关键词： 污水处理   指标预测   RBF神经网络   LSTM神经网络   动态优化  

摘要： 近些年来,随着城市化和现代化的不断发展,智慧水务逐渐在污水处理行业中展露头角。在城市污水处理进程中,生化反应池是污水能否处理达标的核心所在。为节约成本,很多学者通过构建生化池出水指标预测模型来实现对生化池出水水质的精准预测和控制。但学者们在构建预测模型的输入时很少包括生化池的曝气量和投药量。实际上在污水厂运营过程中,曝气和投药所消耗的成本占总成本的比重很高。许多污水厂都过量曝气和投药来处理污水,导致了污水厂能耗和成本的增加。所以本文以降低污水厂成本为目的,建立生化池出水指标动态预测模型实现对生化池出水化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)和出水总氮(Total Nitrogen,TN)的精准预测。本文主要工作内容如下: 1)对污水处理厂现场采集得到的生化池实际水质数据、曝气数据、投药数据进行具体分析。研究其分布趋势和分布区间,并确定应用于本研究的生化池数据集。对生化池数据集进行预处理并划分成训练集和测试集。 2)根据小波神经网络算法、模糊神经网络算法、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络算法、长短时记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)神经网络算法、极限学习机算法以及随机森林算法,分别搭建相对应的生化池出水COD预测模型和生化池出水TN预测模型。 3)在RBF神经网络算法的基础上,设计多区域激活方法与RBF神经网络模型进行融合得到动态RBF神经网络模型。在此基础上利用遗传算法对该动态RBF神经网络模型的超参数进行寻优。经验证对比,该模型在对出水COD和出水TN的预测上都具有比RBF神经网络模型更高的预测精度。 4)在LSTM神经网络算法的基础上,设计权值动态化方法与LSTM神经网络模型进行融合,得到动态LSTM神经网络模型。在此基础上利用粒子群算法对该动态LSTM神经网络方法的超参数进行寻优。经验证对比,该模型在对出水COD和出水TN的预测上都具有比LSTM神经网络模型更高的预测精度。

关键词： 淮南市   污水处理厂   污泥处理处置   碳足迹   生命周期  

摘要： 随着我国经济的迅速发展,城镇化进程不断加快,然而这一进程中产生的污水污泥已经严重影响到生态环境包括碳排放。污泥处理处置各个环节造成的碳排放亦不容忽视,另外不同的污泥处理处置方式造成的碳排放也不相同。所以,选择适当的污泥处理处置方式对于城市的碳减排和可持续发展具有重要意义。煤炭资源型城市对我国社会经济发展具有重要贡献,该类城市中人类生产和生活活动由于受煤炭主导产业影响较大,其污水产生有着自身特点,另外受成本效益、资源循环利用和地理位置等的影响,其污水处理厂污泥的处置处理方式与燃煤发电企业也有着紧密联系。 作为一个典型的煤炭资源型城市,淮南市有着丰富的煤炭资源和火力发电厂,为污泥焚烧处置提供了优良的场所以及提供了能源支撑。而在污泥处理处置过程中碳足迹的变化对生态环境有着重要的影响。因此本文基于碳足迹理论,运用生命周期评价的方法,构建了煤炭城市污水处理厂污泥处理处置碳足迹分析模型,并选择淮南市为例比较分析污泥处理处置的方式,通过核算并评估四种典型的污泥处理处置技术路线过程中的碳足迹,优选出最适合淮南市的污泥管理方案,同时开发一款污泥处理处置碳足迹计算管理程序,研究结果也为其他类似的煤炭资源型城市污泥管理方案提供参考。 具体研究结果如下: （1）四种典型的污泥处理处置技术路线过程中的碳足迹,分别为:L1含水率80%污泥+运输+干化+发电厂协同焚烧,该技术路线中运输环节产生了5.4kg CO2,干化环节是碳排放的主要贡献者,为1049.3 kg CO2,发电厂协同焚烧环节产生了817.5 kg CO2;L2含水率80%污泥+运输+干化+焚烧+建材利用（制砖）,该技术路线中运输环节产生了8.1 kg CO2,焚烧环节产生了620.0 kg CO2,干化环节则与L1相同;L3机械压力脱水+好氧堆肥+运输+土地利用,该技术路线中机械压力脱水环节是碳排放的主要贡献者,为934.6 kg CO2,好氧堆肥环节产生了456.5 kg CO2,运输环节产生了5.4 kg CO2;;L4机械压力脱水+运输+卫生填埋,该技术路线中卫生填埋环节是碳排放的主要贡献者,为769.5 kg CO2,运输环节产生了21.58 kg CO2,脱水环节则与L3的碳排放量相同。 （2）通过比较分析四种技术路线的碳足迹大小,得出结论为:总碳足迹从大到小为:L4>L3>L1>L2。其中L4技术路线卫生填埋环节产生的碳排放量较大且碳补偿能力最弱,为-33.6 kg CO2,故该技术路线的总碳足迹最大,为1692.1 kg CO2;其次L3技术路线总碳足迹较大,为818.3 kg CO2,该技术路线碳补偿量稍大,为-578.2 kg CO2;L2技术路线的总碳足迹最小,为67.2 kg CO2,该技术路线的碳补偿量最大,为-1610.2 kg CO2;其次L1技术路线总碳足迹较小,为431.8 kg CO2,该技术路线碳补偿量较大,为-1440.5 kg CO2。 （3）通过比较分析发现间接排放范围中药剂和能源消耗是造成淮南市城市污泥处理处置过程碳足迹多的主要原因,脱水过程消耗了大量的能源,能源消耗是碳排放的主要贡献者。结合淮南市的实际情况以及碳足迹分析模型计算出的结果,淮南市城市污水处理厂污泥管理方案应该选择本研究中的技术路线L1含水率80%污泥+运输+干化+发电厂协同焚烧。 （4）基于计算结果和构建模型,同时结合城市污泥处理处置行业的特点,开发一款煤炭城市污水处理厂污泥处理处置碳足迹计算管理程序,用于污泥处理处置行业的从业者计算污泥处理处置过程中的碳足迹。本程序可以计算不同技术路线污泥处理处置过程中的直接碳排放量、间接碳排放量、碳补偿量以及污泥处理处置整个生命周期内总的碳排放量,可以让从业人员不用理解碳排放的计算方法也能简单准确的计算出污泥处理处置过程中的碳排放量。 图[30]表[12]参[101]

