影响射流曝气器的因素及应用研究

文章主要介绍了一种新型高效射流曝气器,从射流器本身结构、工作条件两方面阐述了对射流曝气器充氧能力的影响,并对射流器性能进行了测试,并成功应用于实际工程。     

基于最佳范化能力的BP网络隐节点数反比关系式的环境预测模型

网络结构和样本集复杂性是影响BP网络泛化能力的两个最重要因素.对一个给定的训练样本集,为了构造一个与样本集复杂性相匹配的网络结构,使BP网络具有最佳泛化能力,在分析BP网络的泛化能力（用检测误差E₂表示）与网络结构和样本集复杂性之间关系的基础上,建立了含参数的BP网络检测误差E₂与网络隐节点数H、样本的因子数n、样本数N和样本集的复相关系数R之间的一般关系表达式,并提出了用于定量描述样本集复杂性的"广义"复相关系数R_n的新概念.借助于222个复杂函数的模拟仿真实验,应用免疫进化算法,对表达式中的参数进行优化,得到参数优化后的网络检测误差E₂的定量解析表达式;依据误差理论和灵敏度概念,对优化得到的最小检测误差E₂₀的表达式进行了可靠性论证.在此基础上导出了具有最佳泛化能力的BP网络隐节点数H₀与"广义"复相关系数R_n之间满足的H₀-R_n反比关系式.分别用满足H₀-R_n反比关系式的隐节点数和6个经验公式的隐节点数构造的BP网络用于100个模拟检测函数进行仿真实验,发现前者构造的BP网络具有最佳泛化能力（即最小检测误差）的函数个数达到76个,远远多于后者构造的BP网络具有最佳泛化能力的函数个数;还将二者构造的BP网络用于环境预测的7个具体实例,进行预测效果比较,结果表明,前者预测的相对误差绝对值的平均值和最大值小于或远小于后者的相应值.从而验证了由H₀-R_n反比关系式得出的BP网络隐节点数计算公式的可行性和实用性,为具有最佳泛化能力的BP网络的结构设计指出了新途径.     

庞泉沟自然保护区土壤呼吸空间分异性影响因素探测

土壤呼吸是维持全球碳平衡的重要过程.以庞泉沟自然保护区为研究区域,基于实地测量的土壤呼吸（R_s）数据,结合海拔（ELE）、土壤温度（T）、土壤水分（SWC）、归一化植被指数（NDVI）、坡度（slope）、土壤全碳（C）、总氮（N）和土壤容重（BD）,运用地理探测器模型分析了R_s空间分异的主要驱动力及其交互作用.结果表明：①研究区R_s及其影响因子的空间变异均为中等变异.R_s与NDVI、T和土壤N呈极显著正相关（P<0.01）,与ELE、slope和SWC呈极显著负相关（P<0.01）,R_s与BD显著负相关（P<0.05）,与C相关性不显著（P>0.05）.②NDVI和T构成的多元线性模型可以解释R_s空间分异的64.3%.③ELE、T和NDVI为研究区R_s空间分异性的主导驱动力,可以解释64%、59%和48%的空间变异.④双因子的交互作用均能增强对R_s空间分异性的解释力,最大交互因子分别为ELE∩BD （q=0.73）和T ∩ slope （q=0.74）.因此,在R_s的估算过程中,结合地形及环境条件,应考虑多种因子之间的交互作用.     

医院污水处理中可吸附有机卤化物（AOX）及其毒性研究

对序批式膜生物反应器（MBR）处理前后医院污水中的AOX进行了比较,分析了c_Rt值对不同水质中AOX生成量的影响及相应的生物毒性.结果表明,序批式MBR对医院污水中AOX的去除率达到63.6％,其中膜截留占14.5％;要获得相同的c_Rt值,原污水所需的投氯量显著高于MBR出水,相应生成的AOX浓度也较高;通过曲线拟合发现,随着c_Rt的增长,医院原污水中AOX浓度呈指数增长,而MBR出水呈线性关系.以粪大肠杆菌为指示微生物,要达到医院污水微生物排放标准（GB 18466-2005）,医院原污水所需c_Rt为5.5 (mg·h)/L,而MBR出水只需c_Rt为0.007 5 (mg·h)/L,其相应的生物毒性分别为40.39 μg/L和8.96 μg/L (以K₂Cr₂O₇计),AOX浓度分别为607.1 μg/L和102.5 μg/L.     

