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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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    硅钙源固废负载钴基催化剂活化过一硫酸盐降解双酚A的性能及机理

    白文胜王迎庆苏义平沈雪华...
    2918-2929页
    查看更多>>摘要：大宗硅钙基固废的高效清洁利用一直是研究的热点,由于其共存物相种类杂、微观结构差异大等复杂难题,导致目前主要以建材化和筑基修路等低值资源化利用为主,缺乏市场竞争力而消纳有限,实现硅钙基固废的绿色高值化利用至关重要.本研究以钢渣和粉煤灰等典型硅钙基固废为原料制备了钢渣源Co@SS-CSH-700和粉煤灰源Co@FA-CSH-700 2种催化剂,用于降解污水中的双酚A.结果表明,Co@FA-CSH-700的结构更蓬松,可为过一硫酸盐(peroxy-monosulfate,PMS)提供更多活性位点,促进了双酚A(bisphenol A,BPA)降解.在PMS/Co@SS-CSH-700体系下,30 min内BPA的降解率均超过99.9％,而在PMS/Co@FA-CSH-700体系中,BPA在5 min内即可完全降解,展现出极高的催化效率.此外,SO4·-自由基是BPA降解的关键活性物种,而·OH和1O2的作用较小.基于上述研究,提出了固废源负载型钴基催化剂活化PMS降解BPA的机理,以上研究结果可为工业固废资源化制备高效催化剂并处理有机污染物废水提供新的技术路径.

    钢渣粉煤灰水合硅酸钙含钴废水过一硫酸盐双酚A

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    不同阳极自产氧化剂的电动迁移及对蒽的降解

    梁佳琦陈睿涵仓龙
    2930-2938页
    查看更多>>摘要：针对电动-原位化学氧化技术中需要外源投加氧化剂的问题,以3种典型阳极材料(BDD,Ti4O7和RuO2/Ti)为研究对象,以硫酸钠溶液为电解质,采用反应池和电动土柱实验,研究了不同阳极自产氧化剂的能力、氧化剂在土柱中的迁移及对有机污染物蒽的去除规律.结果表明,阳极自产氧化剂的最优条件为BDD为阳极、使用阳离子膜、30 mA·cm-2和0.6 mol·L-1的Na2SO4浓度,产生的过硫酸盐(PS)浓度最高达到105.1 mmol·L-1.在电动土柱实验中,阳极产生的PS在电渗流的作用下由阳极向阴极迁移,其中BDD阳极处理的电解液和土壤溶液中PS的浓度最高,浓度为0.079～4.52 mmol·L-1,而Ti4O7和RuO2/Ti阳极处理中PS的最高浓度仅为0.195和0.211 mmol·L-1;PS在迁移的过程中被分解成强氧化性的自由基,从而可去除土柱中的有机污染物蒽,在BDD阳极处理中蒽的去除率可达到64.8％～82.5％,呈现从阳极到阴极逐步下降的规律,与土柱中的PS浓度分布规律一致.以上研究结果可为电动-原位化学氧化技术的发展提供技术支持.

    阳极氧化剂过硫酸盐电动蒽

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    不同氢分压对氨氮和CO2同步合成微生物蛋白的影响

    肖祥杰陈进吴和瀛杨紫怡...
    2939-2946页
    查看更多>>摘要：氢氧化细菌(HOB)可同步实现氨氮转化和CO2固定并产生微生物蛋白,具有广泛的应用价值.本研究探究不同氢分压对HOB体系内CO2固定、氨氮转化以及产蛋白过程的影响.结果表明,HOB体系的性能随氢分压的增大而加强.氢分压为0.8 bar时,细胞密度(OD620)和RuBP羧化酶浓度达到最大(OD620=0.50;酶浓度为(41.27±1.20)ng·L-1),同时CO2固定速率和氨氮转化率最高,分别为0.06L·(L·d)-1和68.48％.当氢分压较高时(≥0.8 bar),HOB产微生物蛋白的能力得到显著增强,蛋白产量高于1.3 g·L-1,蛋白含量高于68％,且氨基酸产量高于950mg·L-1.通过关键因子的相关性分析,氢分压与HOB体系内CO2固定速率、H2消耗速率、细胞干质量、粗蛋白含量的相关性显著(R2＞0.8),与氨氮转化率之间存在显著的二次关系(R2=0.99).因此,利用HOB合成微生物蛋白的过程中,可通过适当增加氢分压来优化系统运行,从而为后续高效、高质合成微生物蛋白的应用提供数据支持.