关键词： PPP项目   项目风险管理   层次分析法   主成分分析法   模糊综合评价法  

摘要： 随着我国城镇化和工业化进程的加快,城市污水治理需求日益增加,污水处理行业PPP项目得到快速发展。采用PPP方法来构建城市污水处理系统能够帮助降低地方政府的经济压力,增强城市的全面生态运行和管理能力,并且能够更有效地促进城市水环境的管理。城市污水处理厂的风险管理问题将对城市的污水排放标准和生态环境质量产生影响,进而对城市生态保护和人居环境改善等目标的实现产生影响。但污水处理PPP项目投资额大、建设周期长,涉及政府部门、投资方、运营方等多个利益相关方,项目风险识别和防控已成为影响项目成功实施的关键。 为推动T县H污水处理厂PPP项目的顺利开展,本文通过查阅文献法、德尔菲法、主成分分析法改进后的层次分析法与FCE风险矩阵评估法进行研究,制定了一个综合的风险管理框架。本文首先利用专家调查法得到风险因素清单,包括7个一级风险因素和36个二级风险因素。其次邀请了20位专家对该项目风险因素影响程度进行两轮打分并构造判断矩阵,识别了政策与法规变化、资金筹措、技术复杂性、环境影响、市场波动以及项目运营效率等核心风险因素,并对其概率和影响程度进行了评估,再利用主成分分析法与FCE评估法对已筛核心风险因素中进行进一步筛选,得出该项目较高的风险依次是运营和维护风险、合作风险、经济风险与建设风险,需要在项目实施过程中对这几种风险重点防范。根据二级指标权重的排序,我们对二级指标风险做出更加细致化的风险应对措施。例如针对经济风险方面,政府方需要做的是加强成本管理、增强项目透明度、优化招标程序与灵活的合同设计,社会资本方需实行多元化的资金筹措与加强预算管理。 本研究可为T县H污水处理厂及类似的沿海县域污水处理项目风险管理决策提供依据,并为研究人员和从业者提供了宝贵的理论和实证经验。针对未来研究,建议继续探索相关领域的跨学科方法,并在更广泛的地理和社会经济背景下进行实证研究。

