《能源环境保护》“水处理技术”虚拟专题

来源：能源环境保护

水作为一种不可或缺的资源，长期以来被认为是取之不尽、用之不竭的。然而，随着工业化和城市化的快速发展，水资源日益紧张，水污染问题也日益严重。未经处理或处理不当的污（废）水直接排放，对环境造成巨大破坏，影响生态平衡，甚至威胁人类的健康。水处理技术作为推动绿色发展的重要组成部分，采用高效、环保的技术对污（废）水进行有效处理，可以实现保护水资源和维护生态环境的目标。通过技术创新和升级，处理过程可以实现节能减排，降低处理成本，提高处理效率，为高质量发展提供有力支持。

《能源环境保护》编辑部整理了2023年已发表的23篇关于水处理技术的论文作为虚拟专题，以期为相关工程技术和研究人员提供参考，促进水处理领域的发展。

行业视野: 环境保护
类别; 90个
关键词; 101位
专家; 20篇
论文; 3886IP
点击量; 1839次
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基于矾花图像识别的混凝剂智能投加系统研究

作者(Author)：付元, 雷智丰, 崔东锋, 郭中权, 蔡博涵, 肖艳, 周爱姣

摘要：目前国内水厂大多采用经验法进行混凝剂投加控制,为实现水厂混凝剂投加智能化,本研究搭建了基于矾花图像识别的智能投药系统。该系统结合了 YOLOv5 矾花识别算法和 LinearRegression 加药决策算法,并在此基础上添加了一个 7 维的全连接 BP 神经网络,通过(563,7)的样本集(563 条包含矾花数量、矾花平均等效直径、进水流量等 7 项参数的样本的集合) 进行训练,计算确定每一层的最佳权重,得到最低损失值为 0.018 的线性回归模型。生产试验表明,矾花目标检测准确率为 83.5%,预测投药量相比原有经验值降低 11.0%。与传统控制方法相比,该系统时延性更低,可靠性更强,药耗更低,有效降低了水厂加药生产和管理成本。

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能源环境保护

2023年第04期

234

82
络合诱导除氟剂去除矿井水中氟离子实验研究

作者(Author)：郭中权, 郑利祥, 徐旭峰, 高杰, 郑彭生, 肖艳, 周如禄

摘要：在我国西部和西北部生态脆弱地区,煤矿矿井水处理后可作为生活用水或外排至重要地表水系,其中氟化物(以 F-计)排放浓度要求小于 1.0 mg / L。针对吸附法去除矿井水中氟化物存在的工艺复杂、操作管理困难和出水水质不稳定等问题,采用络合诱导除氟剂进行了除氟实验研究,考察了络合诱导除氟剂投加量、反应时间、pH 和浊度等主要因素对矿井水中氟化物去除效果的影响,并分析了络合诱导除氟剂的除氟机理。结果表明:络合诱导除氟剂是通过络合吸附和化学诱导作用捕获矿井水中离子态的氟化物,形成共混沉淀物达到除氟的目的;当络合诱导除氟剂投加量 45 mg / L、反应时间 12 min、pH 8~9 和原水浊度小于 100 NTU 时,模拟配水中氟离子浓度可从5 mg / L降至 1.0 mg / L 以下。共存离子中的碳酸根离子对除氟效果影响明显,硫酸根离子影响次之,氯离子没有明显影响;矿井水连续除氟试验中,出水氟离子浓度可稳定至 0.75~0.90 mg/ L,浊度为 8.2~10.0 NTU。