    氢氧化细菌氢分压CO2固定微生物蛋白

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    生物炭负载纳米零价铁强化脱氮副球菌去除硝酸盐及微生物代谢特征解析

    姚变孙成驹王龙飞
    2947-2956页
    查看更多>>摘要：纳米零价铁(nZVI)与反硝化菌等微生物的耦合在河湖硝酸盐修复领域具有应用潜力,但存在nZVI生物毒性较强、颗粒易团聚等问题,将其负载到载体材料上可以有效缓解以上问题.其中生物炭负载nZVI材料在促进硝酸盐去除方面表现出优越性能,但现阶段该材料强化反硝化菌生物脱氮的机制尚不明确.本研究制备了代表性生物炭负载纳米零价铁材料(BC/ZVI),接着采用反硝化模式微生物脱氮副球菌(Paracoccus denitrifican BNCC336866)为实验菌种,构建系列批次实验考察BC/ZVI强化脱氮副球菌硝酸盐去除过程,结果表明ZVI的还原作用可贡献硝酸盐总去除量的5.3％～15.6％.相较于仅添加脱氮副球菌的对照组,BC、ZVI和BC/ZVI的添加不同程度上强化了体系的脱氮效能.最后通过非靶向代谢组学分析证实BC/ZVI主要从促进脱氮副球菌的跨膜转运过程、物质代谢和能量供应、蛋白质和细胞壁的合成等方面增强脱氮副球菌细胞生长与增殖,从而强化其脱氮过程.

    生物炭负载纳米零价铁反硝化脱氮副球菌代谢组学

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    基于改进鲸鱼算法优化GRU-CNN的溶解氧预测

    胡龙元刘黎志
    2957-2964页
    查看更多>>摘要：为了提高相关模型在长江调关水质断面的溶解氧预测精度,基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU),卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)提出了一种混合预测方法.模型通过GRU提取水质数据的长期历史特征,通过CNN对GRU的输出和输入进行卷积提取短期特征,将两者进行算术拼接得到最终预测结果.通过将Tent混沌映射、自适应惯性权重和遗传算法(genetic algorithm,GA)引入WOA算法,解决WOA算法初始化种群质量较低,易早熟和对参数设置敏感的问题之后,再使用改进鲸鱼算法(IWOA)对模型进行参数寻优.实验结果表明,所提出的改进鲸鱼算法优化GRU-CNN(IWOA-GRUC+)模型具有出色的效果,其MAPE仅为2.27％,在RMSE、MAE和R2这几项指标上,分别达到了 0.339％、0.216％和0.913％的优良表现.IWOA-GRUC+模型一定程度上提高了传统模型在溶解氧(DO)预测中的性能.

    溶解氧预测门控循环单元卷积神经网络鲸鱼优化算法遗传算法

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    共同富裕示范区目标下浙江省全域"无废城市"建设的协同路径研究

    雷凯歌陈齐陈张宇张绛...
    2965-2971页
    查看更多>>摘要：浙江省高质量建设共同富裕示范区与全域"无废城市"建设在路径上存在协同性,探究两者内在联系机制,有利于促进协同发展,推进社会进步.本研究从经济发展、社会共享、环境治理三个角度梳理全域"无废城市"建设与共同富裕示范区目标实现的理论内在关系.通过文献阅读探究两者评价体系的指标联系,并选取浙江省各区市,将"无废城市"指标与共同富裕指标进行定量相关性分析,以加深理论基础.从推进循环经济、加强公共服务和助力生态文明建设三个方面提出浙江高质量建设共同富裕示范区目标下全域"无废城市"建设协同路径的政策决策建议.

    全域"无废城市"共同富裕协同路径

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    基于LCA方法的光伏产品碳足迹量化评价与低碳设计

    刘含笑朱前林林青阳周烨...
    2972-2981页
    查看更多>>摘要：电力行业作为我国最大的碳排放源,承受着巨大的减排挑战.由于光伏技术对我国电力行业实现零碳转型至关重要,针对光伏产品开展直观、全面的命周期温室气体排放量评价具有重要的意义.介绍了光伏产品碳足迹评价的标准、发展过程以及评价体系和方法,比较了基于投入产出法、生命周期法和IPCC清单法的优缺点与适用性,详细分析了 LCA方法在我国光伏产品碳足迹评价的应用流程和计算方法.研究依据原材料供给、能源输入输出、运输、建设、安装、调试、运营维护等主要研究边界,将系统边界划分为上游、核心和下游3个环节,并解释了下游是否纳入碳评价的情景.综述了产品类型、用能结构、工艺流程、减排技术等因素对光伏产品碳足迹评价的影响;分析了当前光伏产品碳足迹评价在方法论、成本、技术、政策等方面面临的挑战;讨论了光伏与其他新能源在技术、经济、环境效益的比较分析.结果发现,上游光伏组件制备过程资源需求种类多、碳排放量占总量的80％以上.基于潜在问题,阐述了未来针对光伏产业进行基于低碳设计的绿色转型发展方向与建议,以清洁能源的开发利用为典型的能源转型是实现各国碳中和与可持续发展目标的必要手段.