关键词： 污水处理厂   节能减碳   氧化沟改造   曝气系统   技术创新   城镇污水处理  

摘要： 为研究城镇污水处理厂在节能减碳方面的有效路径，文章以某城镇污水处理厂为例，探讨了通过工艺改造提升能效和降低排放的实践经验。分析了氧化沟和曝气系统的技术改进，结果指出通过优化处理流程和引入高效设备，污水处理厂的COD和总氮去除效率显著提升，能耗降低，二氧化碳排放减少。改造后，COD和总氮年减排量分别达到204.4 tCOD/a和51.1 tTN/a，电耗降低1727783 kWh/a，实现了明显的节能减排效益。

关键词： 污水处理厂   设备安全   保养维护   检修  

摘要： 针对污水处理厂设备的日常运行维护要求，重点探讨了相关设备的运行、管理、检修的相关方法，如格栅除污机、离心鼓风机和污泥脱水机等的运行维护与故障维修，强调了设备安全运行的重要性。在运行维护方面，提出了详细的步骤方法，包括设备启动前的全面检查、运行过程中的实时监控及定期的维护保养工作。对于常见故障，如设备振动过大、轴承过热、滤带跑偏等，给出了相应的维修策略。同时，文章指出在使用过程中必须注意设备操作规范、安全防护及对设备性能参数的精确控制。通过对技术要点的深入分析，明确了精细化管理对于确保设备高效稳定运行的意义。

关键词： 介质生物膜   密度与粒径   天然有机介质   人工有机介质   脱氮除磷   细菌丰度  

摘要： 提标压力下污水处理厂急需原位工艺改造与扩容技术。这其中,好氧颗粒污泥技术因紧凑、高效等特点而有着相当竞争力。然而,颗粒污泥技术在工程应用方面存在一定技术难度,以至于在我国研究近20年后也罕有应用实例。在此情形下,寻找无难度类似替代技术则显得更为实际。为此,介质生物膜便进入筛选的眼帘。其实,介质生物膜这一古老的技术与颗粒污泥有着异曲同工之妙,只不过后者无“核”而已。相对于颗粒污泥,介质生物膜非常容易形成、且能保持成膜的稳定性。显然,为使介质生物膜具有与颗粒污泥相当的高密度微生物,首先需要筛选介质材料、密度与粒径、并就介质投加反应器数量等开展实验研究。微观上,需要对介质生物膜生长量、生物膜性质、净化污染物功能等进行深入研究。基于此,本项目研究启动,以期寻求一种颗粒污泥的替代技术。 研究首先选择4种密度略大于水（1.13～1.38 g/cm3）、粒径0.2～0.25 mm的不同有机材料进行挂膜实验,确定介质挂膜与生物膜培养的工艺条件。其次,探究不同有机介质生物膜发展进程、净化效果与去除机制。在此基础上,对不同介质生物膜脱氮除磷效果及其功能菌群丰度与活性进行微观分析。最后,考察不同介质生物膜在低温、不同碳氮比（C/N）条件下的稳定性与净化效果,以对比不同介质生物膜间的差异。 可行性实验表明,4种有机介质材料（天然介质A与B、人工合成介质C与D）均具有相当挂膜能力。实验显示,介质D因其纤维结构而具有最短挂膜时间（5 d）,但其沉降速度最小（18.6±7.4 m/h）,恐难以避免挂膜后沉降速度降低而被冲刷出系统之风险。而具有近似挂膜时间而沉降性能更优（40.9±9.6 m/h）的介质B则更具载体应用潜力。 为与颗粒污泥比较性能,以SBR逐步缩短沉淀时间（60 min→1 min）方式首先培养颗粒污泥,并以相同方式培养介质生物膜。在沉淀时间1 min时成功培养出颗粒污泥,与此同时介质生物膜亦可形成。两种系统不同的是,介质存在可加大对生物膜的剪切胁迫作用,使生物膜胞外聚合物（EPS）产量及其蛋白/多糖（PN/PS）组分比例均有所提高,亦促使细菌凝聚性能（Zeta电位）大大提高,这就使得介质生物膜相比颗粒污泥具有更加致密的结构。其中,介质B生物膜EPS产量（240.6 mg/g SS）比颗粒污泥（183.0 mg/g SS）高约31%,并具有更高的表面Zeta电位（-3.6 m V;颗粒污泥-5.6 m V）,这意味着介质B生物膜细菌间粘结力更强。 脱氮除磷实验显示,介质生物膜同样具有同步硝化反硝化（SND）、同步脱氮除磷现象,且出水COD、N、P浓度均能达到一级A排放标准。同时,微生物测序结果表明,在沉淀时间与介质剪切共同胁迫作用下,生物膜中能够分泌大量EPS、反硝化除磷与反硝化等菌群丰度均有所上升,其中,介质B生物膜相关菌群丰度最高。这与营养物去除效果及细菌脱氮除磷活性测试结果一致,表明介质B生物膜性能最优。 介质生物膜在极端条件下性能实验显示,介质生物膜应对低温条件（14℃～15℃）时仍具有较高生物量增长率,从而保证了低温下相当的反硝化能力。其中,介质B生物膜增长量是颗粒污泥的1.2倍,从而保持出水NO3-升幅比颗粒污泥低约1/3。在降低碳氮比（C/N=8→5）情况下,颗粒污泥与介质生物膜污泥沉降性能与生物量均开始降低,从而导致出水恶化现象。其中,颗粒污泥表面出现大量丝状菌,致沉降性能持续降低。相反,介质B生物膜则展现出良好的缓冲能力,生物流失量、出水NO3-与PO43-浓度增幅仅为颗粒污泥的79%、66.7%和56.7%。 总之,介质B生物膜较颗粒污泥具有更加优异的结构稳定性、营养物去除效果以及缓冲能力。

