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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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    H2O2/NaClO协同体系对废水中次磷酸盐的处理效果及氧化机制

    郭振杰李一兵刘雪瑜张静...
    727-736页
    查看更多>>摘要：本研究以废水中的次磷酸盐(H2PO2-)为目标污染物，比较了过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)和H2O2/NaClO协同体系对H2PO2-的处理效果。结果表明，H2O2/NaC1O协同体系的处理效果最优，能够实现有效氧化H2PO2-生成PO43-。利用自由基淬灭实验和电子自旋共振波谱(ESR)分析发现，该体系中ClO-、·OH、·O2-和1O2是体系氧化H2PO2的活性物种，其中1O2起主要作用。详细探究了 H2O2浓度、NaClO浓度、初始溶液pH、共存无机阴离子(SO42-、NO3-、HCO3-、Cl-)、共存有机阴离子柠檬酸根(C6H5O73-)和腐殖酸(HA)对反应体系氧化H2PO2为PO43-效率的影响。当H2O2和NaClO投加量均为50 mmol·L-1，初始溶液pH为5，反应120 min时，1 mmol·L-1 H2PO2-氧化为PO4-的生成率为88％。该反应体系中SO42-、NO3-、HCO3-和Cl-对H2PO2-的氧化去除无明显影响，但C6H5O73-和HA的存在对H2PO2-的氧化去除有抑制作用。通过在酸性介质(pH＜4。3)下将Fe3+添加到生成的PO43-废水中以形成FePO4沉淀物，实现磷在废水中去除同时回收磷。最后，验证了该体系对含H2PO2-实际废水处理的可行性。以上研究结果可以为含H2PO2-的工业废水处理提供参考。

    次氯酸钠过氧化氢次磷氧化正磷酸盐单线态氧

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    铁铜改性稻壳炭对双氯芬酸钠吸附性能

    裴曼一李梅裴建川杨金艳...
    737-746页
    查看更多>>摘要：以稻壳为原料制备铁铜改性生物炭(FCBC300)，采用扫描电子显微镜、元素组成分析仪、X-射线衍射光谱仪、傅里叶红外光谱仪对其进行了系列基础理化性质表征，通过批量吸附实验研究了 FCBC300在不同pH和干扰离子及有机物腐殖酸(HA)等条件下对双氯芬酸钠(DCF)的去除效果和吸附机制。结果表明，改性后稻壳炭表面负载Fe3O4、γ-Fe2O3和CuO，芳香性增强、亲水性降低，对DCF的吸附性能大幅度提升。pH=5～9条件下，改性稻壳炭对DCF的吸附量约是未改性稻壳炭的20倍，吸附机制以静电作用为主;PO43-的存在对吸附几乎无影响，SO42-、Cl-和HCO3-对DCF的去除虽有轻微抑制作用，但去除率下降幅度均低于5％，HA存在则明显抑制吸附能力;FCBC300对DCF的吸附过程，更符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，预测最大吸附量为476。190 5 mg·g-1。综上所述，FCBC300体现出良好的pH缓冲性、抗离子干扰性和高吸附性能，在废水处理中有较好的应用前景。

    稻壳生物炭改性双氯芬酸钠吸附

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    预曝气+垂直潜流人工湿地处理农村生活污水工程应用

    张儆醒黄锦楼姜姗李静...
    747-757页
    查看更多>>摘要：传统无动力垂直潜流人工湿地，由于内部溶解氧的不足，存在除污能力下降、填料堵塞等问题。本研究采用预曝气的人工增氧方式，设计预曝气+垂直潜流人工湿地模式，以厌氧池+微曝气生物接触池+两级复合垂直流人工湿地的组合工艺，建设晋城市巴公镇农村生活污水治理项目中试端和应用示范端，探讨了实际工程应用对农村生活污水的治理效果，以及预曝气对复合垂直流人工湿地的影响。结果表明，经过8个月的运行，应用示范端出水中TN、NH4+-N和COD值均满足设计出水水质要求，平均去除率分别为88。3％、93。7％和77。4％，且抗冲击能力较强、不易受冬季低温影响;对TP的去除效果较不稳定，对比中试端对TP的平均去除率94。3％，应用示范端对TP的平均去除率仅为17％;预曝气的人工增氧方式，使得系统中一级复合垂直流人工湿地对污水中TN、NH4+-N、TP和COD的平均去除率分别提高了 14。9％、6。8％、4。6％和 10。1％。

