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环境工程学报
中国科学院生态环境研究中心
环境工程学报

中国科学院生态环境研究中心

曲久辉

月刊

1673-9108

cjee@rcees.ac.cn

010-62941074

100085

北京市2871信箱

环境工程学报/Journal Chinese Journal of Environmental EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊的办刊宗旨为：“积极促进国内环境污染治理技术与设备的研究、开发与应用”。本刊正在成为连接国内外环境污染治理技术与设备领域科研人员、技术开发与推广人员以及广大用户的信息纽带与桥梁。
正式出版
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    煤化工废水高效反渗透工艺运行效果及膜污染特征

    王燕翔郑利兵钟慧段宁鑫...
    101-109页
    查看更多>>摘要：高效反渗透(high efficiency reverse osmosis，HERO)工艺是工业废水零排放系统浓盐水浓缩减量的关键，其运行效果显著影响浓盐水蒸发结晶的效能，直接决定系统运行的稳定性和运行成本。针对我国北方某煤化工厂废水零排放系统中的HERO工艺运行效果及膜污染特征进行了分析，以明确HERO系统的关键问题。结果表明:澄清池和弱酸阳床可有效实现废水中硬度离子的去除，其他离子与污染物主要由反渗透(RO)单元去除。废水中溶解性有机物(DOM)主要以腐殖酸类物质和微生物代谢产物(SMP)类物质为主，且腐殖酸类物质主要为微生物源。预处理阶段对SiO2无针对性控制措施，混凝除硅效果较差(去除率29。43％)，HERO进水SiO2质量浓度较高，导致RO膜出现显著的硅复合污染，其中1段第1根膜污染物以硅和有机物耦合物、微生物及其代谢产物为主，二段最后1根膜表面出现大量颗粒状硅垢。因此，针对此HERO工艺，需进一步强化SiO2的去除并实现其有效清洗，是缓解膜污染并提升系统稳定性的重要措施。

    煤化工废水高效反渗透膜污染有机物二氧化硅

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    Fe-PG紫外光辅助活化H2O2流化床高效降解水杨酸

    刘营营张玉生王全勇谢海涛...
    110-120页
    查看更多>>摘要：针对常规光催化技术催化剂回收困难，紫外/双氧水(UV/H2O2)技术残余H2O2污染严重等问题，采用浸渍法制备了铁负载多孔发泡玻璃(Fe-PG)并将其用于紫外光辅助活化H2O2流化床降解水杨酸(SA)。结果表明，在相同实验条件下，Fe-PG紫外光辅助活化H2O2(UV/H2O2/Fe-PG)流化床工艺对SA的降解率、矿化率和H2O2利用率均明显优于UV/H2O2工艺;在考虑运行成本的情况下，最佳水力停留时间(HRT)为40 min，最佳H2O2投加量为3mmol·L-1，最佳Fe-PG膨胀率为30％;UV/H2O2/Fe-PG流化床工艺对SA溶液初始质量浓度、pH和盐离子具有很强的耐受性，连续运行30 d后对SA的降解率仍维持在98％以上，矿化率仍高达78。1％。UV/H2O2/Fe-PG流化床工艺降解SA的主要活性物质为·OH、O2·-和h+，降解过程符合一级动力学。以上研究结果可为光催化辅助活化H2O2流化床技术实现工程应用提供技术支撑。

    Fe-PG光催化流化床水杨酸活性物质

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    不同生境氨氮浓度及悬浮污泥对厌氧氨氧化生物膜特性的协同影响

    杨慎华侯锋庞洪涛江乐勇...
    121-129页
    查看更多>>摘要：生物膜技术是厌氧氨氧化工艺应用的关键，但关于不同生境氨氮浓度和悬浮污泥协同作用下形成的生物膜特性鲜有报道。本研究在推流式固定生物膜-活性污泥反应器中，发现在高氨氮浓度下生长的生物膜具有较高的污泥量和厚度，但低氨氮浓度生长的生物膜具有更高的厌氧氨氧化菌丰度((4。91±0。65)×109拷贝数·g-1，P＜0。05)和厌氧氨氧化比活性(6。53 mg·(g·h)-1)。高通量分析结果表明，Candidatus Brocadia是生物膜和悬浮污泥中主要的厌氧氨氧化菌，在两类生物膜上的丰度未有显著差异;在低氨氮浓度生物膜中Candidatus Jettenia的相对丰度显著高于高氨氮浓度的生物膜，但Candidatus Kuenenia的丰度则相反。综合分析发现，厌氧氨氧化菌种的附着生长与悬浮污泥群落多样性的初始定殖有关，而低丰度菌种的分布则受不同生境的影响，该结果表明不同氨氮浓度和悬浮污泥类型的选择对生物膜的协同影响不可忽略。