关键词： PDCA循环   项目质量管理   流程优化  

摘要： 面对日趋激烈的市场竞争,企业不仅需要不断进行技术创新保持领先,更需要有过硬质量作为保证,《“十四五”建筑业发展规划》提出从前在取得成绩的同时,建筑业仍然存在发展质量不高和效益不高的问题,集中表现为发展方式粗放、劳动生产率低、高耗能高排放、市场秩序不规范、建筑品质总体不高、工程质量安全事故时有发生等,质量是企业的生命,保障项目质量是企业的社会责任和应有之义。正因为此,如何有效开展项目质量管理优化工作已成为管理理论与实践研究的热点问题。 有鉴于公司业务庞杂,经筛选比对,决定重点聚焦污水处理工程项目,对项目质量管理展开深入研究,在V公司承揽污水处理工程中重点选取2个案例作为研究对象,主要基于PDCA循环(持续质量管理)理论为工具,提出项目质量管理优化的路径,为项目质量管理提出有效改进措施,希望通过此次研究为同类型项目的质量控制能力提升提供有益参考。 本文的行文脉络将分为六章,第一章为绪论;第二章为概念界定与文献回顾;第三章为V公司污水处理工程项目质量管理现状,主要围绕V公司当前的污水处理工程项目质量管理方案及状况进行客观阐述和分析,通过分析现状,识别问题,找到影响结果的主要原因;第四章为V公司污水处理工程项目质量管理阶段性评价,通过plan-计划、do-执行、check-检查、action-处理4个阶段,基于PDCA循环纵向设计方案、构建流程和相关指标,重新实施改进计划,寻找应对策略,初步检验效果,标化巩固成绩,将剩余问题保留进入下一周期循环,继续解决处理;第五章为V公司污水处理工程项目质量管理优化措施,目标是实现项目质量管理全流程优化,在现代化科学工程管理的前提下,横向智慧优化项目管理,从系统性、时间、空间、持续性几个维度出发,通过创新手段和措施更好保障项目执行,节约成本提高管理效率,实现精益化管理;第六章为结论与展望,对本研究进行总结,以及执行PDCA循环过程中存在的不足。

