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环境工程学报
中国科学院生态环境研究中心
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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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    功能性阴极对光催化燃料电池去除卡马西平的影响

    唐欢马新培黄宇轩卢耀斌...
    2451-2462页
    查看更多>>摘要：光催化燃料电池(PFC)具有降解污染物和同步电能回收的特点,而阴极的选择直接影响了系统产电和阳极光催化性能.因此该研究以TiO2/g-C3N4/CQDs薄膜电极(TCNC)作为光阳极,比较不同功能性阴极构建的PFC体系对卡马西平(CBZ)的处理效果,在80 mW·cm-2的LED白光照射下,经过300 min处理后,对比石墨阴极(PG)、类芬顿空气扩散阴极(GF)和普通铂阴极(Pt),碳载铂空气扩散阴极(Pt/C)具有更好的效果,对CBZ的去除效率达到75.2％.同时,TCNC-Pt/C体系具有较高的电能回收潜力,最大功率密度达1.5 μW·cm-2,是其他3种阴极的3～5倍.进一步探究了 CBZ初始浓度、电解质种类、光照强度、腐殖酸和电流强度对TCNC-Pt/C去除CBZ的影响.根据EPR结果和淬灭实验结果以及对中间产物的分析推测,确定在TCNC-Pt/C系统降解去除CBZ的过程中,起主要作用的是·O2-和·OH,并获得了 CBZ的主要降解路径.本研究为PFC系统低耗高效去除水中的CBZ提供数据参考.

    光催化燃料电池卡马西平功能性阴极能量回收

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    1,4-丁炔二醇的厌氧降解性能评估

    张鸿鹄池勇志辛宇杨敏...
    2463-2472页
    查看更多>>摘要：该研究首先利用批次实验评估了 1,4-丁炔二醇(1,4-butynediol,BYD)在三种厌氧生化条件下的降解效果,发现在单纯厌氧颗粒污泥体系中BYD的降解较慢,厌氧颗粒污泥与活性污泥复配及添加SO42-都可以提高BYD降解速率.之后以模拟BYD废水为处理对象,以厌氧颗粒污泥与活性污泥复配污泥作为种泥,研究了 UASB反应器长期连续运行条件下BYD在厌氧产甲烷体系和硫酸盐还原体系下的降解情况.发现在厌氧产甲烷体系中BYD去除效果不佳,并且高浓度BYD(2 980 mg·L-1)会络合微量金属元素,导致产甲烷古菌活性降低,长期运行会导致挥发性脂肪酸累积,通过补加微量元素可以恢复产甲烷菌活性.通过增加SO42-浓度降低进水COD/SO42-可以促进硫酸盐还原成为主导厌氧代谢途径,在进水COD/SO42-(质量比)为1,硫酸盐浓度为10 000 mg·L-1时,BYD的去除率可提高至21.92％,硫酸盐还原菌Desulfovibrio和Desulforhabdus成为优势菌属,但此时高浓度游离硫化氢同时抑制了产甲烷古菌和硫酸盐还原菌,使得厌氧体系挥发性脂肪酸再度大量累积,即使停止进水,硫化氢的抑制在短时间内难以恢复.本研究表明BYD为一种厌氧难生物降解有机物,硫酸盐还原作用可以促进其降解,研究结果可为含BYD废水的处理工艺设计提供指导.

    1,4-丁炔二醇厌氧生物降解厌氧产甲烷代谢厌氧硫酸盐还原游离硫化氢

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    氨基化陶瓷膜对水中铜离子的吸附去除性能

    谢依侨李静文于洋张娜...
    2473-2482页
    查看更多>>摘要：以单宁酸(TA)和氯化铁(FeCl3)为配位单体,在陶瓷中空纤维膜基底表面负载TA-Fe中间层,进而通过聚乙烯亚胺(PEI)和戊二醛(GA)交联形成多氨基功能层,制备出能有效去除水中Cu2+离子的吸附膜材料,探究了吸附膜材料结构特征及其对Cu2+离子的吸附效能和机制.结果表明,TA-Fe中间层能明显提升陶瓷基底表面多氨基功能层稳定性,促进PEI与GA间交联反应,有助于形成更为均一光滑的多氨基功能层,膜材料表面接触角仅为12.1°.多氨基功能层最佳制备参数为5％GA溶液中浸泡90 s后,再浸泡于2％PEI溶液中反应60 s,在Cu2+离子质量浓度为1～100mg·L-1内,所制备吸附膜材料均能获得＞90％的去除率.Langmuir模型能够更好地拟合Cu2+吸附去除过程,表明膜材料对Cu2+离子的吸附去除主要通过化学吸附作用,且最大吸附容量达到124.2mg·m-2.在处理腐殖酸模拟料液与市政污水料液时,膜材料均表现出优异的运行稳定性与重复利用性.

