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磁絮凝-吸附技术对黑臭水体中浊度、氨氮和总磷的去除效果及机理

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环境工程学报 2022年第2期16卷 481-493页

作者：程颖思何皓刘云湘潭大学环境与资源学院湘潭411105

采用磁絮凝-吸附技术开展了同步去除黑臭水体浊度、氨氮和总磷(TP)实验。在磁絮凝阶段,通过聚合硫酸铁(PFS)、磁粉(MPs)和聚丙烯酰胺(PAM)复配使用,利用电荷中和作用去除浊度和TP;同时,利用化学吸附沉淀去除TP;在此阶段中,当PFS、MPs、... 详细信息

采用磁絮凝-吸附技术开展了同步去除黑臭水体浊度、氨氮和总磷(TP)实验。在磁絮凝阶段,通过聚合硫酸铁(PFS)、磁粉(MPs)和聚丙烯酰胺(PAM)复配使用,利用电荷中和作用去除浊度和TP;同时,利用化学吸附沉淀去除TP;在此阶段中,当PFS、MPs、PAM的投加量分别为16.00、100.00、2.20 mg·L^(-1)且以PFS+MPs在快速阶段先投加,PAM在慢速阶段后投加的顺序投配时,絮凝效果达到最佳。在吸附阶段,吸附剂质化壳聚糖-沸石(PCZ)主要通过离子交换作用去除氨氮以及通过静电吸附作用去除TP;当PCZ的投加量为1.25 g·L^(-1)时吸附效果达到最佳。利用所研究的磁絮凝-吸附技术对实际黑臭水体进行处理,其出水浊度能达到城镇污水处理厂污染物排放一级标准(≤10.00 NTU),TP和氨氮也分别能满足地表水环境质量Ⅲ类标准(≤0.20 mg·L^(-1))和Ⅴ类标准(≤2.00 mg·L^(-1))要求。

关键词：黑臭水体磁絮凝-吸附技术浊度氨氮总磷

实测数据支持下的地表水浊度与总氮遥感反演——以长江流域中段为例

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中国环境监测 2024年

作者：罗昕瑶国巧真曹俊武罗淦天津城建大学地质与测绘学院

针对以实地采集数据进行地表水水质反演存在的空间范围小、时间长、难度大、所构建模型在地域及季节方面很难具有良好普适性等问题，以长江流域中段为研究区，采用Landsat 8 OLI遥感影像数据及国家地表水水质自动监测站实测数据，建立... 详细信息

针对以实地采集数据进行地表水水质反演存在的空间范围小、时间长、难度大、所构建模型在地域及季节方面很难具有良好普适性等问题，以长江流域中段为研究区，采用Landsat 8 OLI遥感影像数据及国家地表水水质自动监测站实测数据，建立浊度、总氮与反射率的反演模型，采用决定系数(R2)、平均绝对值误差(MAE)、均方根误差(RMSE)及平均绝对百分比误差(MAPE)进行精度检验，并制作浊度、总氮反演分布图，分析浊度和总氮空间分布特征。结果表明：浊度的反演精度较高，其R2为0.945，MAE为4.945 NTU，RMSE为7.117 NTU，MAPE为29.4%；总氮的反演精度一般，其R2为0.502，MAE为0.427 mg/L，RMSE为0.541 mg/L，MAPE为31.0%。这说明使用国家地表水水质自动监测站监测数据进行浊度反演具有一定的可行性。

关键词： Landsat 8 OLI 地表水遥感反演浊度总氮

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浊度传感器的设计与浊度预测方法研究

浊度传感器的设计与浊度预测方法研究

作者：林晓明江南大学

学位级别：硕士

浊度也称浑浊度,是一种水质参数,用于表征水体中由于存在对光有散射作用物质导致透明程度下降的现象。浊度反映了水中悬浮物质、胶体颗粒的含量,与水体质量、水中的生物活动存在密切的关系。基于浊度变化进行的生产过程控制和水质管理,... 详细信息

