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前置O_(3)/H_(2)O_(2)高级氧化工艺在净水厂提质改造中的应用及效果分析

给水排水 2023年第12期49卷 1-7页

作者：彭锦玉王小[亻毛] 丁纯健姚恒军陈停李玉江解跃峰山东华城工程技术有限公司济南250101 山东大学环境科学与工程学院济南250100 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 上实环境水务股份有限公司上海200438 潍坊市市政公用事业服务中心潍坊261046 广东粤海水务股份有限公司深圳518021 Environmental Pollution Control Programs The Pennsylvania State UniversityMiddletownPennsylvania 17057USA

《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)对出厂水嗅味物质2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)提出严格要求。普遍应用的臭氧接触氧化工艺难以有效氧化去除2-MIB,而·OH对2-MIB具有很高的反应速度常数。基于此,在供水规模12万m^(3)/d... 详细信息

《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)对出厂水嗅味物质2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)提出严格要求。普遍应用的臭氧接触氧化工艺难以有效氧化去除2-MIB,而·OH对2-MIB具有很高的反应速度常数。基于此,在供水规模12万m^(3)/d的山东省L水厂常规工艺前,建设了前置O_(3)/H_(2)O_(2)高级氧化工艺,2023年4月1日通水运行。对比分析表明,新工艺对2-MIB、GSM、高锰酸盐指数等皆起到明显去除效果,且进一步降低了沉淀池出水浑浊度与颗粒物数量,削减了后续消毒剂用量与消毒副产物的生成。水厂供水水质全面提升,从药耗的角度来看,吨水药剂成本减少0.104~0.190元/m^(3)。

关键词：水厂改造 O_(3)/H_(2)O_(2)高级氧化 2-甲基异莰醇土臭素

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镧铁羟基氧化物修饰还原氧化石墨烯复合电极材料电吸附除磷效能及机理研究

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环境科学学报 2021年第3期41卷 980-990页

作者：于洁王洪杰吉庆华向超河北大学生命科学与绿色发展研究院生态与环境治理研究所保定071002 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水质与水生态研究中心北京100084

污水处理厂尾水中低浓度PO^(3-)_(4)的排放是水体中总磷的主要来源,是导致水体富营养化的重要原因之一,对其开展深度去除的应用基础性研究具有重要的理论意义和实践价值.复合金属氧化物材料表现出较好PO^(3-)_(4)吸附能力,但仍然存在吸... 详细信息

污水处理厂尾水中低浓度PO^(3-)_(4)的排放是水体中总磷的主要来源,是导致水体富营养化的重要原因之一,对其开展深度去除的应用基础性研究具有重要的理论意义和实践价值.复合金属氧化物材料表现出较好PO^(3-)_(4)吸附能力,但仍然存在吸附速率较慢的问题.本研究采用溶剂热、复合薄膜压片法制备了镧铁羟基氧化物(LaFeOxHy)修饰还原氧化石墨烯(rGO)复合电极材料(LaFe-rGO),LaFe-rGO复合电极材料显著提高了对PO^(3-)_(4)的吸附速率,5 min可达到吸附平衡,在1.2 V电压下对PO^(3-)_(4)的最大吸附量为108.69 mg·g^(-1).提出了基于晶格氧提供活性位点及LaFe-rGO双电层电容电促吸附除磷机理,LaFe-rGO复合电极材料中晶格氧La-O与Fe-O同时对PO^(3-)_(4)吸附提供吸附位点,PO^(3-)_(4)与材料中的La/Fe键合以形成内球表面复合物La/Fe-PO4,掺杂在rGO表面上的LaFeOxHy增加了电极材料电容并提高了其电化学活性,促进了LaFe-rGO复合电极材料对PO^(3-)_(4)的吸附.