    短程硝化厌氧氨氧化生物膜氨氮浓度悬浮污泥微生物群落

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    预氯化输水对表面停留性有机物及混凝除藻的影响

    倪蓉姜元承李海燕王茜...
    130-138页
    查看更多>>摘要：针对预氯化这一常用的预氧化方法，考察了表面停留性有机物(S-AOM)在这一过程中对铜绿微囊藻起到的关键作用。同时，探讨了表面停留性有机物及藻的氧化应激对混凝除藻效果的影响。结果表明，预氯化过程可实现适度预氯化的最佳氯投加量，适度预氯化可以在实现脱附S-AOM的同时不损伤藻细胞，强化后续混凝除藻的效果。此外，经过适度预氯化后的藻细胞在远程输水过程中可能会发生程序性死亡，胞内有机物不断泄漏，这仍会对水厂混凝除藻效果产生不利影响。因此，预氧化后藻细胞发生程序性死亡是预氯化强化混凝工艺需要考虑的关键因素。

    表面停留性有机物预氯化除藻混凝

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    PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

    冯艳平刘建李堂姝兰伟伟...
    139-149页
    查看更多>>摘要：以Pb2+吸附量为评价指标获得了 PEI-DTC的最佳制备条件，采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征，考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb2+、Cu2+、Zn2+效果的影响，分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征，研究了材料的复用性能。结果表明，采用30％PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)=2∶1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3∶1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3∶1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构，比表面积较大;PEI-DTC对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势，Pb2+、Cu2+在100 r·min-1、Zn2+在150 rmin-1时表现出较好的吸附效果，Pb2+在材料投量为0。03 g时即近于完全吸附，而Cu2+、Zn2+在材料投量为0。08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb2+、Zn2+、Cu2+的去除率分别可达 97。62％、14。79％、78。92％，对应的吸附量分别为 4。005、0。509、4。658 mmol·g-1;PEI-DTC 对 Pb2+、Zn2+、Cu2+的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型，吸附为自发的吸热过程;经4次使用，材料对Pb2+的吸附量仍保留81。14％。

    PEI-DTCPb2+Cu2+Zn2+吸附复用性能30％PEI

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    高比表面积掺氮多孔炭的制备及其对金霉素的吸附性能研究

    余谟鑫黄康张振张晨...
    150-159页
    查看更多>>摘要：以煤沥青为碳源，三聚氰胺为氮源，MgO模板耦合KOH活化一步法热解制备具有高比表面积的掺氮多孔炭MCCx，其中x代表不同的氮源添加含量。采用比表面积及孔径分布(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对MCCx进行了表征分析，并考察了 MCCx对金霉素的吸附性能。结果表明，当煤沥青与三聚氰胺的质量比为0。5时，制得的MCC0。5表面富含大量孔道，且伴随堆积褶皱片层，其微孔比表面积可达到2 042 m2·g-1。傅立叶变换红外光谱图表明MCCx出现了芳香族化合物的C=N键的伸缩振动。XPS分析结果表明三聚氰胺的添加成功为材料引入氮元素，MCC0。5吡啶N含量最高。Langmuir吸附等温线模型能很好的描述MCC05对金霉素的吸附过程，最大理论吸附量达到1 056 mg·g-1。

    三聚氰胺金霉素氮掺杂多孔炭化学吸附

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    风-光互补驱动农村污水生物-物理耦合多级处理系统开发

    李桂兰马尚彬李鹏宇李轶霄...
    160-168页
    查看更多>>摘要：目前，清洁能源应用于污水处理领域最大的挑战是易受天气状况影响导致电能无法稳定输出，负载无法连续正常工作。因此，为保证电能的稳定输出和设施正常运行，采用风-光互补蓄电池供能模式，通过对不同季节太阳能和风能强度变化监测与分析，确定太阳能与风能具有季节互补性。在此基础上，设计了风-光互补驱动农村污水生物-物理耦合多级处理设施的集成系统，采用生物和物理技术的耦合实现高效稳定去除污水中的污染物。202 d连续运行实验结果表明:通过系统的效能分析，证明风能对于太阳能发电的补充，有效地提高了供电系统的稳定性，实现发电系统电能输出稳定，且能源利用率可达90％以上;系统对污水中COD、NH4+-N、TN、TP和SS的去除率分别为86。73％± 2。89％、87。82％±6。59％、75。63％±11。79％、78。65％±6。39％、94。59％±0。89％;出水满足《内蒙古自治区农村生活污水处理设施污染物排放标准(试行)》(DBHJ/001-2020)一级标准。研究结果证明利用风-光能互补驱动生物物理耦合处理农村生活污水可行。