浊度也称浑浊度,是一种水质参数,用于表征水体中由于存在对光有散射作用物质导致透明程度下降的现象。浊度反映了水中悬浮物质、胶体颗粒的含量,与水体质量、水中的生物活动存在密切的关系。基于浊度变化进行的生产过程控制和水质管理,一方面需要开发可靠、经济的浊度传感器对浊度进行直接测量;另一方面,需要建立水体浊度预测模型在浊度传感器发生故障时借助其他水体参数进行浊度间接预测。因此,浊度传感器的设计开发与浊度预测方法的研究具有重要的研究意义和应用价值。本研究基于近红外散射法进行设计开发的浊度传感器,设计量程为0-400NTU,主要指标均符合国家标准HJ/T 98—2003,具有测量稳定、结构简单、成本低的特点;本研究提出的基于多网络融合模型的浊度预测方法,在测试中成功进行50小时浊度预测,预测效果在MAPE、RMSE、MAE、NSE均优于传统深度学习模型。本文的主要工作包括:1.基于散射法的浊度传感器的设计与研究。光学结构设计采用中心波长850nm近红外LED作为光源,结合850nm窄带滤光片、光纤和3D打印探头外壳实现90°近红外散射法进行浊度测量。硬件电路以STM32F303VCT6单片机为主控芯片,完成降压电路、光源驱动电路、光电转换电路和信号放大电路等四个主要电路部分的设计。软件程序中,通过设计DAC驱动、ADC驱动、光源驱动和单片机片上串口驱动程序,结合光学结构和硬件电路最终达到水体散射光信号的稳定、持续采集和显示的目的。2.基于浊度传感器的标定模型研究和性能检验。在浊度传感器设计基础上,使用开发的传感器采集福尔马肼浊度标定液数据,依据实验数据研究并建立浊度与浊度传感器原始采样值之间的线性模型,然后将模型写入单片机中。最后,通过重复性测试、零点漂移和线性误差三方面对浊度传感器性能进行检验和分析。模型拟合结果显示,浊度传感器在设计量程内浊度与传感器采样值符合线性关系,拟合决定系数R为0.99。浊度传感器的重复性误差、零点漂移、线性误差分别为0.33%、0.15%和0.30%,符合国家标准HJ/T 98—2003的性能指标。3.基于深度学习模型的水体浊度预测方法研究。针对水体中浊度预测问题,基于浊度时序数据的特点,研究了卷积神经网络(1D Convolutional Neural Networks,1D CNN)、长短期记忆网络(Long-Short Term Memory,LSTM)和多头注意力机制网络(Multi-head Attention)等模型在浊度预测中的作用,提出1D CNN、Bi LSTM和Multi-head Attention融合的浊度预测模型,该模型与传统深度学习模型相比平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)、均方误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别平均降低了27.472%、8.343NTU和6.476NTU,纳什效率系数(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,NSE)相比传统预测模型平均提高了0.215。

关键词：浊度浊度传感器浊度预测深度学习

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不同水体浊度对鳗草存活、生长和生理的影响

渔业科学进展 2023年第4期44卷 35-44页

作者：李艳平张彦浩吴晓晓李文涛张沛东中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室山东青岛266003

海水浊度升高是导致海草床退化的主要因素之一。通过3个月的室内实验,研究了不同水体浊度[2(对照)、10、20、30和40 NTU]对鳗草存活、生长和生理的影响。结果显示,3个月后,鳗草植株的存活率随水体浊度升高呈现逐渐降低趋势,10~40 NTU处... 详细信息

海水浊度升高是导致海草床退化的主要因素之一。通过3个月的室内实验,研究了不同水体浊度[2(对照)、10、20、30和40 NTU]对鳗草存活、生长和生理的影响。结果显示,3个月后,鳗草植株的存活率随水体浊度升高呈现逐渐降低趋势,10~40 NTU处理组植株存活均显著低于对照组(P浊度升高,植株的生长速率和生产力亦呈现下降趋势,至40 NTU处理组,植株茎节延伸速率和叶片延伸速率达到最小值,分别下降至对照组的48.9%和61.6%,地上生产力和地下生产力与对照组相比下降了64.6%和78.8%;相关性分析表明,长期浊度胁迫主要是通过影响植株非结构性碳水化合物含量,进而对植株生长存活产生负面影响。植株非结构性碳水化合物含量随水体浊度增加而逐渐下降,10~40 NTU处理组植株碳水化合物含量均显著低于对照组(P浊度升高处理组植株地上组织可溶性糖含量相比对照组降低了20.2%~74.7%。研究表明,水体浊度长期升高导致鳗草植株非结构性碳水化合物显著下降,对鳗草的生长存活不利。本研究为阐明鳗草海草床退化机理和选划适宜修复区等提供了理论依据。