    光伏碳足迹生命周期评价

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    超临界CO2旋转磨料射流颗粒跟随特性

    庞照宇王海柱陈健翔李嘉文...
    2982-2994页
    查看更多>>摘要：超临界CO2作为油气钻井与完井工作流体,有助于缓解水资源消耗、节能减排、改善大气环境质量,同时实现CO2利用与埋存,助力我国双碳目标的实现.超临界CO2旋转磨料射流是结合了超临界CO2流体特性与旋转磨料射流的双重优势,有望实现高效破岩成孔.为探究超临界CO2旋转磨料射流的颗粒跟随特性,建立了超临界CO2旋转磨料射流数值模型,采用discrete phase model(DPM)模型追踪磨料颗粒在旋转射流和锥形射流流场中的运动轨迹,利用颗粒冲蚀模型定量表征磨料颗粒的冲蚀强度,对比分析了磨料粒径、磨料类型和磨料浓度对旋转射流流场和冲蚀强度的影响.结果表明,超临界CO2旋转磨料射流在射流速度、冲击压力和磨料冲蚀速率等方面均优于磨料水射流.与锥形射流相比,旋转磨料射流能显著扩大冲蚀面积、增强破坏范围.磨料参数的优选需要兼顾超临界CO2旋转磨料射流冲蚀速率与冲蚀范围之间的平衡.通过增加磨料粒径和密度可以提高超临界CO2旋转磨料射流的冲蚀强度,但是由于超临界CO2携岩能力的限制,射流冲蚀范围会逐渐降低.增加磨料浓度,虽然流体速度和颗粒速度降低,但是较高的颗粒冲击频率弥补了颗粒速度损失带来的影响,射流冲蚀范围和冲蚀强度均呈现增大趋势.本研究结果有望为进一步扩大推广超临界CO2射流的工程应用提供理论基础.

    CCUS超临界CO2射流旋转磨料射流颗粒跟随

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    地下水污染原位修复技术在离子型稀土矿区的工程应用

    罗育池韩奕彤王刚刘畅...
    2995-3005页
    查看更多>>摘要：为解决离子型稀土矿区地下水酸化以及高浓度氮污染问题,探索可行的原位修复技术路线,选择广东省某典型离子型稀土历史遗留矿区,优选并联合运用多项原位修复技术,集成了"植物修复+原位化学耦合微生物+可渗透反应墙"技术体系,实施了地下水污染修复试点工程,周期为7个月.植物修复工程选种对氮素具有较强吸收能力的香根草、芒草等草本植物,植株密度4株·m-2,草籽撒播量25 g·m-2,有效减少了表层土壤氮素向下迁移污染地下水;原位化学耦合微生物工程针对NH4+-N高浓度污染区共布设300 口注射井,通过间歇性曝气以及碱剂、微生物菌剂、零价铁高压注射,动态调控好氧硝化和厌氧反硝化作用,工艺参数为地下水pH=7～8、含水层有效菌含量＞105 CFU·g-1、Fe含量＞2mg·g-1,靶向削减地下水污染高值;可渗透反应墙工程布设于试点区域下游,规格为20m×10.5m×4.9m,分区填充微生物菌剂11t、零价铁20 t、碱剂3t、玉米芯22 t、沸石400 t、生物炭100t,实现了地下水末端深度修复.修复后,试点区域地下水NH4+-N高值区污染削减超过90％,反应墙下游水质优于Ⅲ类标准(GB/T 14848-2017),NH4+-N和NO3--N最高去除率分别达到99.7％和96.9％.结果表明,试点工程修复效果显著,在相关应用案例中处于领先水平,具有很强的工程示范意义和推广应用价值.

    离子型稀土矿地下水污染修复工程原位化学耦合微生物可渗透反应墙

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    应用A2/O生物接触氧化工艺处理低碳氮比污水工程设计与处理效能

    吴广祥李德强刘鹏程马军...
    3006-3012页
    查看更多>>摘要：在污水处理厂运行过程中低碳氮比污水难于处理,特别是工业废水或城市污水雨季期间,处理效果不稳定,出水水质差,需要投加大量碳源,是目前迫切需要解决的问题.本研究探讨了东莞市长安镇第四工业区污水处理厂(厌氧-缺氧-好氧(A2/O)生物接触氧化工艺)在低碳氮比(BOD·NH3-N-1)和低碳磷比(BOD·TP-1)条件下的水质指标变化规律.长安镇第四工业区污水处理厂采用"预处理水解酸化+A2/O生物接触氧化+化学除磷"工艺,在预反硝化池后增设水解酸化池对进厂污水进行预处理水解酸化,提高其可生化性;采用A2/O生物接触氧化工艺进行同步脱氮除磷生化处理;采用化学除磷降低出水中磷浓度.污水处理厂采用半地埋连体式建设,主要构筑物及设备水力停留时间、BOD5容积负荷等参数满足规范要求.项目建成后进行调试挂膜和试运行,工艺设备运行稳定,对生活污水污染物去除效果良好,具有良好的工程适用性,是推进污水处理减污降碳、降本增效的可行技术选择.

    污水处理厂厌氧-缺氧-好氧生物接触氧化工艺

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