关键词：电吸附磷酸盐镧铁羟基氧化物还原氧化石墨烯晶格氧

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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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新时代循环经济发展助力美丽中国建设的路径与方向

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中国环境管理 2022年第6期14卷 33-41页

作者：温宗国唐岩岩王俊博宋璐璐陈伟强清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100084 中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室福建厦门361021

世界主要经济体普遍把发展循环经济作为破解资源环境约束、应对气候变化、培育经济新增长点的基本路径。发展循环经济是推进生态优先、节约集约、发展方式绿色转型的必要途径,也是推进美丽中国建设的必然要求。本文从全球视野分析了物... 详细信息

世界主要经济体普遍把发展循环经济作为破解资源环境约束、应对气候变化、培育经济新增长点的基本路径。发展循环经济是推进生态优先、节约集约、发展方式绿色转型的必要途径,也是推进美丽中国建设的必然要求。本文从全球视野分析了物质资源消耗与经济社会发展的关系,提出了发展循环经济的战略价值,结合新时代背景阐释了循环经济发展的新内涵及其助推碳减排的关键路径。同时,分析了当前循环经济发展存在的问题,从完善循环经济评价体系、构建循环经济治理路径的实施方案、推动政用产学研融合技术创新体系、加强立法及配套政策的可操作性和完善智慧平台建设等方面提出了若干建议。

关键词：物质资源消耗循环经济美丽中国节约集约

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SBR运行模式对市政污水脱氮除磷性能的影响分析

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环境科学学报 2020年第4期40卷 1167-1173页

作者：王启镔宫徽朱越何文妍史彦伟王凯军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 北控水务(中国)投资有限公司北京100102

为解决传统活性污泥法处理市政污水效率较低的问题,借助复合絮凝剂加速污泥沉降的特性,考察了常规运行模式(M1,阶段Ⅰ)、原水与部分出水混合进水的运行模式(M2,阶段Ⅱ~Ⅳ)、缺氧回流型运行模式(M3,阶段Ⅴ)对SBR反应器脱氮除磷的影响.实... 详细信息

为解决传统活性污泥法处理市政污水效率较低的问题,借助复合絮凝剂加速污泥沉降的特性,考察了常规运行模式(M1,阶段Ⅰ)、原水与部分出水混合进水的运行模式(M2,阶段Ⅱ~Ⅳ)、缺氧回流型运行模式(M3,阶段Ⅴ)对SBR反应器脱氮除磷的影响.实验结果表明,M2模式的阶段Ⅲ(水力停留时间(HRT)为16 h)~阶段Ⅳ(HRT为8 h,复合絮凝剂投加量均为20μL·L^-1),控制组与实验组的TP去除负荷分别从8.0、12.3 g·m^-3·d^-1上升到21.9、26.4 g·m^-3·d^-1,表明高水力负荷有利于聚磷菌发挥作用,投加复合絮凝剂进一步提升了磷的去除能力.在3种模式中,M3模式处理效率最高,实验组沉淀时间为5 min,其出水COD、NH4^+-N、TN、TP的平均浓度分别为21.6、0.28、15.7、0.18 mg·L^-1,相应平均去除率分别为93%、99%、67%、98%,除TN外,均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准.

关键词： SBR 市政污水运行模式复合絮凝剂脱氮除磷

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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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一种新型软X射线气溶胶荷电器的开发与评测

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大气与环境光学学报 2020年第6期15卷 429-437页

作者：王东滨薛墨陈小彤蒋靖坤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

现有荷电器对1~3 nm气溶胶的通过效率和荷电效率都较低。研发了一种新型软X射线气溶胶双极荷电器,通过结构设计的改进极大地提高了3 nm以下气溶胶的通过效率,同时该荷电器对不同粒径气溶胶的本征荷电效率仍与现有荷电器相近。实验室评... 详细信息

现有荷电器对1~3 nm气溶胶的通过效率和荷电效率都较低。研发了一种新型软X射线气溶胶双极荷电器,通过结构设计的改进极大地提高了3 nm以下气溶胶的通过效率,同时该荷电器对不同粒径气溶胶的本征荷电效率仍与现有荷电器相近。实验室评测结果表明:在1 L·min-1流量下,新型荷电器对3 nm以下不同粒径气溶胶的通过效率与TSI 3088软X射线荷电器相比可提高175%~300%;在2.5 L·min-1流量下,可提高115%~173%。同时,新型荷电器对10~40 nm及3 nm以下气溶胶的本征荷电效率与目前广泛使用的Fuchs稳态理论近似公式计算得出的荷电效率及其他类似荷电器的实测荷电效率基本吻合。相对于现有的商业荷电器,该新型荷电器对3 nm以下气溶胶有着更高的表观荷电效率,具有潜在的应用价值。

关键词：气溶胶荷电器软X射线 3 nm以下气溶胶通过效率荷电效率

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基于三维荧光光谱的大气颗粒物水溶性有机物对pH值响应特性研究

