新工科背景下教学创新设计与实践——以给排水科学与工程专业水质工程学(二)课程为例

水质工程学(二)是给排水科学与工程专业本科生的必修核心课程,与我国生态文明建设重大战略需求紧密相关,课程改革对培养解决复杂工程问题和适应新时代专业需求的卓越拔尖人才具有重要意义。针对传统课程教学的问题和痛点,该课程围绕教学改革与创新的目标,坚持多维度创新与持续改进,包括课程思政融入日常教学;教学内容立足国家需求,聚焦学科前沿,注重学科交叉;教学方式上采用启发互动性的教学方法;充分发挥“双师型”“双导师型”的教师团队优势;采用多元化的教学评价体系,多维度考评教学效果。该课程创新特色明显、成效显著,经行业评价和实践检验,创新成果具有较强的辐射推广应用价值。

基于矾花图像识别的混凝剂智能投加系统研究

目前国内水厂大多采用经验法进行混凝剂投加控制,为实现水厂混凝剂投加智能化,本研究搭建了基于矾花图像识别的智能投药系统。该系统结合了YOLOv5矾花识别算法和Linear Regression加药决策算法,并在此基础上添加了一个7维的全连接BP神经网络,通过(563,7)的样本集(563条包含矾花数量、矾花平均等效直径、进水流量等7项参数的样本的集合)进行训练,计算确定每一层的最佳权重,得到最低损失值为0.018的线性回归模型。生产试验表明,矾花目标检测准确率为83.5%,预测投药量相比原有经验值降低11.0%。与传统控制方法相比,该系统时延性更低,可靠性更强,药耗更低,有效降低了水厂加药生产和管理成本。

等离子体技术用于垃圾渗滤液预处理

采用高压脉冲放电产生非平衡等离子体对垃圾渗滤液进行预处理,通过改变放电次数、渗滤液的pH值以及起始COD、BOD5、NH3-N浓度来考察预处理的效果。试验表明该技术是可行的,预处理后很多难降解有机物变成了可降解物质,渗滤液的COD与BOD5值升高(放电一次后COD与BOD5升高幅度最大可达到30%以上)。同时大部分的氨氮可被去除,不调节pH值时放电一次的氨氮去除率平均在30%～40%,调节pH值后去除率可达到60%以上。

A-A^2/O工艺处理低碳源城市污水的除磷脱氮效果

文章以南方某污水处理厂的实际运行情况为例,介绍了A-A2/O工艺在处理低碳源城市污水的效果。运行结果表明,工艺对BOD5、COD、SS的去除效果良好,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。对于氮磷去除,出水NH4-N<0.5mg/L,TN<15mg/L,TP<1.5mg/L,但TN平均去除率只有45%左右;TP大多数的去除率在30%～50%之间。造成这种结果的主要原因是碳源不足。为提高除磷脱氮效果,采取了投加PAC来辅助除磷,并提出了进一步的改进措施,供同行参考。

水力负荷对木炭填料生物滤池处理污水的影响

以木炭作为曝气生物滤池的填料,并与陶粒填料作对比,考察了其在不同水力负荷下对污水的处理效能。结果表明,改变水力负荷对两个反应器的出水COD影响不大,但对其脱氮除磷效果的影响较显著。木炭滤池对氨氮和TN的去除效果要好于陶粒滤池的,当水力负荷为4m3/(m3.d)时,两反应器的脱氮效果最佳,此时木炭和陶粒滤池的出水氨氮浓度分别为4.7、7.7mg/L(去除率分别为80%和65%)。综合考虑木炭滤池对COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果,确定其最佳水力负荷为4 m3/(m3.d)。

NaClO作灭菌剂控制诺卡氏菌的应用实践

介绍了桐乡市城市污水处理厂运用含有效氯10%的NaClO液体控制由诺卡氏菌大量增殖为主引起的丝状菌性污泥膨胀实例。详细阐述了NaClO液体投加方法,包括投加点的选择、加氯量、投加次数的确定、活性污泥再培养等。