    吸附膜铜离子单宁酸-铁中间层表面氨基修饰膜性能

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    UV/H2O2氧化降解废水中氨基三亚甲基膦酸性能及机理

    任帅康黎佳茜刘丹妮廖海清...
    2483-2490页
    查看更多>>摘要：本研究构建了以185 nm紫外光(ultraviolet,UV)为光源的UV活化过氧化氢(H2O2)体系(UV/H2O2),对工业废水中阻垢剂氨基三亚甲基膦酸(amino trimethylene phosphonic acid,ATMP)进行氧化降解.比较了 UV、H2O2及UV/H2O2体系对ATMP的氧化降解效果.结果表明,UV/H2O2体系表现出较优的处理效果,ATMP被有效氧化降解为正磷酸盐(orthophosphate,PO43-).考察了 UV波长、溶液初始pH、H2O2浓度、反应温度、共存底物(SO42-、Cl-、NO3-、CH3COO-和腐殖酸(HA))对反应体系氧化ATMP为PO43-效率的影响.结果表明,室温条件下,初始浓度为0.1 mmol·L-1的ATMP(其中P浓度为0.3 mmol·L-1)在UV 185 nm照射下,H2O2投加量为5.0 mmol·L-1,初始溶液pH为7.0时,反应90 min后,体系PO43-生成量可达0.24 mmol·L-1,对应的ATMP去除率为80％.共存底物SO42-、Cl-在较高浓度(＞10.0 mmol·L-1)时对AMTP的氧化降解存在促进作用.共存底物NO3-、CH3COO-和HA对ATMP的氧化降解存在抑制作用,且这种抑制作用随其浓度增加而逐步增强.进一步研究了 UV/H2O2体系氧化降解ATMP的反应机制.自由基淬灭实验证明,羟基自由基(OH)是体系中氧化ATMP的主要活性物种,电子自旋共振波谱测试(ESR)分析结果进一步证明了这一点.以上研究结果可为含ATMP废水的处理提供参考.

    紫外光过氧化氢氨基三亚甲基膦酸羟基自由基正磷酸盐

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    电化学耦合反渗透膜系统中铵氧化行为对氨氮去除效率提升的机制探讨

    袁珂鑫谢雨洁罗蓓阳吴清莲...
    2491-2499页
    查看更多>>摘要：为提高反渗透膜系统对生活污水中氨氮的去除率,设计了一种新颖的电化学耦合反渗透膜系统.与传统反渗透系统相比,该系统通过创新性地将进料隔网和渗透载体进行导电化处理,并分别连接外部电源的负极和正极,施加电压以增强反渗透膜系统对氨氮的去除能力.结果表明,在4V外加电压下,反渗透膜系统对氨氮的去除率从未施加电压下的94.51％提升到99.91％.这种增强的氨氮去除率不仅得益于反向电场力对铵根离子的拖曳作用,还得益于高电压条件下的铵氧化作用.通过循环伏安曲线、系列电解实验、电子自旋共振以及自由基猝灭实验,证明了该电化学耦合膜系统中的渗透载体RuO2-IrO2阳极在高电压条件下铵氧化反应的发生,其机制为氯介导的间接铵氧化反应,反应路径为断点氯化.同时,在氯介导的间接铵氧化反应过程中,证实了其活性物种为活性氯而非氯自由基.以上研究结果揭示了铵氧化行为对电化学耦合膜系统中氨氮去除升高的关键作用及其作用机制,为未来的污水资源化处理技术提供了新的理论基础.此外,该系统设计简单,易扩展,维护成本低,具有显著的实际应用潜力.