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光谱学与光谱分析 2020年第6期40卷 1668-1673页

作者：覃园园肖康杨艳蓉秦娟娟周雪明郭送军陈荣志谭吉华余金兰贺克斌广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 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

三维荧光光谱(3DEEM)是表征大气颗粒物中水溶性有机物(WSOC)化学组成与官能团的有效工具,目前所报道的应用3DEEM分析WSOC仅局限于荧光强度及其指标研究。由于大气颗粒物pH值变化范围大(0~9),WSOC形成、传输和转化过程易受pH值的影响。因... 详细信息

三维荧光光谱(3DEEM)是表征大气颗粒物中水溶性有机物(WSOC)化学组成与官能团的有效工具,目前所报道的应用3DEEM分析WSOC仅局限于荧光强度及其指标研究。由于大气颗粒物pH值变化范围大(0~9),WSOC形成、传输和转化过程易受pH值的影响。因此,研究pH值对WSOC荧光特性的影响,对于加深了解WSOC的环境效应以及化学结构组成具有重要意义,然而关于pH值对大气颗粒物中WSOC荧光特性影响的研究还未见报道。在此基础上,采用三维荧光光谱研究北京市大气细粒子中WSOC荧光特征,并着重考察WSOC在不同pH值(2~8)条件下荧光光谱特征的变化情况。研究表明,大气细粒子中WSOC荧光主要成分包括类腐殖质、类色氨酸和新生成有机物质。进一步研究发现,WSOC荧光峰位置、荧光强度和荧光指数对pH取值敏感。WSOC荧光强度在pH值为3左右时达到最大值,推测是羧基质子化达到最强的结果,然而,当pH值大于3时,荧光强度变化则呈现相反趋势,随pH值增大明显下降,可能是由于分子间与分子内的氢键作用增强造成的。另外,夏季WSOC类色氨酸荧光峰随pH值升高略有红移现象,表明分子结构中苯环增多,共轭度增加。相对于其他荧光物质,类腐殖质受溶液pH值影响更显著。通过对pH值与荧光指标进行相关性分析发现,WSOC荧光基团结构具有季节性差异。pH值与自生源指数(BIX)呈显著负相关性,随pH值的增大明显下降。而pH值与Peak T/C(荧光峰T与荧光峰C的荧光强度比值)呈显著正相关性(p<0.01),随pH值的增大明显升高,说明低pH值不利于有机物的生物降解。腐殖化指数(HIX)和荧光指数(FI)随pH值增大先升高后降低,其值变化范围分别为1.6~3.64和0.8~1.94。通过对三维荧光光谱分析发现pH值是影响WSOC荧光特性的一个重要因素,在表征WSOC光学特性或其他性质时,还应考虑pH值对WSOC的影响。

关键词：北京 pH 水溶性有机物大气细粒子三维荧光光谱

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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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大气“霾化学”:概念提出和研究展望

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化学进展 2020年第1期32卷 1-4页

作者：楚碧武马庆鑫段凤魁马金珠蒋靖坤贺克斌贺泓中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 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 中国科学院城市环境研究所中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心厦门361021

大气污染是人类面临的重大环境挑战。我国大气污染具有高度的复合污染特征,其形成过程既有高强度的颗粒物均相成核现象,又有多介质非均相致霾过程,同时耦合了强的大气氧化性以及O3污染,是不同于洛杉矶光化学烟雾和伦敦烟雾的新型“霾化... 详细信息

大气污染是人类面临的重大环境挑战。我国大气污染具有高度的复合污染特征,其形成过程既有高强度的颗粒物均相成核现象,又有多介质非均相致霾过程,同时耦合了强的大气氧化性以及O3污染,是不同于洛杉矶光化学烟雾和伦敦烟雾的新型“霾化学”烟雾污染。“霾化学”区别于并突破现有的理论认识,是解析我国典型多介质复合污染环境下PM2.5成因以及PM2.5与O3污染间非线性复杂关系,综合研究气、液、固多介质非均相过程的大气污染化学。研究“霾化学”过程对精准控制我国乃至其他国家大气复合污染意义重大。本文提出和总结了大气“霾化学”概念,并对“霾化学”理论的完善和发展进行了展望。

关键词：霾化学复合污染多介质界面化学臭氧 PM2.5

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