    风-光互补发电生物-物理耦合农村污水处理效能分析

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    不同粒径曲霉-好氧颗粒污泥的微环境对脱氮除磷能力影响

    靳宇张秋华胡腾辉熊玮...
    169-180页
    查看更多>>摘要：针对目前实验室好氧颗粒污泥颗粒化慢，稳定性差等问题。以自发成球的曲霉为核心，开发了絮状污泥的快速颗粒化技术，提高体系运行稳定性。对形成的大(3。0 mm＜d≤5。0 mm)、中(1。5 mm＜d≤3。0 mm)、小(d≤1。5 mm)3种尺寸的曲霉-好氧颗粒污泥(Aspergillus-AGS)进行了性能对比，然后结合脱氮除磷性能实验监测数据，对曲霉投加后菌群结构的演变进行分析。大尺寸的Aspergillus-AGS是最优选，能促进胞外多聚物的分泌，从而有利于颗粒化性能提高，维持颗粒稳定结构，并且提高了污染物去除效率。在投加不同粒径的反应器中，通过菌群分析，曲霉Aspergillus作为优势载体菌种在对照组絮状污泥、大、中和小尺寸反应器中占比分别是4。17％、85。67％、47。20％和58。00％。此外，大尺寸颗粒反应器中，细菌种类NOB、PAO占比相比其他反应器明显更高，其中反硝化菌Ferruginibacter、Castellaniella等丰度较高，脱氮除磷有明显优势，L-AGS体系6 h内氨氮的去除率为77。2％，总氮去除率为52。8％，总磷的去除率为49。2％，硝酸盐的去除率为93。9％。

    好氧颗粒污泥霉菌粒径微环境脱氮除磷

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    小样本数据下基于K-Means聚类和集成学习的混凝投药预测

    王世杰李一鸣植殷武仁超...
    181-188页
    查看更多>>摘要：为了解决混凝投药预测过程中的小样本问题，提出基于K-Means聚类和集成学习的PAC投加量预测方法。首先，根据原水浊度和水温2个特征采用K-Means聚类将水质分为3类，利用分层抽样从3类水质数据中抽取训练集和测试集;其次，基于Bagging集成学习算法，构建由支持向量机、随机森林、Adaboost、GBDT、Catboost、XGBoost和LightGBM共7种学习器组成的PAC投加量集成预测模型(KM-Bagging);最后，以银川市某给水厂2021-2022年的运行数据为例进行验证。结果表明，KM-Bagging模型对小样本的PAC投加量具有较高预测精度，R2超过0。8，MAPE小于5％。采用6个月和9个月的日监测数据预测PAC投加量，适合数据监测时间短、精度要求不高的情况，预测结果可为原水水质发生突变时的PAC投加量调整提供参考。采用1年的日监测数据预测PAC投加量，预测精度能够满足工程应用的要求，可为水厂实际PAC投加提供辅助指导。研究结果对小样本数据下的混凝药剂投加建模与预测具有参考价值。

    混凝投药量预测小样本数据Bagging集成学习K-Means聚类

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    甲壳生物质去除酸性矿坑水中镉的性能与机制

    贾郁菲陈宏坪李婧张文影...
    189-196页
    查看更多>>摘要：采用低成本、可持续修复材料处理酸性矿坑水(acid mine drainage，AMD)具有重要的科研价值和应用前景。选取基围虾、对虾、蛎虾和梭子蟹壳4种甲壳生物质，探究其对AMD模拟水样及恒定pH的AMD水样中镉的去除性能与机制。结果表明:甲壳生物质具有良好的镉去除能力(112。38～235。45 mg·g-1)，其含有丰富的碳酸钙对镉去除起了至关重要的作用，可通过中和作用调高AMD的pH值，降低镉的迁移能力;也可与镉离子形成碳酸镉沉淀，促进镉的固定。此外，甲壳生物质中大量的羟基、羧基等官能团可通过络合作用捕获镉离子。研究结果为甲壳生物质的资源化利用和废弃矿山AMD的低成本、可持续修复提供了理论依据。

    酸性矿坑水甲壳生物质镉虾壳资源化利用

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