    电化学耦合反渗透膜系统氨氮去除率RuO2-IrO2渗透载体阳极铵氧化作用污水资源化处理

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    新型生物可渗透反应屏障技术修复简易填埋场壤中流

    刘恒毅李蕾胡雅迪叶文杰...
    2500-2511页
    查看更多>>摘要：为实现山地丘陵地区简易垃圾填埋场壤中流的原位阻控与修复,开发了一种小型生物-可渗透反应屏障.首先基于单因素-正交和响应曲面实验优化吸附填料配比,再进一步优化了固定化填料和支撑孔隙填料配比,最后获得屏障材料配方:高渗透系数反应屏障和低渗透系数反应屏障配比分别为:活性炭∶陶粒∶沸石∶膨胀珍珠岩∶水泥∶石英砂为4.8∶2.9∶3.8∶2.1∶9.2∶2.7和4.8∶2.9∶3.8∶2.1∶9.2∶0.在此基础上基于槽实验研究了布置间距和级数对效果的影响,屏障最佳布置型式为高-高-低-低4级布置,前2级和后2级之间采用0间距布设,两组之间采用间距/厚度=6的方式进行布设.在适用性验证中,化学需氧量和总氮的去除率分别为72.88％±6.91％和64.30％±13.91％.扫描电镜结果表明屏障呈现多孔结构,有利于污染物吸附和微生物附着生长;红外光谱结果表明使用后的屏障氮/有机物相关官能团吸收峰均增高,且后2级屏障的吸收峰均明显高于前2级屏障;微生物分析结果显示前后2组屏障分别形成了独特的群落结构,前2级屏障以具有潜在氮代谢功能菌(40.98％)和难降解有机物降解菌(22.19％)为主,后2级屏障则仅以具有潜在氮代谢功能菌(62.58％)为主.总体而言,填埋场壤中流内的难降解有机物在前2级反应屏障主要通过微生物代谢作用降解,在后2级屏障则主要通过吸附作用去除;而含氮污染物在前后2级屏障均被微生物代谢降解,且后2级屏障脱氮效果更佳.

    生物降解壤中流简易填埋场生物可渗透反应屏障

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    固体颗粒含量与粒径分布影响含油污泥超声分离过程的机制

    刘瑭羽李洪瑞侯成林张杰...
    2512-2521页
    查看更多>>摘要：为了阐明固体颗粒物对超声波处理含油污泥过程的影响,采用华北某油田的罐底油泥,与不同粒径(70～110、200～300、600目)和质量分数(40％、60％、80％)的预处理石英砂混合,模拟实际场地含油污泥,并在统一的超声条件下进行处理.经钱祖文衰减系数模型分析发现颗粒物的粒径和含量显著影响超声能量的衰减.颗粒物粒径4.2 μm时,超声能量衰减最为显著,且随着粒径的增大,衰减程度逐渐减弱.此外,颗粒物与原油之间的相互作用强度也是影响超声处理效率的关键因素,这种相互作用的强度与颗粒物的粒径和含量密切相关.实验结果表明,颗粒物与原油的结合能力越强,超声处理后的原油回收效率越低.在相同的超声处理条件下,与原油结合能力较弱的颗粒物处理后的原油回收率是与原油结合能力较强的颗粒物处理后的回收率的两倍.这些发现为超声波含油污泥资源化技术的工程化应用提供了理论基础.

    含油污泥固体颗粒粒径分布数学模型超声分离

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    白酒废水污泥制包膜缓释肥配方筛选及其缓释效果评价

    王梓琪吴永贵鲁鸿霈彭小裕...
    2522-2531页
    查看更多>>摘要：白酒废水处理过程中产生的大量污泥(即白酒废水污泥)不仅重金属含量相对较低,而且其中富含氮、磷、钾等植物营养成分及腐殖酸等有机质而具有突出的农用潜力,但因其养分释放过于迅速,容易对周围造成二次污染.为此,利用造粒包膜工艺将白酒废水污泥制作成缓释肥,分析未处理污泥(CK1)、造粒后未包膜的污泥(CK2)以及造粒后分别用海藻酸钙水凝胶(SA)、聚乙烯醇(PVA)和松香甘油酯(EG)包膜的污泥的养分释放规律,用傅里叶变换红外光谱探究不同材质的包膜剂对污泥性质的影响,并用Logistic、Gompertz和Richards模型进行总氮、总磷、总钾养分累积浸出曲线拟合.研究结果表明,在不同类型包膜材料中PVA对污泥中官能团的改变影响最小,SA则显著提高了污泥中的羟基含量,EG则主要增加了污泥中的酯基含量;造粒后不同包膜材料均降低了污泥的养分释放速率,其中SA对污泥养分的控释效果最好,在第42 d污泥的总氮、总磷和总钾的累积浸出量均为实验组中最低.不同类型模型拟合效果表明:3种模型对污泥的养分释放拟合效果俱佳,其中Logistic模型拟合度最高.该研究表明,造粒包膜技术可较好地降低白酒废水污泥的养分释放速率,同时造粒包膜后污泥的养分释放符合Logistic模型,并且通过模型得知SA对污泥的养分控释效果最好,其氮磷钾3种元素最大释放量和增长速度均为这5组实验组中最低,并且Logistic模型参数p值均为5组中最高.

