农林废弃物共热解对污泥生物炭Cu(Ⅱ)吸附性能的影响

将山地城市污泥与水稻杆、水稻壳、桉树枝、桉树叶等农林废弃物进行共热解,研究共热解对生物炭理化性质及Cu(II)吸附性能的影响,探讨共热解对Cu(II)吸附性能的协同作用。结果显示,与污泥炭相比,水稻壳、水稻杆、桉树枝、桉树叶与污泥共热解制备的生物炭,C含量分别增大了0.64倍、0.87倍、1.04倍、1.22倍,O含量分别增大了1.11倍、1.25倍、2.01倍、2.17倍,对Cu(II)最大吸附量分别增大了28.4%,60.3%,82.7%,99.7%。共热解对生物炭Cu(II)吸附性能具有明显的协同作用,污泥与桉树叶共热解炭对Cu(II)最大吸附量的协同量化值最高(90.13%)。

基于机器学习的水-气界面CO_(2)、CH_(4)扩散通量预测及影响因素分析——以三峡水库为例

传统的水-气界面温室气体通量的监测方法具有诸多局限,对其影响因素的分析也大多基于数学统计层面。对此,本研究提供了一种较为新颖的研究和分析方法——基于机器学习的数据预测和分析。本研究采用2种经典机器学习算法——随机森林(RF)和支持向量机(SVM)和2种深度学习算法——卷积神经网络(CNN)和长短时记忆神经网络(LSTM),通过环境因素预测水库水-气界面CO_(2)和CH_(4)扩散通量。此外,采用RF中的特征重要性评估和经典算法决策树(DT),对环境因素和水库温室气体扩散通量的关系进行了全新角度的数据挖掘和分析。结果表明:深度学习算法的预测效果均较好,经典机器学习算法中RF预测效果显著优于SVM。LSTM和RF分别产生了最优的CO_(2)扩散通量和CH_(4)扩散通量的预测精度,均方根误差(RMSE)分别为0.424 mmol/(m^(2)·h)和0.140μmol/(m^(2)·h),预测值与实测值的R2分别为0.960和0.758。RF的特征重要性评估表明沉积物因子和营养因子均为影响CO_(2)和CH_(4)扩散通量的关键因子,气候因子和水环境因子相较次之。采用决策树描绘决定CO_(2)扩散通量源和汇的环境因子的极限阈值,决策树对所有样本的分类准确性高达100%,且其结果还表明低浓度的溶解无机碳和碱性条件有利于水体成为CO_(2)汇。因此,使用机器学习算法预测和分析水库水-气界面温室气体通量的潜力巨大。

基于CiteSpace的絮凝作用改善污泥脱水性能研究进展

为了解近10年来絮凝作用对污泥脱水性能的影响,以2011~2022年Web of Science收录的SCI论文为数据源,采用可视化分析工具CiteSpace绘制相关图谱进行分析。结果表明,近10年来该领域发文量和被引频次逐年上升,中国处于领先地位;中国科学院、同济大学等在发文机构中排名靠前;主要刊发在Bioresource Technology、Water Research等高水平期刊上。研究集中在絮凝作用对活性污泥脱水性能影响、作用机理以及实际应用方面;污泥脱水方法的联合使用是未来研究的热点。总结了絮凝作用改善污泥脱水性能研究现状、学术影响与研究热点,为今后的研究提供参考。

不同植物栽种方式对生物滞留系统污染物去除的影响

为了解植物种类及栽种方式对生物滞留系统污染物去除效率的影响,选取了4种重庆市本土植物,通过单独栽种及两两混合栽种方式,构建雨水生物滞留系统,评估所有生物滞留系统对常见污染物的去除效果。结果表明,栽种植物后系统可有效去除氮素和COD,系统对TN、NH_(4)^(+)-N平均去除率存在差异,范围为61.4%~73.9%,81.5%~85.8%,COD平均去除率差异不明显,范围为66.8%~69.3%。由于基质并未饱和,植物的存在对TP去除效果并无明显提升。与去除率最高的栽种单种植物的系统对比,混合栽种植物的系统在COD和氮的去除上更容易出现超产现象。由于混合栽种增强了COD和氮的去除效果,建议将植物多样性纳入生物滞留系统设计中。

