源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

三峡库区紫色土磷吸附及解吸特性研究
马志敏;傅瓦利;胡宁
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2009(040)007
【摘要】通过实地采样,在室内分析研究了三峡库区两种不同土地利用类型紫色土在低磷浓度下的磷吸附等温曲线、动力学特性和热力学参数,比较了不同利用类型紫色土磷吸附特征的差别.结果表明:①不同季节温度下,旱地磷吸附参数MBC、SPR、RDP、Qm与水田没有明显差异,但对Qm影响显著;②磷的解吸率不仅与初始浓度有关,还和温度关系密切,随着温度的升高,旱地和水田的解吸率都在降低,但同一温度时,前者的解吸率明显大于后者;③紫色土吸附磷主要发生在0～2.5 h,在此时间段内,水田和旱地的吸附量都占到了85%左右;④计算的热力学参数结果表明,旱地和水田均可以自发进行吸附反应,而水田更容易发生吸附反应,并且温度对其吸附反应的影响相对较小.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】马志敏;傅瓦利;胡宁
【作者单位】西南大学,地理科学学院,重庆,400715;西南大学,地理科学学院,重庆,400715;西南大学,地理科学学院,重庆,400715
【正文语种】中文
【中图分类】P642.13;TU41
【相关文献】
1.三峡库区消落区紫色土砷吸附-解吸特征研究 [J], 邹强;刘芳;杨剑虹
2.西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究 [J], 王小云;张丽萍
3.水稻土磷吸附-解吸特性测定条件研究 [J], 彭娜;王开峰;黄伟玲
4.水体扰动对三峡库区泥沙磷吸附解吸特性的影响 [J], 张潆元;赵亚丽;张颖;宋光林;王艳娇;陈迪勇
5.三峡库区消落带淹水—落干过程土壤磷吸附—解吸及释放研究 [J], 王里奥;黄川;詹艳慧;袁辉
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土壤中磷解吸动力学特征及过渡态理论的应用
赵明;吕家珑;张一平
【期刊名称】《西北农业学报》
【年(卷),期】1999(000)003
【摘要】在２℃、１２℃、２２℃、３２℃和４２℃５个温度条件下，应用动力学和过渡态理论研究了陕西省具代表性的４种土壤对所吸附磷的解吸反应特征。

结果表明，土壤磷解吸的一级反应速度常数值随温度升高而明显增大，
【总页数】1页(P98)
【作者】赵明;吕家珑;张一平
【作者单位】西北农业大学资源与环境科学系;西北农业大学资源与环境科学系【正文语种】中文
【中图分类】S153.61
【相关文献】
1.石灰改良对酸性土壤磷解吸动力学特征的影响 [J], 雷宏军;刘鑫;朱端卫
2.北京市北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特征 [J], 胡洁蕴;李淑芹;宋歌;刘寒青;张鑫;郎琪
3.紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征 [J], 王振华;朱波;何敏;周明华;王彦
4.蒙山茶园土壤组分对铝的吸附解吸动力学特征的影响 [J], 夏建国;何芳芳;罗婉
5.不同生物质灰渣对磷的吸附解吸动力学特征 [J], 黄容;高明;廖燕妮
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基于随机森林的河流总磷预测模型及影响因素分析成浩科1，沈 菲2（1. 长江生态环保集团有限公司，湖北 武汉 430062；2. 河海大学水利水电工程学院，江苏 南京 210098）摘 要： 通过采集不同时间段淮河干流19个典型采样点的水样，获得水体中总磷浓度数据，针对河流总磷浓度时空分布差异大，受影响因素多和非线性的特点，基于随机森林算法，选择（气候特性、水动力、土壤类型和流域特性等）特征变量，构建模型对河流中总磷浓度进行预测，然后通过均方差增量参数对影响河流总磷浓度时空分布因素的重要性程度进行评估。