一种改进的高级氧化工艺降解微囊藻毒素动力学模型

试验利用UV/H₂Ｏ₂和臭氧2种高级氧化工艺降解太湖水中粗提取的微囊藻毒素,研究了光强、初始藻毒素浓度、H₂Ｏ₂投加量、臭氧投加量、pH值及阴离子对其去除率的影响,并探讨了包括pH,碳酸根浓度等水质参数在反应过程中的变化情况.在准一级反应动力学的基础上提出了一种简捷的适合实际水质的高级氧化技术降解数学模型.结果表明,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）体系中,准一级动力学和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.927和0.827;在臭氧工艺中,准一级和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.911和0.925;而采用改进的一级动力学模型拟合的精确性有较大提高,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）和臭氧2种体系中拟合相关系数R² 的平均值分别提高到0.982和0.985;而且通过模型分析还可以得出：在光强、双氧水浓度和臭氧浓度不变的情况下,pH值和碳酸根（碳酸氢根）离子浓度是影响反应最大的因素.     

煤粉细度对一次颗粒物特性的影响研究

以3种不同细度的煤粉在沉降炉中做燃烧实验,利用8级Andersen粒子撞击器分级并捕集燃烧后的一次颗粒物.研究煤粉细度对煤粉燃烧后一次颗粒物特性的影响.结果表明,煤粉越细,燃烧后生成的颗粒物也越细, PM_i的排放量均随着煤粉细度的减小而增大,PM₁₀的量由粗煤粉和中煤粉的13 mg/g左右增大到了细煤粉的21 mg/g;PM_2.5的量由粗煤粉的2 mg/g增大到了细煤粉的8 mg/g.煤粉细度对煤粉燃烧后生成的总灰成分及含量影响不大,但对分级颗粒物的外观形貌影响较大.煤粉细度减小,痕量元素的R_EE增大.R_EE值大小的排列顺序依次为Pb>Cr>Zn>Cu>Ni.细煤粉生成的颗粒物中有毒痕量金属元素的含量更高.元素的挥发能力不受煤粉细度影响,但其挥发程度受煤粉细度影响却不同.细煤粉燃烧比粗煤粉燃烧具有更大的环境危害性.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.     

人工智能助力臭氧催化剂SrFexZr1-xO3的开发

将人工智能应用于催化臭氧氧化催化剂SrFe_xZr_1-xO₃的开发过程,采用共沉淀法制备了50种不同配方的催化剂,考察聚乙二醇（PEG）投加量、煅烧时间、老化时间、氨水投加量和铁掺杂量对SrFe_xZr_1-xO₃催化剂催化臭氧降解间甲酚反应活性的影响.同时,利用人工神经网络（ANN）和响应面（RSM）对催化剂合成条件与TOC去除率和间甲酚转化率的关系进行拟合,训练集中ANN的R²值分别为0.91和0.97,高于RSM的R²值0.35和0.41;在4组测试集上ANN的均方误差（MSE）分别为9.87和17.67,远小于RSM的23.89和28.87.结果表明,ANN模型对催化剂制备过程的复杂体系具有更好的拟合和泛化能力.在ANN训练好的模型中通过枚举法寻找最优合成条件为：PEG投加量为19.00%,煅烧时间为1.25 h,老化时间为26.50 h,氨水投加量为6.21 mL,铁掺杂量为3.37%,所得催化剂为SrFe_0.13Zr_0.87O₃-B.最佳反应条件下,间甲酚转化率和TOC去除率分别达到98.52%和17.21%,优于空白组的73.46%和1.86%.     

