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水处理技术 2023年第6期49卷 59-64页

作者：龙昱瑾周媛封莉刘永泽杜子文张立秋北京林业大学环境科学与工程学院水体污染源控制技术北京市重点实验室北京100083 北京林业大学环境科学与工程学院污染水体源控制与生态修复技术北京市高等学校工程研究中心北京100083 中国城市建设研究院有限公司北京100120 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

为提升生物炭对水体污染物的吸附性能从而提高其对黑臭水体净化效能,对水稻秸秆生物炭(RSB)进行负磁改性制备磁性秸秆生物炭(MRSB),重点考察了其对水中COD、总磷、氨氮、金属离子等污染物的吸附去除效果,进一步分析了MRSB的循环利用潜... 详细信息

为提升生物炭对水体污染物的吸附性能从而提高其对黑臭水体净化效能,对水稻秸秆生物炭(RSB)进行负磁改性制备磁性秸秆生物炭(MRSB),重点考察了其对水中COD、总磷、氨氮、金属离子等污染物的吸附去除效果,进一步分析了MRSB的循环利用潜力。结果表明,相比于RSB,MRSB表面的孔隙结构更发达,含有Fe-O、-OH和-C-O等含氧官能团以及Fe3O4磁性物质,易于实现磁分离;MRSB对污染物的吸附能力较RSB有明显提升,对水中COD、氨氮、总磷、Fe^(2+)、Cr^(3+)、Mn^(2+)的去除率分别提高了12.38%、2.68%、54.57%、12.55%、10.99%和8.82%;当pH为7.0,温度为20℃,MRSB投加量为1.0~1.5 g/L时,MRSB对黑臭水体中COD、氨氮和总磷的单位吸附容量比RSB分别增加了22.65%、19.44%和87.62%。MRSB对于COD、总磷、氨氮、金属离子的吸附与假二级方程拟合程度最好,同时更符合Langmuir等温吸附模型(R_(1)^(2)>R_(2)^(2))。从生物炭利用率和水体污染物去除效能综合考虑,建议MRSB最佳投量为1.0~1.5 g/L。通过外加磁场可以实现MRSB的回收再利用,磁回收率可达90%,可为生物炭在黑臭水体的应急治理提供技术参考。

关键词：秸秆生物炭表征负磁改性黑臭水体

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改良系统成熟度法定量评估污水LOT技术应用潜力——以水专项及相关技术组合为例

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环境工程学报 2023年第4期17卷 1145-1157页

作者：张小祥李佳盈何秋杭宋雪宁苏倡金正宇王凯军中央民族大学生命与环境科学学院民族地区生态环境国家民委重点实验室北京100081 北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100089 哈尔滨工业大学软件工程股份有限公司哈尔滨150028 北京首创生态环保集团股份有限公司北京100037 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

随着污水处理满足再生水品质的需求日益提升,对污水中污染物的去除也逐渐向极限技术(LOT)发展,亟需探索适合我国国情的技术选择方式。基于现有技术成熟度法(TRL)通过算法矩阵构造改良的集成系统成熟度(SRL)评价法,对依托“十一五”、“... 详细信息

随着污水处理满足再生水品质的需求日益提升,对污水中污染物的去除也逐渐向极限技术(LOT)发展,亟需探索适合我国国情的技术选择方式。基于现有技术成熟度法(TRL)通过算法矩阵构造改良的集成系统成熟度(SRL)评价法,对依托“十一五”、“十二五”和“十三五”期间国家水体污染控制与治理科技重大专项相关课题的LOT备选技术、组合及国内外其他满足LOT备选技术组合,进行综合定量评估,梳理我国LOT技术发展现状、并筛选出12项LOT备选技术组合。其中,“A^(2)O+反硝化深床滤池技术”、“A^(2)O+MBBR+混凝沉淀技术”、“A^(2)O+活性自持深度脱氮技术+BAF技术”的SRL可达0.8~1,达到生产、操作和维护阶段,可直接进行生产应用并面向市场产生较高应用效益,但3项技术组合的TN、TP单位质量去除成本较高,其核心处理功能工艺主要为传统反应器类技术。大部分单项技术TRL的等级大于7,改良SRL为0.6~0.8,处于系统发展验证阶段,相关技术组合正在为真正的市场推广进行产品稳定性提升,且大部分备选技术组合充分利用了植物和湿地等生态技术的优势,既实现了较强的同步脱氮除磷,又具有运行和维护成本低的市场优势,符合减污降碳协同增效的政策背景,故更具有推广价值。备选LOT技术组合基本实现了成本优化和低碳低耗的技术运营模式,可满足污水的资源化及生态环境的优化需求。本研究结果可为低碳低耗污水处理技术的成熟度评估和筛选提供参考。