    白酒废水污泥造粒缓释肥包膜养分释放Logistic模型

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    基于升温阶段蛋白质降解调控对污泥好氧发酵的影响

    刘金洋韩芸卓杨周梦雨...
    2532-2541页
    查看更多>>摘要：在分析升温阶段蛋白质分解特性基础上,提出蛋白质降解调控策略并探讨其对腐殖化过程及微生物群落的影响.以污泥、木屑和腐熟堆肥为原料进行批次实验,结果表明升温阶段的可降解蛋白质浓度变化可通过初始蛋白质浓度和升温阶段持续时间进行拟合分析;采用一阶动力学方程和热量平衡模型对升温阶段蛋白质含量及温度变化进行拟合分析,发现升温速率和蛋白质残留率随初始蛋白质含量的增加而升高.全周期试验中将污泥质量占比由62％提升至68％,调控组能使堆体提前升温,且高温持续时间由6 d延长至10 d,有效积温高于控制组14.39％.调控后的腐殖化效果改善明显,胡敏酸含量较控制组提升26.59％,腐殖质聚合程度提高38.57％.高温阶段Bacillus为优势菌属,腐熟阶段调控组的Ureibacillus和Niabella相对丰度提高.污泥质量占比的提高有利于Bacillus等嗜热菌群的生长,增强了它们对有机质的分解能力,进而促进污泥好氧发酵中的腐殖化过程.

    好氧发酵污泥蛋白质降解腐殖化微生物群落

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    不同植被恢复措施对锰尾砂库有机碳及其组分影响

    韩庆坤刘杰蒋旭升代德敏...
    2542-2549页
    查看更多>>摘要：探究不同植被恢复措施下锰尾砂有机碳及其组分特征,为锰尾砂库植被恢复措施的选取提供科学依据,于广西桂林某锰尾砂库进行场地试验.本研究以自然植被恢复为对照,设置5种人工植被恢复措施(包括单作:青葙Q、芒草M和长柄山蚂蝗D;以及间作:长柄山蚂蝗-青葙DQ和长柄山蚂蝗-芒草DM).结果显示,1)人工植被恢复后,尾砂中的总有机碳含量相较于CK增加了 15.0％～290％.不同处理总有机碳含量表现为DQ＞D＞Q＞DM＞M,DQ处理的有机碳含量达6.94gkg-1.2)植被恢复使尾砂中易氧化有机碳(EOC)增加了 46.2％～258％,可溶性有机碳含量(DOC)增加了 259％～519％,微生物量碳(MBC)增加了 51.4％～459％,惰性有机碳含量(ROC)增加了 10.5％～295％.其中,DQ的DOC、MBC和ROC显著高于D和Q(p＜0.05).3)植被恢复导致尾砂碳库管理指数(CPMI)的增加.具体而言,DQ的增加最为显著,其CPMI较CK提高了 236％,并且高于D和Q.而DM的CPMI高于M而低于D.4)冗余分析结果表明,全氮和活性钙对有机碳及其组分的解释量分别达88.8％和83.8％,是植被恢复下调控尾砂总有机碳及其组分的关键因子.综上所述,植被恢复能够有效提高尾砂库的有机碳及其组分含量.其中,长柄山蚂蝗和青葙的间作是适宜的锰尾砂库植被恢复措施.与单作相比,采取合理的间作措施可以提高尾砂库的碳固定效率并改善碳库的质量.研究结果可为修复尾砂库固碳功能和改善尾砂库质量提供参考.

    锰尾砂植被恢复有机碳碳组分碳库管理指数

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