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环境科学研究 2023年第3期36卷 535-545页

作者：徐雨晴巫寅虎吴乾元王文龙熊江磊罗嘉豪肖卓远胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东深圳518055 中国电子系统工程第二建设有限公司江苏无锡214135 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

半导体行业是我国大力发展的高精尖产业,废水产生量大、再生处理难度高.半导体行业废水再生处理过程中,反渗透(reverse osmosis,RO)是重要的污染物去除单元,但面临的膜污堵问题严重影响了其效率与经济性.本文梳理了半导体行业废水的种... 详细信息

半导体行业是我国大力发展的高精尖产业,废水产生量大、再生处理难度高.半导体行业废水再生处理过程中,反渗透(reverse osmosis,RO)是重要的污染物去除单元,但面临的膜污堵问题严重影响了其效率与经济性.本文梳理了半导体行业废水的种类与典型污染物,总结了半导体行业废水导致反渗透膜污堵的主要机制及控制手段,提出了针对半导体行业废水特点的膜污堵控制策略.半导体生产的不同工序会产生多种废水,包括含氟废水、含磷废水、含氨废水、重金属废水、有机废水与酸碱废水等.废水中污染物种类多且可生化性普遍较差.通常,不同种类废水分类经分质收集后,进行相应的预处理,之后部分合流处理并进入RO系统.半导体行业废水中的金属离子或氟离子易在反渗透膜面形成无机结垢,表面活性剂易形成有机污堵.反渗透膜污堵可通过预处理、膜清洗与运行条件调控等手段进行控制,如超滤、EDTA清洗剂与pH调节等,但大部分现有手段对半导体行业废水造成的污堵控制能力有限.建议未来开发针对关键污染物的预处理技术与定制化的膜清洗方案;并结合半导体生产工序,提出针对污染物关键相互作用关系的废水收集与再生处理整体策略.

关键词：半导体行业废水反渗透膜膜污堵关键污染物重金属表面活性剂

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《工业污水再生利用导则》团体标准解读

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工业水处理 2025年第1期45卷 153-158页

作者：贾文杰陈卓高强吴乾元巫寅虎王文龙胡洪营清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 中国环境科学学会北京100082 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

污水再生利用是破解水体污染与水资源短缺的重要举措,面对工业污水资源化利用的重大需求,团体标准《工业污水再生利用导则》(T/CSES 92—2023)于2023年4月正式发布,旨在为工业污水再生利用在技术、管理及实施等方面提供指导和支持。标... 详细信息

污水再生利用是破解水体污染与水资源短缺的重要举措,面对工业污水资源化利用的重大需求,团体标准《工业污水再生利用导则》(T/CSES 92—2023)于2023年4月正式发布,旨在为工业污水再生利用在技术、管理及实施等方面提供指导和支持。标准从工业污水再生利用的总体原则、利用途径、水质与管理等方面提出了规范化要求,并针对工业、景观环境、农业灌溉、绿地灌溉等利用途径提出了安全利用措施与要求,针对利用过程中可能出现的生态环境风险,提出了监测、日常管理等要求。

关键词：工业污水再生利用安全利用原则措施与要求

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半导体废水中N-甲基-2-吡咯烷酮的潜在风险及去除特性

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工业水处理 2025年第4期45卷 10-16,26页

作者：陈晓雯巫寅虎黄南张倬玮王琦王文龙吴乾元熊江磊罗嘉豪于红胡洪营清华大学环境学院区域环境安全全国重点实验室生态环境部环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东深圳518055 中国电子系统工程第二建设有限公司江苏无锡214135 江苏中电创新环境科技有限公司江苏无锡214142 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为半导体行业废水中的典型有机物,具有浓度高、降解难等特点,已成为行业重点关注的污染物,所以探明NMP在废水中的赋存特征、潜在风险及降解特性对行业废水的高效低耗处理具有重要意义。总结了半导体废水中NMP... 详细信息