关键词：技术成熟度(TRL) 极限技术(LOT) 系统成熟度(SRL) 集成成熟度(IRL) 水专项

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膜曝气生物膜反应器生物脱氮研究进展

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环境工程 2021年第7期39卷 38-45页

作者：康晓峰王黎声刘春刘艳臣黄霞河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术重点实验室石家庄050018 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

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种新型生物污水处理技术,具有氧传质效率高、底物氧气异向传质等特点,在污水高效脱氮、节能降耗、污泥减量化等方面优势明显,近年备受关注。近20多年的研究中,系列研究工作对影响MABR运行效果的气体传质、... 详细信息

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种新型生物污水处理技术,具有氧传质效率高、底物氧气异向传质等特点,在污水高效脱氮、节能降耗、污泥减量化等方面优势明显,近年备受关注。近20多年的研究中,系列研究工作对影响MABR运行效果的气体传质、物质传递及微生物群落结构等因素进行了深入探索,在工艺控制与优化、反应器设计与改进、脱氮工艺过程模型开发与模拟等方面取得较大进展突破。随着膜材料的不断改进和全面应用,MABR技术具有良好的工程实践前景。

关键词：膜曝气生物膜反应器异向传质无泡曝气生物膜

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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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高压膜表面性质对膜污染的影响机制

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环境工程 2021年第7期39卷 46-53,45页

作者：刘彦伶李天玉王小[亻毛] 解跃峰黄霞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 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 北京碧水源膜科技股份有限公司北京102206

围绕纳滤膜和反渗透膜在水处理应用中的膜污染问题,论述了膜表面亲疏水性、荷电性、官能团和粗糙度4种关键性质对包括有机污染、无机污染、结垢污染和生物污染在内的不同污染类型的影响,分析了研究中由膜表面性质耦合性和污染物性质差... 详细信息

围绕纳滤膜和反渗透膜在水处理应用中的膜污染问题,论述了膜表面亲疏水性、荷电性、官能团和粗糙度4种关键性质对包括有机污染、无机污染、结垢污染和生物污染在内的不同污染类型的影响,分析了研究中由膜表面性质耦合性和污染物性质差异所导致的不同结论,并总结了膜表面各性质对膜污染的影响机制以及存在不确定性的原因,可为针对膜表面性质与膜污染相关性的研究和抗污染膜的研发提供建议。

关键词：膜污染亲疏水性荷电性官能团粗糙度

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二氧化氯对不同微生物的灭活特性及其对群落结构特征的影响

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环境工程 2021年第10期39卷 57-63页

作者：徐闯巫寅虎胡洪营徐傲倪欣业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北京100084 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 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15 (mg·min)/L时,可实现对常见病毒(包括肠病... 详细信息

二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15 (mg·min)/L时,可实现对常见病毒(包括肠病毒71型、大肠杆菌噬菌体MS2等)3 log以上灭活率,在60 (mg·min)/L时,可实现对常见细菌(包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)1.5 log以上灭活率,但灭活隐孢子虫卵则需要更高的剂量(如1.9 log灭活率可能需约600 (mg·min)/L剂量);在实际污水厂进水中,30 (mg·min)/L二氧化氯剂量只能分别实现0.8 log和0.5 log的大肠杆菌和总大肠菌群灭活率。二氧化氯消毒效果随温度升高显著提升,对于不同微生物,pH的变化对二氧化氯消毒效果的影响可能存在不同,而水中的有机物通常会因消耗二氧化氯而降低消毒效果,但在自然水体中也存在由于天然有机物可能的影响导致消毒效果优于自配水的情况。关于二氧化氯消毒后细菌群落结构的变化研究不多,仅有少量研究涉及市政污水、再生水、饮用水等。二氧化氯消毒一定时间后,悬浮态和生物膜上的微生物均可能出现再生长现象,但再生长过程中这些残生细菌的群落结构变化及其生长分泌特性仍有待研究。

关键词：二氧化氯消毒影响因素群落结构再生长

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滇池有机污染物(COD)特征与来源解析

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环境工程 2024年第7期42卷 113-119页

作者：闫晗王胜楠陈卓刀国华沈谟禺郭洪发杨姣姣朱宇潘珉胡洪营清华大学、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 昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650500 昆明市滇池高原湖泊研究院昆明650228 滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站昆明650228 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

目前,滇池仍然存在有机污染压力,全面解析湖体化学需氧量(COD)特征和有机污染物来源,将有助于滇池的精准治理与污染防控。通过三维荧光光谱法分析滇池湖体有机物特征,并通过质量衡算分析2020年全年有机污染输入输出量。结果表明,滇池外... 详细信息