研究结果表明，基于随机森林算法的模型可较好地模拟淮河水体中总磷浓度，模拟的一致性相关系数可达到0.83；对影响河流中总磷分布的因素进行评估发现，气候因素（降雨、温度）及水动力因素（流量）是最重要的因素；地表黏土含量对于水体中总磷的贡献要高于粉沙及沙粒的贡献；面源污染是淮河干流中总磷的主要来源，其中旱作农田的重要性系数高于灌溉农田。

关键词： 随机森林；总磷；预测模型；影响因素；一致性相关系数中图分类号： X824文献标志码： A DOI ：10.16803/ki.issn.1004 − 6216.2021.03.011Prediction model and influencing factors of total phosphorusconcentration in river based on random forest methodCHENG Haoke 1，SHEN Fei 2（1. Yangtze Ecology and Environment Co. Ltd., Wuhan 430062, China ；2. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China ）Abstract ： By collecting water samples from 19 sampling points in the mainstream of the Huaihe River in different periods, the concentration of the total phosphorus in water was obtained. It can be noticed that the patial and temporal distribution was of a great difference and the totaol phosphorus appeared with a nonlinearity characteristics affected by lots of factors. The random forest method was employed to predict the total phosphorus concentration in river by choosing the variables of climate, hydropower, soil type and basin properties. Then, the influencing factors that affecting the spatial and temporal distribution of the total phosphorus concentration were analyzed by the square deviation of incremental parameter. Results showed that the concordance correlation coefficient of the simulation of the total phosphorus concentration in Huaihe River using random forest method could reach 0.83.Rainfall, temperature and river flow were the most important factors by analyzing the factors affecting the total phosphorus concentration distribution in rivers. The contribution of the surface clay to total phosphorus concentration in water was higher than that of silt and sand. Non-point source pollution was the main source of the total phosphorus of the Huaihe River, and the importante coefficient of the dry farmland was higher than that of the irrigated farmland.Keywords ： random forest ；total phosphorus ；prediction model ；influencing factor ；concordance correlation coefficient CLC number ： X824磷是河流中重要的营养素之一，其在河流中的分布存在显著的时空差异[1 − 2]。

农田退水中氮磷与吡虫啉的光催化水循环协同净化试验研究胡诗瑶;王沛芳;胡斌;饶磊;李丹丹;袁秋生【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(52)2【摘要】为探究光催化和水循环协同净化氮磷和吡虫啉污染的效果,设计了空白对照、水循环和光催化水循环3组生态浮床系统、6个处理组对2种模拟农田退水(氮磷退水、氮磷和吡虫啉复合污染退水)进行了试验研究。

试验结果表明:水体循环能增强浮床系统对氮的去除效果,7 d后氮磷退水的水循环浮床水体中氨氮和硝氮去除率较空白对照浮床分别提升了5.5%和27.1%;增加光催化的净化技术可加快氨氮硝化,氮磷退水的光催化水循环浮床水体中氨氮和硝氮去除率较空白对照浮床分别提升了26.2%和20.3%;吡虫啉会影响水循环浮床系统对氮磷的净化效果,TiO 2光催化复合陶粒对吡虫啉有良好的氧化降解效果,同时对氮磷和吡虫啉复合污染有显著净化效果;氮磷和吡虫啉复合污染退水的光催化水循环浮床降解了58.2%的吡虫啉,水体中氨氮、硝氮和磷酸盐去除率较未添加吡虫啉的水循环浮床分别提升了72.4%、15.0%和14.8%。

【总页数】8页(P35-42)【作者】胡诗瑶;王沛芳;胡斌;饶磊;李丹丹;袁秋生【作者单位】河海大学环境学院;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室;河海大学力学与材料学院;南京水利科学研究院水工水力学研究所【正文语种】中文【中图分类】X52【相关文献】1.三唑磷·敌百虫和吡虫啉对泽蛙蝌蚪的毒性研究2.35%吡虫啉悬浮剂和10%吡虫啉微乳剂的研究与开发3.农田水中吡虫啉的残留HPLC测定4.介质阻挡放电低温等离子体降解水中吡虫啉、啶虫脒和三唑磷的研究5.不同生物炭对水中吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺的吸附研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