氮磷失衡下膨胀污泥性能及膨胀菌群落结构变化

采用高通量测序技术（16S rRNA）、高效液相色谱（HPLC）等方法,重点比较了不同氮磷失衡条件下膨胀污泥性能及群落结构（含膨胀菌）的变化.结果表明,以膨胀污泥为接种污泥（A/O工艺）,经过一段时间培养单独限氮（R_N）组的沉降性能可恢复到SVI<150 mL·g^-1,单独限磷（R_P）组SVI指数呈现相对较弱的改善趋势;正常C/N/P（100：5：1）条件的R₀会导致污泥SVI指数最高（SVI=1496 mL·g^-1）,其次为同时限制氮磷组（R_NP）.正常营养条件下膨胀污泥脂多糖相对含量（LPS/MLVSS）与沉降性能SVI的皮尔逊相关性分析结果存在显著负相关（r=-0.625,P<0.05）;营养限制条件下污泥（膨胀期）LPS对生物量的指示性更为准确.Thiothrix为4组反应器中主导膨胀菌,PCoA的结果显示Ⅱ、Ⅲ阶段中存在氮限制的组（R_NP、R_N）群落迁移变化较大,RDA结果显示Thiothrix与污泥沉降性能及比耗氧速率呈现显著相关.     

基于生物光学模型的二类水体光学活性物质估算：以晋江下游河段为例

水体中各组分对光谱的吸收和散射构成了水体的固有光学特性,是生物光学模型的重要参数,是建立水质遥感半分析模型的基础.目前该方法多应用于湖泊水质监测,很少用于河流.因此, 本研究以福建晋江下游河段为例, 探讨水面下反射率R(0^-)与光学活性物质之间的关系,并建立了光学活性物质的估算模型.结果表明,利用R(0^-)₇₅₃与总悬浮物浓度、R(0^-)₇₀₂/R(0^-)₆₈₀与浮游植物色素浓度、R(0^-)₆₇₀/R(0^-)₄₂₃与CDOM吸收系数分别建立的估算模型能取得理想的效果,其决定系数分别是0.953、 0.820 5和0.621 3,对应的相对误差分别是6.1%、 21.87%和22.18%.三者中以悬浮物浓度的反演精度最高,然后依次为浮游植物色素浓度和CDOM.主要原因在于浮游植物色素的浓度相对较低,光谱信号较弱;CDOM的特征光谱波段很窄,而且该波段内的R(0^-)受到其它２种物质存在的影响.     

新型射流曝气器的研究与应用

成都绿水科技有限公司开发了一种新型射流曝气器,该射流曝气器与传统射流曝气器相比,在喷嘴形状、吸气室、喉管段、扩散管、导流片均有所创新。结合纯氧曝气,其已成功应用于重钢焦化厂焦化废水处理。结果表明:该设备充氧动力效率高,可达5.31 kg/(kW.h),仅用较少供氧量便可保证溶解氧浓度在2 mg/L以上,纯氧利用效率可达91%以上,且抗冲击负荷能力强,泡沫少,电耗、运行成本低。     

深水型表面曝气机的模拟计算与构型比较

为了加深氧化沟深度、减少其占地面积、节省污水厂建设投资,研究开发深水型表面曝气机成为氧化沟工艺的一个重要课题。由于上述原因,应用流体力学计算软件Fluent对3种深水型曝气机叶轮的构型进行了模拟计算,并从搅拌深度、推流效果和所需功率等方面对3种叶轮构型进行了比较。又以小试实验进行了初步的验证,证明模拟计算的结果是可靠的。流体力学数值模拟由于其简单易行、成本低、周期短等特点,作为曝气机设计研究的辅助工具可以发挥作用。     

利用废旧橡胶研制管式微孔曝气器

采用废旧橡胶研制的微孔曝气器 ,制造工艺简单 ,机械强度高 ,价格低廉 ;传质效率高 ,曝气充氧性能优良 ,搅拌能力强 ;沿管长具有很好的均匀布气性 ,输气曝气合二为一 ,安装方便 ;拓展了废旧橡胶的综合利用途径 ,以废治废 ,减少了废旧橡胶对环境的污染 ,是固体废气物综合利用的环保型高科技产品。     

