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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。
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    大冶湖沉积物-上覆水As时空分布及释放特征

    涂可为李海波张冬萍马杰...
    2814-2824页
    查看更多>>摘要：该研究以大冶湖沉积物-上覆水砷(As)为研究对象,于冬(2月)、夏(8月)两季分别采样,分析As含量、赋存形态和时空分布特征,并开展沉积物-水界面As释放通量影响因素研究,最后采用地质累积指数法、潜在生态风险指数法对大冶湖沉积物As生态风险进行评价,以期为大冶湖及其他长江中下游城市浅水湖泊As污染的精准防治提供理论依据与指导.结果表明,大冶湖As含量及分布季节性差异显著,上覆水中As质量浓度在冬、夏两季平均值分别为3.38μg·L-1、51.6 μg·L-1,冬季As质量浓度满足地表水环境质量Ⅲ类标准,而夏季质量浓度波动较大,高浓度点位主要分布于中部及东南部区域;沉积物As含量在冬、夏两季平均值分别为79.6、94.6 mg·kg-1,其空间分布不均匀,主要富集在大冶湖西部与中部,分析发现这与人为活动息息相关.沉积物中As赋存形态主要以稳定的残渣态形式存在,夏季可提取态As占比大于冬季,意味着夏季潜在生态风险更大.As释放通量实验结果表明,沉积物As释放通量与环境pH呈负相关性,而与温度呈正相关性,扰动和好氧状态均能促进As的释放.生态风险评价结果表明,大冶湖沉积物As污染较严重,且夏季污染高于冬季,亟需开展大冶湖As污染防治与生态保护工作.

    大冶湖沉积物砷时空分布释放特征

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    基于印染物化污泥的高效氧化-BAF工艺深度处理印染生化尾水

    张尧崔康平刘俊袁新锐...
    2825-2833页
    查看更多>>摘要：针对目前印染废水生物降解性差,生化尾水达标难问题,本研究构建了高效氧化-曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)工艺对尾水进行深度处理,利用过硫酸盐高级氧化方法提高尾水生化性,然后通过BAF生物处理实现印染生化尾水的达标排放.此外,针对印染污泥难处置问题,分别研发了污泥基生物炭催化剂和污泥陶粒材料,并应用到组合工艺中.结果表明:利用物化污泥制备氧化工艺催化剂,在催化剂投加量为2g·L-1,过硫酸氢钾(peroxymonosulfate,PMS)投加量为4 mmol·L-1,pH为7的最佳参数下得出生化尾水的UV254去除率为68.1％,COD去除率为66.0％,BOD5/COD增加至0.35,能有效提高尾水的可生化性.相比较市售陶粒填料,自制污泥陶粒填料比表面积更大,微生物附着量更多,氧化后的尾水通入装填污泥陶粒的Z-BAF反应器,在水力停留时间10h、气水比7∶1的最优运行条件下,出水指标均可稳定达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012).该组合工艺利用物化污泥资源优势,以废治废,为印染废水处理提供一种绿色、经济环保的工艺方案.

    印染生化尾水高效氧化-BAF工艺印染污泥污泥基生物炭污泥陶粒

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    全湖规模下硅基固磷材料Zeofixer?对我国典型区域湖泊中营养盐的削减效果

    王哲包成燕王杰谢强...
    2834-2843页
    查看更多>>摘要：投加钝化剂是控制湖泊营养盐浓度的重要方法.然而相关研究多在实验室开展,不利于其效果的客观评估.本研究以新型钝化剂——硅基固磷材料Zeofixer®为研究对象,测定了其对磷和氨氮吸附容量,并考察了其在我国不同区域4个景观湖泊中的营养盐控制效果,同时评估了控制效果的稳定性.结果表明,Zeofixer®中La3+溶出率为0.0038％,远小于锁磷剂Phoslock®.Zeofixer®对磷和氨氮的Langmuir最大吸附量分别是21.37和8.28 mg·g-1.投加162 d后,S景观湖泊(位于上海)的TP、TDP和DIP质量浓度分别由0.74、0.61和0.52 mg·L-1下降到0.24、0.06和0.01 mg·L-1,相应的削减率分别为67.57％、91.80％和98.08％,Zeofixer®对DIP的削减效果好于TP和TDP;NH4+-N的质量浓度由1.28 mg·L-1降低到0.47 mg·L-1,削减率为63.28％.投加10d后,J、H和N景观湖泊(分别位于江苏、湖北和内蒙古)中TP质量浓度分别由0.45、0.11和0.10 mg·L-1下降到0.17、0.04和0.01 mg·L-1,相应的削减率分别为62.22％、63.63％和90.00％;H和N湖泊中NH4+-N质量浓度分别由1.47和0.58 mg·L-1下降到0.68和0.19 mg·L-1,相应的削减率分别为53.74％和67.24％.在pH 13的溶液作用下,Zeofixer®固定的磷仅有8％再释放,说明在再悬浮进入真光层时,Zeofixer®的磷固定效果具有稳定性.

