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Efficiency and effectiveness of systems for the treatment of domestic wastewater based on subsurface flow constructed wetlands in Jarabacoa, Dominican Republic

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Water Science and Engineering 2024年第2期17卷 118-128页

作者： Yvelisse Pérez Enmanuel Vargas Daniel Garcia-Cortes William Hernandez Humberto Checo Ulises Jauregui-Haza Area de Ciencias Basicas y Ambientales Instituto Tecnologico de Santo Domingo(INTEC)Avenida de Los Proceres 49Los Jardines del NorteSanto Domingo 10602Dominican Republic Ministry of Environment and Natural Resources Calle Cayetano Germosen esq.Ave.LuperonEl PedregalSanto Domingo 11107Dominican Republic Plan Yaque Calle Estela Geraldino 14 AltosJarabacoa 41000Dominican Republic Institute of Technologies and Applied Sciences University of HavanaHavana 10400Cuba

Constructed wetlands(CwW)are well known nature-based systems for water treatment.This study evaluated the efficiency and effectiveness of seven domestic wastewater treatment systems based on horizontal flow CWs in Jarabacoa,the Dominican Republic.The results showed that the CWs were efficient in reducing the degree of contamination of wastewater to levels below the Dominican wastewater discharge standards for parameters such as the 5-day biochemical oxygen demand(BOD5)and chemical oxygen demand,but not for the removal of phosphorus and fecal coliforms.In addition,a horizontal flow subsurface wetland in the peri-urban area El Dorado was evaluated in terms of the performance of wastewater treatment in tropical climatic conditions.The concentrations of heavy metals,such as zinc,copper,chromium,and iron,were found to decrease in the effluent of the wetland,and the concentrations for nickel and manganese tended to increase.The levels of heavy metals in the effluent were lower than the limit values of the Dominican wastewater discharge standards.The construction cost of these facilities was around 200 USD per population equivalent,similar to the cost in other countries in the same region.This study suggested some solutions to the improved performance of CWs:selection of a microbial flora that guarantees the reduction of nitrates and nitrites to molecular nitrogen,use of endemic plants that bioaccumulate heavy metals,combination of constructed wetlands with filtration on activated carbon,and inclusion of water purification processes that allow to evaluate the reuse of treated water.

关键词： Domestic wastewater Constructed wetland BOD COD Pathogens Heavy metals

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基于高光谱与改进BP神经网络的水体生化需氧量(BOD)估算

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中国无机分析化学 2023年第9期13卷 986-992页

作者：王彩玲王一鸣西安石油大学计算机学院西安710000

生化需氧量(BOD)是用于评估水质及其污染程度的重要指标,水体BOD含量对于保护水资源、改善水环境以及维护生态平衡具有重要意义。为解决BOD传统测量存在设备昂贵易损、操作专业性强、时间周期长等问题,分别使用7种不同的高光谱预处理方... 详细信息

生化需氧量(BOD)是用于评估水质及其污染程度的重要指标,水体BOD含量对于保护水资源、改善水环境以及维护生态平衡具有重要意义。为解决BOD传统测量存在设备昂贵易损、操作专业性强、时间周期长等问题,分别使用7种不同的高光谱预处理方法对100组水体BOD光谱透射率数据进行处理,再将高维度的光谱数据通过PCA降维,将主成分数降低至10,建立BP神经网络模型,通过比较模型的精度,拟合程度和运行效率筛选最优模型,建立了一种结合不同高光谱预处理技术和PCA降维技术的改进BP神经网络模型来实现对BOD值精准且快速的估算。结果显示,相比于基于原始数据建立的BP神经网络模型,7种结合预处理方法建立的模型在保证估算精度提高的情况下,训练时间上都有一定程度的下降,在经过PCA降维处理后又有进一步下降,其中PCA降维后的SNV-BP模型训练时间相较于未改进模型的7.4658 s,下降至3.9341 s,证明了高光谱预处理和PCA降维对高光谱数据中冗余信息有良好的去除能力,能够同时对光谱数据起到优化作用,使得BP神经网络回归模型在整体上得到性能提升,其中PCA降维后的VN-BP改进模型估算效果最为显著,保证效率的同时,均方根误差RMSE低至0.02425,R 2高达0.9929,说明改进模型为高效准确地监测估算水体BOD含量提供了一种可能的思路。