三种人工湿地填料对磷的吸附特性研究刘霄;黄岁樑;刘学功【期刊名称】《水资源与水工程学报》【年(卷),期】2011(22)6【摘要】采用等温吸附和吸附动力学实验,研究了三种人工湿地填料页岩、陶粒和砾石对磷的吸附特性。

结果表明:Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);各填料对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,三种填料对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地填料对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。

【总页数】4页(P16-19)【关键词】人工湿地;填料;磷;吸附等温线;吸附动力学【作者】刘霄;黄岁樑;刘学功【作者单位】南开大学环境污染过程与基准教育部重点实验室;南开大学天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室;南开大学环境科学与工程学院水环境数值模拟研究室;天津市水利科学研究院【正文语种】中文【中图分类】X703.1;O647.31【相关文献】1.氨氮与磷在三种人工湿地填料上的吸附动力学 [J], 莫文锐;黄建洪;田森林;武炳君;易皓2.三种人工湿地填料对氨氮与磷的吸附特性 [J], 黄建洪;莫文锐;田森林;宁平;许振成;虢清伟3.人工湿地填料的磷吸附特性研究 [J], 李培培;郑正4.湿地填料的磷吸附特性及潜流人工湿地除磷效果研究 [J], 谭洪新;周琪5.人工湿地填料的静态吸附特性和动态除磷能力研究 [J], 张迎颖;丁为民;陈豪;刘静;庞伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

太湖磷循环的生态动力学模拟研究谢兴勇;祖维;钱新【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2011(031)005【摘要】构建了太湖水生态动力学模型(CAEDYM),依据已有相关研究成果对模型参数进行了初选,利用2005年的水文、气象、水质等监测数据对模型参数进行了率定,分析了湖泊水体磷的循环机制和沉积物内源磷的释放机制.结果表明,水温和溶解氧的模拟结果与实测数据非常吻合,TP、PO34和Chl-a的变化趋势也与实测结果基本相同.浮游植物优势种的演替模式表现为:冬季隐藻和硅藻占优势,春季绿藻占优势,夏季和秋季蓝藻占优势;磷的内源释放对太湖磷循环影响的模拟结果表明,在不改变外源输入的情况下,降低底泥中磷的再悬浮作用能够有效降低水体中Chl-a的浓度,但对水体中TP及PO34的影响较小.【总页数】5页(P858-862)【作者】谢兴勇;祖维;钱新【作者单位】淮阴工学院生命科学与化学工程学院,江苏,淮安,223003;淮阴工学院生命科学与化学工程学院,江苏,淮安,223003;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】X143【相关文献】1.表面流人工湿地磷循环生态动力学模型及实现方法 [J], 张军;周琪2.太湖地区河蟹“养殖-净化”复合系统氮磷循环模拟模型研究 [J], 朱冰莹;董佳;陆长婴;施林林;沈明星;杨海水;3.太湖铜绿微囊藻磷摄取动力学若干重要参数与其竞争优势相关研究 [J], 韩小波;孔繁翔;阎荣4.太湖地区河蟹"养殖-净化"复合系统氮磷循环模拟模型研究 [J], 朱冰莹;董佳;陆长婴;施林林;沈明星;杨海水5.湖泊中磷循环及其生态健康效应的模拟研究 [J], 徐福留因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

多尺度-多场耦合条件下地下水与反应溶质动力学机理与模拟"多尺度-多场耦合条件下地下水与反应溶质动力学机理与模拟" 是一个涉及地下水动力学和反应溶质模拟的复杂主题。

