“低碳水处理与资源化技术”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“低碳水处理与资源化技术”专题

来源：能源环境保护

水是生命之源，水资源是人类赖以生存和发展的物质基础。随着社会的发展，水污染问题日益突出，水资源的供需矛盾日益加剧。如何去除水中的污染物、高效利用水资源，一直是人们关注的焦点。在“碳达峰、碳中和”背景下，低能耗水处理技术、水处理过程中能源回收及资源化利用等成为了当前水处理领域的研究热点。通过低能耗水处理技术，不仅能够有效减少水中污染物，降低水处理过程中的能耗，还可以实现废水资源化利用。

为突出学术期刊导向作用，加强学术交流与合作，推动能源环境学科的长足发展，编辑部特邀中国科学技术大学俞汉青教授、同济大学张亚雷教授担任专题主编，拟于2024年上半年出版“低碳水处理与资源化技术”专题。本次专题将重点介绍原创性科研成果，以期为我国低能耗水处理及资源化利用技术等新理论、新技术提供优质的展示与交流平台。

行业视野: 环境保护
类别; 96个
关键词; 94位
专家; 20篇
论文; 1746IP
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低碳水处理与资源化技术:厌氧膜生物反应器(AnMBR)的特性、应用与新技术简介

作者(Author)：温汉泉, 潘元, 俞汉青

摘要：厌氧膜生物反应器(AnMBR)集成了厌氧生物处理的高效率和膜技术的精准选择性,开创了污水处理技术的新篇章。在当前全球环境保护意识和资源循环利用需求日益加强的背景下,AnMBR 技术不仅响应了追求低碳水处理的趋势,还在资源回收利用方面展示了广阔的发展前景。本文详细探讨了 AnMBR 的原理、操作优势以及其在当下的应用实践,并阐述了 AnMBR 技术在推广过程中面临的技术挑战和最新的科研进展。即便 AnMBR 在商业化应用中仍存有挑战,但得益于科学研究的不断深入和技术创新的推动,这些挑战正被一一克服。基于 AnMBR 的新技术开发与应用为实现废水资源化利用与推动循环经济方面提供了有力支持。 AnMBR 技术在提高污水处理效率、减少碳排放,以及促进能源和资源的可持续利用方面取得了突破性进展,预示着水处理技术正在向更加绿色、高效的方向发展,对未来水资源管理与环境保护具有深远意义。

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能源环境保护

2024年第01期

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绿色电子供给和细胞代谢调控型反硝化研究

作者(Author)：刘超, 范心韵, 张学萌, 陈闯, 朱梦茹, 陈银广

摘要：作为氮循环的关键环节,微生物反硝化在去除水环境中硝酸盐污染、实现氮元素返回大气和维持氮平衡方面具有重要作用。目前,异养反硝化是生物脱氮的主流工艺,但在处理低碳氮比废水过程中往往需要额外投加乙酸等化学碳源,以获得足够的电子供体,从而实现高效脱氮。近年来,国内外学者围绕光生电子、短链气态烷烃等新型绿色电子供体的供给以及促进电子供体利用的代谢调控方法开展了大量研究。首先,归纳了光电子驱动反硝化的光敏剂种类、主导功能微生物、光敏剂-微生物复合方式以及光电反硝化的应用现状;然后,阐述了以甲烷、丙烷等短链烷烃为碳源进行反硝化的微生物代谢途径,介绍了餐厨垃圾等有机废弃物的碳源化性能,分析了微生物内碳源的形成机制和利用特性;最后,探讨了通过提升微生物对电子的利用效率来促进反硝化的作用原理,以期拓展对高效生物脱氮机制的理解,并提出了绿色电子高效供给和微生物细胞内电子分配调控等未来探索方向,旨在为反硝化脱氮技术的发展提供借鉴与参考。

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能源环境保护

2024年第01期

78

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活化过氧乙酸降解新污染物:过程、性能和机制

作者(Author)：吴家宝, 刘艳彪

摘要：水中新污染物的去除是环境工程领域的热点与难点。研究表明,基于过氧乙酸(PAA)活化的高级氧化技术可诱生具有强氧化性的活性物种来降解水中的新污染物。目前,常用的 PAA活化策略包括直接活化(紫外光、超声、热、电活化)、均相活化(金属离子与无机阴离子活化)与非均相活化(金属催化剂与碳催化剂活化)三类。本文系统综述了各类 PAA 活化策略的反应原理与典型新污染物的降解性能,阐述了不同 PAA 活化策略中活性物种的类型与来源;分析了不同 PAA 活化策略的主要影响因素,比较了不同活化策略的优势与适用性。最后,基于 PAA 活化高级氧化技术发展与应用面临的挑战,展望了 PAA 活化技术未来的发展方向。

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能源环境保护

2024年第01期

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电容去离子技术在选择性分离中的应用和挑战

作者(Author)：杨群, 徐子阳, 张常勇

摘要：水溶液中离子的选择性分离对于水质净化和资源回收具有重要的意义。电容去离子(Ca⁃pacitive Deionization,CDI)是一种新型的电驱动脱盐技术,在近年来逐渐应用于多组分溶液中目标离子的选择性分离。由于 CDI 具有可定制的电极材料和界面,以及灵活的操作条件,在调节离子电吸附过程中具有较大优势,从而可实现目标物质的选择性分离。本综述回顾了 CDI 的发展历程,重点介绍了利用新型电极和膜材料从水中选择性去除离子的机制,并探讨了材料化学修饰方法和不同操作因素对 CDI 选择性的影响。最后,本文强调了 CDI 在选择性分离实际应用中仍面临着一些挑战,包括传统碳基电极选择性潜力不足、新型膜材料有待开发、选择分离性能评价体系不全面以及系统设计研究不足等,同时展望了其在电子、稀土、食品等相关行业的发展方向,将为研究人员开发低碳高效的 CDI 选择性分离技术提供参考。