关键词：高光谱预处理 BP神经网络 PCA降维 BOD 水体监测

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Ozonation of ibuprofen in presence of SrWO4/ZnO photo-catalyst

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Emerging Contaminants 2022年第1期8卷 391-399页

作者： Hesham Alhumade Javaid Akhtar Saad Al-Shahrani Iqbal Ahmed Moujdin M.B.Tahir Department of Chemical&Materials Engineering King Abdulaziz UniversityJeddah 21589Saudi Arabia Institute of Chemical Engineering&Technology University of the PunjabLahorePakistan Center of Excellence in Desalination Technology King Abdulaziz UniversityP.O.Box 80200Jeddah 21589Saudi Arabia Department of Physics University of the GujratGujratPakistan Department of Mechanical Engineering King Abdulaziz UniversityP.O.Box 80200Jeddah 21589Saudi Arabia

The study was performed for removing ibuprofen from water using ozonation with visible light SrWO4/ZnO catalyst.For the removal of Ibuprofen,the overall reaction was carried out in a glass reactor in the presence of UV light and constant supply of ozone.The maximum removal efficiency of Ibuprofen was 93%at 0.1 mg/L initial Ibuprofen concentration,and 0.35 g/L catalyst concentration keeping the contact time 30 min.After a certain value,an increase in a concentration of doping agent,catalyst as well as initial Ibuprofen concentration results in a decrease of efficiency of the process.The prepared photo catalysts were characterized by X-ray diffraction,FTIR spectra and SEM analysis.XRD peaks and FTIR spectra has clearly shown that the doping of SrWO4 with ZnO showed better result as compared to individual.SEM analysis showed that they spherical nano-composite crystals were dominant in character.BOD character was found to reduce after ozonation of solution.Various by products were formed and were identified through GC-MS analysis.From results,it was found that combination of SrWO4/ZnO was able to remove 93%of ibuprofen and 0.4%dopping of ZnO on SrWO4 was found to be sufficient.Degradation pattern of by products were identitified in GC-MS with various mass ratios as 177,92,57,44.Nearly 55%removal of BOD was observed in this study.This study was found to be useful for removal of pharmaceuticals and other similar pollutants from water effectively.

关键词： Ozonation Ibuprofen Photo-catalyst GC-MS BOD SrWO4/ZnO

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直流输电换流阀晶闸管过电压保护研究

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电力系统保护与控制 2020年第10期48卷 182-187页

作者：王振任孟干国建宝张蕴馨周亮刘道民中国南方电网超高压输电公司检修中心广东广州510663 中电普瑞电力工程有限公司北京102200

晶闸管承受过电压的能力较弱,瞬时过电压可导致晶闸管的击穿。首先研究了直流输电核心设备之一晶闸管换流阀发生晶闸管过电压击穿对直流输电系统的影响,分析了直流输电换流阀晶闸管配置过电压保护的必要性。然后对BTC和BOD两种晶闸管过... 详细信息

晶闸管承受过电压的能力较弱,瞬时过电压可导致晶闸管的击穿。首先研究了直流输电核心设备之一晶闸管换流阀发生晶闸管过电压击穿对直流输电系统的影响,分析了直流输电换流阀晶闸管配置过电压保护的必要性。然后对BTC和BOD两种晶闸管过电压保护方式进行了理论计算与分析,并采用PSPICE软件搭建了仿真模型进行仿真分析。最后在实验室搭建实验电路对两种过电压保护电路性能进行了验证。研究表明两种保护方式均可以实现晶闸管过电压保护的要求。