这个主题可能包含多个方面，包括地下水流动、溶质运移、地下水中的生物、化学反应等。

以下是可能涉及的关键概念和研究方向：1.多尺度耦合：•地下水系统通常涉及多个空间尺度，从小至单个孔隙，到大至整个地下水流域。

多尺度的研究需要考虑不同尺度上的物理和化学过程如何相互影响。

2.多场耦合：•地下水系统中可能存在多个场，包括水流场、温度场、化学场等。

这些场之间可能存在相互耦合，如温度变化可能影响地下水流动和溶质迁移。

3.地下水流动模拟：•使用地下水流动模型，如有限元模型或有限差分模型，模拟地下水在不同尺度上的流动情况。

这包括水流速度、方向、地下水位的变化等。

4.反应溶质模拟：•使用溶质运移模型，模拟地下水中的溶质（例如，污染物、溶解物质）的运移过程。

考虑到多场耦合，需要考虑溶质在地下水中的输移和可能的生物、化学反应。

5.生物地球化学过程：•在多尺度-多场的条件下，可能需要考虑生物地球化学过程，如微生物对溶质的影响、生物地球化学反应等。

6.模型验证和数据采集：•需要采集大量的地下水流动和水质数据，以验证模型的准确性。

同时，模型结果可以用于解释观测到的地下水动态和溶质运移过程。

7.不确定性分析：•考虑到模型和数据的不确定性，进行不确定性分析，评估模型结果的可靠性。

这是一个复杂的研究主题，可能涉及多个学科领域，包括地下水水文学、地质学、环境科学、数学建模等。

研究者可能需要结合实地调查、实验室试验和数值模拟等手段，以全面理解多尺度-多场耦合条件下的地下水动力学和反应溶质的机理。

基于一级动力学模型的水培蔬菜滤床氮磷去除模拟殷志平;吴义锋;吕锡武【摘要】采用水培蔬菜滤床(HVFB)净化及经生化处理后的生活污水尾水,并选用一级动力学模型开展HVFB氮磷去除动力学试验研究.基于Arrhenius公式采用试验数据分析水温与一级反应面积速率常数K间关系,采用乘幂和指数回归方程拟合20℃时面积速率常数K20与水力负荷间关系,并构建滤床模型拓展式.An-henius拟合结果表明,番茄滤床的氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的温度系数θ值分别为1.08,1.06和1.01,空心菜滤床θ值分别为1.07,1.04和1.00,氨氮、TN的K值与水温呈显著正相关,氨氮的K值受水温影响更为敏感,TP的K值与水温无明显关系.在拟合K20与水力负荷关系上,乘幂回归整体上较指数回归具有更高的准确性.考虑了水温和水力负荷因素的一级动力学模型拓展式的预测具有较高的准确性和可靠性.增强TN去除效率(水温小于19.5℃)和TP去除效率(水温大于19.5℃),可有效提高HVFB整体进水水力负荷.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】6页(P812-817)【关键词】水培蔬菜滤床;氮;磷;一级动力学模型;一级动力学模型拓展式【作者】殷志平;吴义锋;吕锡武【作者单位】东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源与环境学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】X171水生植物滤床(aquatic plant filter bed, APFB)作为控制点源与非点源污染的一种新型生态技术[1-2],正受到人们的广泛关注．目前,APFB已用于城市暴雨径流[3]、河水[4]、冶炼厂废水[5]、水产养殖尾水[6]、农业废水[7]等的处理研究．APFB是由水生植物、水生动物及微生物构成的生态净化系统,净化机理包括根系过滤、沉淀、植物吸收、微生物作用等[8-9]．水培蔬菜滤床(hydroponic vegetable filter bed, HVFB)在具备APFB良好氮磷削减功能的同时,可产生一定的经济效益．