基于OCO-2卫星数据的中国CO_(2)浓度时空变化特征

大气CO_(2)浓度增加引起的全球变暖问题是国内外学者关注的热点议题,但对CO_(2)的监测一直存在较多的不确定性。利用2015—2022年OCO-2卫星观测的CO_(2)柱浓度混合比数据(XCO_(2)),基于克里金插值和标准差椭圆等方法,分析了中国CO_(2)浓度时空分布与变化特征,有以下3个结论。1)基于OCO-2卫星数据的XCO_(2)数据集精度较高,与地面监测站(瓦里关站、鹿林站)观测结果的均方根误差仅为1.75 ppm和1.58 ppm,相关系数分别为0.91和0.96。2)年际上,2015—2022年中国年均XCO_(2)由399.52 ppm增至417.64 ppm,年均增速为2.56 ppm/a,高于过去10年全球CO_(2)浓度平均增速(2.06 ppm/a),但在2019年之后XCO_(2)增速呈下降趋势。季节上,XCO_(2)具有明显的季节变化特征,春季XCO_(2)最高,夏季最低。3)空间分布上,XCO_(2)表现出东部高,西部、东北地区低的空间分布特征。XCO_(2)浓度高值区域集中在京津冀和长三角等城市群。中国东北、西南地区XCO_(2)增速较快,高于华东、华南等经济发达地区。

基于OCO-2遥感数据的新疆维吾尔自治区大气XCO_(2)空间化研究

二氧化碳(CO_(2))是导致全球变暖最主要的温室气体,掌握准确的CO_(2)空间分布信息可以有效评估碳减排成效,对于推进碳达峰、碳中和工作具有重要意义。相比站点观测,碳卫星能够获取大尺度的CO_(2)分布信息,但是由于其幅宽较窄以及云覆盖的影响,大气CO_(2)卫星遥感数据存在大量缺值区域,不能获得空间连续的大气CO_(2)分布。以新疆维吾尔自治区为研究区,基于2019年OCO-2卫星大气二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO_(2))数据,结合气温、地形、植被、大气NO_(2)浓度等相关变量,综合对比了多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、极端梯度提升树(XGBoost)和极端随机树(ERT)等方法在生成大气XCO_(2)空间连续数据中的表现。交叉验证结果表明,RF、XGBoost和ERT这3种集成学习模型精度明显优于SVR、GWR和MLR模型,其中ERT模型精度最高,决定系数R^(2)为0.748,平均绝对误差σ_(MAE)为0.489×10^(-6)。基于ERT模型生成了新疆2019年逐月大气XCO_(2)空间连续数据,该地区大气XCO_(2)空间差异和季节变化都很明显。在空间分布格局上总体呈现与地形“三山夹两盆”相似的空间分布特征,裸地XCO_(2)年均值最高,林地和草原的XCO_(2)年均值最低;季节变化特征与植被生长周期相似,春冬季浓度较高,夏秋季浓度较低,最高值出现在4月,最低值出现在8月,不同土地覆盖类型的大气XCO_(2)季节变化与全区域类似,其中草原和林地的季节差异最大,裸地季节差异最小。该研究为基于碳卫星遥感数据生成时空连续的大尺度XCO_(2)数据提供了参考和借鉴。

基于OCO-2/OCO-3数据的山东省CO_(2)柱浓度特征分析

基于OCO-2/OCO-3卫星数据,通过空间插值的方法,分季节模拟山东省CO_(2)柱浓度的时空分布特征,并对模拟结果进行了验证。结果表明:观测值与模拟值之间有较高的相关性,大部分误差值在±1 ppm之间。山东省CO_(2)柱浓度年均值为415.06 ppm,空间上各季节差异明显,整体上呈现中部和南部浓度较低、西北浓度偏高的特征;时间上表现为冬季浓度高、夏季浓度低的趋势。

基于OCO-2卫星观测连云港市二氧化碳特征分析

本文基于OCO-2卫星观测数据和四队温室气体地基监测点数据,分析连云港市二氧化碳柱浓度时空分布特征。结果表明,连云港二氧化碳平均柱浓度区域分布总体上呈现东部和西部区域浓度较高、中部区域偏低态势。连云港市二氧化碳柱浓度保持逐年上升趋势。从二氧化碳柱浓度季节分布来看,冬季浓度最高,夏季浓度最低。从不同年度的季节分布来看,最高浓度均在冬季,但最低浓度并不相同。连云港市植被平均分布总体呈现沿海植被覆盖率较低、内陆覆盖率较高的态势。地基温室气体监测点二氧化碳浓度季节变化与卫星观测的二氧化碳柱浓度季节变化存在明显差异。四队地基监测点的二氧化碳浓度季节变化为夏季最高、秋季最低。