关键词：鳗草浊度存活生产力生长速率碳水化合物

基于浊度、菌落总数和余氯的管网水质评价模型

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中国给水排水 2024年第1期40卷 51-55页

作者：张静游晓旭陆瑞张晓岚柴文顾军农李玉仙北京市自来水集团有限责任公司技术研究院北京市供水水质工程技术研究中心北京100012

管网对水厂出厂水细微的水质变化具有较高的敏感度,因此以管网水质作为水厂处理工艺或参数调整的重要参考指标,有利于实现水厂工艺精细化管理,也有利于提高龙头水水质安全性。在38808个管网水质数据的基础上,建立了3个基于浊度-菌落总数... 详细信息

管网对水厂出厂水细微的水质变化具有较高的敏感度,因此以管网水质作为水厂处理工艺或参数调整的重要参考指标,有利于实现水厂工艺精细化管理,也有利于提高龙头水水质安全性。在38808个管网水质数据的基础上,建立了3个基于浊度-菌落总数-余氯消耗量的管网水质评价模型,可分别应用于3种场景。在实例分析中,对比了2019年7月—9月和10月—12月的管网水质变化,二者的score分别为1546和1501,说明10月—12月的水质轻微变差,但变化不显著。模型3通过对浊度进行修正,消除了浊度季节性变化对管网水质评价的影响,使评价周期选取更为灵活;同时也建立起了管网水质和水厂工艺及参数调整的联系,有利于推动厂网联动。

关键词：供水管网水质评价浊度菌落总数余氯厂网联动

武汉市汉江原水悬浮物浓度与浊度对应关系的研究

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中国给水排水 2022年第21期38卷 51-56页

作者：史志皓朱海涛欧阳卓明罗凡沈中明周艳春华中科技大学环境科学与工程学院湖北武汉430074 深圳能源环保股份有限公司广东深圳518000 武汉市给排水工程设计院有限公司湖北武汉430012

为了确定武汉市A、B两座给水厂原水悬浮物(SS)与浊度的换算关系,在一年半的时间内每周两次对原水SS和浊度进行检测,通过线性拟合获得两座水厂原水SS与浊度的线性回归系数分别为1.6981和1.7225。根据多年原水浊度数据,采用对数正态分布... 详细信息

为了确定武汉市A、B两座给水厂原水悬浮物(SS)与浊度的换算关系,在一年半的时间内每周两次对原水SS和浊度进行检测,通过线性拟合获得两座水厂原水SS与浊度的线性回归系数分别为1.6981和1.7225。根据多年原水浊度数据,采用对数正态分布曲线计算出75%保证率下两座水厂原水浊度设计值分别为32.61和35.38 NTU,与采用《室外给水设计标准》(GB 50013-2018)推荐的原水设计浊度取值系数计算结果较为接近;但95%保证率下分别为61.39和77.00 NTU,低于规范计算值。当保证率为75%和95%时,A厂SS的95%置信区间为(55.37±20.50)和(104.24±20.94)mg/L,B厂为(60.96±20.69)和(132.67±22.27)mg/L。季节变化对原水SS设计值影响较大,采用不同季节回归系数和历史浊度数据得到秋季的SS浓度最高,在75%和95%保证率下A厂秋季原水SS预测值比采用常规方法获得的计算值分别高15.48%和21.11%,而B厂则分别高24.52%和31.85%。

关键词：给水厂悬浮物浊度线性回归

基于VCSEL半导体激光器的浊度传感器设计

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仪表技术与传感器 2022年第10期 16-20页

作者：李先瑞许斌倪文军张磊天津大学天津300072 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

为更准确测量水体的水质浊度,设计一种基于半导体激光器的浊度传感器,该传感器由光学采集模块、信号处理模块、信号输出模块和电源供电模块组成。光学采集模块采用850 nm的VESEL半导体激光器为光源,采用后向散射光检测法,该方式具有宽... 详细信息