基于CiteSpace与VOSviewer的污泥磷回收研究热点分析

以Web of Science中2012—2021年间的期刊文献为数据源,利用CiteSpace和VOSviewer可视化工具,对污泥磷回收研究领域发文量、国家、机构、期刊、作者和关键词等进行分析。结果表明,近10年磷回收领域的发文量增长速度很快,且发文量前10名的研究者中,中国占了较大的比例,处于领先地位;在发文机构方面,中国科学院、哈尔滨工业大学、同济大学排位靠前;且污泥磷回收多发表在Bioresource Technology、Water Research、Chemical Engineering Journal等期刊。通过文献计量分析,明确了目前污泥磷回收的研究热点动向,对未来的研究趋势进行了预测和展望。

长期干旱条件下生物滞留系统填料改良研究

生物滞留系统是海绵城市建设的优选设施之一,其填料种类对水质处理效果有非常重要的影响。通过设计生物滞留柱实验,以天然土壤、建筑砂、木屑混合作为基本填料,以绿沸石、粉煤灰作为改良材料,在前期干旱天数(ADD)为2个月的情况下,研究了在填料层中单独及同时添加绿沸石、粉煤灰改良,不同填料层构建下在干旱期后一段时间内的植物生长情况、系统渗透性、水质处理效果。结果表明,在6种填料组合中,在填料中单独添加绿沸石时植物生长状态最好;绿沸石和粉煤灰混合添加时填料的渗透性能最好;在填料中混合添加绿沸石和粉煤灰时对COD、NH3-N的去除效果最好,去除率分别为75%~90%,75%~95%;不添加绿沸石和粉煤灰时对TP的去除效果最好,去除率为85%~90%。采取不同方式改良的填料性质有较大的差异,但相较于传统砂土填料,合理改良后的填料有更好的植物长势、渗透性、污染物综合处理能力。

三峡库区万州段河流水-气界面CO_(2)通量支干流对比及影响机制初探

以三峡库区万州段干流及典型支流澎溪河为研究对象,监测2019年4~9月水华期间水体中CO_(2)浓度以及12个环境指标,估算水-气界面CO_(2)通量并进行支干流对比.将12个环境指标分为气候因子、水环境因子、碳源因子、营养因子和沉积物因子,探讨5类因子对CO_(2)通量的影响途径和贡献率,进一步为控制水库温室气体排放提供数据积累和理论支持.结果表明,监测期间内高阳、黄石和万州平均CO_(2)通量分别为(1.445±1.739)、(3.118±2.963)和(2.899±1.144)mmol·(m^(2)·h)^(-1),表现为:澎溪河支流高阳<干流万州<澎溪河支流黄石.从变化幅度来看,支流水体CO_(2)通量变幅较大,干流水体变化幅度则相对较小,是较稳定的CO_(2)“源”.长江干流作为陆地向海洋的生源物质运输枢纽,相比其支流碳含量和流速更高,这使得通常情况下干流CO_(2)通量大于支流.但水文情势的不同使得同一支流不同点位CO_(2)通量具有明显空间差异,支流高阳点位位于库湾处利于浮游植物生长使CO_(2)通量较低,支流黄石点位位于流速较快的河道,受干流回水顶托和倒灌作用使CO_(2)通量显著大于干流万州点位.各指标对CO_(2)通量的影响在支干流也存在较大差异,水温(T)、溶解氧(DO)、溶解有机碳(DOC)和溶解无机碳(DIC)对支流CO_(2)通量的影响显著,氨氮(NH^(+)_(4)-N)则对干流CO_(2)通量影响显著.营养元素因子和碳源因子对CO_(2)通量的贡献率分别为32.37%和27.25%,总占比过半,之后依次为气候因子、水环境因子和沉积物因子,分别为18.81%、13.49%和8.08%.水库CO_(2)的排放控制可以着重从控制水体富营养化和控制碳源入手,全球变暖和底泥淤积等宏观现象也会对水库CO_(2)排放有一定的影响.