基于OCO-3卫星观测的上海CO_(2)柱浓度特征分析

随着卫星遥感技术的发展,城市内部的二氧化碳柱浓度(XCO_(2))时空特征逐渐能够被识别。本研究基于轨道碳观测卫星(OCO-3)快拍(SAM)模式XCO_(2)观测数据,探讨了上海市2020—2022年XCO_(2)的时空分布特征以及该数据对于火电厂CO_(2)烟羽信号来源识别的能力。结果表明,上海市XCO_(2)呈现春季>冬季>夏季的特征,上海市XCO_(2)年均值为418.3×10^(-6),高于华东地区的年平均值。从XCO_(2)空间分布差异来看,中部和东北部是上海冬季XCO_(2)的高值区域,这主要是由于城市中部人口密集,北部沿江区域大型电厂较为集中,在冬季盛行风西北风的作用下,CO_(2)被传输至东部沿江多个行政区域。此外,结合近地面风场、CO_(2)人为排放清单、电厂点源信息、对流层监测仪器(TROPOMI)卫星观测数据等,证实了OCO-3快拍模式具有探测到重点点源信号的能力。

基于OCO-2卫星观测的浙江省典型城市CO_(2)柱浓度变化特征及碳排放重点源识别应用

为有效制定城市层面的低碳发展政策,实现碳达峰的发展目标,利用碳卫星2号(OCO-2)监测的高分辨率大气CO_(2)柱浓度数据(XCO_(2)),分析浙江省杭州、宁波和嘉兴3个典型城市的XCO_(2)变化特征,以及人类活动和XCO_(2)变化的关系;识别城市碳排放热点区域,评估碳排放热点源对XCO_(2)的影响,并利用拉格朗日粒子扩散模型(LPDM)进行验证。结果表明:(1)2016—2021年3个城市的XCO_(2)年增长量分别为3.1×10^(-6),2.3×10^(-6)和2.2×10^(-6),杭州的增长量最为明显;杭州和宁波在2019—2021年XCO_(2)增量明显,分别为8.0×10^(-6)和5.7×10^(-6)。杭州XCO_(2)的变化趋势与临安大气本底站CO_(2)观测数据的变化趋势一致。(2)与2017年相比,3个城市的建筑用地面积都略有增加,分别增加了0.9%,2.2%和4.8%;从人口和GDP数据来看,2016—2021年3个城市也均呈持续增加的变化趋势。表明CO_(2)浓度升高与人类活动密切相关。(3)XCO_(2)正距平高值区域基本都对应了碳排放热点源(电力企业)的下风向地区,电力企业CO_(2)的排放会导致下风向地区的XCO_(2)出现局地性增长,增量为7×10^(-6)~9×10^(-6)。

一体化OCO工艺处理生活污水研究

介绍了一种改进型的OCO工艺———一体化膜泥法OCO污水处理工艺。与传统OCO工艺相比 ,具有如下特点 :融生物反应器与二次沉淀池于一体 ,节省项目占地 ,减少基建费用 ;实现了污泥的自动回流 ,减少设备购置、运行和维护费 ;充分利用了生物膜法和活性污泥法的优点。研究结果表明 ,本工艺用于生活污水的处理效果良好。

OCO生化反应器设计研究

OCO是一种新型的生化反应器，具有较强的脱氮除磷功能，可实现硝态液的自动回流，节约能耗。在对OCO生化反应器分析研究基础上，提出了满足生物脱氮除磷的动力学设计方法，给出了有关的设计计算公式及计算实例，得出好氧区体积（V1）：缺氧区体积（V2）：厌氧区体积（V3）为1：（0．32～1．07）：（0．19～0．22）。

