特性的基础上,研究CaS4、FeSO4·7H2O和葡萄糖3种还原药剂对Cr(VI) 的还原效率,通过改变药剂投加量、反应体系pH、反应时间等条件,优化修复工艺参数。结果表明,3种还原药剂对渣土混合物的最佳还原效率大小为CaS4(98.50%)>FeSO4·7H2O(72.21%)>葡萄糖(51.45%)。CaS4还原修复渣土混合物的最优工艺参数为：药剂投加量为还原反应理论当量的2倍,体系pH在3～9,反应时间0.5 h。     

环渤海地区空气质量时空变化特征及动态预测

基于环渤海地区2017—2021年各城市空气质量指数(AQI)、污染物浓度与社会经济数据,利用数理统计、克里金插值法对环渤海地区AQI与污染物浓度的时空变化特征进行分析,运用皮尔逊相关性分析方法探讨AQI与污染物浓度、社会经济因素的相关关系,采用时间序列预测模型对2022年6月—2023年12月空气质量及污染物浓度进行预测。结果表明:环渤海地区AQI及污染物浓度大致呈逐年降低的趋势。AQI的逐月变化呈"W"形,O₃浓度的年内变化呈倒"V"形,其余污染物则呈现与O₃相反的变化趋势。AQI大致呈现西南高、东北低的空间分布特点,而污染物浓度分布具有明显的空间差异。环渤海地区5个代表性城市的AQI类别以良好为主,冬季首要污染物主要为PM_2.5、PM₁₀,夏季首要污染物以O₃为主。人口数量是影响AQI的主要因素,城市园林绿地面积对AQI具有一定影响。预测结果显示,未来环渤海地区AQI、主要污染物浓度(O₃除外)均呈现出随时间的推移逐渐下降的变化趋势。     

液相色谱-串联质谱法同时测定污水中10种精神活性物质

建立了采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时测定污水中10种精神活性物质的分析方法。污水样品经甲酸与甲酸铵调节pH后,加入氘代内标混匀,离心并过滤膜后可直接上样分析。研究表明,在1~250 ng/L的线性范围内,10种精神活性物质的线性相关系数均大于0.992,定量限均低于0.5 ng/L。在3个加标水平下,10种精神活性物质的加标回收率为87.2%~114%,相对标准偏差为0.53%~3.60%(n=3)。将该方法应用于某区域10份生活污水样品的检测,在3份水样中检出吗啡、甲基苯丙胺、氯胺酮等精神活性物质,对应的质量浓度范围分别为3.41~9.55、0.90~1.63、1.06~1.78 ng/L。与经固相萃取前处理后的分析方法相比,该方法可在10 min内完成分离和检测的全过程,具有简单、快速、节约的优点,可用于污水样品中10种痕量水平精神活性物质的定量分析。     

鸟粪石负载硅藻土对土壤铅和金霉素的同步修复作用

使用镁盐改性硅藻土回收沼液中氮磷制得鸟粪石负载硅藻土 (Struvite-loaded diatomite,SD) ,将其用于土壤中铅 (Pb) 和金霉素 (CTC) 复合污染的原位修复。采用吸附-解吸实验评估SD对Pb和CTC迁移特性的影响,同时,通过测定土壤pH和酸缓冲能力、土壤Pb和CTC的有效态和形态、土壤速效磷和微生物群落结构变化等考察SD对土壤Pb和CTC的钝化能力,借助SEM、XRD、FT-IR等表征手段揭示其修复机理。结果表明,SD能有效降低Pb和CTC在土壤中的迁移特性;SD投加质量分数为3%,稳定49 d后,土壤酸中和能力提升1倍以上,土壤有效态Pb和CTC含量分别降低26%和56%,酸溶态Pb占比降低10%,残渣态Pb占比升高18%, CTC的水溶态和松散结合态占比分别降低5%和13%,紧密结合态CTC升高11%,一定程度上降低了Pb和CTC在土壤中的生物有效性;SD的投加可提升土壤速效磷含量,提高土壤微生物的相对丰度和多样性,尤其增加酸杆菌门 (Acidobacteria) 、绿弯菌门 (Chloroflexi) 和芽单胞菌门 (Gemmatimonadetes) 的相对丰度,降低放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度;SD对土壤Pb和CTC的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。该研究可为污水氮磷资源化利用和重金属抗生素复合污染土壤原位修复提供参考。     

循环水养殖系统中流化床水处理性能及硝化动力学分析

为综合评价流化床生物滤器的水处理性能,选用玻璃珠和石英砂为生物填料,将两滤器应用于罗非鱼循环水养殖系统,探讨了其对养殖水体中营养盐和有机物的去除效果.结果表明,两滤器经过4周的流水挂膜后,生物膜稳定成熟,通过扫描电镜观察填料表面,发现挂膜前后载体表面发生了显著的变化.在优化工况下,以玻璃珠为填料的滤器对TAN的平均去除负荷达到了(346.8±150.5)g/(m3·d),显著高于以石英砂为填料的滤器,但两滤器对COD、BOD5和PO43--P的去除率无显著差别,去除率稳定于20%~21.4%、50.1%~58.4%和7.9%~31.9%之间,显示出较好的水处理性能,出水水质符合罗非鱼生长要求.最后,基于Monod方程,拟合了实际工况下以玻璃珠为填料流化床生物滤器的硝化动力学方程,为该滤器在循环水养殖系统中的高效运行和应用提供一定的技术支撑.