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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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    氧化镁掺杂改性活性炭的制备及其对彩板印刷VOCs废气的吸附性能及机理

    寇永康党小庆曹利屈嘉鑫...
    1559-1569页
    查看更多>>摘要：针对实际工业应用中活性炭吸附VOCs存在的竞争吸附导致吸附量减少的问题,以彩板印刷过程产生的甲苯、乙酸乙酯、异丙醇为代表,采用浸渍法对煤基活性炭进行掺杂氧化镁改性,提高活性炭在实际应用中多组分吸附体系的吸附容量.结果表明,氧化镁的最佳掺杂比和焙烧温度分别为1％和450℃,相比原始活性炭,AC/MgO-1％在单组分吸附实验中对甲苯、乙酸乙酯、异丙醇的吸附容量分别提高了 42％、18％、25％,在二元吸附实验中,弱吸附质在AC/MgO-1％的被取代量由51％、55％、38％下降至24％、44％、33％,二元竞争作用减弱,吸附容量提高34％～80％;经五次吸脱附循环实验后,AC/MgO-1％的吸附容量仍维持在92.68％以上.DFT计算结果表明,甲苯、乙酸乙酯、异丙醇在AC上吸附的过程中,甲苯为强吸附质,在氧化镁上吸附时异丙醇为强吸附质,氧化镁掺杂可在一定程度上减少二元竞争作用;SEM、BET、FTIR及XRD表征结果表明,掺杂氧化镁虽会减少比表面积,但会增加其极性官能团和活性位点,提高吸附容量.

    活性炭改性吸附VOCsDFT

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    老龄垃圾渗滤液PND-SdAD耦合工艺深度脱氮

    梁慧宇殷万成潘杨锐周子轩...
    1570-1581页
    查看更多>>摘要：针对老龄垃圾渗滤液具有低碳/氮比(C/N)水质特征和传统生物硝化反硝化工艺存在的高曝气能耗与碳源投加量大的问题,本研究通过构建中试规模短程硝化反硝化(partial nitrification and denitrification,PND)-硫驱动自养反硝化(sulfur-driven autotrophic denitrification,SdAD)耦合工艺,以期实现老龄垃圾渗滤液在低曝气能耗和零碳源投加条件下的深度脱氮.中试试验结果表明,PND工艺单元稳定运行阶段可对老龄垃圾渗滤液原液实现(86.0±0.8)％的总氮(total nitrogen,TN)去除效果,随后SdAD自养工艺单元可进一步去除老龄垃圾渗滤液原液(12.9±0.4)％的TN.耦合工艺出水渗滤液TN质量浓度为(38.7±4.6)mg·L-1,满足国家生活垃圾填埋场污染物控制标准(GB16889-2008)中TN的排放要求.同时,PND-SdAD耦合工艺出水渗滤液生物毒性降低约64.6％,毒性等级可由高毒降至低毒,有效降低了老龄垃圾渗滤液的排放风险.此外,综合运行成本分析表明,该耦合工艺垃圾渗滤液吨水综合处理成本仅为24.4元.

    老龄垃圾渗滤液短程硝化反硝化硫自养反硝化零碳源脱氮

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    基于耦合电氧化-还原的反应性电化学膜工艺处理高含氯难处理工业废水

    张璧洁杨奎张众
    1582-1592页
    查看更多>>摘要：由于传统以生化为主的处理工艺通常难以有效去除工业废水中难降解有机物,出水通常无法满足排放标准及回用需求,因此,本研究从电极材料、处理效能、副产物生成与抑制等全面评估了新型反应性电化学膜(REM)技术处理含氯量高的难降解工业废水的可行性.结果表明,在Ti4O7和SnO2-Sb 2种常见的电极材料中,SnO2-Sb REM阳极对有机物的去除率比Ti4O7 REM阳极高约9％～17％.光谱分析结果表明,废水中的腐殖酸类物质、芳香族化合物和共轭大分子均能够被有效氧化分解.在氧化机理方面,高浓度Cl-的淬灭作用削弱了氧化过程中·OH的贡献,原始有机物首先主要通过直接电子转移((DET)过程被分解,随后DET过程与生成的活性氯结合实现了废水的进一步氧化.进一步开发的耦合电氧化和还原过程的反应性电化学膜系统可有效去除有机物并抑制ClO3-和ClO4-的生成,处理4h之后,出水的COD稳定在80 mg·L-1,ClO3-和ClO4-分别稳定在90 mg·L-1和0.25·mg·L-1.该系统的出水符合中国的处理规定的情况下,所需电能仅为7.91kWh·m-3,同时废水中的NH4+-N和NO3--N的去除率也达到100％.以上研究结果表明,反应性电化学膜技术是一项具备前景的处理高含氯量难处理工业废水的技术.

