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纯生物膜3D-RBC工艺处理高氨氮废水研究

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纯生物膜3D-RBC工艺处理高氨氮废水研究

作者：陈旺重庆理工大学

学位级别：硕士

高氨氮废水容易对生态环境以及人体健康造成危害,因此有必要对其进行有效处理。针对现有生物处理技术脱氮效果差,能耗高等问题,提出了一种低能耗的新型纯生物膜工艺。采用活性污泥和异养硝化好氧反硝化（HN-AD）细菌作为三维结构生物转... 详细信息

高氨氮废水容易对生态环境以及人体健康造成危害,因此有必要对其进行有效处理。针对现有生物处理技术脱氮效果差,能耗高等问题,提出了一种低能耗的新型纯生物膜工艺。采用活性污泥和异养硝化好氧反硝化（HN-AD）细菌作为三维结构生物转盘（3D-RBC）的接种物,实现3D-RBC的挂膜启动,并考察了两种体系的3D-RBC的挂膜启动时间和微生物群落组成,最终形成了纯污泥3D-RBC体系（PS-3D-RBC）和纯HN-AD菌3D-RBC体系（PH-3D-RBC）。研究了转速对纯生物膜体系COD、NH-N和TN的去除效果影响,并揭示了微生物群落功能演替规律。最后,还研究了水力停留时间（HRT）对纯生物膜体系的除污能力的影响,解析了纯生物体系的碳氮代谢基因变化,并且基于功能预测分析揭示了微生物群落的潜在致病性和致病转移功能。研究结论如下:（1）纯生物膜体系PS-3D-RBC和PH-3D-RBC的启动时间分别为15天和21天。纯生物膜体系对有机物的去除性能良好（超过85%）。污泥体系的NH-N和TN去除率分别为54.81%和50.48%;而菌剂体系的NH-N和TN去除率分别为84.74%和80.12%。微生物多样性研究表明,挂膜完成后PS-3D-RBC体系中富集了大量的Neomegalonema是污泥体系前4天MLVSS快速降低的关键因素;菌剂中富集的Thauera、Paracoccus和Pseudofulvimonas相对丰度达到37.02%,是保障菌剂体系良好的硝化反硝化性能的关键属。（2）转速优化阶段表明,PS-3D-RBC的有机物去除性能良好,其COD去除率保持在78.57%～87.53%;在最佳转速为5m/min时,能够实现59.39%的NH-N去除和55.70%的TN去除。PH-3D-RBC能够稳定去除75.11%以上的NH-N和73.73%以上的TN,体现了其在低转速下处理高氨氮废水的显著优势。微生物群落组成分析表明,Neomegalonema是PS-3D-RBC在低转速下的发挥重要作用的;而在高转速下,厌氧异养菌暴露在盘片表面是有机物高效去除的关键。在PH-3D-RBC中,低转速的反硝化细菌包括Stappia、Pseudofulvimonas、Flavobacterium、Azoarcus、Xanthobacter、unclassified＿f＿＿Rhodobacteraceae、Devosia、Arenimonas和Luteimonas;在高转速下,微生物群落结构重组,具有分泌EPS功能和吸收碳、氮功能的细菌Neomegalonema成为新的优势属,并在系统脱氮除碳中发挥重要作用。（3）纯生物膜体系的微生物群落结构和代谢功能受转速影响显著。PS-3D-RBC中,三羧酸循环和氧化磷酸化在优势属发生改变后显著降低;但是膜转运丰度增加。PH-3D-RBC中新的微生物群落通过增加氧化磷酸化通路来增加能量生成维持生命所需;同时新的微生物群落具有更强的营养物质摄取能力。功能预测表明,eps A是PS-3D-RBC和PH-3D-RBC体系中EPS合成相关的重要基因;eps C还是PH-3D-RBC在低转速下的重要基因。（4）PS-3D-RBC的最佳HRT为48h,其COD、NH-N和TN的去除率分别为86.87%、53.67%、42.87%。特别地,PH-3D-RBC在12h下仍保持较高的脱氮效率,其NH-N和TN去除率分别为61.62%和54.71%。在PS-3D-RBC中,短HRT能够富集大量HN-AD菌Alcaligenes,但是该菌并没有发挥良好的脱氮性能。在PH-3D-RBC中,具有好氧反硝化功能的Flavobacterium和Azoarcus的协同作用是PH-3D-RBC在12h下仍具有良好脱氮性能的关键。（5）CS基因和IDH3基因在两纯生物膜体系的三羧酸循环的中发挥的重要作用。NADH的生成主要依赖于mdh驱动了草酰乙酸的再生,而PS-3D-RBC体系在短HRT下NADH的产生受到抑制。在12h下,PH-3D-RBC富集了kor AB基因（1.07‰）,为反硝化过程提供电子。氮代谢分析表明,异化硝酸盐还原是两纯生物膜体系氮代谢的主要途径。功能预测显示HRT增加了PS-3D-RBC对人体的潜在危害;PH-3D-RBC在12h下的致病转移风险最低。