利用ORP和pH控制双侧沟式一体化OCO工艺污水处理过程

研究了混合液在不同pH时双侧沟式一体化OCO工艺处理模拟生活污水的脱氮除磷效果，并探讨了各pH下，氧化还原电位（ORP）与pH、NO3^--N、NO2^--N、NH4^＋—N、COD的相关性。结果表明，当进水COD为300mg／L左右、TN为37mg／L左右、TP为5mg／L左右，HRT为12h，污泥质量浓度维持在2600mg／L左右，污泥龄为12d，水温在24—27℃，混合液pH为7．6～8．0时，COD的去除率达99％，NH4^＋-N去除率达95％，TP去除率为96％，TN去除率达到81％，系统处理效果最佳。对数据进行分析发现，ORP与pH的对数呈线性关系，相关方程为ORP=987．05—438．72ln pH（R^2=0．9632）。用SPSS数据分析软件对数据进行进一步分析发现，在不同pH下，ORP值受系统中多种物料的共同影响，其与NH4^＋-N去除量、出水NO3^--N、TN去除量正相关，与COD去除量负相关。

一体化OCO工艺脱氮除磷效果优化的ORP调控策略

该文研究了不同HRT、DO、pH、MLSS条件下双侧沟式一体化OCO工艺中ORP的变化规律,以及工艺在不同工况下脱氮除磷的效果。通过分析ORP与工艺条件之间的相互关系,结果表明在污水处理中ORP可以作为此工艺脱氮除磷的控制参数:ORP与HRT、DO、pH、MLSS的关系可以描述如下:ORP=498.5+245.7×ln DO-358.5×lnpH+12.1×HRT+45.3×cos(0.9×MLSS+166.7),相关系数R^2=0.921。ORP与各物料做相关性分析显示,ORP与COD去除量显著相关(p≤0.05),与COD去除率、TP去除量、TP去除率、NH_4^+-N去除量、NH_4^+-N去除率、出水NO_3^--N、出水NO_2^--N、TN出水、TN去除量、TN去除率呈极显著相关(p≤0.01)。一体化OCO工艺脱氮除磷的效果与ORP显著相关,且调控ORP实现了一体化OCO工艺脱氮除磷效果的优化及工艺的稳定高效运行。

影响侧沟式膜泥法一体化OCO工艺脱氮效率的因素研究

采用侧沟式膜泥法一体化OCO工艺处理模拟生活污水,考察了DO、HRT和C/N 3种影响因素对模拟生活污水脱氮的效果。研究结果表明:在好氧区DO为2 mg/L左右、HRT=12 h、C/N为7.5左右时,具有较理想的脱氮效果,TN去除率达到了80%;试验还表明本工艺具有较强的抗冲击负荷能力。

溶解氧对一体化膜泥法OCO工艺脱氮削碳的影响

以人工模拟生活污水为处理对象,研究了在不同好氧区溶解氧浓度对一体化膜泥法OCO反应器脱氮削碳的影响。结果表明:在进水COD均值为300mg/L,进水流量为20L/h时,缺氧区与混合区的DO随好氧区的DO而变;在DO为2mg/L左右时,具有较理想的脱氮削碳效果,出水氨氮、总氮和COD分别为0.5mg/L、8mg/L和12mg/L去除率分别达到99%、80%和96%;结合化学除磷,TP的去除率可达91%以上。

纳米ZnO对一体化OCO工艺处理污水的影响研究

通过稳定运行一体化OCO工艺,研究了纳米ZnO长期暴露条件下系统处理污水过程中的脱氮、除磷和有机物降解效果受到的影响,并探讨了活性污泥对纳米ZnO的去除效能。结果表明,在工艺运行80d的暴露时间里,系统脱氮除磷具有剂量效应:进水纳米ZnO的质量浓度低于0.8mg/L时,NH_4^+-N、TN、TP的去除有轻微的促进作用;1.5、4.0mg/L对系统的脱氮除磷有明显的抑制作用。系统对纳米ZnO的响应表现硝化过程比反硝化过程敏感度高。活性污泥可以通过富集作用去除水中的纳米ZnO;纳米ZnO的质量浓度为4.0mg/L条件下活性污泥的富集强度可高达1.74mg/g。

侧沟式膜泥法一体化OCO工艺中水力停留时间对脱氮除碳的影响

在传统OCO工艺基础上设计了一体化OCO工艺，在厌氧区放置填料，将二沉池和生物反应器合建，并就水力停留时间（HRT）对生物反应器脱氮除碳的影响进行研究。在进水COD为260～360mg／L，好氧区D0为2mg／L左右，缺氧区〈0．5mg／L，MLSS为4500mg／L左右时，分别研究了不同HRT下的脱氮除碳效果。研究结果表明：随着HRT的逐渐增大，出水COD值无明显波动，COD去除率达到90％以上，出水氨氮随着HRT的增大而降低；但仅当HRT为12h左右时，氨氮和总氮均有良好的去除效果，去除率分别可达到93％和80％。

