徐州市云龙湖水质评价及污染原因分析

以徐州市云龙湖为例,通过层次聚类分析法将2015年15个采样点180个样本分成13组,以各组样本均值为基础,采用水质综合标识指数方法得到各组水质评价结果,并将其分配到各组对应的水质样本点,以实现对多断面、长时间大量样本的水质评价;基于水质评价结果,进行各样本点NH_4^+-N、COD_(Mn)浓度逐月增加值与降水量的相关性分析。结果表明:云龙湖采样点水质状况分布在Ⅰ~Ⅳ级之间,其中大部分处于Ⅲ级以上。空间上云龙湖中心湖区水质明显好于入湖补水水质,时间上枯水期水质优于丰水期。中心湖区NH_4^+-N、COD_(Mn)质量浓度逐月变化量与降水量呈显著正相关,降水携带污染物入湖是云龙湖区水质变劣的主要原因之一。

徐州市云龙湖水质变化规律与保护对策分析

云龙湖是徐州市重要的旅游风景区和市民娱乐休闲中心。通过2013年1月~2017年12月云龙湖的监测以及结合历史数据分析表明:云龙湖水质较好,全年可以满足《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》Ⅱ~Ⅲ类水;溶解氧含量较高,氨氮、总磷和高锰酸盐指数有明显的季节变化,每年冬季浓度较低,夏秋季浓度较高;总氮季节变化不明显。云龙湖的水质保护措施收效显著,采用控源截污、生态修复等治理措施可以实现云龙湖的水质改善和生态系统健康发展。

徐州市大力推动再生水回用建设

徐州是全国40个严重缺水城市之一，年人均水资源量仅为394m^3，再生水回用成为解决徐州区域水资源不足的重要战略性对策。

徐州市区污水处理调查分析

市区污水主要来各个供水公司、自备井、城郊农村水井、基建施工排水、地下水污染治理排水、供热企业外供蒸汽水量、雨水及河道渗水等,调查市区各污水处理厂的进入管网的产污水量、进厂污水量、产污时COD浓度、进厂COD浓度、雨水及河道渗水量、基建施工排水量,分析污水处理厂运行承载,处理能力。

基于贝叶斯公式的地下水污染源识别

将贝叶斯公式与地下水二维水质对流-扩散方程相耦合,建立依靠监测井监测值的地下水污染源参数(污染源强度M、排放位置(X_0,Y_0)和排放时刻T_0)反演模型.针对监测井监测值信息量不充分或者监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出了一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化设计方法.构建一个污染物在承压含水层中瞬时排放的算例,在确定单井监测及监测次数条件下,以监测井位置D及监测频率△t的优化为目标,分别进行模型参数后验分布信息熵最小的单目标监测方案优化,以及信息熵最小且监测耗时最短的多目标监测方案优化.依据优化后的监测方案采用延迟拒绝自适应Metropolis算法进行污染源参数反演识别.算例研究表明:在预设定单井监测,且监测次数为5次条件下,单目标优化后的监测方案为D=(830.2,199.8),△t=2.7,在此监测方案下,4个污染源参数M, X_0, Y_0, T_0的反演均值误差分别为19.5%、13.2%、3.4%、1.3%;多目标优化后的监测方案为D=(807.9,199.4),△t=1.2,在此监测方案下,4个污染源参数M, X_0, Y_0, T_0的反演均值误差分别为19.9%、13.4%、3.7%、4.2%.与基于单目标优化的监测方案的反演结果相比,基于多目标优化的监测方案条件下,污染源参数的反演均值误差虽分别增加了0.4%、0.2%、0.3%、2.9%,但监测时间却显著缩短了55.6%.

