基于机器学习MLR模型的地下水循环井优化设计

针对污染场地地下水循环井(groundwater circulating well, GCW)的优化设计问题,提出一种基于机器学习多元线性回归(multiple linear regression, MLR)模型的优化设计方法。该方法首先利用有限差分法建立不同条件下单个GCW运行的数值模型,通过运行数值模型,得到不同条件下GCW的运行效果,从而构建数据集;然后利用MLR算法对模型进行训练,构建计算多种GCW运行效果刻画指标的数学模型,并比较各个数学模型的拟合精度,结果显示纵向影响半径(RL)、横向影响半径(RT)模型的拟合程度较好,具有一定的泛化能力;最后根据机器学习所得的数学模型,对某试验场地GCW进行优化设计,得到最终优化设计方案,通过优化前的设计方案相比,RL、RT指标有了一定的提升,验证了方法的有效性。该研究结果可为GCW前期结构的快速设计提供参考,具有一定的实际意义。

地下水循环井修复技术与应用:关键问题、主要挑战及解决策略

地下水循环井(Groundwater Circulation Well,GCW)作为一种原位修复技术近年来引起了广泛关注。该技术可以耦合吹脱、空气注入、气相抽提、生物修复和化学氧化等多种修复技术,有望实现轻非水相液体(LNAPL)、重非水相液体(DNAPL)及部分无机物的同步去除。GCW修复技术充分利用了井内空间安装处理装置,有效避免了传统抽出处理技术能耗高、扰动大的缺陷,为地下水原位修复开辟了新思路。综述了GCW修复技术的研究现状和应用进展,梳理和总结了该技术的基本原理及系统组成,提出了GCW修复技术研究与应用所面临的关键问题和主要挑战,并对该技术未来的研究发展方向进行了展望,以期为场地地下水有机污染原位修复技术研究提供参考。

地下水循环井原位强化生物修复技术研究进展

随着工业化和城市化的发展,生产活动导致的地下水质量下降和水质恶化问题日益严重,已经逐渐成为影响人类生存的世界性环境问题。原位生物修复一直是地下水有机污染修复技术的研究热点,已受到了广泛关注。围绕生物修复技术在地下水有机污染原位修复方面的研究与应用,综述了地下水有机污染原位生物修复技术的研究进展,梳理和总结了影响原位生物修复技术的主要因素,重点讨论了原位生物修复技术与地下水循环井(GCW)修复技术的联合应用,并对GCW强化原位生物修复技术的研究发展方向进行了展望,以期为地下水有机污染原位修复工程的研究和应用提供参考。

地下水循环井技术研究进展

目前我国地下水污染形式严峻,在污染含水层修复的手段中,地下水循环井技术(Groundwater Circulation Well,简称GCW)作为原位修复技术的一种,因其对含水层扰动小,成本较低,结构简单,可与其他技术灵活联用,逐渐成为修复污染含水层的重要手段。GCW技术在国外已经广泛,但在国内处于引进阶段,缺乏系统性和通用性的研究成果。阐述了地下水循环井技术的数学模型发展过程,针对GCW的两个重要内容,总结GCW有效范围和表皮效应的数学模型研究进展。综述GCW的实验成果,GCW与不同修复技术的联用,对不同污染物类型的含水层进行修复。最后评价GCW技术的优劣性和适用条件,对地下水循环井技术的数学理论和室内实验的研究方向提出展望。

颗粒状冷水可溶竹芋淀粉的制备及性质研究

以竹芋淀粉为原料,在温和条件下,采用乙醇-碱处理法制备GCWS,在系统分析氢氧化钠用量、乙醇浓度、乙醇用量、反应温度等因素对GCWS溶解度影响的基础上,对其制备工艺条件进行了优化。同时,利用SEM和红外光谱对淀粉颗粒的性质进行了研究。结果表明:氢氧化钠和乙醇浓度对产物溶解度影响较大,各影响因素之间具有一定的交互作用。确定最佳工艺条件为淀粉用量10g,乙醇浓度20%,乙醇用量40mL,反应温度30℃,碱用量1.7g。以此最佳工艺处理后的竹芋淀粉颗粒在水中分布稳定、均匀,与水结合性好,因此,其溶解度可达到90.23%,远高于原淀粉0.7%的溶解度。经乙醇-碱处理后的GCWS在冷水中溶解后形成糊的黏度、膨润度和透明度都要比预糊化淀粉好。分析结果显示:GCWS的红外光谱和原淀粉光谱的峰形存在较小差异,颗粒保持完整,但其表面不再光滑,呈现出凹陷﹑空隙和裂缝等特征。

循环井技术对低渗透性透镜体二级污染源的修复效率评估方法

以地下水循环井技术(GCWs)修复含水层低渗透性透镜体内污染物为研究对象,通过解析含水层内污染物浓度的空间分布规律和时间演化过程,构建了评估循环井修复低渗透性透镜体二级污染源修复效率的评价方法 .主要评价指标包括污染物平均浓度、污染物修复的时间累积效率系数和界限流线的几何特征及其上渗流入渗角度,分别用以评价瞬时修复效率、时间累积修复效率和渗流模式对污染物修复效果的影响.同时,利用COMSOL数值模拟软件,模拟了不同工况下循环井驱动的低渗透性污染源的反向扩散过程,并利用所构建的评估方法进行评估.结果表明:(1)随注水口高程降低或抽水口高程升高,循环井的修复效率总体呈递减趋势,其中,注水口略高于或抽水口略低于透镜体时修复效率较高;(2)循环井注水/抽水的质量通量越大、透镜体的长宽比系数越大、透镜体距离循环井越近,其修复效率越高;(3)界限流线位于以透镜体中心为原点的二、三象限时,循环井的修复效率较好;其上渗流入渗方向垂直于透镜体的上水平界面时,修复效率较高;随界限流线与透镜体的上界面法线夹角增大,修复效率降低.

通过非甲醇诱导游离型表达载体改善毕赤酵母中β-半乳糖苷酶表达

β-半乳糖苷酶是一种重要的食品工业用酶,目前主要通过毕赤酵母甲醇诱导型表达系统进行生产,但甲醇的使用存在火灾、残留毒性等安全隐患,已逐渐成为食品工业用酶生产中备受关注的问题之一。为满足β-半乳糖苷酶安全生产的需要,本研究利用强组成型启动子P_(GCW14)和源自酵母的自我复制序列PARS构建了一种新型非甲醇诱导游离型表达载体pGCW14ZαA-PARS,并且在此基础上分别构建了非甲醇诱导游离型重组表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL,用以改善米曲霉Aspergillus Oryzae RIB40(ATCC42149)来源的β-半乳糖苷酶基因(Aoβ-GAL)在毕赤酵母中的表达。实验结果表明,该非甲醇诱导游离型表达载体在毕赤酵母中传代培养90代后仍保持83.22%的遗传稳定性,完全能够满足工业上大规模生产的需要。在10%流速补充碳源的条件下,非甲醇诱导游离表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL经高密度发酵的最高酶活性和比活性分别为126.4 U/mL和26.2 U/mg,分别是传统甲醇诱导型表达菌株KM71/pPIC9k-Aoβ-GAL的1.94倍和3.12倍,且发酵周期缩短了36 h。可见,本研究构建的非甲醇诱导游离型表达载体可有效改善β-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的表达,且在食品工业用酶的安全、高效工业化生产中具有一定的应用前景。