关键词：高氨氮废水 HN-AD 纯生物膜 3D-RBC 微生物群落结构

基于ArUco靶标辅助拼接与轻量化语义分割网络的结构钢筋尺寸自动测量

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建筑结构学报 2024年

作者：高晨皓陈旺蒋赏张建东南大学土木工程学院南通大学交通与土木工程学院

在钢筋混凝土结构建造过程中，钢筋加工是一个重要环节，建筑工程中常采用人力加工，缺乏相应的快速尺寸检测手段；而随着科技的进步，也有部分工程采用了自动化加工机器，在加快加工速度的同时，也增加了成品质量不过关的可能性。提出... 详细信息

在钢筋混凝土结构建造过程中，钢筋加工是一个重要环节，建筑工程中常采用人力加工，缺乏相应的快速尺寸检测手段；而随着科技的进步，也有部分工程采用了自动化加工机器，在加快加工速度的同时，也增加了成品质量不过关的可能性。提出一种利用计算机视觉技术的钢筋几何形状（长度及转角）测量方法，针对钢筋尺寸过大、单相机视场难以覆盖的问题，构建一种分区相机测量系统，利用分区相机同时采集图像并基于二进制编码ArUco靶标拼接全景图；针对计算的实时性需求，采用轻量化语义分割网络ghost-Unet，可兼顾钢筋轮廓识别的效率和精度。实验室与工程量测结果表明：在实验室内，测量立式钢筋时，相机光轴垂直于待测平面，长度测量误差均值为2.92mm，测量卧式钢筋时，相机光轴与待测平面夹角远小于90°，正视图校正环节存在钢筋变粗问题，长度测量误差均值为4.27mm；工程实测长度误差均值为3.08mm；角度误差在0.8°以内。

关键词：施工质量检测钢筋尺寸测量图像拼接计算机视觉语义分割模型

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胶质瘤乏氧的影像学研究进展

放射学实践 2024年第1期39卷 121-126页

作者：王雪华陈旺生海南医学院附属海南医院放射科海口570311

胶质瘤是最常见的原发颅内肿瘤,恶性程度高,预后差,临床治疗以手术及放化疗为主,乏氧的情况下使肿瘤恶性程度增高并诱导肿瘤细胞对放疗和化疗的耐药性,降低了患者的生存率,因此迫切需要无创、准确的技术检测乏氧情况。影像学一直被广大... 详细信息

胶质瘤是最常见的原发颅内肿瘤,恶性程度高,预后差,临床治疗以手术及放化疗为主,乏氧的情况下使肿瘤恶性程度增高并诱导肿瘤细胞对放疗和化疗的耐药性,降低了患者的生存率,因此迫切需要无创、准确的技术检测乏氧情况。影像学一直被广大学者应用于胶质瘤乏氧研究,不仅具有安全无创的优点,还可提供肿瘤内部乏氧信息。本文就胶质瘤乏氧的生物学概述、影像学评估相关研究进展进行综述。

关键词：胶质瘤乏氧磁共振成像灌注加权成像正电子发射计算机体层成像

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约束混凝土受压力学性能实测及修正本构模型

应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1170-1185页

作者：何浩祥王峥程时涛陈旺高翔北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室北京100124

现有的约束混凝土本构模型并非依据直接测试数据构建,需要验证和修正.为了精准量测约束混凝土内部应力,研发微型大量程土压力盒.利用嵌入在树脂杆内的应变计测量混凝土内部应变.将相关传感器预埋在钢筋混凝土棱柱体试件内部不同位置,最... 详细信息