关键词：晶闸管过电压保护 BOD BTC 仿真模型

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空气阴极微生物燃料电池的构型优化及其快速测定BOD的性能评价

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环境工程学报 2021年第6期15卷 2155-2164页

作者：唐嘉丽凌宇祥于广平刘坚广州中国科学院沈阳自动化研究所分所广州511458

设计了一种新型双室空气阴极微生物燃料电池(MFC)并将其作为生物传感器,与传统双室空气阴极MFC进行对比,考察其电化学性能及用于快速检测BOD的性能。结果表明:新型空气阴极MFC可有效提高功率密度并降低内阻,其功率密度最高为897 mW·m^(... 详细信息

设计了一种新型双室空气阴极微生物燃料电池(MFC)并将其作为生物传感器,与传统双室空气阴极MFC进行对比,考察其电化学性能及用于快速检测BOD的性能。结果表明:新型空气阴极MFC可有效提高功率密度并降低内阻,其功率密度最高为897 mW·m^(-2),而内阻最低为92Ω;该MFC可用于直接快速检测高浓度有机物的BOD,对醋酸钠底物的线性检测限为1280 mg·L^(-1),在此底物浓度下MFC的检测时间为31.2~66 h,线性可决系数R2为0.97~0.99;对于GGA底物的线性检测限为1250 mg·L^(-1),在此底物浓度下MFC的检测时间为33~67 h,线性可决系数R^(2)为0.98。本研究可为MFC型BOD检测传感器的性能优化提供参考。

关键词：微生物燃料电池构型优化 BOD 快速检测性能评价

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山东近海海水COD与BOD相关性研究

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广西科学 2021年第2期28卷 125-129页

作者：王焕卿冯巍巍蔡宗岐侯耀斌刘增东中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程重点实验室山东烟台264003 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 烟台市环境监测中心站山东烟台264000

传统方法检测生化需氧量(BOD)的测量时间过长问题制约着该领域的发展,而寻求化学需氧量(COD)和BOD之间的相关性,可在使用光学方法测得水体COD值的同时获得BOD值。为研究海水中COD与BOD间的关系,对山东地区多个站点海水COD、BOD、溶解氧... 详细信息

传统方法检测生化需氧量(BOD)的测量时间过长问题制约着该领域的发展,而寻求化学需氧量(COD)和BOD之间的相关性,可在使用光学方法测得水体COD值的同时获得BOD值。为研究海水中COD与BOD间的关系,对山东地区多个站点海水COD、BOD、溶解氧、温度等参数进行测定,并对实验数据进行数理统计分析。结果表明,COD与温度、溶解氧、BOD之间线性相关;进一步的多元回归分析得出相关系数在0.95以上。在上述多元回归分析基础上做简化,单独分析COD与BOD之间的相关性,得出COD与BOD的一元回归方程,其相关系数为0.9486。COD与BOD之间存在线性相关性,因此可以利用此相关性,在光谱法水质监测传感器上通过测定海水COD含量间接计算出BOD含量。

关键词：海水 COD BOD 相关性分析最小二乘法水质监测山东近海

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阳极石墨毡酸处理对微生物燃料电池型BOD传感器性能的影响

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环境工程学报 2016年第3期10卷 1075-1080页

作者：海冰寒张盼月王靖怡吕晓雪徐自明北京林业大学水体污染源控制技术北京市重点实验室北京100083

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理... 详细信息

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理明显提高石墨毡表面的润湿性,经过4 h酸化处理,石墨毡的表面接触角由142.5°下降到86.5°。采用硝酸处理的石墨毡作为电极材料,MFC的电流输出明显提高且稳定,在响应时间小于10 h条件下,废水BOD检测上限为100 mg/L。废水BOD浓度在2-50 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电流最大值之间的线性关系进行废水BOD浓度检测,废水BOD浓度在2-100 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电荷量之间的线性关系对废水BOD浓度进行检测,检测相对误差均在12%以下。MFC型BOD传感器运行稳定,相对标准偏差均在10%以下。