    预曝气垂直潜流人工湿地运行效果

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    活性炭对天然有机物氯化过程消毒副产物生成的影响及作用机制

    易聪王毅力黄鑫石宝友...
    758-765页
    查看更多>>摘要：活性炭(AC)与氯均为水处理过程中广泛使用的药剂，在实际使用过程中二者的接触不可避免，因此，深入研究AC对于氯化过程中消毒副产物(DBPs)生成的影响对于饮用水安全有重要意义。本研究对比了 AC对于溶解性天然有机物(DOM)氯化过程中已知DBPs(包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))生成释放的影响，并采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)技术检测分析其滤后水的未知氯化副产物及有机物变化规律。结果表明，在DOM氯化过程中，AC存在时释放的THMs和HAAs浓度较低，但氯的衰减速率更快，这是由于AC本身的强还原性及其他氯代副产物生成导致的。进一步通过FTICR-MS分析未知氯代产物及DOM的变化发现，在2种条件下有163种相同的氯化产物，与不存在AC时对比，AC存在时生成了不同的氯化产物中有57种。此外，AC存在时CHOCl、CHONCl和CHONSCl分子式的数量减少，而CHOSCl分子式的数量增加，并且具有芳香结构的DOM更容易被转化。通过电子自旋共振谱仪(ESR)分析发现AC表面的持久性自由基激发次氯酸钠反应生成的氯自由基(Cl·)是导致氯化产物变化的主要原因。本研究揭示了 AC对氯化过程DBPs的生成影响，对于饮用水DBPs控制具有重要意义。

    消毒副产物活性炭氯化FTICR-MS氯自由基

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    絮凝-O3/MNBs耦合工艺高效处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液

    温朝荣梁慧宇赵晴陈奔...
    766-776页
    查看更多>>摘要：针对垃圾渗滤液纳滤浓缩液可生化性极低而无法进行生物处置的问题，本研究采用絮凝-臭氧微纳米气泡(O3/micro-nanobubbles，O3/MNBs)耦合工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液以期提高其可生化性。通过改变絮凝工艺的絮凝时间，聚合硫酸铁投加量，絮凝转速以及O3/MNBs工艺的臭氧进气量，初始pH，温度等参数来探究絮凝-O3/MNBs耦合工艺最佳工艺参数。结果表明，在絮凝时间为40 min，聚合硫酸铁投加量为10g·L-1，絮凝转速为300r·min-1的最佳絮凝工艺参数下，垃圾渗滤液纳滤浓缩液的色度、腐殖质及COD去除率分别为79。8％、59。2％和73。3％，B/C从0。09增至0。22，生物毒性由92。4％(高毒)降至50。6％(重毒)。垃圾渗滤液纳滤浓缩液絮凝工艺的出水进一步采用O3/MNBs工艺处理，在臭氧进气量为400mL·min-1，初始pH=11，反应温度为30 ℃的最佳工艺参数下，絮凝出水的色度、腐殖质及COD去除率分别达到100。0％、80。8％和38。9％，B/C由0。22增至0。62，生物毒性由50。6％(重毒)降至20。3％(低毒)。结果表明，絮凝-O3/MNBs耦合工艺是提升垃圾渗滤液纳滤浓缩液可生化性的有效方法。

    垃圾渗滤液纳滤浓缩液絮凝臭氧微纳米气泡可生化性

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    Cu/Co共掺杂氮化碳复合材料光-芬顿降解罗丹明B(RhB)