目前,滇池仍然存在有机污染压力,全面解析湖体化学需氧量(COD)特征和有机污染物来源,将有助于滇池的精准治理与污染防控。通过三维荧光光谱法分析滇池湖体有机物特征,并通过质量衡算分析2020年全年有机污染输入输出量。结果表明,滇池外海东部和西部的COD浓度较高,湖体有机质呈现自源性特征。全年有机污染输入总量约43648 t。其中,城市面源和微藻分泌的有机污染输入量分别占输入总量的34.6%和31.4%,是最主要输入源。输入总量的18.9%会积累在湖体中。为缓解滇池有机污染,需要加强城市面源控制、微藻捕捞和底泥疏浚等方面的措施。该结果将为滇池有机污染治理提供理论支持。

关键词：滇池有机污染有机物组分三维荧光质量衡算

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城市污水中新兴微量有机污染物控制目标与再生处理技术

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环境科学研究 2021年第7期34卷 1672-1678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深圳518055 四川大学建筑与环境学院四川成都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广东深圳518055

城市污水再生利用是缓解城市缺水问题和改善城市水环境质量的重要方法,其前提是水质安全保障.城市污水中近年来不断检出新兴微量有机污染物(trace organic contaminants,TOrCs),如抗生素、全氟化合物、雌激素等,是再生水水质安全的重要... 详细信息

城市污水再生利用是缓解城市缺水问题和改善城市水环境质量的重要方法,其前提是水质安全保障.城市污水中近年来不断检出新兴微量有机污染物(trace organic contaminants,TOrCs),如抗生素、全氟化合物、雌激素等,是再生水水质安全的重要威胁.针对城市污水再生深度处理需明确新兴TOrCs控制目标和处理技术的需求,系统比较了欧盟、美国、澳大利亚等再生水利用先行国家和地区在TOrCs控制目标、指南、规范、技术与工艺管理等方面的研究和实践进展.结果表明,由于TOrCs浓度低且种类多,TOrCs被分为高风险TOrCs和指示性TOrCs.美国加州地区和澳大利亚根据风险水平和检出水平分别提出了高风险TOrCs和指示性TOrCs种类清单和浓度限值,然而该清单中的TOrCs种类和浓度限值尚未列入强制标准或规范.针对再生水TOrCs风险控制需求,瑞士、美国加州等提出了多级屏障再生水处理工艺.瑞士提出,城市污水深度处理对卡马西平等药品类TOrCs去除率应大于80%,美国加州规定补充饮用水源的再生水深度处理应去除69%以上的1,4-二恶烷.此外,TOrCs控制高度依赖重源头控污(工业废水阻断)、单元协同、在线监控反馈与实时优化等全流程安全保障措施.随着我国再生水用量持续增加,用途不断拓展,亟需制定针对性强、现实可行的TOrCs控制指南和规范,包括明确高风险和指示性TOrCs,推动多级屏障再生水深度处理工艺,以TOrCs去除率为深度处理目标.

关键词：微量有机污染物城市污水再生水控制目标处理技术

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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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导电金属有机骨架材料在超级电容器中的应用

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无机材料学报 2020年第7期35卷 769-780页

作者：李泽晖谭美娟郑元昊骆雨阳经求是蒋靖坤李明杰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 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 清华大学材料学院北京100084 中国科学院青岛生物能源与过程研究所中科院生物基材料重点实验室青岛266101

随着电子技术的持续发展,对供电设备的要求也相应提高。超级电容器(SCs)具有较高的能量密度和优异的功率输出性能,是新一代小型化、智能化、可穿戴电子设备的理想供电装置。开发能够快速充放电、性能稳定的SCs产品是储能领域的研究重点... 详细信息

随着电子技术的持续发展,对供电设备的要求也相应提高。超级电容器(SCs)具有较高的能量密度和优异的功率输出性能,是新一代小型化、智能化、可穿戴电子设备的理想供电装置。开发能够快速充放电、性能稳定的SCs产品是储能领域的研究重点。电极材料作为SCs最重要的组成部分,是进一步提升其性能的关键。导电金属有机骨架(MOFs)作为新型SCs电极材料,具有规整的孔道结构、大比表面积、多种形貌及维度、可调控的导电性能等优异性质,展现出巨大的潜力并引起了广泛关注。本文结合SCs的储能机理,介绍了导电MOFs的结构、制备及导电机制,进一步阐述了其作为SCs电极材料的设计策略,重点综述了其在SCs领域的研究进展,并展望了其应用前景与发展方向。

关键词： MOFs 导电性超级电容器储能电极材料综述

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