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基于YOLO v5l-Im的排水管道缺陷检测方法及效果分析

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科学技术与工程 2024年第18期24卷 7833-7842页

作者：王俊岭王晨晨熊玉华北京建筑大学环境与能源工程学院/城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

针对YOLO v5l(you only look once version 5 large)算法对于小目标、少样本且背景复杂的排水管道缺陷图像检测的精度低、误检和漏检率较高等问题,提出了一种基于YOLO v5l-Im算法的排水管道缺陷检测改进方法。做了三点改进:首先提出了Fo... 详细信息

针对YOLO v5l(you only look once version 5 large)算法对于小目标、少样本且背景复杂的排水管道缺陷图像检测的精度低、误检和漏检率较高等问题,提出了一种基于YOLO v5l-Im算法的排水管道缺陷检测改进方法。做了三点改进:首先提出了Focal-EIoU(focal embedding intersection over union)损失函数,有效提升了检测模型的性能;其次为增强检测模型对小目标缺陷的检测效果,减少缺陷误检和漏检的概率,将骨干网络中浅层特征图融合到双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network,BiFPN)中,增加针对小目标的预测层;最后在YOLO v5l中引入坐标注意力机制(coordinate attention,CA),提高模型对图像中感兴趣区域的敏感程度,减少冗余背景信息的干扰。3种改进对平均检测准确率(mean average precision,mAP)的提升分别为2.0、2.9、5.9个百分点。将三种有效改进融合到一起,检测结果表明:本文提出的YOLO v5l-Im模型的mAP达到了92.1%,较原模型的85.5%提升了6.5个百分点。由此可见,所做的改进有效增强了YOLO v5l对排水管道缺陷的检测能力。

关键词：排水管道缺陷检测 YOLO v5l Focal-EIoU损失函数 BiFPN特征网络 CA注意力模块融合检测

热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对流变和脱水的影响

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环境工程学报 2024年第3期18卷 839-847页

作者：曹秀芹刘溢文付兴民刘丰王玮北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室 100044 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京城市排水集团有限责任公司北京100124

为阐明热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对脱水和流变的影响,选取北京市某再生水厂中热水解厌氧消化工艺的污泥为对象,通过测量污泥粒径、三维荧光及各层EPS含量研究了EPS去除对污泥流变和含固率的影响。结果表明,经过热水解预处理... 详细信息

为阐明热水解厌氧消化工艺中污泥胞外聚合物对脱水和流变的影响,选取北京市某再生水厂中热水解厌氧消化工艺的污泥为对象,通过测量污泥粒径、三维荧光及各层EPS含量研究了EPS去除对污泥流变和含固率的影响。结果表明,经过热水解预处理后的污泥,粒径相较混合污泥下降66.79%;混合污泥荧光波峰集中出现在酪氨酸类蛋白质区和色氨酸类蛋白质区,经过热水解后可溶性微生物代谢产物的荧光响应值升高,再经过厌氧消化后提升了腐殖酸区域荧光响应值;EPS的去除对于污泥流动性有重要影响。热水解污泥和热水解厌氧消化污泥去除EPS后表观黏度下降幅度较大;此外,不同的脱水方法对污泥含固率的影响也不同。混合污泥和热水解厌氧消化污泥去除S-EPS层后含固率提升366.67%和148.92%,而热水解污泥去除S-EPS层后提升效果不明显。研究结果从污泥组分和流变学角度为污泥脱水提供思路和依据。

关键词：热水解胞外聚合物(EPS) 流变规律污泥脱水

颗粒活性炭-纳滤对二级出水中条件致病菌和有机物的去除效能

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中国农村水利水电 2024年第9期 1-7,14页

作者：孙丽华张凯权梅筱禹李瑞瑛张妍北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京市水务规划研究院北京101117

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biologic... 详细信息

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元与纳滤(nanofiltration,NF)组合工艺,来达到水中三种条件致病菌(军团菌、铜绿假单胞菌和鸟分枝杆菌)、大肠杆菌和有机物的去除的目的,采用直接NF、GAC-NF和BAC-NF三种处理工艺对去除效果进行分析。结果表明:在GAC过滤的滤速为5 cm/h,NF的过滤压力为0.4 MPa条件下,直接NF及其组合工艺均可实现二级出水中条件致病菌的完全去除,相较于直接NF和GAC-NF,BAC-NF工艺对水中DOC、UV254、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除率最高,分别为85.2%、74.5%、76.2%和82.0%;水中条件致病菌与大肠杆菌、DOC之间均有显著相关性,可以通过强化水中大肠杆菌和有机物的去除,达到提高不同组合工艺对条件致病菌削减的目的;BAC表面生物膜细菌中的假单胞菌、气单胞菌、硝化螺旋菌和不动杆菌占比最高,上述细菌对条件致病菌的生长繁殖起抑制作用;生物膜真核微生物中的线虫和轮虫占比最高,这两种微生物能通过捕捉的方式实现对水中条件致病菌的削减。

关键词：条件致病菌纳滤颗粒活性炭二级出水有机物.