    范新露任学昌杨林海张玉杰...
    777-789页
    查看更多>>摘要：针对金属-非金属复合材料制备条件苛刻、金属离子溶出较高的问题，通过简单的浸渍法和热缩聚法制备了钴、铜共掺杂石墨相氮化碳复合材料。以罗丹明B(RhB)为污染物，研究了催化剂在模拟太阳光下活化H2O2降解RhB的性能。通过XRD、FTIR、XPS和BET等手段，表征分析了催化剂的物化性质，考察了催化剂用量、H2O2浓度、溶液初始pH以及共存无机阴离子对催化剂活化性能的影响。结果表明，Co、Cu以Co—N、Cu—N键的形式稳定存在于复合材料中，限制了钴、铜金属离子的溶出。当CuCN与CoCN的质量比为0。1，得到的复合材料Cu/CoCN(0。1)催化性能最佳。Cu/CoCN(0。1)在初始pH=5。0～12。0内均表现出良好的催化活性。当Cu/CoCN(0。1)和H2O2的用量分别为0。25 g·L-1和20 mmol·L-1时，10 min对RhB的降解率达到96。5％。H2PO42-的存在对RhB的去除有一定抑制作用，HCO3对RhB的去除有促进作用，而Cl-、SO42-和NO3-阴离子对RhB的去除无明显影响。Cu/CoCN(0。1)经4次循环使用后，对RhB的降解率仍能达到91。2％，且Co2+、Cu2+的总溶出质量浓度分别为0。30 mg·L-1和0。56mg·L-1。自由基捕获实验结果表明，·OH和·O2-是降解过程中主要的活性物质。结合催化剂的表征分析和自由基捕获实验提出该催化剂对RhB的降解机理。本研究结果可为非均相类芬顿技术在印染废水处理中的应用提供理论参考。

    双金属掺杂复合材料光芬顿降解罗丹明B

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    下凹式绿地内气压变化及其对雨水蓄渗过程的影响

    黄琪琪陈皑曲丹王渝超...
    790-798页
    查看更多>>摘要：通过研究不同降雨、土壤性质条件下下凹式绿地土内气压的变化及其对雨水蓄渗过程的影响，从而对下凹式绿地的设计优化提供依据。研究发现，下凹式绿地土内气压的产生时间随土层加深逐渐推迟，表层土(0～10cm)与中层土(10～30 cm)的气压峰值基本一致，底层土(30～40 cm)气压峰值降低，主要由于随着土层深度的增加土壤空气含量降低。下凹式绿地内的气压可分为潜伏期、攀升期、平滑期和缓慢下降期4个阶段。下凹式绿地土内气压受降雨强度影响显著。当降雨重现期由1a增大到3 a时，土内气压峰值由697。8 Pa增加至1 101。5Pa。气压产生后影响表层积水下渗，当降雨重现期由1a增加到3 a时，所需渗水时长由320 min延长至750 min，降雨重现期为5 a时所需渗水时长延长至960 min。土内气压随着土壤含水率的增加而增大，当土壤含水率由2。1％增大到19。3％时，气压峰值累计增长97％，稳渗期渗水速率由0。68 mL·s-1降低到0。06 mL·s-1，60 min内的径流入渗量减少98。8％。植被覆盖层对下凹式绿地土内气压产生的作用较小。研究成果对提高下凹式绿地对于雨水径流的调蓄效能，提高低影响设施对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用具有指导意义。