N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为半导体行业废水中的典型有机物,具有浓度高、降解难等特点,已成为行业重点关注的污染物,所以探明NMP在废水中的赋存特征、潜在风险及降解特性对行业废水的高效低耗处理具有重要意义。总结了半导体废水中NMP的来源、浓度和毒性风险,梳理了NMP的主要处理工艺、去除效果和降解规律,探讨了现有处理工艺存在的主要问题及解决建议。NMP主要来源于半导体制造过程的清洗剂,在半导体废水中具有较高的浓度和较强的生物毒性。现有技术对NMP的处理包括物理分离、生物处理和化学降解等,但存在去除不彻底、产生高毒性中间产物等问题。建议从NMP脱毒工艺开发及强化去除机理等方面开展研究,并着眼于行业链条,结合源头工艺革新和资源化回收,实现对NMP风险的全过程控制。

关键词：半导体行业废水 N-甲基-2-吡咯烷酮风险控制

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城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术

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中国环境科学 2022年第5期42卷 2088-2094页

作者：黄南王文龙吴乾元王琦巫寅虎陈卓徐傲熊江磊胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 环境前沿技术北京实验室北京100084 清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东深圳518055 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163 中国电子系统工程第二建设有限公司江苏无锡214135

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L... 详细信息

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L)、种类增加(超过百种).产水中药物和个人护理品、工业化合物、内分泌干扰物和氧化副产物等多有检出(10^(-3)~2.5μg/L),应关注其长期暴露的健康风险.反渗透产水中占有机碳比例70%的有机物组分及其特征尚未完全掌握,亟需开展系统研究.新兴自由基氧化技术、新型光源利用技术等是反渗透产水超高标准处理技术的重要发展方向.

关键词：再生水反渗透产水超高标准处理自由基协同氧化双波长紫外线

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西南丘陵城市泸州中心区城市污水处理厂用电量和药剂投加量特征

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环境工程学报 2023年第8期17卷 2449-2457,F0002页

作者：秦元初王文龙吴乾元陈卓巫寅虎贾海峰刘方华王方胡洪营清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东省城市水循环与环境安全工程中心深圳518055 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 泸州市住房和城乡建设局泸州646000 泸州市园林绿化服务中心泸州646000

用电量和药剂投加量是城市污水处理厂运行的主要成本,也是污水处理厂减污降碳的重要环节。西南丘陵城市具有地势落差大、雨污收集速度快、地下水渗入率较高等显著区域特征,但其城市污水处理中的电力和药剂使用量和使用效率仍不清楚。分... 详细信息

用电量和药剂投加量是城市污水处理厂运行的主要成本,也是污水处理厂减污降碳的重要环节。西南丘陵城市具有地势落差大、雨污收集速度快、地下水渗入率较高等显著区域特征,但其城市污水处理中的电力和药剂使用量和使用效率仍不清楚。分析了西南丘陵城市泸州中心区5座城市污水处理厂电力、混凝剂和碳源的使用量和使用效率。研究发现,电力和药剂使用量具有显著的季节特征,夏季降雨较多时的用电量和药剂用量较高。泸州市中心城区污水处理厂的单位处理水量的用电量为0.28~0.46 kW·h·m^(-3),位于全国28%~66%;单位总磷去除量的混凝剂用量为25.11~53.57 mg·mg^(-1),单位总氮去除量的碳源(折合COD计)投加量为0.60~4.88 g·g^(-1),位于全国44%~95%。泸州中心区城市污水处理厂的电力使用效率较高,但碳源使用效率较低,脱氮工艺和操作仍有待优化。本研究可为长江上游地区丘陵城市污水处理厂的优化运行管理和节能降耗工作提供参考。

关键词：泸州市城市污水处理厂用电量混凝剂碳源

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中国电子级超纯水自主化制备关键难题与解决思路

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工业水处理 2023年第6期43卷 1-6页

作者：蔡涵颖王文龙吴乾元熊江磊巫寅虎黄南王琦胡洪营清华-伯克利深圳学院深圳环境科学与新能源技术工程实验室广东深圳518055 清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东省城市水循环与环境安全工程中心广东深圳518055 中国电子系统工程第二建设有限公司江苏无锡214135 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室环境前沿技术北京实验室北京100084