现有的约束混凝土本构模型并非依据直接测试数据构建,需要验证和修正.为了精准量测约束混凝土内部应力,研发微型大量程土压力盒.利用嵌入在树脂杆内的应变计测量混凝土内部应变.将相关传感器预埋在钢筋混凝土棱柱体试件内部不同位置,最终完成轴压试验,获取约束混凝土真实的应力-应变数据.对约束混凝土中不同位置的应力-应变数据进行综合处理,得到等效应力-应变曲线,并据此对传统约束混凝土本构模型进行修正.通过对试件的有限元模拟分析初步验证修正约束混凝土本构模型的准确性.通过钢筋混凝土柱静力加载破坏试验数据及有限元模拟进一步验证修正本构模型和所采用测试技术的精准性.

关键词：约束混凝土应力-应变曲线本构模型应力测试轴压试验滞回曲线

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基于多信息融合的驾驶视角下行人轨迹预测

控制与决策 2024年第7期39卷 2354-2362页

作者：桑海峰刘泉恺王金玉陈旺兴沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

行人轨迹预测是实现在城市内完全自动驾驶的重要支撑,并且广泛应用于机器人路径规划、自主巡航等领域.驾驶视角下交通场景复杂多变、行人未来位置不确定性大,只考虑观测轨迹信息预测行人轨迹会有较大位移误差.针对这个问题,提出一种多... 详细信息

行人轨迹预测是实现在城市内完全自动驾驶的重要支撑,并且广泛应用于机器人路径规划、自主巡航等领域.驾驶视角下交通场景复杂多变、行人未来位置不确定性大,只考虑观测轨迹信息预测行人轨迹会有较大位移误差.针对这个问题,提出一种多信息融合网络(multi-information fusion network,MIFNet)来预测驾驶视角下未来行人轨迹的多种可能.MIFNet在观测轨迹信息的基础上引入姿态信息和光流信息,分别采用骨架序列重组和划分局部光流的方法避免遮挡造成的信息失真.为了更有效地融合这些信息,提出一种基于信息评价的跨信息融合注意力机制,综合考虑了预测过程中不同信息间的重要程度和同一信息间不同特征的重要程度.MIFNet在PIE数据集上预测1.5 s的平均位移误差取得了最佳成绩,在JAAD数据集1.5 s的长时轨迹预测任务中预测误差最小,并且模型参数量、推理时间较最新模型大幅度下降.

关键词：行人轨迹轨迹预测驾驶视角多信息融合注意力机制信息评价

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基于车辆轨迹预测对抗性攻击与鲁棒性研究

汽车工程 2024年第3期46卷 407-417,437页

作者：桑海峰赵梓杉王金玉陈旺兴沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

针对常规车辆轨迹预测数据集中较少包含极端交通场景信息的问题,本文提出一种新型对抗性攻击框架来模拟此类场景。首先,为了判定不同场景中对抗性攻击是否有效提出了一种阈值判定的方式;然后,针对攻击目的的不同分别设计了两种对抗性轨... 详细信息

针对常规车辆轨迹预测数据集中较少包含极端交通场景信息的问题,本文提出一种新型对抗性攻击框架来模拟此类场景。首先,为了判定不同场景中对抗性攻击是否有效提出了一种阈值判定的方式;然后,针对攻击目的的不同分别设计了两种对抗性轨迹生成算法,在遵守物理约束和隐蔽性前提下,生成更具对抗性的轨迹样本;此外,提出3个新的评价指标全面评估攻击效果;最后,探究了不同的防御策略来减轻对抗攻击影响。实验结果显示,基于扰动阈值的快速攻击算法(attack algorithm based on perturbation threshold for fast attack,PTFA)和基于动态学习率调整的攻击算法(attack algorithm based on dynamic learning rate adjustment,DLRA)在NGSIM数据集上的攻击时间和扰动效果均优于现有算法,更高效发现模型弱点。本研究通过模拟极端情况丰富了轨迹样本,深入评估了模型鲁棒性,为后续优化奠定了基础。