    全湖规模硅基固磷材料营养盐削减

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    磁性载镧水凝胶对低浓度磷的吸附性能

    王亚静杨梦鑫刘柏利邢琳琼...
    2844-2856页
    查看更多>>摘要：以壳聚糖和聚乙烯醇为载体,采用共沉淀法制备了负载金属镧的磁性水凝胶吸附剂(M-La-CS/PVA),探究了其对水中磷酸盐的吸附特性及机理.M-La-CS/PVA饱和磁化强度为6.14 emu·g-1,在25 ℃时饱和吸附量为45.27 mg·g-1.在初始磷酸盐质量浓度为0.5 mg·L-1下,pH=3～10宽范围内磷酸盐去除率保持61.40％～92.37％,在pH=4时去除率最高.M-La-CS/PVA最佳投加量为2.0g·L-1,共存阴离子NO3-、Cl-及SO42-对磷酸盐吸附几乎无影响,CO32-在10mmol·L-1时会抑制磷酸盐吸附,磷酸盐去除率降低了 11.34％.M-La-CS/PVA吸附磷酸盐的过程符合准二级动力学和Freundlich等温模型,为非均相多分子层化学吸附.P-O与La-O-P之间的化学键和静电吸附作用在磷酸盐吸附中起主导作用.以3 mol·L-1 NaOH和1.5 mol·L-1 NaCl为解吸液,经过5次吸附-解吸循环后,M-La-CS/PVA仍保持73.03％的吸附容量,是一种可磁性回收,性能稳定的高效磷酸盐吸附剂.

    镧水凝胶吸附磷酸盐磁性回收

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    落叶生物炭对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能及机理

    米世灿陈芳刘梦琦么强...
    2857-2868页
    查看更多>>摘要：针对水体重金属污染和落叶难以有效利用的问题,本研究以三球悬铃木和垂柳2种树木的落叶为原料制备生物炭,采用BET、SEM、FTIR等方法对其微观结构和组成进行分析,并通过吸附实验研究了 2种生物炭对水中镉离子(Cd2+)的吸附性能及其影响因素.结果表明,Cd2+的去除率与溶液pH和生物炭的投加量呈正相关,与电解质CaCl2浓度呈负相关.2种生物炭的吸附过程均符合Elovich方程和准二阶动力学方程,以非均相化学吸附为主.三球悬铃木落叶生物炭(BCP)和垂柳落叶生物炭(BCS)的吸附过程分别符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,最大的吸附量分别为5.57和10.18mg·g-1.根据正交实验,BCP和BCS 对水中Cd2+的最佳吸附条件分别为:CaCl2浓度为0.05mol·L-1,pH=7,BCP投加量为0.05 g,热解温度为500 ℃;CaCl2浓度为0 mol·L-1,pH=7,BCS投加量为0.05 g,热解温度为400℃.本研究为水中Cd2+的去除以及落叶的资源化利用提供了可借鉴的方法和重要的科学依据.

    生物炭落叶Cd2+吸附重金属

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    高比表面积MnxZr1-xOy催化剂的制备及其在室温下催化氧化甲醛的效果

    唐瑞玖施辉秋郑振贾丽娟...
    2869-2877页
    查看更多>>摘要：甲醛作为室内空气污染物之一,对人体产生的危害不可逆转.因此,高效去除甲醛成为研究热点之一.该研究采用共沉淀法得到不同活性的MnZr1-xOy催化剂,利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET、XPS、O2-TPD等方法对材料进行了表征分析,评价了不同锰锆摩尔比在室温下催化氧化甲醛的影响效果.结果表明,锰与锆的摩尔比为2:1时反应得到的Mn0.67Zr0.33Oy催化氧化甲醛效果最好,去除率达到100％,反应50 h后催化剂的活性仍在90％以上.表征结果表明,Mn0.67Zr0.33Oy催化剂拥有最大的比表面积(215.1 m2·g-1),加大了气体与催化剂的接触面积,表面活性氧和高价态Mn含量高成为催化剂性能优异的主要原因.

    MnxZr1-xOy甲醛催化氧化室温

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    基于正交实验探究Fe-Beta分子筛催化剂SCR脱硝性能

    肖萌岳俊杰李彭辉郭铭玉...
    2878-2888页
    查看更多>>摘要：该研究采用正交实验探究并制备性能优异的Fe-Beta催化剂用于高效脱除氮氧化物.通过合成一系列Fe-Beta 催化剂,并考察其在NH3选择性催化还原NOx反应中的催化性能,筛选出最优配方:硅铝比为30、固液比为1∶20 g·mL-1、采用 Fe(NO3)3·9H2O 制备的前驱体溶液浓度为 0.02 mol·L-1.Fe/Beta-30-1∶20(0.02)催化剂在 350～450 ℃内NO转化率在90％以上且具有优异的N2选择性.此外,Fe/Beta-30-1∶20(0.02)催化剂具有良好的抗SO2性和抗H2O性能以及优异的水热稳定性.表征结果表明,由于分子筛与金属离子之间存在协同作用,在Beta分子筛中添加适量的铁(2.18％)时,会增加SCR反应活性位点数量,拓宽活性温度窗口.同时,Fe-Beta催化剂具有较大的BET比表面积、较均匀的粒径尺寸以及孔径分布均匀,有助于NH3-SCR反应进行.