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厌氧氨氧化工艺影响因素及其耦合工艺研究进展

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科技导报 2024年第4期42卷 40-51页

作者：罗安腾吴莉娜和书航贾春芳张瑜麟尹鉴北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京建筑大学城市雨水与水环境教育部重点实验室北京100044 北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055

厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,Anammox)工艺作为一种经济、环保的废水脱氮工艺,受到广泛关注。然而,Anammox工艺在现有废水处理中的应用仍然面临困难,主要问题包括厌氧氨氧化细菌(Anammox bacteria,AnAOB)对环境因素的敏感... 详细信息

厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,Anammox)工艺作为一种经济、环保的废水脱氮工艺,受到广泛关注。然而,Anammox工艺在现有废水处理中的应用仍然面临困难,主要问题包括厌氧氨氧化细菌(Anammox bacteria,AnAOB)对环境因素的敏感性及反应体系中亚硝酸盐的供应不足。结合国内外Anammox工艺的研究,从宏观角度(实验室研究、工程应用等)和微观角度(AnAOB群落特征、AnAOB群体感应等),针对Anammox工艺特征、影响因素、耦合工艺及其应用等方面,分析了Anammox工艺运行条件、处理效果和稳定性,概述了Anammox工艺在实际应用中的进展,并指出其阻碍因素,展望了Anammox工艺在废水处理中值得研究的方向及调控策略。

关键词：厌氧氨氧化厌氧氨氧化细菌群落特征群体感应影响因素耦合工艺

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基于雨水截流率的合流制改造措施研究

环境污染与防治 2024年第8期46卷 1213-1219页

作者：曹秀芹禹然洪国渊杨超城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京城市排水集团有限责任公司北京100124

合流制溢流污染控制是中国当前城市排水系统(尤其是在密度大和改造难的老城区)所面临的一项急迫且艰巨的重要任务。为削减溢流污染且充分发挥原有设施的调控能力,建立一套经济可行的合流制改造措施至关重要。基于水环境容量,以雨水截流... 详细信息

合流制溢流污染控制是中国当前城市排水系统(尤其是在密度大和改造难的老城区)所面临的一项急迫且艰巨的重要任务。为削减溢流污染且充分发挥原有设施的调控能力,建立一套经济可行的合流制改造措施至关重要。基于水环境容量,以雨水截流率作为污染控制指标,联合当量降雨强度确定截流调蓄总量,利用MIKE Urban的时间—面积模型构建某大城市老城区排水系统的水力水质模型,通过对截流、调蓄改造进行可行性与经济性分析,制定原有截流设施保持不变、增设水泵限流装置、新建4 mm降雨量调蓄池的改造方案。模拟改造后,雨水截流率由58.9%提高到85.3%,不仅简化了截流调蓄改造的计算,增强其普适性,还进一步提高了截蓄两者的联动性,在满足污染控制要求的同时更直观地体现溢流污染控制效果,对老城区更合理高效地开展合流制改造具有指导意义。

关键词：雨水截流率水环境容量当量降雨强度 MIKE Urban 参数率定

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剩余污泥气化、液化劣势所在及其能量平衡

环境科学学报 2024年第3期44卷 1-12页

作者：郝晓地朱昊睿朱洋墨吴远远北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心北京100044

剩余污泥处理、处置向能源化方向转变在“双碳”形势下已形成共识.除厌氧消化(生物气)及焚烧(热电联产)途径外,近年来对污泥进行热化学气化(非生物气)、液化的研究乃至应用亦开始被业界所关注.污泥气化、液化产生的混合能量气体(H_(2)+... 详细信息

剩余污泥处理、处置向能源化方向转变在“双碳”形势下已形成共识.除厌氧消化(生物气)及焚烧(热电联产)途径外,近年来对污泥进行热化学气化(非生物气)、液化的研究乃至应用亦开始被业界所关注.污泥气化、液化产生的混合能量气体(H_(2)+CO)与生物油理论上可以用作燃料,但实际制取过程并不顺利,除产物成分复杂外,产物所含能量甚至低于维持反应所需能量.因此,需要分别对各种气化、液化方式及产物劣势进行描述,特别要对能量投入产出平衡进行系统分析.基于热化学法中热解与水热这两种常见的气化、液化方式,基于技术原理首先分析2种方式、4种方法的劣势所在(产物含焦油、杂原子、重金属、多环芳烃等),继而详细计算4种方法在能量平衡方面的细节,以评价各种方法的工程实用性.能量平衡结果显示,热解气化和水热液化似乎存在能量盈余,但热解气化能量只有在达到一定产物低位热值后方能实现净能量输出;水热液化净能量盈余较多,但后续产物提纯、精炼亦需能耗,仍需要进一步能量评估.