关键词： 污水处理厂   抗生素抗性基因   耐药细菌   高通量测序   宏基因组分箱  

摘要： 城市生活污水处理厂（WWTP）作为抗生素抗性基因（ARGs）的重要“源”和“汇”,在ARGs的传播和扩散中扮演着关键角色。然而,现有的污水处理工艺并非专为去除ARGs而设计。因此,目前对ARGs在污水处理过程中的赋存特征、潜在风险及有效控制方法的认识尚显不足。为了全面了解ARGs在WWTP的分布与传播,本研究首先从公共数据收集与实地采样调查两方面展开工作,系统探究了ARGs在活性污泥法生物处理全流程中的赋存特征。同时,为了更有效地防控具有高致病风险的ARGs的传播,本研究还深入评估了那些能够在实际环境中生长的多重耐药细菌所带来的风险效应。此外,为了进一步优化污水处理工艺并降低耐药风险,本研究还积极探索了传统生物处理系统中残留细菌耐药性污染物的有效消毒策略。本研究的主要内容及结果如下: （1）本研究首先利用公开的宏基因组数据集,对WWTP中5个关键处理单元的ARGs分布特征进行了系统探究。研究结果显示,进水（1.94 copy/cell）与出水（0.75 copy/cell）中ARGs的平均丰度显著高于厌氧、缺氧和好氧这3个活性污泥单元（0.26～0.45 copy/cell）。随后,通过综合考量ARGs的丰度、出现范围及频率,成功筛选出了包括bac A、sul1和ugd在内的36种核心ARGs亚型。同时,通过整合Dufrene-Legendre指标物种分析、随机森林及极端随机森林分类模型的鉴定结果,精确鉴定了各单元中具有特异性的ARGs亚型。进一步对微生物群落与ARGs之间关系的研究发现,不同细菌菌门具有特定关联的ARGs类型。例如,Pseudomonadota主要携带多药类、杆菌肽类和多粘菌素类ARGs,而Bacteroidota则倾向于携带大环内酯-林可酰胺-链霉菌素类ARGs。并且这些耐药菌中,多重耐药菌致病性和移动性的比例显著高于单抗耐药细菌。此外,氮循环细菌也积极参与并推动了多重耐药基因的编码和传播,且不同氮循环过程同样具有特定关联的ARGs类型。 （2）随后,为了弥补收集的公共数据对各活性污泥生物处理单元中污水样本研究的不足,本研究进一步采集了3个采用厌氧-缺氧-好氧（AAO）工艺的WWTP全流程样本,以深入探究污水和污泥两相间ARGs的分布特征。研究发现,在各生物反应池内,污水样本中ARGs的丰度（0.81±0.19～1.10±0.30copy/cell）、类型（20±1～23±2）及亚型数量（541±64～559±68）均显著高于污泥样本中的丰度（0.45±0.10～0.50±0.17 copy/cell）、类型（17±1～18±2）及亚型数量（320±38～325±43）。随后,通过PCo A和相似性分析发现,污水与污泥之间的相似性系数（0.32～0.66）显著低于污水（0.74～0.84）和污泥（0.84～0.92）各自内部的相似系数。进一步借助零模型和中性模型深入这一现象背后的原因,结果表明,微生物群落构建过程中的扩散限制是导致污水与污泥两相间细菌耐药性分布差异的关键因素。此外值得注意的是,研究还发现污水和污泥中存在多种具有竞争优势的多重耐药病原菌,且一些广泛存在于两相间的核心ARGs更容易被这些多药病原菌携带和传播。 （3）为了更精准地评估整个污水生物处理系统中多重耐药细菌的传播风险,本研究借助最近提出的将目标培养物富集培养后再测序的新方法。研究结果显示,经过R2A、BHI和TSB培养基富集培养后,整个污水处理流程中,多重耐药细菌微生物组中ARGs总丰度被显著富集（增幅:98.0%～98.9%）,即便是在处理后的二级出水中ARGs的丰度也高达20.75 copy/cell。更令人担忧的是,富集培养后,尽管体系中的总微生物菌门数量显著减少,但存活的多重耐药菌表型微生物组中,被注释为病原菌的比例却显著增加,占比高达56.3%。这些结果表明,与原始测序样本相比,实际可生长的多重耐药细菌的风险效应可能被远远低估。 （4）为了有效去除二级出水中残留的细菌耐药性污染物,本研究深入探究了多种消毒工艺及其剂量在去除这些污染物方面的效果。研究结果显示,与消毒前二级出水中ARGs总丰度（1.01 copy/cell）相比,多数消毒处理工艺均能显著降低出水中ARGs丰度（0.33～0.64 copy/cell）。其中,5 mg/L的Cl O2表现最为出色,其对二级出水中ARGs的去除效率高达67.7%。然而,值得注意的是,40m J/cm2UV消毒处理后出水中ARGs丰度却反常地上升（2.01 copy/cell）。此外,研究还发现,有117种ARGs亚型持久存在于所有消毒工艺,难以被有效去除。更令人担忧的是,一些多重耐药病原菌（如Klebsiella ornithinolytica）,在经过不同消毒工艺处理后仍然能