新型改进旋混曝气器研究

目的研究新型改进旋混曝气器结构性能。方法向曝气池槽底放置旋混曝气器,充满水,投加还原剂（硫酸钠）和催化剂（硫酸钴）进行脱氧,待水中溶解氧质量浓度降为0后开始曝气,用溶氧仪进行数据记录,研究曝气器充氧效率,并进行对比。结果常温（20℃）同状态下通气8．5min后至饱和,通过记录测算出新型改进旋混曝气器蜀。值比常规旋混曝气器蜀。值大,充氧效率高。结论新型改进旋混曝气器的各项充氧性能提到了提高,在一定程度上提高了好氧生物处理效率,可降低污水厂的投资费用和运行成本。     

生活污水处理后出水作杂用水的工艺研究

主要介绍采用铁盐射流曝气生物接触氧化 双层滤料滤池相串联的工艺，对住宅小区生活污水进行回用处理的实验。考察了气水比、原水水质、ＦｅＣｌ３投加量等对处理效果的影响，得出了最佳运行效果的参数     

微电解-Fenton氧化联用去除高盐废水COD研究

通过正交实验法、单因素实验、连续实验等方法,验证微电解-Fenton氧化联用处理高盐难降解废水的可行性及探索最佳运行参数。结果表明微电解-Fenton氧化可以高效去除高盐废水COD,微电解最佳运行参数为pH值3,气水比15：1,反应时间(HRT)120 min,固液比1：1,Fenton反应最佳运行参数为 H2O2浓度3．5‰,反应时间(HRT)90 min,该工艺对COD整体去除率达到90%以上,处理后的废水可生化性大大提高。本工艺实验进水含盐量高,具有适应高盐度废水和快速分解COD的特点。     

水力旋流分离器在水处理领域的应用研究进展

水力旋流分离器具有分离效率高、简单可靠、绿色经济等优点,被广泛应用于各种分离场景,特别是近年来在水处理领域得到诸多关注。概述了运行操作参数（进料流速、进料浓度、进料压力）、结构设计参数（溢流管插入深度、底流管直径、回流角）、旋流器构型种类（W型、抛物线型、圆柱形）对水力旋流器分离性能的影响。优化操作参数可增强水力旋流器分离效率;溢流管插入深度与圆柱体横截面直径比值（L₀/D）为1.0时产生的流场更有利于分离;底流管直径存在最佳设计范围;旋流分离器与水源热泵联用吸入角为90°时效果最好。水力旋流器的分离作用在水处理过程中可以起到改善微生物聚集体性能（如提高污泥水解速率、提升沉降性能）、分离特定颗粒态微生物（如厌氧氨氧化菌颗粒污泥）、去除或回收特定密度物质（如悬浮有机物、泥砂、金属颗粒）等诸多作用,为水力旋流器在水处理领域的应用拓展了新的前景。     

新旧微孔曝气器氧转移速率试验研究

以某污水处理厂运行4年多的旧盘式曝气器和同型号的新盘式曝气器为试验对象,对其氧转移速率进行了对比试验,结果表明新旧曝气盘氧转移速率均明显分为两个阶段,运行了4年的旧曝气盘微孔数量减少、微孔孔径增大、气泡数量减少、气泡尺寸增大,氧转移速率比新曝气盘降低了29.2%。因此,污水处理厂在日常运行管理中要做好曝气器的保养工作,及时清洗更换破损、堵塞的曝气器避免能耗浪费。     

曝气条件对等温层曝气器充氧性能的影响

分析了等温层曝气器曝气室内气泡—水接触界面的氧传质过程,确定了表征氧传质效果的各项参数,在双膜理论基础上建立了等温层曝气充氧动力学模型及其解析方法.应用本模型预测了美国Prince湖等温层曝气器的充氧效果.根据等温层曝气充氧动力学模型的预测结果,随曝气量的增加和气泡直径的减小,氧总传质系数和氧传质速率均增大;随曝气量和气泡直径的增大,曝气效率下降.在等温层曝气器结构固定的情况下,减小气泡直径和增加水深均有利于改善曝气室的充氧效果,尤其是当气泡直径达到μm级别时;当曝气量超过一定临界值0.06m3/s时,曝气室的充氧效果略有削弱.根据曝气量对氧传质速率、曝气效率和单位时间内曝气室的充氧量的影响特性曲线,可确定等温层曝气器的优化运行条件.