    Fe-Beta催化剂分子筛选择性催化还原正交实验抗中毒性能水热稳定性

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    污泥热水解滤液作为外碳源对生物脱氮系统性能和微生物群落结构的影响

    余芬韩芸周梦雨卓杨...
    2889-2898页
    查看更多>>摘要：剩余污泥热水解滤液作为生物脱氮系统的外碳源,可提高污泥中COD利用效率,实现污泥资源化利用.在探究不同热水解预处理温度所得热水解滤液特性的基础上,采用小试厌氧/缺氧/好氧(anaerobic/anoxic/oxic,A2/O)系统探究污泥热水解滤液作为外碳源对生物脱氮过程的影响.结果表明,不同热水解预处理温度所得污泥热水解滤液最大比反硝化速率无显著差异.热水解预处理条件为165℃、30 min,剩余污泥中COD溶出率和蛋白质溶出率较高,可分别达44.23％和48.92％.以实际工程所采用的热水解预处理条件(165℃、30 min)所得污泥热水解滤液作为外碳源进行连续试验.在污泥热水解滤液的体积投配率为0.6％时,系统TN去除率和最大反硝化速率最高可达79.62％和17.55 mg N·(g VSS·h)-1,与添加乙酸钠时脱氮性能相当.对比外碳源为乙酸钠时微生物群落结构,引入污泥热水解滤液后,反硝化菌相对丰度增至18.55％,且反硝化除磷菌Dechloromonas相对丰度由3.04％增至3.72％,说明污泥热水解滤液可强化反硝化过程与生物除磷过程的耦合,进而提升有机碳源利用效率.综上,污泥热水解滤液作为外碳源可显著提升A2/O系统反硝化性能,强化反硝化菌群结构,实现污泥资源化回收利用并同步提升污水营养物去除效率.

    剩余污泥热水解预处理生物脱氮外碳源

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    预处理策略对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响及能量平衡分析

    潘志勇孙璇黄雅丽王国祥...
    2899-2907页
    查看更多>>摘要：为提高餐厨垃圾厌氧消化产气性能,评估不同预处理策略的有效性和经济可行性.采用全自动CH4潜力测试系统(AMPTS Ⅱ),探究不同预处理策略(超声、碱处理、中温、高温)对餐厨垃圾厌氧消化产CH4性能及其能量平衡的影响.研究结果表明,不同预处理策略对CH4累计产量的提升效果介于7.9％～16.3％,高温预处理后的累积CH4产量最高,达到225.0 mL CH4·(g·VS)-1,对照组的累计CH4产量仅为193.5 mL CH4·(g·VS)-1.此外,比较不同模型的适用性,其中修正的Gompertz二阶模型解释了餐厨垃圾两阶段的降解特性,为第二阶段难降解物质产CH4潜力提供了预测.厌氧消化过程中溶解性有机物(SCOD)、氨氮、蛋白质和多糖浓度变化趋势与CH4产量一致,表明预处理后的餐厨垃圾能够提供更多的有机消化物质,提高厌氧消化的效率.预处理后餐厨垃圾表面结构的空隙变大,空隙更密集,给厌氧微生物提供更多的附着点,提高厌氧消化系统产气速率.能量平衡分析结果表明,不同处理组的能量提升效益介于8.3％～15.1％,高温组的净能量收益最高为293.5 kJ.这将为今后优化餐厨垃圾预处理策略提供理论参考依据,为餐厨垃圾资源化和能源化利用提供新途径.

    餐厨垃圾预处理策略厌氧消化动力学模型能量收支

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    稻田土强化好氧颗粒污泥同步除污资源化的效果与机制

    冯思琪郭媛权晨妍李家科...
    2908-2917页
    查看更多>>摘要：好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)技术在同步实现污水处理与资源化利用方面显示出巨大潜力,对其进行强化是推动该技术绿色发展的重要研究方向.该研究基于天然稻田土内含氧化还原微环境和有机胶体物质的优良特性,提出将其作为新接种源引入AGS系统,探究了投加稻田土对反应器去污效能、污泥颗粒化进程、类藻酸盐胞外多糖(alginate-like exopolysaccharides,ALE)分泌和微生物群落结构的影响,解析了稻田土同步强化AGS除污资源化的作用机制.结果表明:在稻田土与活性污泥接种比为2:3的条件下,加入稻田土的反应器启动时间比对照组提前30d左右,成熟颗粒污泥的SVI30约为76 mL·g-1,MLSS为1.5 g·L-1左右,平均粒径达到653.8 μm,ALE产量为21.75 mg·g-1VSS,这些特性均显著优于对照组.此外,稻田土的添加使AGS富集了优势菌OLB8(17.6％)、Thiothrix(11.1％)和Micavibrionales(8.2％),有助于污泥对总氮的去除,以及对碳素的捕集并转化为ALE.本研究可为AGS系统的快速启动、稳定运行及高附加值产物回收利用提供方法参考.

    好氧颗粒污泥稻田土类藻酸盐胞外多糖高附加值产物

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