电子级超纯水(Ultrapure water,UPW)是电子行业的基础性生产资料,需求量大且对水质要求极高[电阻率>18.2 MΩ·cm,TOC<5μg/L(以C计)]。随着中国电子行业自主化发展的要求,电子级超纯水需求量将持续增加,水质要求也将日趋严... 详细信息

电子级超纯水(Ultrapure water,UPW)是电子行业的基础性生产资料,需求量大且对水质要求极高[电阻率>18.2 MΩ·cm,TOC<5μg/L(以C计)]。随着中国电子行业自主化发展的要求,电子级超纯水需求量将持续增加,水质要求也将日趋严格。然而,中国在电子级超纯水制备领域面临3大关键难题:(1)关键材料设备与技术工艺被国外厂商垄断;(2)水质标准体系与检测能力全面落后;(3)电子级超纯水的多样化供水水源导致反渗透产水中电中性小分子有机物浓度升高且组分更复杂,加剧了电子级超纯水的制备难度。为此,提出应加快国产核心材料设备与关键技术工艺的研发、试验与应用工作,建立水质指标先进标准体系及领先检测方法和平台,开发新型超高标准技术设备与工艺,以实现多样化水源生产的3条解决思路,支撑中国电子级超纯水自主化制备。

关键词：电子制造超纯水自主化制备超高标准处理

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高铁酸盐对微生物的灭活特性及影响因素

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环境工程 2022年第4期40卷 1-7页

作者：毛宇陈卓陆韻吴乾元巫寅虎胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 清华大学深圳国际研究生院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室广东深圳518005 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

高铁酸盐是一种集氧化、消毒和絮凝等多功能于一体的水处理剂,具有广阔的应用前景。综述了高铁酸盐在消毒方面的研究进展,包括高铁酸盐对细菌和病毒的灭活特性及影响消毒效果的主要因素,并将高铁酸盐与氯、臭氧等常规消毒技术在消毒效... 详细信息

高铁酸盐是一种集氧化、消毒和絮凝等多功能于一体的水处理剂,具有广阔的应用前景。综述了高铁酸盐在消毒方面的研究进展,包括高铁酸盐对细菌和病毒的灭活特性及影响消毒效果的主要因素,并将高铁酸盐与氯、臭氧等常规消毒技术在消毒效果、消毒机理、消毒副产物生成量等方面进行了详细比较。高铁酸盐在较宽的pH范围内对不同水体中的细菌和病毒均呈现较好的灭活效果,pH、温度和有机物是影响高铁酸盐消毒效果的重要因素,高铁酸盐和其他消毒技术联用将是未来研究的关注点。

关键词：高铁酸盐水处理消毒微生物灭活特性

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城市污水再生处理中微量有机污染物控制的关键难题与解决思路

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环境科学 2021年第6期42卷 2573-2582页

作者：王文龙吴乾元杜烨黄南陆韻魏东斌胡洪营清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东省城市水循环与环境安全工程中心深圳518055 四川大学建筑与环境学院成都610000 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 中国科学院生态环境研究中心北京100085 清华-伯克利深圳学院深圳环境科学与新能源技术工程实验室深圳518055

城市污水中的一些微量有机污染物(TOrCs)具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果... 详细信息

城市污水中的一些微量有机污染物(TOrCs)具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果受评价物种、毒性终点等影响,优先控制TOrCs种类及浓度限值确定难;再次,TOrCs占总有机碳比例小于0.01%,其处理过程面临选择性弱和效率低难题;此外,城市污水中污染物组分复杂变化大,TOrCs处理工艺运行面临调控难及时、处理效率评价和管理困难等问题.针对以上难题,本文提出利用TOrCs非靶向筛查和"指纹图谱"克服TOrCs浓度检测和处理效率评价难题的新思路,发展去除能力标准、处理技术标准和替代性指标体系支撑TOrCs处理技术开发和工艺运行管理的新体系,指导TOrCs风险控制.