为更准确测量水体的水质浊度,设计一种基于半导体激光器的浊度传感器,该传感器由光学采集模块、信号处理模块、信号输出模块和电源供电模块组成。光学采集模块采用850 nm的VESEL半导体激光器为光源,采用后向散射光检测法,该方式具有宽线性范围,适用于悬浮颗粒物浊度测量。信号处理模块采用I/V转换电路、滤波检波电路、三级运放电路、振荡电路、温度补偿电路和差分放大器对采集的散射光信号进行处理。信号输出模块采用放大电路和4~20 mA转换电路将散射光信号转换成4~20 mA信号。传感器性能测试结果表明:浊度传感器准确度误差在±1.36%以内,稳定性优于0.6%,具有较高的准确性和可靠性。

关键词：浊度半导体激光器光学采集信号处理

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低浊水中颗粒扰动对浊度测量的影响

中国给水排水 2022年第20期38卷 131-138页

作者：张杨李礼佟怿维翟元鑫王筱宋博郭永超北京市自来水集团有限责任公司北京100031 哈希水质分析仪器<上海>有限公司上海200335 安恒环境科技<北京>股份有限公司北京100048

城市供水系统从出厂水到末梢水中存在着庞大的低浊度水群体(浊度<0.5 NTU),在使用台式浊度仪检测其浊度值时存在数据波动明显、人工读数方法不统一等问题,使得这一群体水样的浊度检测结果可比性差,不利于对比分析。为此研究了大量此类... 详细信息

城市供水系统从出厂水到末梢水中存在着庞大的低浊度水群体(浊度浊度仪检测其浊度值时存在数据波动明显、人工读数方法不统一等问题,使得这一群体水样的浊度检测结果可比性差,不利于对比分析。为此研究了大量此类低浊水的浊度测量曲线并对曲线波动规律及其产生原因进行了分析。结果表明,大部分浊度测量曲线均具有两大特征阶段,即波动阶段和平稳阶段,两阶段对应体现出扰动浊度和持久浊度;水样中致浊颗粒本身的沉淀特性是导致浊度测量曲线产生波动的普遍原因。将持久浊度作为检测结果能够更准确地表达低浊水的浊度,使数据在更广的范围内具有可比性和分析价值。为了读取持久浊度,建议检测低浊度水样时在样品置入仪器40 s或60 s后再进行数值的读取。

关键词：浊度低浊水管网水台式浊度仪扰动浊度持久浊度

人为活动对梁子湖水体浊度变化影响——以武汉军运会铁人三项比赛为例

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华中师范大学学报（自然科学版） 2022年第2期56卷 347-353页

作者：张煦张媛程继雄湖北省生态环境监测中心站武汉430072

水体浊度是重要的水质检测指标,与人为扰动、水文、气候变化密切相关.武汉军运会及其水环境动态是公众关注的热点话题.该文选取2019年10月8日—11月6日位于梁子湖5个水质监测站数据,以军运会铁人三项比赛为展开,研究人为扰动对梁子湖水... 详细信息

水体浊度是重要的水质检测指标,与人为扰动、水文、气候变化密切相关.武汉军运会及其水环境动态是公众关注的热点话题.该文选取2019年10月8日—11月6日位于梁子湖5个水质监测站数据,以军运会铁人三项比赛为展开,研究人为扰动对梁子湖水体浊度时空变化的影响.同时,为排除气象和水文等因素可能带来的影响,结合风速、温度、相对湿度、气压、降雨量和水位数据与浊度观测值进行归因分析.结果发现:1)军运会的前、中、后期梁子湖各站点的水体浊度变化不大;2)军运会前、中、后期各站点的水体浊度受气象因素和水位因素的影响较为复杂,但总体来说在一个稳定范围内波动.说明军运会等人为活动对梁子湖的水质影响较小,梁子湖水质监测和治理完成较好,梁子湖水环境状态相对稳定.

关键词：武汉军运会梁子湖浊度灰色关联度