关键词：双室无介体微生物燃料电池 BOD 石墨毡硝酸处理润湿性

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基于高光谱的水体BOD含量模拟估算

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光谱学与光谱分析 2021年第3期41卷 978-983页

作者：王洪伟王波纪童徐君剧锋王彩玲武警工程大学陕西西安710086 盐池县草原实验站宁夏盐池751506 甘肃农业大学草业学院甘肃兰州730070 西安航空学院陕西西安710077 中华人民共和国银川海关宁夏银川750000 西安石油大学陕西西安710065

高光谱技术由于满足连续性与光谱可分性的要求,具有能够区别同一种地物不同类别的能力,且光谱数据获取速度快,操作简易,在监测水体分布状况、水体指标上具有突出成就。生化需氧量BOD是评价水污染的重要指标,现行常规的测量方法为五日培... 详细信息

高光谱技术由于满足连续性与光谱可分性的要求,具有能够区别同一种地物不同类别的能力,且光谱数据获取速度快,操作简易,在监测水体分布状况、水体指标上具有突出成就。生化需氧量BOD是评价水污染的重要指标,现行常规的测量方法为五日培养法,这种方法消耗试剂、操作复杂、受干扰因素多、测定时间长、不能及时反映水质变化、无法及时有效地预警突发水污染事件,鉴于传统方法的缺点,探索基于高光谱技术的水体BOD含量的估算和反演对水质评定具有重要意义。以西安地区三处地表水为研究区,共计60处试验点,每处试验点重复测定10次光谱与BOD值,取平均值作为原始光谱,利用Person相关系数法筛选光谱与BOD值的敏感波段,并使用主成分分析与最小二乘法消除光谱指标的多重共线性,建立水质BOD指标的多元线性回归模型与偏最小二乘回归模型。研究结果如下:(1)BOD敏感波段大体分布于600~900 nm,共筛选出了35个显著相关的原始光谱指标,其中758 nm相关系数绝对值最高(0.418);(2)经由主成分分析降维得出的Z_(1)和Z_(2)与BOD指标的多元线性回归模型精度较好(R^(2)=0.565,RMS E=0.007),且主成分分析中可以明显区分0~0.2与0.4~0.6 mol·L^(-1) BOD浓度;(3)光谱指标与BOD指标构建偏最小二乘回归模型的精度R^(2)高达0.896,RMSEP=0.7469(留一交叉法均方根误差);jack.test检验发现628 nm对反演水体BOD含量的影响极其显著,889与893 nm波段对其影响较为显著;(4)根据模型拟合精度,筛选的最优的BOD反演模型为偏最小二乘回归模型,对偏最小二乘模型进行精度检验,精度较好(R^(2)=0.81)。基于以上试验结果,提出了一种基于偏最小二乘法高光谱水质BOD参数的反演方法,为水质BOD参数动态检测提供了新方法。

关键词：高光谱 BOD 模型偏最小二乘法多元回归

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城镇污水BOD测定方式浅析

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广州化工 2022年第18期50卷 135-138页

作者：岳曼石停叶丽媛高颖欣刘海宏中山公用水务投资有限公司广东中山528403

标准反应条件下,BOD反应速率与水样中有机物种类、浓度、微生物种类及数量等有关,若水中微生物数量不够则需要接种;若水中含有大量硝化菌则硝化阶段会提前,需要添加硝化抑制剂防止硝化作用给检测带来正误差。为验证城镇污水中异养型好... 详细信息

标准反应条件下,BOD反应速率与水样中有机物种类、浓度、微生物种类及数量等有关,若水中微生物数量不够则需要接种;若水中含有大量硝化菌则硝化阶段会提前,需要添加硝化抑制剂防止硝化作用给检测带来正误差。为验证城镇污水中异养型好氧菌及硝化菌数量的影响,通过接种、不接种,及接种方式的对比,最终发现用氧化沟出水接种,且添加硝化抑制剂的方式最适合未经处理的城镇污水BOD的检测。