关键词：剩余污泥热化学法污泥热解污泥水解混合能量气体生物油

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不同降雨特征时透水沥青的径流系数变化

水资源保护 2024年

作者：杜晓丽郭闯杨明哲崔瀚武北京建筑大学环境与能源工程学院城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京建筑大学北京节能减排与城乡可持续发展省部共建国家协同创新中心

针对不同降雨特征下透水沥青径流系数取值不清晰的问题，通过模拟降雨得出典型降雨条件时透水沥青径流系数建议取值范围。结果表明，降雨重现期小于20a、降雨历时小于120min时，透水沥青雨量径流系数随降雨重现期和降雨历时的增加而增... 详细信息

针对不同降雨特征下透水沥青径流系数取值不清晰的问题，通过模拟降雨得出典型降雨条件时透水沥青径流系数建议取值范围。结果表明，降雨重现期小于20a、降雨历时小于120min时，透水沥青雨量径流系数随降雨重现期和降雨历时的增加而增大、随雨峰系数增加而减小；流量径流系数随雨峰系数增加而增大，随降雨重现期和降雨历时的增加呈先升高再降低的趋势。降雨重现期和降雨历时是影响透水沥青雨量径流系数变化的主要因素，雨峰强度是影响流量径流系数变化的主要因素。经拟合预测，降雨重现期为3-10a、降雨历时小于120min时，透水沥青雨量径流系数和流量径流系数建议取值范围分别为0.21-0.35和0.22-0.34。

关键词：降雨特征透水沥青雨量径流系数流量径流系数

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新型多格室粪便堆肥反应器设计与试验

中国农机化学报 2024年第1期45卷 223-228页

作者：刘建伟葛静芸田洪钰史世强北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京市100044 北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京市100044 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京市100083

针对常规粪便堆肥反应器进料自动化程度不高、堆肥效率低和产物质量差的问题,设计并构建出一种“连续进料—反应—出料”运行模式的新型多格室粪便堆肥反应器。对反应器的通风单元、加热单元进行优化设计,并以厕所粪便为处理对象,进行... 详细信息

针对常规粪便堆肥反应器进料自动化程度不高、堆肥效率低和产物质量差的问题,设计并构建出一种“连续进料—反应—出料”运行模式的新型多格室粪便堆肥反应器。对反应器的通风单元、加热单元进行优化设计,并以厕所粪便为处理对象,进行反应器运行性能试验。试验结果表明,经反应器堆肥处理后,粪便臭味减弱、颜色由棕黄色变为棕褐色,堆料高温期(≥50℃)维持在6 d以上,反应器不同运行阶段堆肥产品的种子发芽指数分别为104%、81%和128%,表明堆肥成品已实现完全腐熟和无害化。堆肥产品总养分、有机质和种子发芽指数均达到相关要求。

关键词：多格室堆肥反应器厕所粪便好氧堆肥反应器资源化

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不同型式截流设施截流能力的研究

环境工程 2024年第8期42卷 51-60页

作者：曹秀芹李松岳杨超洪国渊北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京城市排水集团有限责任公司北京100124

截流设施是水污染防治中的关键构筑物。为探究不同截流设施内流体运动情况及截流能力的确定方法,开展了中试试验与计算流体力学模拟。流体运动分析结果表明,过流断面缩小的束窄作用使得截流管内出现不同水流特征,可划分为宽顶堰流阶段... 详细信息

截流设施是水污染防治中的关键构筑物。为探究不同截流设施内流体运动情况及截流能力的确定方法,开展了中试试验与计算流体力学模拟。流体运动分析结果表明,过流断面缩小的束窄作用使得截流管内出现不同水流特征,可划分为宽顶堰流阶段、闸孔自由出流阶段、闸孔淹没出流阶段和满管有压力流阶段。堰的阻水和水流转弯使得堰式截流设施在远离截流管一侧出现易淤积点。槽式截流设施受槽的跌水影响,发生水流破碎并大量掺气,增大水损;槽堰式截流设施在堰槽比1.4时堰的影响占据主导地位。结合流体力学与数学分析推导得到了不同型式截流设施截流能力的确定方法。

关键词：截流设施截流能力流体运动计算流体力学中试试验