基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演

针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方抽样方法和Kriging法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明:在兼顾反演精度及监测成本,并保证每个参数分区内至少有1眼监测井的条件下,5眼井组合监测方案(6,5,1,2,8)为最优监测方案.与信息熵最小的10眼井组合监测方案(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)的参数反演结果相比,5眼井组合监测方案对11个参数α=(X S,Y S,T 1,T 2,Q S,K 1,K 2,K 3,DL 1,DL 2,DL 3)的后验均值偏离率的平均值虽增大1.2%,但监测成本却是10眼井组合监测方案的50%.

地下水污染监测井优化设计及污染源识别

在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源识别过程中反复调用数值模型的计算负荷,采用克里金法建立数值模型的替代模型.以信息熵作为优化指标,筛选出不同监测类型的最优监测方案,并以监测成本和反演精度为参考因素,选定相应监测方案,最后运用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源识别.算例研究表明:7口监测井的克里金替代模型的决定系数均大于0.98,可较好地替代原数值模型.基于监测成本最小的方案1(3号单井),其信息熵为12.772;兼顾监测成本和反演精度的方案2(井(2,3)组合),其信息熵为9.723;基于反演精度较高的方案3(3井(2,3,5)组合),其信息熵为9.377.方案1到方案3参数后验分布范围及标准差均逐渐减小,验证了信息熵是参数后验分布不确定性的有效量度.

香根草对不同形态氮吸收动力学特性研究

对香根草不同形态氮素吸收动力学特性进行了研究,其吸附曲线均符合Michaelis-Menten酶动力学方程,采用Hofstee转化式对实验数据进行处理,得出以下结论:1)香根草对铵态氮的亲和力小于对硝态氮的亲和力(Km铵态氮<Km硝态氮),说明香根草有优先吸收硝态氮的趋势;2)香根草对铵态氮的最大吸收速率Vmax为6.3479μmol·g-1·h-1,对硝态氮的最大吸收速率Vmax为2.2219μmol·g-1·h-1,Vmax铵态氮>Vmax硝态氮,表明香根草对铵态氮的净化速率大于对硝态氮的净化速率;3)对于富营养化水平较高的水体修复,香根草具有更高的效率,可以将Michaelis-Menten动力学模型应用于不同营养化水体修复植物的选择.

某市岩溶地下水六价铬污染及控制因素分析

某市市区东郊为工业和生活聚集区,20世纪80年代前,因区内某液压件厂电镀车间废水下渗,造成土壤和地下水体Cr6+污染。据初期监测,污染中心区土壤中的Cr6+含量高达2044.46mg/kg,高出其它地区几十倍。同时岩溶地下水也受到污染,Cr6+污染区呈以半径为0.5km的圆形分布,污染中心为液压件厂井,井水中Cr6+浓度最高达63.2mg/L(2007年1月)。监测资料表明污染区年内Cr6+浓度变化受降雨量的控制,表现出丰水期高、枯水期低的趋势,且浓度的升高相对于降雨有一定的滞后性,这主要是由于蓄积在土壤中的高浓度Cr6+受降雨淋溶所致。人工水动力场对Cr6+的空间分布起控制作用:Cr6+污染范围与漏斗中心区形态基本吻合;随着污染中心区域水源井开采量的减少及北部水源井停采的影响,污染中心液压件厂井水中Cr6+浓度迅速上升,污染羽逐渐向东部扩展,且浓度下降速度趋缓。

污泥龄对HMBR中LB-EPS及膜污染的影响

采用复合式膜生物反应器(HMBR)处理生活污水进行中试,研究了污泥龄(SRT)对松散附着性胞外聚合物(LB-EPS)及膜污染的影响。结果表明,SRT对LB-EPS、ζ电位以及活性污泥的絮凝与沉淀性能均有重要影响。在4种SRT(10、20、30、60 d)中,当SRT为20 d时的LB-EPS含量最低、ζ电位最高、活性污泥的絮凝与沉淀性能最好。滤饼层污泥主要来源于活性污泥,活性污泥性能的改善会提高滤饼层过滤性能,降低膜过滤阻力。当SRT为20 d时的滤饼层比阻最低,膜过滤总阻力最小。