关键词：污水 BOD 稀释接种硝化

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基于非常规定量依据的BOD和毒性一体化检测技术研究

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作者：孙齐北京工业大学

学位级别：硕士

随着国家对环境问题的不断重视,我国水污染状况已有了较大的改善,但为了进一步优化水质并使污水处理厂能够达标排放,水质检测是必要工作。本文以生化需氧量(BOD)与水体生物毒性为研究对象,在电化学法、活性污泥法以及陶粒生物膜法的基础... 详细信息

随着国家对环境问题的不断重视,我国水污染状况已有了较大的改善,但为了进一步优化水质并使污水处理厂能够达标排放,水质检测是必要工作。本文以生化需氧量(BOD)与水体生物毒性为研究对象,在电化学法、活性污泥法以及陶粒生物膜法的基础上,将综合生物传感BOD检测技术和快速COD检测技术优点,采用微生物降解前后COD变化量和毒物加入前后标准液BOD变化量分别作为BOD和毒性检测的定量依据,实现BOD和毒性一体化检测。电化学快速测定单元与微生物降解单元为组成本测定技术的两个重要单元。化学需氧量(COD)值的快速测定是本研究实现的基础,常规的重铬酸钾滴定法测定COD用时较长且容易造成污染,为了缩短COD的检测用时并减少重铬酸钾法的二次污染问题,本文提出利用电化学法快速检测COD。由于工作电极为电化学法中最重要的元件,因此本文对自制的Ti/β-PbO、Ti/Ag/β-PbO和Ti/α/β-PbO电极进行了形貌和电化学性能表征。结果表明Ti/α/β-PbO电极表面的晶形结构最佳,电化学性能较为优越,最终被选用为工作电极。Ti/α/β-PbO电极用于COD检测的最佳条件为:氧化电位为1.30 V,电解时间为150 s,电解质溶液为0.03 mol/L NaNO。在50 mg/L～500 mg/L的COD范围内与标准方法的相关系数为0.9909,具有良好的检测性能,且具有较好的稳定性和重复性。本文采用活性污泥法与陶粒生物膜法培养的微生物作为BOD和毒性检测的敏感单元。首先利用活性污泥法进行微生物的培养,并对重金属离子影响下微生物群落进行研究,结果表明变形杆菌门(Proteobacteria)占所有细菌总数的40%～50%,属于铜抗性菌门,拟杆菌门(Bacteroidota)属于镉抗性菌门。活性污泥法的BOD检测的最佳条件为:反应时间在120 min、污泥量为6.86 m L、pH=7.0±0.5。BOD与BOD之间的线性回归方程为y=0.99x+14.22,R=0.9991,存在良好的线性关系。在最优条件下分别对Cu、Cd以及Cu+Cd的毒性进行研究,结果表明Cu、Cd以及Cu+Cd的半最大效应浓度(EC)分别为13.68 mg/L、13.22mg/L、5.91 mg/L。为了进一步优化该方法以达到更加便携快速的目的,通过培养陶粒生物膜替代活性污泥,生物膜法既可以满足微生物多样性的需求,也可以达到便携快速的检测目的。实验结果表明,生物膜作为敏感元件时,Cu、Cd以及Cu+Cd的EC分别为12.61 mg/L、15.03 mg/L、6.63 mg/L。根据已知的毒性检测结果,对比活性污泥法与陶粒生物膜法的检测灵敏度与适用性,陶粒生物膜法虽然对镉、铜镉联合的毒性检测的敏感度稍弱于活性污泥法,但凭借其便携、易培养等特点被选为BOD与毒性一体化检测系统中的生物反应单元。研究结果表明,BOD和毒性能实现一体化检测。

关键词： BOD 生物毒性活性污泥法 COD快速测定陶粒生物膜法

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