各国学者对APFB去除氮磷进行了相关研究[10-12],但对其预测方法与模型研究关注较少．与此同时,随着APFB关注度的提升和应用的普及，对其预测方法与模型研究提出了迫切需求．一级动力学模型作为应用最广泛的污染物去除预测模型[13],普遍用于湿地系统氮磷去除的模拟[14-16]．然而,Kadlec[17]指出由于参数的不确定性,一级动力学模型难以获得理想预测效果．一级动力学模型中速率常数常假定为定值,而研究表明其受环境和操作条件因素的影响[17-20]．Rousseau等[21]指出需特别关注模型中参数的不确定性．参数不确定性的研究对完善模型参数、提高HVFB模型的准确性和可靠性具有重要意义．本文旨在建立简便、可靠的HVFB氮磷去除模型,以期用于HVFB的设计、性能预测与评价．选用一级动力学模型模拟HVFB氮磷去除效果,验证其适用性．研究水温、水力负荷与模型速率常数间的关系,并构建一级动力学模型拓展式．1.1 水培蔬菜滤床概况水培蔬菜滤床系统(见图1)建于东南大学无锡分校,系统为砖砌混凝土结构,表面做防渗处理．滤床共有2组,每组长宽尺寸均为2 m×0.3 m,水深控制为10 cm,池底坡度为0.5%．2组滤床分别植入番茄和空心菜,番茄幼苗株高10 cm,栽种密度为35株/m2,以穿孔泡沫板固定番茄幼苗,空心菜栽种密度为30株/m2,试验期间植物长势随温度(季节)因素而变化,温度降低导致植物长势受到影响．蔬菜植入滤床40 d后开展试验,滤床系统进水为经水解池、好氧接触氧化池处理后的宿舍区生活污水．关于植物生长变化对去除效果的影响,在8月～12月间的温度变化较大程度反映了植物生长的变化,以温度作为生长变化的量化指标,将植物生长变化的影响并入温度因素中考虑．1.2 水样采集及分析2014年8月～12月期间,取样时间间隔为3～4 d,水样于4 ℃保存待分析．检测指标为氨氮、硝态氮、总氮(TN)、总磷(TP)、DO、pH和温度(见表1)．检测项目氨氮、硝态氮、TN和TP均采用国标方法[22]分析．1.3 一级动力学模型一级动力学模型K-C模型为面积速率常数为式中,Cout为出水浓度;Cin为进水浓度;K为一级反应面积速率常数;q为水力负荷．K值求解满足误差平方和最小，其中误差为出水实测值与出水预测值之差．Arrhenius方程[23]表示温度对反应速率的影响,公式为式(3)的等价线性方程为式中,KT为温度T时的面积速率常数;K20为20 ℃时的面积速率常数;θ为无量纲温度系数．采用式(4)的斜率与截距来计算式(3)中的参数．采用相对均方根误差(RRMSE)来评价模拟准确性,数值范围为0～∞．数值越接近0,表明预测值与实测值越接近,即式中,为出水浓度实测值的平均值;Yi为实测值i为一级动力学模型的出水浓度计算值(预测值)．2.1 一级动力学模型适用性表2中,8月～12月间,番茄滤床一级动力学模型氨氮、TN、TP的RRMSE分别为0.013～0.041,0.012～0.059和0.027～0.096；空心菜滤床氨氮、TN、TP的RRMSE分别为0.018～0.051,0.011～0.037和0.012～0.054.上述RRMSE值均接近零．因此,一级动力学模型作为本试验滤床的预测模型是适宜的．Wang等[24]利用一级动力学模型进行浮床系统营养盐去除的研究,获得了理想效果．2.2 K随水温变化特征图2为水温T与KT之间的相关关系.图2(a)～(d)表明,滤床氨氮、TN的KT值随水温的上升而增大．氮去除效率与水温呈正相关性,其原因是湿地系统脱氮效率易受温度影响[25-27]．图2(e)～(f)表明,TP的KT值随水温无明显变化趋势．由表3可得,空心菜滤床的氨氮、TN和TP的K20均高于番茄滤床,空心菜滤床拥有更佳的氮磷去除功能．氨氮、TN和TP的K20对比表明,滤床对氨氮和TP的去除效率优于对TN的去除率.TN去除效率不佳原因为:① 进水碳氮比较低(m(C)/m(N)=2);② 滤床内为单一好氧环境．