垃圾填埋场渗滤液物化处理的现状及发展趋势

渗滤液的物化处理是渗滤液处理过程中不可缺少的环节 ,文章总结了渗滤液物化处理的现状及其特点 。

中药渣协同热解物质流和能量流分析

热解是生物质能源化利用的一种主流技术,但针对多源生物质废物,尤其是中药渣类废弃物的协同热解工艺、物质转化规律和能效特征的理论模拟-验证反馈研究仍相对较少。本文采用具有完备物性系统的Aspen Plus工业模拟软件,建立了生物质废物热解制炭仿真模型,并验证其可靠性。将农林源废弃松木热解制炭实际运行工况数据进行了系统模拟,全面解析了协同利用大血藤类中药渣热解过程物质流和能量流,并对转化效率进行了综合评价。研究结果表明,在现有单一废弃物工况下,热解系统的能耗为2 580.7 MJ/h,能效为53.0%;在温度为500~550℃的范围内内,模拟掺入30%~60%的大血藤中药渣协同热解,可以达到最佳的物料循环利用率和能效水平,系统能耗可降低30%~60%,系统能效可提高3.0%~6.0%。本研究可为中药渣的协同热解提供科学依据。

高压脉冲放电等离子体处理垃圾渗滤液

介绍了用高压脉冲放电等离子体处理垃圾渗滤液的小试试验试验表明，经过氨吹脱后，放电处理一次，ＣＯＤ升高２０％，ＢＯＤ。升高５９．７％，在一定程度上提高了渗滤液的可生化性；同时，氨氮去除率达到 ７６．６％．

臭氧与活性炭深度处理微污染原水试验研究

采用“预臭氧氧化+常规处理+GAC/O3—BAC深度处理”工艺针对南方某市微污染原水进行中试研究。结果表明:预臭氧能明显提高浊度、有机物和THMFP的去除效果,在此条件下常规出水浊度平均值<0.1NTU,与无预处理相比,CODMn去除率提高17.52%,氯消毒后CHCl3浓度降低86.4%;O3—BAC工艺对有机物、CHCl3的去除效果和吸附寿命均优于GAC工艺,但生物膜的脱落会影响浊度的去除效果;随着炭床厚度增加,GAC滤池中,CODMn呈线性降低,而BAC滤池中,上部500～1000mm厚度内,CODMn快速降低并稳定在一定的水平上。

基于新工科的给排水专业创新创业型人才培养体系研究

围绕高校创新创业复合型人才培养,构建了给排水科学与工程专业兼具创新研究与工程实践能力的新工科人才培养体系,从教学内容、教学方案、教学模式等方面搭建了多层次人才培养方案;研究提出了根据课程体系特点而制定的实践教学与创新教学方案,打造全方位学生培养途径,系统全面分析了人才培养成效。研究结果有助于环境类专业教师更好地开展新工科建设和创新创业型人才培养。

基于系统动力学的城市污水动态模拟

构建了有关城市污水系统的因果及相互关系图和系统动力学模型,用以探究未来社会经济发展下城市污水变化情况。以武汉市为例,模拟了未来(至2030年)不同发展模式下的污水变化情况。通过对GDP增长率、万元GDP水耗以及污水处理费等重要变量赋值,设计了9种未来发展情景。结果显示,GDP的增长会导致城市污水的增加,污水处理费的增长有利于城市水污染的控制;万元GDP耗水量的增长在近期对城市污水量的影响要远大于GDP增长对其的影响,长期而言GDP增长的影响更大。所建的模型可用于模拟城市污水的动态变化过程,为管理者科学合理的决策提供参考。

基于SD-MOP耦合模型的PPP模式下城市污水处理费动态调整

针对PPP污水处理项目特许期内污水处理价格受多种因素影响而不确定的问题,从实现项目的社会效益最大化以及三个主要参与方(政府、私人投资者和消费者)利益均衡的角度,本文构建了系统动力学(SD)和多目标规划(MOP)耦合模型(SD-MOP),研究特许期内污水处理价格的动态调整机制。利用MOP模型求解三方满意的最优污水处理定价方案;SD模型模拟特许期内最优定价方案下PPP项目外部以及内部环境的变化,为MOP模型提供动态参数,从而获得调价方案。并以某市PPP模式下的排水企业为例,运用所构建的方法分析其服务价格以及居民实际支付价格合适的调整时机以及调整幅度,旨在建立一套科学合理的方法,为管理者和研究人员对PPP项目的主动管理提供理论依据和参考。