基于拉丁超立方抽样的改进型多链DRAM算法求解地下水污染反问题

针对运用贝叶斯统计方法求解地下水污染反问题时,经典MCMC算法(Metropolis算法)求解结果受样本初始点影响且计算效率低的问题,提出了一种基于拉丁超立方抽样方法的改进型多链延迟拒绝自适应Metropolis算法(DRAM)。将贝叶斯统计方法与二维水质对流-扩散方程相耦合,建立地下水污染源识别模型。构建一个污染物在地下水含水层中瞬时排放的算例,分别运用Metropolis算法、多链Metropolis算法以及改进型多链DRAM算法对污染源信息(污染源强度、排放位置(x,y)和排放时长)进行反求。算例研究表明,Metropolis算法受样本初始点影响,容易出现反演结果局部最优或者反演结果难以收敛的问题;多链Metropolis算法虽然显著提高了反演结果的准确性,但是反演效率相对低下;改进型多链DRAM在保证反演准确性的条件下,可显著提高反演效率(相对于多链Metropolis算法提高68%),实现反演结果准确性与效率的双提高。

快速城市化条件下地下水开发的环境效应研究

赋存于寒武系和奥陶系灰岩中的岩溶水是徐州市的主要供水水源.1978年以来,随着经济的发展和快速城市化,市区岩溶地下水开采量逐年增加;而且城市西北郊煤矿的开采疏排水活动也导致大量的地下水流失.上述两种作用导致徐州市岩溶地下水位的持续下降,降落漏斗面积逐年增加,增强了地下水系统的脆弱性,诱发了诸如局部水资源枯竭、水质恶化、地下水污染和岩溶塌陷等一系列环境问题.这些环境问题具有系统性和连锁性的特征,已严重影响了城市的发展质量,增加了城市供水的风险.根据各个环境要素演化关系,本文建立了城市化条件下地下水开发的环境效应概念模型,并提出了岩溶地下水保护的措施建议.

不同植物浮床系统处理景观再生水试验研究

以水芹菜、空心菜、水葫芦及香根草作为供试浮床植物,进行了景观再生水处理效果试验比较.结果表明:水芹菜、空心菜、水葫芦、香根草4种浮床植物在城市再生水条件下生长状态良好,相对生长速率(RGR)在0.206~0.247/d之间变化,从高到低依次为:水葫芦>空心菜>香根草>水芹菜;4种植物浮床系统对再生水中的CODCr,TP,TN,NH3-N均有一定的去除效果.相对于南方地区,水葫芦长势一般,综合考虑空心菜、香根草、水芹菜比水葫芦更适合在苏北地区推广.

垃圾高效反应器对农村生活垃圾的降解研究

以江苏铜山区潘塘街道办事处下辖3个行政村生活垃圾为对象,设计了厌氧型垃圾生物反应器,研究了农村生活垃圾在反应器中的变化情况。研究表明:潘塘村和姜楼村生活垃圾中含有大量的水分和蛋白质,促进了厌氧微生物的生长繁殖,推动甲烷气的产生,使渗滤液p H值迅速上升,30周p H达到最高点8.24和8.33。初期反应器中BOD浓度,3个行政村都呈上升趋势,16周左右达到最大值,30周后赵店村、潘塘村、姜楼村3个行政村渗滤液中BOD浓度分别下降到26101mg/L、16121mg/L、20105mg/L。

云龙湖水质状况统计学分析

通过2013年1月至2017年12月云龙湖的9个水质监测点的逐月监测数据的统计学分析表明:云龙湖水质以《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》Ⅲ~Ⅳ类为主,所占比例达61.67%;从单一水质指标分析,氨氮以Ⅱ类水为主,占68.3%;TN以Ⅳ类水为主,占56.7%;TP以Ⅱ类水为主,占85%;高锰酸盐指数100%满足Ⅲ类水标准。总体分析2015—2017年水质优于2013—2014年,2016年水质最好,除TN外,水质整体呈上升趋势,低温季节水质优于高温季节。相关性分析表明,DO和温度的负相关系数较高(R=-0.797),TP和浊度以及COD的相关性系数也比较大,总氮和氨氮的相关性较小。结合近年来云龙湖的治理工程分析,面源污染是云龙湖的主要污染源。