    下凹式绿地土内气压雨水径流入渗入渗量

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    A/O双污泥工艺脱氮性能

    韦皓天岳学海谭浩刘鸿...
    799-807页
    查看更多>>摘要：针对传统A/O(anaerobic/oxic)工艺中反硝化细菌对有机物的利用效率低、A2N(anaerobic/anoxic-nitrification)工艺工序繁琐和出水氨氮浓度较高的问题，提出了一种泥水分离反应器，将双污泥体系与A/O工艺结合构建A/O双污泥工艺。对工艺运行过程的脱氮性能、微生物群落变化及氮素转化规律进行了研究，根据研究结果评估泥水分离反应器和A/O双污泥工艺在实际应用中的开发潜力，并总结工艺和反应器需要优化的问题，提出解决问题的思路。结果表明:在进水氮负荷为0。11 kg·(m3·d)-1条件下，工艺的氮去除负荷可以达到0。089 kg·(m3·d)-1，NH4+-N去除率超过95％、COD去除率超过90％，TN去除率达到80％以上，该工艺能够实现长期稳定运行。反硝化过程反应速率是提升A/O双污泥工艺脱氮效率的限速步骤，强化有机物在缺氧池中的接触停留是有机物利用率提高的关键。因此，需要对现有碳源的投加方式、污水的进水方式或工艺的反应器数量进行优化，进一步提高工艺对碳源的利用效率。微生物群落结构表明陶厄氏菌(Thauera)、硝化螺杆菌(Nitrospira)、Caldilineaceae等硝化反硝化功能菌属与主导异养硝化-好氧反硝化过程的副球菌(Paracoccus)共同协作是维持高NH4+-N去除率和TN去除率的原因之一。综上所述，A/O双污泥工艺具有良好的脱氮性能，具备实际应用价值，同时该研究结果可为工艺及反应器存在的缺陷进行后续优化研究提供参考。

    A/O双污泥工艺泥水分离脱氮性能内循环

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    脉冲电絮凝-膜分离反应器的膜污染控制机制

    李发祥朱宗强孙境求胡承志...
    808-816页
    查看更多>>摘要：为了改进直流电絮凝膜分离反应器(electrocoagulation-membrane cathode reactor，ECMCR)在实际应用中存在极板钝化、能耗高等不足，本研究开发了脉冲电絮凝膜分离反应器(pulsed electrocoagulation-membrane cathode reactor，PECMCR)，并分析了其中的膜污染控制机制。研究发现ECMCR对腐殖酸(humic acid，HA)的去除率最高可达85。23％，相比之下相同产铝量和能耗下脉冲电絮凝膜分离反应器对HA的最佳去除效率可达到90％以上，且跨膜压差分别降低了 36％和20％。PECMCR相较于ECMCR具有更好的HA去除效果和膜污染缓解效果，这可能是因为在脉冲电场的作用下，金属阳离子在溶液中加速扩散，减少或消除了金属阳极的钝化现象，从而有效提高HA的去除效率。而且HA与膜阴极之间的静电斥力降低了 HA污染物在膜上的粘附，有助于进一步缓解膜污染。另外，脉冲电絮凝可以缓解电极钝化，有助于进一步节省能耗。此研究结果为PECMCR应用于水处理过程中膜污染控制提供了新的解决方案。

    腐殖酸电絮凝膜分离滤饼层

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    煤化工废水零排放系统反渗透过程的水质变化特征

    段宁鑫郑利兵钟慧王燕翔...
    817-829页
    查看更多>>摘要：反渗透(RO)系统的稳定运行是煤化工厂废水实现零排放的关键。以我国北方某煤化工厂废水零排放(ZLD)系统为对象，重点分析多级RO过程中溶解性有机物(DOM)的变化特征，明确关键有机物的组成，并评价ZLD系统的运行特征与效能。结果表明，预处理可有效降低废水硬度，其他离子与污染物主要在RO阶段去除。废水中DOM主要以芳香蛋白类物质、腐殖质类物质和微生物代谢产物(SMP)类物质为主。预处理阶段对SiO2的混凝去除效果较差(25。40％)，RO进水SiO2浓度较高，两级RO过程和高效反渗透段(HERO)对SiO2的浓缩倍数分别为5。36/3。83，存在较高的膜面Si污染潜势。中水RO阶段有效截留腐殖质类和蛋白质类物质，而浓水RO阶段对色氨酸和SMP的去除效果较差。硅与有机物污染是RO过程的主要问题，因此，需强化预处理阶段有机物和硅的去除、优化药剂投加策略，加强对DOM和微生物的控制，进而实现系统运行效能的提升并减缓膜污染。

    煤化工废水反渗透零排放光谱法溶解性有机物

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