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能源环境保护

2023年第01期

256

129
电芬顿-膜蒸馏复合工艺同步脱盐及去除水中有机物研究

作者(Author)：朱斯超, 蒋若兰, 王军, 李魁岭, 方杜贤, 段禹同, 王建兵

摘要：通过真空抽滤法制备了电催化疏水膜,并以电催化疏水膜为基础耦合了气扫式膜蒸馏和电芬顿技术,开发了可同步实现脱盐与有机物降解的新型电芬顿-膜蒸馏(EF-MD)复合工艺。研究考察了电催化疏水膜产过氧化氢性能及 EF-MD 工艺的影响因素。实验结果表明:在电流强度为 160 mA、Fe2+浓度为 1.0 mmol/ L、原料液温度为 60 ℃、硫酸盐浓度为 0.05 mol/ L、pH 为 3、吹扫气体为 O2且流量为 2 L/ min 的条件下,H2O2产量最高可达 126 mg / L;100 h 内 0.5 mmol/ L 草甘膦的降解率可达到 99%以上,TOC 去除率可达 95%,膜通量稳定于 2.37 kg / (m2·h),盐截留率可保持在 99.88%,原料液盐浓度从 7.1 g / L 升高至 38.9 g / L。 EF-MD 复合工艺的成功构建表明,该新型工艺能在同一反应单元内同步实现草甘膦废水的深度处理与浓缩减量,为膜蒸馏运行过程中的膜污染及膜润湿问题提供了新的解决思路。

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能源环境保护

2023年第04期

204

99
含氨氮矿井水处理技术现状及展望

作者(Author)：李福勤, 王丛, 郑煚州, 陈宇航, 周如禄

摘要：随着矿井水处理排放标准不断提高,对去除矿井水中的氨氮的要求越来越高。虽然有多种方法可以去除废水中的氨氮,但是关于处理含氨氮矿井水的文献相对较少,缺乏有效的解决方案。针对这一问题,分析了矿井水中氨氮的来源和特点,综述了低浓度氨氮废水处理的主要技术,介绍了离子交换法、吸附法、氧化法、膜分离法和生物法等技术的特点及存在问题,旨在为我国处理含氨氮矿井水提供技术支撑。结果显示,矿井水中的氨氮主要来自三个方面,地下水中氨氮含量较高的本底,煤炭井下生产过程中使用的乳化液、抑降尘剂、注浆和凝胶材料等,及含氨氮污染地表水侧向补给。含氨氮矿井水具有氨氮含量相对较低(一般

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能源环境保护

2023年第06期

139

28
元素掺杂材料在电催化反硝化中的研究进展

作者(Author)：焦明硕, 徐斌成, 罗泽溪, 程琛, 王颖

摘要：电催化反硝化是处理硝酸盐废水技术之一。本文综述了电催化反硝化的最新研究进展,分析了电催化反硝化直接电子转移和原子氢(H∗)介导间接还原两种反应机理,总结了电催化反硝化的决速步是将 NO-3还原为 NO-2以及决定产物选择性的关键中间体是 NO。在此基础上,总结了元素掺杂方法及其对电极材料催化活性中心和电催化反硝化反应路径的调控效应,提出了元素掺杂是提高电极材料催化活性、产物选择性和长期稳定性的有效手段。此外,还讨论了其他因素如水质特征、运行参数等对电催化反硝化效果的影响,明确了水中共存卤素离子如 Cl- 和 Br- 等可显著提高 N2选择性以及大多数电极材料在中性条件下还原效果最佳。面向日益增长的硝酸盐废水处理需求,指出了电能消耗高和实际废水水质成分复杂导致副反应多是限制电催化反硝化大规模应用的关键瓶颈。由此,展望了电催化反硝化技术研究未来需要针对多种实际废水的理化性质开展长期中试试验,除了提高还原速率和产物选择性外,还要重点关注电能消耗并对处理尾水的安全性进行监测,以促进电催化反硝化技术的进一步发展和实际应用。