表3中Arrhenius公式[23]拟合结果显示,氨氮、TN面积速率常数受水温影响明显．滤床的氨氮温度系数θ值均较TN的θ值大,即氨氮去除受温度影响更为敏感．Kadlec等[28-29]指出湿地系统TN的θ值为1.05.Nakasone等[30]指出湿地反硝化θ值为1.048．滤床内TP去除不受水温影响,根系截流和植物吸收是滤床除磷的主要途径[31]．番茄滤床TP的θ值为1.01,原因是低温下番茄生长活性降低,磷吸收效果有所下降．Kadlec等[28-29]指出湿地系统去除TP的θ值为1.0．2.3 水力负荷对K20的影响图3为水力负荷与K20(由式(3)计算)间的相关关系.由图可见,氨氮、TN、TP的K20均随水力负荷的提高而增大,这与Kadlec[17]和Rousseau等[21]的研究结果一致．通过乘幂[17]和指数[18]回归方程拟合K20与水力负荷间关系，即式中,K′，K″，m和n为无量纲负荷系数，见表4．由表4可见，空心菜滤床的m和n值高于番茄滤床,表明同等水力负荷增量下,空心菜滤床K20增速较快,即其具有较高的负荷缓冲能力．由表4中R值表明,乘幂回归比指数回归整体具有更高的拟合度．2.4 一级动力学模型拓展式2.4.1 模型拓展式评价在滤床一级动力学模型中考虑水温和水力负荷因素,结合式(1)、(3)和(6),则可构建如下方程：空心菜滤床模型拓展式为式中，Cout,NH3-N,Cout,TN,Cout,TP分别为氨氮、TN和TP出水浓度；Cin,NH3-N,Cin,TN,Cin,TP分别为氨氮、TN和TP进水浓度.利用线性回归方程y=αx评价出水实测值与预测值间偏差．最佳情况为所有数据点全部位于斜线y=x上(见图4),即α值越接近1,实测值与预测值之间偏差越小,模型准确性越高．图4(a)～(c)中氨氮、TN和TP的α值分别为1.033，0.975和0.965,均接近1．其中,出水氨氮预测值略高于实测值,TN，TP的预测值略低于实测值．α值和R2(0.476,0.623,0.877)表明,式(8)对试验滤床氮磷去除的预测具备准确性．2.4.2 模型拓展式应用图5为本试验进水水质和滤床结构条件下,出水氮磷指标分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准的最大允许水力负荷线,3条负荷线下方为达标区．为确保氮磷出水均达到一级A排放标准,水力负荷应取氨氮、TN和TP中的最小值．图5表明,当水温低于19.5 ℃时,TN为水力负荷最小值,水温高于19.5 ℃时,TP为水力负荷最小值．为有效增加滤床整体进水水力负荷,应在水温低于19.5 ℃时提高TN去除效率,在水温高于19.5 ℃时提高TP去除效率．1) 与番茄滤床相比,空心菜滤床的氮磷去除能力更优,且具备较高的负荷缓冲能力．HVFB去除氮磷效率大小顺序为氨氮、TP、TN．2) HVFB氨氮、TN的K值与水温呈正相关性.Arrhenius拟合结果表明,番茄滤床氨氮和TN的θ值分别为1.08和1.06,空心菜滤床氨氮和TN的θ值分别为1.07和1.04,氨氮去除率受水温影响更为敏感．TP的K值基本不受水温影响．3) 氨氮、TN和TP的K20随水力负荷的提高而增大．氨氮和TN的乘幂回归R2值较指数回归R2值更接近于1,而TP结果则相反．乘幂回归方程整体具有更高拟合度．4) 氨氮、TN和TP的α值(1.033，0.975和0.965)和R2(0.476,0.623,0.877)结果表明,考虑了水温和水力负荷因素的模型拓展式对滤床氮磷去除的预测具有准确性和可靠性．5) 提升TN去除效率(水温小于19.5 ℃)和TP去除效率(水温大于19.5 ℃),有利于提高滤床整体进水水力负荷．【相关文献】[1]Headley T R, Tanner C C. 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