    工业废水反应性电化学膜技术氧化机理氯化副产物抑制

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    溶解性有机物与活性氯物种反应过程中其分子组成对消毒副产物生成的影响

    李淑而张璧洁李梓韶王樟新...
    1593-1603页
    查看更多>>摘要：溶解性有机物(DOM)在紫外/氯(胺)高级处理过程中会与活性氯物种(Cl·和Cl2·-)反应生成消毒副产物(DBPs),进而影响水质的毒性和安全性.本研究详细研究了单一活性氯物种(Cl·或Cl2·-)与不同来源DOM反应生成DBPs的情况,重点探究了 DOM分子组成与生成DBPs质量浓度、种类、毒性之间的相关关系.结果表明:Cl·与DOM反应过程中主要生成的DBPs及毒性贡献者分别为三卤甲烷(THMs)和卤乙醛(HALs).DOM的分子组成与生成DBPs的质量浓度、种类及毒性之间相关性较低,这可能归因于Cl·与不同DOM之间相似的反应活性,而在Cl2·-与DOM反应过程中HAAs和非管制类DBPs分别为主要生成的DBPs和毒性贡献者.此外,生成DBPs的质量浓度、种类及体系的毒性与DOM分子的不饱和度、芳香度、含氧量、极性呈负相关,与DOM中含N、S、P官能团化合物的相对含量呈正相关.本研究推动了 DOM在单一活性氯物种介导下生成DBPs的研究,并为高级氧化工艺参数的优化及高毒性副产物的消减提供依据.

    活性氯物种溶解性有机物消毒副产物分子组成

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    粉态硫自养反硝化膜生物反应器(p-SMBR)的优化调控:水力停留时间和膜通量的影响

    高珊珊解冰瀚耿明月田家宇...
    1604-1613页
    查看更多>>摘要：面向污水厂二级出水深度脱氮的需求,构建了粉态硫自养反硝化膜生物反应器(p-SMBR),探究了水力停留时间(HRT)和膜通量对系统脱氮效果以及膜污染特性的影响.研究结果表明,在HRT为4h时,p-SMBR表现出最佳的反硝化脱氮能力(98％),出水硝酸盐质量浓度＜1mg·L-1;同时可改善滤饼层结构,进而缓解膜污染,运行通量为20L·(m2·h)-1时跨膜压增长速率仅为5.3 kPa·d-1.微生物测序结果表明,Thermomonas和Thiomonas是反应器混合液中相对丰度最高的自养反硝化相关菌属,而Terrimonas和Flavobacterium则是滤饼层中造成膜污染的主要菌属.对p-SMBR的HRT和运行通量进行优化调控,可改变相关菌属的相对含量,进而起到同步高效脱氮与缓解膜污染的作用.

    膜生物反应器粉态硫自养反硝化水力停留时间膜通量膜污染

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    定岗湖湿地水动力及水体交换特性分析

    李正阳刘俊国张晓雷鞠俊彦...
    1614-1623页
    查看更多>>摘要：为最大程度地发挥生态湿地的净化潜能,缓解并改善水体质量.以深圳市定岗湖湿地公园为例,通过不同河床糙率、阶梯水位等因素制定了4种补水方案,基于有限体积法建立了包含水龄模块的二维水动力数学模型,结合3～5m的网格尺度对湖区开展了精细模拟,对比分析了沉淀塘、砾石床、沉水塘和出水塘的水动力空间分布以及水体交换特性.结果表明,在湖区高处的狭长水域开展生态补水措施,在水动力上能提高水体的流动性与交换效果,湖区54.23％的水动力得到明显提升,较其他方案分别提升22.9％、2.6％、1.7％;在水龄上能使84.79％水域在10 d内完全更新一次,远高于其他方案73.66％、82.96％、84.55％.受限于出水塘的东部地形边界局部存在凹岸,4种生态补水措施的形成的滞留区占比分别为0.84％、0.80％、0.79％和0.78％.研究成果不仅可为定岗湖水体流动特性及生态补水效果提供决策支持,还可对城市景观设计以及环境保护提供科学指导.

    二维水动力数学模型生态补水方案水龄数值模拟

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    外加氮源对细菌群落及其降解油基钻屑中石油烃的影响

    张雪梅李斌严海源张贵磊...
    1624-1637页
    查看更多>>摘要：为探究外加氮源种类对细菌群落及其降解油基钻屑中石油烃降解的影响,基于高通量测序技术和石油烃含量测定常规方法,研究了添加6种不同氮源后油基钻屑生物法处理过程细菌群落多样性、组成及主要基因功能的差异,并分析细菌群落变化与石油烃化合物降解之间的相关性.结果发现,不同氮源的添加使油基钻屑中细菌群落结构出现明显差异,但不动杆菌属(Acinetobacter)和红球菌属(Rhodococcus)仍是每个样本中的优势菌属,而不同氮源的添加降低了油基钻屑中细菌群落的多样性和丰富度;添加不同氮源的油基钻屑中细菌群落的主要差异(P≤0.001)菌属是新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)、柄杆菌属(Caulobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和甲基杆菌属(Methylobacterium);磷酸氢二铵和酵母粉加入有效促进油基钻屑中主要石油烃成分的降解,多数降解率可达到60％以上;与油基钻屑中主要石油烃成分降解相关的主要菌株是不动杆菌属、红球菌属、芽孢杆菌属、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)和短波单胞菌属(Brevundimonas)的细菌.通过实验发现外加氮源有利于油基钻屑中主要石油烃主要成分的降解,以期为油基钻屑生物降解技术的现场应用提供参考.