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能源环境保护

2024年第01期

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高级氧化技术在医院污水低碳无害化处理中的研究与应用

作者(Author)：熊兆锟, 辜凌云, 王莘皓, 陈可欣, 赖波

摘要：医院污水中存在抗生素、内分泌干扰物等新污染物,这些污染物很难通过常规的生化处理方法有效去除。同时,在重点传染病频发的情况下,对医院污水中病原微生物的消杀能力也有待提高。近年来,国内外学者采用高级氧化技术有效降解医院污水中的抗生素等药物类污染物,同时灭活病原体。然而,高级氧化技术成本高、能耗大和可能产生有毒有害副产物的缺点,限制了其在实际工程中的广泛应用。本文对国内外关于高级氧化技术处理医院污水的研究现状进行了综述。首先介绍了芬顿氧化、活化过硫酸盐、过氧乙酸氧化、臭氧氧化和电化学等高级氧化技术的原理和应用。此外,还对基于电化学的协同催化氧化技术进行了介绍,针对实际医院污水的低碳无害化高级氧化处理工艺与装备进行了总结。最后,对我国目前医院污水低碳无害化处理过程中存在的问题进行了分析,并展望了未来的研究方向。

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能源环境保护

2024年第01期

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化工/制药工业园区尾水中典型有机物检测及生物处理效果研究

作者(Author)：杨蕾, 付若彤, 金文辉, 付诗颖, 邵镇, 王雪廷, 陈川

摘要：为了满足工业园区尾水中高环境风险污染物识别检测需求,本文采用气相色谱质谱联用(GC-MS)方法,实现了化工/ 制药工业园区尾水中烷烃、烯烃、苯系物、酮醇酯酸类等有机物的快速定性分析。根据工业园区重点企业生产工艺和水质调研分析,筛选尾水中具有代表性的 3-己醇、3-己酮、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯和 4-溴-2,6-二叔丁基苯酚为典型有机物,并建立了高效液相色谱(HPLC)定量分析方法,该方法对实际样品的加标回收率为 80% ~ 97%,平均回收率为 87% ~95%。此外,为验证典型有机物的生物降解效果,进行了好氧和厌氧生物序批式实验,结果表明,典型有机物好氧处理中的去除效果优于厌氧处理,有机物浓度去除率为48.0% ~88.8%,COD 去除率为 70.8% ~99.9%,TOC 平均去除率为 54.7% ~79.5%。为进一步研究工业废水的生物深度处理技术原理或工艺升级改造提供理论和技术支撑。

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能源环境保护

2024年第01期

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白腐菌与厌氧污泥共培养强化秸秆湿式厌氧发酵

作者(Author)：袁文典, 于麒麟, 张耀斌

摘要：秸秆是广泛存在的可再生生物质资源之一,但由于木质素复合体的难降解性,当前湿式厌氧发酵对秸秆利用程度普遍较低。本研究通过将一种具有高效降解木质素能力的白腐菌———黄孢原毛平革菌与厌氧污泥在微氧条件下共培养,并通过秸秆的湿式发酵,探究共培养对秸秆悬液产甲烷的影响。结果表明,在 0.6 mg / L 溶解氧条件下,与非共培养组相比,共培养组的底物甲烷产率提高了 45%(达到 75.76 mL/ g VS),TCOD 去除率提高了 37%。电化学分析结果显示,共培养能有效提高污泥电容(提高了 182.9%)。黄孢原毛平革菌的引入使秸秆更易被利用,并且秸秆代谢产生的电活性物质加强了腐殖化过程及污泥胞外电子传递,从而增加了甲烷的产量。本研究实现了对未经预处理的秸秆高效厌氧发酵,为秸秆资源化提供借鉴。

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能源环境保护

2024年第01期

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垃圾渗滤液处理同步填埋气脱硫脱碳提纯

作者(Author)：聂文博, 陈一

摘要：为研究二级膜生物膜反应器(MBfR)在处理垃圾渗滤液协同垃圾填埋气脱硫脱碳提纯方面的效能与机制,依次考察了前置短程硝化 MBfR 和后置 MBfR 运行过程中有机物和氮素污染物的去除效能,以及垃圾填埋气中 H2S、CO2 和 CH4 的转化特性。实验结果表明:在反应系统运行 280 d后,成功实现了渗滤液深度处理协同填埋气高效脱硫脱碳。通过控制前置反应器低溶氧,亚硝化率可达 85%以上,可实现短程硝化和 DAMO-Anammox 过程的耦合。系统对 COD、NH+4 和 TN 的平均去除率分别可达 95%、99%和 99%,可实现垃圾渗滤液高效减碳脱氮;垃圾填埋气经过净化后的 CO2和 H2S 气体成分分别降低至 0.2%以下和 5%左右,而 CH4气体成分提高至 80%左右,显著提升了垃圾填埋气的质量。反硝化型厌氧甲烷氧化古菌和产甲烷古菌在电子转移系统中表现出高活跃性,暗示其通过直接电子转移的种间关系,可强化 CO2还原产 CH4过程。本研究中,高效的填埋气升级效果一方面归功于富集了电活性产甲烷菌 Methanothrix 和硫自养反硝化细菌Thiobacillus;另一方面,高有机负荷的厌氧产甲烷过程消耗大量质子,从而提高体系碱性并增加液相中可吸收的 CO2量。这进一步促进了垃圾填埋气中 CO2含量减少和 CH4含量增加。

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2024年第01期

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