一体化OCO反应器对炼油废水生物脱氮的研究

针对炼油废水氨氮和总氮超标的特点,采用一体化OCO反应器对炼油废水进行生物脱氮试验,对一体化OCO反应器的设计进行了分析,并考察了溶解氧、水力停留时间、有机负荷、BOD5与总氮质量比等因素对一体化OCO反应器生物脱氮的影响。设计的一体化OCO反应器的厌氧区、缺氧区、好氧区容积比为2∶1∶1.3,进入生化系统的炼油废水在氨氮的质量浓度不大于45 mg/L、BOD5的质量浓度不大于200 mg/L、CODCr的质量浓度不大于500 mg/L、硫化物的质量浓度不大于15 mg/L和挥发酚的质量浓度不大于10 mg/L,以及一体化反应器的好氧区溶解氧的质量浓度控制为4.0～4.5 mg/L、水力停留时间控制为18～20 h、CODCr有机负荷控制为0.68～0.88 kg/(m3.d)、BOD5与总氮质量比控制为3.0～4.0的条件下,氨氮和总氮的去除率分别可以达到75%和60%,处理出水的氨氮和总氮的质量浓度分别低于10和20 mg/L。研究表明,一体化OCO反应器用于炼油废水的生物脱氮效果良好,可以作为炼油废水处理的一项新工艺。

OCO工艺处理高浓度啤酒废水

OCO工艺是一种A2O活性污泥工艺,结合ABR反应器和氧化沟工艺的优点,具有节能、高效、运行灵活等特点。OCO工艺的厌氧区为PABR反应器,反应器内设置竖向导流板,将反应器分隔成几个串联的反应室,每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床(UASB)系统。它构造简单、施工简便、不需要三相分离器、造价低,并且极大地提高了处理效率。处理后的出水水质稳定,各项指标均可达到国家污水排放综合标准(GB8978-96)一级排放标准。

OCO工艺处理屠宰废水

屠宰废水不仅含有较高浓度的有机物,相比排放标准,氮的含量也较高。采用OCO工艺对屠宰废水进行生物除碳脱氮试验,在总水力停留时间约20h,厌氧区、缺氧区和好氧区水力停留时间分别为10、4、6h及控制OCO硝化区DO为3.0～4.0mg/L,处理出水的COD、氨氮及总氮等主要污染指标分别小于100、15、30mg/L,去除率分别达到90%、70%和50%,出水可以达到国家排放标准。研究表明,OCO工艺用于屠宰废水的生物除碳脱氮效果良好,可以作为屠宰废水处理的一个新工艺。

OCO污水处理工艺的研究现状

介绍与评价了OCO工艺装置及池形结构、脱氮除磷的原理及研究现状。OCO工艺具有除氮除磷功能强、自动化程度高、运转方式灵活、占地少、出水水质稳定等特点,适合高浓度工矿企业废水和城市生活污水的处理。

侧沟式沉淀池一体化OCO反应器设计及处理污水效能研究

一体化OCO工艺(以下简称一体化OCO工艺)是在OCO工艺基础上改进得到,合建于一体化OCO工艺主反应器侧面的二沉池可实现污泥自动回流,减少运行成本;在缺氧区末端和厌氧区之间设有通道,污泥从通道重新回到厌氧区,为厌氧释磷反应提供适宜的环境。以该工艺处理模拟城市污水,连续运行30天,工艺对有机碳(COD)、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别达到94%、99%、81%和93%,有很好的削碳、脱氮、除磷效果。该工艺在运行中无需添加化学试剂,真正实现了生物脱氮除磷,不产生二次污染,具有很高的推广应用价值。

OCO工艺泥龄的确定及其工艺设计拟算

介绍了OCO的工艺原理，并根据物料平衡推导出其污泥龄与处理效率的关系，由此绘制出两者的关系曲线，最终得出OCO工艺适宜的污泥龄为6-14天．同时以丹麦的SPJALD污水处理厂为例进行工艺设计拟算，得出在相同处理效率条件下的污泥龄，从而证实了所推导出的污泥龄与处理效率关系的正确性．