关键词：车辆轨迹预测对抗性攻击智能驾驶车辆鲁棒性

基于数字孪生的车间生产数据感知方法设计及实现

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现代制造工程 2024年第7期 49-60页

作者：陈旺马强刘治红西南科技大学信息工程学院绵阳621000 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司绵阳621000

针对传统车间在进行数字孪生时,对于生产数据的采集存在着目标单一、信息模型灵活性差以及通用性低等问题,提出了一种面向数字孪生的车间生产数据感知方法。首先,通过分析数字孪生车间生产数据采集与应用需求,提出了一种多层次的生产数... 详细信息

针对传统车间在进行数字孪生时,对于生产数据的采集存在着目标单一、信息模型灵活性差以及通用性低等问题,提出了一种面向数字孪生的车间生产数据感知方法。首先,通过分析数字孪生车间生产数据采集与应用需求,提出了一种多层次的生产数据采集体系架构;其次,围绕该体系架构的处理层,针对基于OPC统一架构(OPC Unified Architecture,OPC UA)的生产资源数字化表征模型构建关键技术进行了重点阐述;最后,基于车间应用实例,结合关键技术以及体系架构开发了数字孪生系统,验证了该方法的可行性,有效支撑了装配车间数字孪生系统的运行。

关键词：数字孪生车间数字化表征模型生产数据采集 OPC统一架构

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淫羊藿次苷Ⅰ的药理活性研究现状

中国临床药理学杂志 2024年第9期40卷 1380-1384页

作者：张月刘格歌陈旺陕西理工大学生物科学与工程学院陕西汉中723000 秦巴生物资源与生态环境省部共建国家重点实验室(培育) 陕西汉中723000

淫羊藿是我国常见的一类补益类中草药,具有抗衰老、抑肿瘤、增强免疫力等功效。作为一种微量黄酮类化合物,淫羊藿次苷Ⅰ可从淫羊藿中分离,且具有多种药理活性,可以促进成骨转化、预防骨质疏松、抗肿瘤、保护心脏和调节肠道菌群等。淫羊... 详细信息

淫羊藿是我国常见的一类补益类中草药,具有抗衰老、抑肿瘤、增强免疫力等功效。作为一种微量黄酮类化合物,淫羊藿次苷Ⅰ可从淫羊藿中分离,且具有多种药理活性,可以促进成骨转化、预防骨质疏松、抗肿瘤、保护心脏和调节肠道菌群等。淫羊藿次苷Ⅰ作为一种天然药物活性成分,相对于许多化学药物具有药物不良反应发生率低、来源广泛、绿色安全等优势。本文旨在对近年来发表的关于淫羊藿次苷Ⅰ的药理活性的研究进行整理,为淫羊藿次苷Ⅰ的开发利用提供参考。

关键词：淫羊藿苷淫羊藿次苷Ⅰ 骨质疏松肿瘤药理活性

转炉烟尘催化医疗废物低温热解脱氯提质实验研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 895-900页

作者：秦林波朱实权徐喆张强赵波陈旺生韩军武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室武汉430081

为了解决医疗废物热转化过程中氯导致设备腐蚀及二噁英生成等潜在危险,选取高氯成分聚氯乙烯(PVC)典型组分作为医疗废物的模型化合物,开展了转炉烟尘催化医疗废物低温热解脱氯提质实验研究,考察了热解温度、催化剂种类及添加量等对医疗... 详细信息

为了解决医疗废物热转化过程中氯导致设备腐蚀及二噁英生成等潜在危险,选取高氯成分聚氯乙烯(PVC)典型组分作为医疗废物的模型化合物,开展了转炉烟尘催化医疗废物低温热解脱氯提质实验研究,考察了热解温度、催化剂种类及添加量等对医疗废物低温热解脱氯的影响。结果显示,270℃时PVC热解脱氯率由无转炉粉尘添加时的57.94%提升到转炉粉尘添加量为0.2 g·g^(-1)PVC时的72.57%,表明转炉粉尘对PVC热解脱氯过程具有显著的促进作用。PVC热解脱氯最佳工况为:热解温度270℃、转炉粉尘添加量0.2 g·g^(-1)PVC、热解时间30 min,此时医疗废物最佳脱氯率为72.57%和半焦热值高达42.47 MJ·kg^(-1)。

关键词：医疗废物低温热解脱氯提质转炉烟尘催化