关键词：再生水微量有机污染物(TOrCs) 水质安全深度处理控制标准环境风险

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泸州中心城区污水处理厂尾水水质与风险特征

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环境工程 2025年第1期43卷 135-143页

作者：乐霁颃王文龙吴乾元陈卓巫寅虎贾海峰刘方华王方胡洪营清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东省城市水循环与环境安全工程中心广东深圳518055 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 泸州市住房和城乡建设局四川泸州646000 泸州市园林绿化服务中心四川泸州646000

泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负... 详细信息

泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负荷影响进行评价。此外,采用多因子评估方法评估尾水富营养风险,采用EPA Method 1694方法分析药物和个人护理用品(PPCPs)检出频率、检出浓度与风险商。在大多数情况下,污水处理厂尾水的TP无法达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水要求,且超出全国污水处理厂出水中位值的概率为64.3%~100%。因此识别出TP为常规污染物中的关键污染物。各污水处理厂进水均存在反硝化碳源不足的问题,而尾水富营养化风险高,对长江的TP污染负荷增量不容忽视。在尾水检出的13种PPCPs中,共识别到2种中高风险的PPCPs,其中高风险污染物为磺胺嘧啶,中风险污染物为磺胺甲基异噁唑,其余PPCPs均为低生态风险。针对TP与PPCPs这2类关键污染物,分别给出了实际的工艺提升建议:1)适当增加PFS投量,并将D型滤池改造为Ⅴ型滤池以提升除磷效率。2)增添臭氧与活性炭的处理工艺,以有效去除目前传统工艺难以处理的PPCPs。

关键词：长江上游污水处理厂水质风险特征总磷药品与个人护理品

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双波长紫外线(VUV UV)对有机污染物强化去除特性与原理

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环境科学研究 2021年第6期34卷 1397-1406页

作者：邵婉婷王文龙杜烨吴乾元何志明付志敏胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东深圳518055 清华-伯克利深圳学院深圳环境科学与新能源技术工程实验室广东深圳518055 广东省佛山市柯维光电股份有限公司广东佛山528518

随着高透石英管壁、汞齐合金和供电电流技术的发展,可同时发射185 nm VUV(Vacuum UV,真空紫外线)和254 nm UV的双波长紫外线新型光源在水处理领域受到广泛关注. VUV/UV可直接活化水分子生成强氧化性自由基和次生氧化剂H2O2等,强化水中... 详细信息

随着高透石英管壁、汞齐合金和供电电流技术的发展,可同时发射185 nm VUV(Vacuum UV,真空紫外线)和254 nm UV的双波长紫外线新型光源在水处理领域受到广泛关注. VUV/UV可直接活化水分子生成强氧化性自由基和次生氧化剂H2O2等,强化水中有机污染物的去除,是一种绿色环保的高级氧化技术,近年来在饮用水和污水再生处理、超纯水制备领域备受关注.为掌握双波长紫外线的最新进展和发展趋势,该文系统说明了VUV/UV高级氧化的原理,总结了典型VUV/UV降解有机污染物的研究,深入讨论了污染物结构及pH、阴离子和溶解性有机物等水质条件对VUV/UV氧化效率的影响规律.结果表明:(1)VUV/UV能直接裂解水分子生成强自由基,也能活化次生氧化剂H2O2间接生成强氧化性自由基;(2)VUV/UV显著强化难降解有机污染物的去除率,去除速率是UV直接光解的2.0~19.3倍;(3)pH影响VUV/UV生成及利用·OH的效率,改变污染物化学形态和降解速率,对水质基质产生影响;(4)硝酸根、碳酸根、卤素等无机阴离子通过竞争吸收紫外线,消耗强氧化性自由基等方式抑制VUV/UV对污染物的降解效率.随着我国在饮用水、污水再生深度处理中对难降解、高风险有机污染物的去除需求不断增加,亟需明确VUV/UV未来的研究方向,包括研究VUV/UV直接/间接氧化机制,优化水力流态和反应器设计等.

关键词：真空紫外线(VUV) 难降解有机污染物再生水深度处理高级氧化

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