厌氧反应器对农村生活垃圾的降解研究

以江苏铜山区3个行政村生活垃圾为对象,设计了厌氧垃圾生物反应器,研究了农村生活垃圾在反应器中的变化情况。研究表明:潘塘村和姜楼村生活垃圾中含有大量的水分和蛋白质,促进了厌氧微生物的生长繁殖和甲烷产气发生,使渗滤液p H值迅速上升,30周pH达到最高点8.24和8.33。初期反应器中BOD浓度,3个行政村都呈上升趋势,16周左右达到最大值,30周后赵店村、潘塘村、姜楼村3个行政村渗滤液中BOD浓度分别下降到26 101 mg/L、16 121 mg/L、20 105 mg/L。

一种求解立体在坐标面上投影的普遍适用性方法

针对求解立体在坐标面上投影的误区,提出了一种基于立体边界曲面在坐标面上投影求解立体投影的方法.通过一个求解立体在坐标面上投影的典型例题,给出了上述方法的详细操作过程,验证了该方法的正确性和普遍适用性.

处理地下工程废水集成装置设计与效果研究

以江苏某市三个工程标段地下工程废水为对象,设计了高效处理地下工程废水集成装置,研究了地下工程废水在装置反应器中的变化情况.研究表明:工程一标段集成装置中废水降解过程较缓慢,磷在水解酸化和产酸阶段滞留时间较长,因此磷含量高于其他两个工程标段.三个集成装置中回流液氨态氮含量变化均呈上升趋势,到试验后期NH_3-N含量基本维持在1 100mg/L左右.工程一标段集成装置内CH_4含量在整个试验过程中浓度较低,均小于7%,工程二标段和工程三标段集成装置内CH_4含量在第18周左右达到最大值.

厌氧生物反应器对农村垃圾滤液重金属去除效果研究

以江苏省徐州市铜山区某街道办事处的3个行政村生活垃圾为对象,设计了厌氧型垃圾生物反应器,研究了农村生活垃圾在反应器中的变化情况.研究表明:3个行政村生活垃圾中的重金属含量在初期含量都较高,随着反应时间进入产甲烷期,其含量迅速降低,设备通过对渗滤液的回流处理,使得渗滤液中Cr、Mn、Cd、Cu浓度在中后期下降明显.其中两个行政村生活垃圾中含有大量的水分和蛋白质,促进了厌氧微生物的生长繁殖,推动甲烷气的产生,使渗滤液pH值迅速上升,30周pH达到最高点8.24和8.33.而另外一个行政村生活垃圾由于渗滤液的大量流失,由于酸化水解阶段微生物对大量有机酸分解缓慢,造成反应器长时间处于低pH值域范围.

基于专利信息利用的多维度邻近性创新方法研究

为了不断提高多维度邻近性在设计研究中的效率和质量,提出一种基于发明专利信息的多维度创新设计方法.设计人员根据自身对专利设计的要求,选择关键词检索相关专利,并对检索的专利文献中的功能、工作原理、结构构造等方面进行综合评价,在保证不侵犯现有专利的基础上,以现有专利为参照,对专利进行挖掘创新设计,设计后的专利在专利库中若无相同技术功能的专利则转化为多维度性能参数为TRIZ工程参数,将TRIZ的创新原理融合到设计的专利中,并引入TRIZ工具对新设计的专利进行完善,从而得到最优的实际方案.此外,还引用了空调的降噪设计,以此为例对该方法的可行性进行验证.