    外加氮源油基钻屑细菌群落生物降解石油烃

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    菌丝球强化耐盐好氧颗粒污泥构建、性能及其微生物群落特性

    陆青青刘勇弟厉巍高会杰...
    1638-1651页
    查看更多>>摘要：基于Martelella sp.AD-3中度嗜盐功能细菌耦合活性污泥这一耐盐有机污染物强化降解体系,探究菌丝球外源投加对构建耐盐好氧颗粒污泥系统(SAGS)和PAHs类污染物去除的影响.以杭州湾潮间带污泥为接种源,在盐度为5％,以葡萄糖和菲为碳源的条件下筛选得到一株耐盐真菌Penicillium sp.L22.发现在pH为7,盐度为3％的条件下,菌丝球的生长量和降解性能都达到最佳.将上述菌丝球投加到Martelella sp.AD-3菌和活性污泥强化体系,进一步研究发现,相比于对照组(AD-3菌+活性污泥),实验组(菌丝球+AD-3菌+活性污泥)虽然造粒缓慢且形成的颗粒较小(平均粒径减小19.3％),但是形成的颗粒结构更加密实稳定,反应器生物量大(VSS增加3.2倍),污泥沉降性更好(SVI5减小24.4％).通过研究胞外多聚物(EPS)发现,菌丝球的投加增加了反应体系中污泥胞外蛋白质含量,从而促进了污泥团聚.在有机污染物降解方面,相比于对照组,菌丝球实验组在第三阶段COD去除率提升20.5％,代表性模式污染物菲的比降解活性提升53.1％.采用高通量基因测序技术分析发现,Martelella属的相对丰度与污泥的比降解活性成显著正相关,表明添加菌丝球可能是通过强化AD-3菌(Martelella属)的持留从而强化菲的降解.此外,菌丝球Penicillium属和菲的降解也成显著正相关.本研究揭示了真菌菌丝球强化SAGS系统的群落演替特征,为高盐有机废水的强化处理提供了技术支持和理论依据.

    耐盐好氧颗粒污泥菌丝球高盐有机废水高通量基因测序技术

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    塑烧滤筒除尘器脉冲喷吹清灰性能

    王云端敬杰毛文浩李杨...
    1652-1661页
    查看更多>>摘要：为了探究烧结管滤筒除尘器的清灰性能,在自建的洁净脉冲喷吹实验平台上,测得不同脉冲喷吹条件下,塑烧滤筒的侧壁压力峰值.通过进一步的工业附粉实验,监测除尘器的运行阻力和清灰后的粉尘残余量,验证得出塑烧滤筒除尘器清灰参数最优组合.结果表明,塑烧滤筒的最优清灰参数为:喷吹压力 0.3 MPa,喷吹孔径10mm,喷吹高度160 mm,对应塑烧滤筒上、中、下3个测点的侧壁压力峰值分别为5 032、5 230、5 877 Pa;在最优清灰参数下对于磷酸铁锂粉体,粉尘浓度为50 g.m-3时,当过滤风速从0.6 m.min-1增大至1.4m·min-1,系统稳定运行阻力随之增大,清灰效率随之减小;粉尘浓度从25 g·m-3增大至100 g·m-3,清灰效率随之减小;随着粉尘粒度D50的增大,清灰效率随之提高.实验结果对塑烧滤筒除尘器的工业使用推广具有工程技术指导作用.

    塑烧滤筒脉冲喷吹清灰性能

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    NiO修饰ZnO气敏材料的制备及其对乙酸乙酯的气敏性能

    任一彤党小庆王根王赫...
    1662-1672页
    查看更多>>摘要：乙酸乙酯是印刷等以VOCs产品为原料的工业生产过程中的主要贡献组分,对乙酸乙酯的便捷检测十分重要.采用化学沉淀法将NiO修饰在制得的ZnO纳米棒上,通过XRD、XPS、SEM、TEM和BET对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析,并以乙酸乙酯为目标气体对其进行了气敏性能测试.结果表明,NiO的微量修饰可以有效改善ZnO的气敏性能,最佳修饰NiO∶ZnO摩尔比为3∶100,在290 ℃下,NiO∶ZnO=3∶100对393.33 mg·m-3乙酸乙酯的响应值达到101(Ra/Rg),同时对乙酸乙酯的响应具有优异的选择性和稳定性.随后探讨了 NiO∶ZnO=3∶100对乙酸乙酯的响应机制,结果表明,NiO与ZnO之间形成p-n异质结,NiO∶ZnO=3∶100材料表面捕获了更多的电子并产生了更多的氧,从而提高了气敏性能.最后,通过进行气体传感器在吸附净化乙酸乙酯的应用模拟实验得出气体传感器辅助判断吸附剂饱和程度具有应用前景.

    NiOZnO异质结乙酸乙酯气敏性能

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