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能源环境保护

2023年第05期

80

24
基于菌藻共生的污水处理与资源化新技术研究进展

作者(Author)：卢蕾, 马佳莹, 褚华强, 周雪飞, 张亚雷

摘要：基于微藻生物处理技术的菌藻共生培养体系,不仅能实现污水资源化,还可利用菌藻间相互作用增强处理系统的污染物去除能力及藻类生物质回收潜力。菌藻共生体系还可耦合 CO2固定,结合工业烟气中高浓度的 CO2 进行微藻培养可同时实现碳减排与降低微藻额外曝气补充CO2的能耗,符合“碳中和”的发展需求。本文对菌藻共生体系在污水处理及资源化过程的作用机理、相互作用形式及影响因素进行了系统介绍,对菌藻工程在污染物降解、CO2固定及微藻生物质产品的回收潜力展开综述。研究菌藻间营养交换、信息传递及基因水平的互相适应作用形式,发现选择适宜的共生菌藻组合培养可有效增强污水中污染物去除效果且提高 CO2固定效率。菌藻共生效应对藻类生物组分(蛋白质、脂质和碳水化合物等) 积累存在增强效应与选择能力,通过污水类型合理遴选藻种及对应共生菌、调节接种比例与培养条件,可提高工业规模上收获微藻并进一步加工生产生物燃料、医疗保健食品等产品的效率。菌藻共生耦合废水处理、CO2固定及生物质能回收于一体,有利于构建绿色低碳且经济可持续的一体化污水资源化处理技术。

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能源环境保护

2023年第02期

248

96
硝酸盐废水电化学选择性还原产氨的研究进展

作者(Author)：李智卓, 姚福兵, 吴星, 高天宇, 宋振辉, 柴喜林, 唐崇俭

摘要：硝酸盐(NO-3)电化学选择性还原生成氨(NH3)是实现硝酸盐废水资源化处理的关键。本文综述了 NO-3电化学还原生成 NH3领域的最新进展,讨论了 NO-3电化学还原的机理,选择性生成NH3的关键步骤是将 NO-3转化为 NO-2和形成 N—H 键;比较了不同电极材料的性能,提出了强化电极性能的调控策略,分析认为材料的晶体结构、形貌及电荷密度是影响电极性能的关键参数;阐述了电化学反应器对 NO-3转化率和 NH3选择性生成的影响规律,明确了电解池的核心是避免阳极的干扰和实现 NH3的原位分离回收。在此基础上,提出了实现 NO-3 电化学选择性还原生成NH3的重点是开发低成本、稳定高效的电极材料和研发电化学耦合原位分离 NH3的一体化反应器,以及开展长期大规模的实际 NO-3废水电化学选择性还原产 NH3的研究。

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能源环境保护

2023年第04期

222

70
铁掺杂氮化硼对制药废水中土霉素的吸附性能研究

作者(Author)：王勇, 吴昊峰, 金艳, 罗贵铃, 巢艳红, 朱文帅

摘要：为减少工业制药废水中的土霉素污染,采用绿色、快速的球磨工艺一步合成了铁掺杂氮化硼纳米片(Fe-BN),并研究了其对制药废水中土霉素的去除性能。利用球磨的物理机械力,同步实现商品氮化硼的高效剥离和铁基活性中心的掺杂。通过 XRD、FTIR、XPS、TEM、N2-吸附脱附曲线等表征分析吸附剂 Fe(5%)-BN 的理化性质,并系统研究了其对土霉素(OTC)的吸附性能和机理。结果表明:Fe(5%)-BN 的比表面积在球磨 45 min 后提升了 3 倍以上,Fe 元素主要以Fe2O3的形式掺杂在 BN 片层结构中,OTC 在 Fe(5%) -BN 上的吸附容量相较其前驱体商品氮化硼提升了约 7.7 倍;吸附符合准二级动力学模型和 Freundlich 等温线模型,吸附过程为自发吸热,吸附机理主要是阳离子桥作用、静电相互作用和 π—π 作用;经过 4 次吸附-解吸循环后,OTC 的去除率仍高于 94%,循环稳定性良好。

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能源环境保护

2023年第05期

81

53

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