A^2/O工艺中泡沫的成因分析及控制措施

A2/O工艺运行中曝气池活性污泥异常,出现泡沫,造成沉淀池污泥上浮是影响污水处理厂正常运行的一个棘手问题。研究表明,污泥中某些丝状菌或放线菌的过度增殖是造成活性污泥工艺中泡沫问题的主要原因,若处理不及时,会造成出水水质变差,甚至整个系统瘫痪的现象。文章以某污水厂实际运行状况,分析了两次泡沫产生的原因和采取的控制措施,以供同行参考。

投加NaOH和粉末活性炭强化处理皮革废水

崇福皮革厂的废水通过加碱预处理,并加阳离子PAM絮凝沉淀后,再用活性污泥法处理取得良好的效果,生物反应段对COD的去除率高达85%。后续通过投加少量粉末活性炭进一步强化处理,出水COD<85mg/L。

β-环糊精硫酸钠盐在正渗透水处理中的应用

正渗透(FO)作为新型的绿色膜分离技术在水处理应用中引起了极大的关注,然而影响FO实际应用的一个关键因素是开发合适的汲取剂。提出将β-环糊精硫酸钠盐(NaCDS)用作新型FO汲取剂,采用冰点渗透压法测定了NaCDS在不同浓度下的渗透压,并考察了汲取液浓度、膜方向、原料液盐浓度、流速以及汲取液和原料液之间温差等因素对FO性能的影响。结果表明:NaCDS可以产生较高的水通量并有效地减少反向溶质扩散通量;在膜的活性层朝向汲取液模式下,NaCDS可获得略高的水通量;当流速从0.184m/s上升至0.552m/s时,NaCDS水通量增加23%;另外,仅提高汲取液的温度而保持原料液温度不变同样可以有效地提高水通量,当原料液和汲取液之间温差达到20℃时,NaCDS水通量提高了25%。

含低浓度重金属的污水处理厂提标中试研究

开展了铜、镍重金属处理药剂的选型小试及定量中试。对比分析不同化学处理药剂的去除效果,探究合理的重金属处理药剂投加量。结果表明,针对低浓度铜(2mg/L)的去除,推荐化学处理药剂为絮凝剂(PAC),投加量为200 mg/L以内,即可实现出水总铜达标排放;去除低浓度镍(1mg/L)的最佳化学处理药剂为金属捕捉剂(TMT-15),其投加量与进水总镍浓度呈线性相关。

腔内微创治疗前列腺增生合并膀胱结石24例围手术期护理

目的：探讨腔内微创治疗前列腺增生合并膀胱结石围手术期的护理方法。方法：对24例前列腺增生合并膀胱结石患者行腔内微创治疗，即经尿道前列腺电切术联合钬激光碎石术。结果：本组患者术后恢复良好，无膀胱结石残留、无膀胱穿孔、无尿路感染及电切综合征等并发症，术后7-10d治愈出院。结论：使用腔内镜微创治疗前列腺增生合并膀胱结石是一种简单、有效的治疗方法，对患者实施术前、术后身心护理，有利于患者轻松顺利地接受手术，可缩短患者住院时间、节省住院费用。

经皮肾镜钬激光碎石术治疗肾结石的护理体会

目的对经皮肾镜钬激光碎石术进行肾结石治疗的相关护理措施进行探讨与分析。方法对我院收治过的137例经皮肾镜钬激光碎石术进行肾结石治疗的患者的护理体会进行总结。结果 137例肾结石患者通过经皮肾镜钬激光碎石术的治疗,被完全成功治疗。结论对肾结石患者采用该方式进行治疗,可以取得非常好的效果,而且不会带该患者过大的损伤,安全性高,治疗后患者的恢复也较快。在护理方面则应当注意对患者的生命体征监测、尿液变化观察、心理护理以及各管道护理等。

木炭曝气生物滤池的底物去除动力学研究

将木炭这一轻质材料作为曝气生物滤池的填料,并与陶粒作对比,考察其在生活污水中化学需氧量和氨氮去除的动力学过程.在Monod方程的基础上,结合曝气生物滤池推流式流态特征,建立了只与进出水负荷、温度和反应器高度有关的曝气生物滤池的底物去除动力学模型.通过对试验数据进行推算,发现模型实验数值的拟合线性相关系数均在0.93以上,说明所建模型对生物滤池有较好的适用性;同时计算了相应的模型参数,讨论了模型参数对系统的影响.