期刊导读 | 《环境工程》2022年第五期

科学研究

01

含氯离子苯酚废水高级氧化过程AOX生成研究

颉亚玮1  徐冉云2 丁伟3 蒋毅恒1 张奔1 刘宏远1∗

1.浙江工业大学 土木工程学院

2.清华大学 环境学院

3.舟山市生态环境技术中心

摘要：难降解工业废水中普遍存在的高浓度Cl^-影响废水的高级氧化深度处理效果，并产生有害有机氯代副产物。以苯酚为目标污染物， 研究了Cl^-存在下UV/PDS 和UV/H₂O₂ 2 种高级氧化技术处理苯酚过程中可吸附有机卤素( adsorbable organic halogens，AOX) 的生成规律。结果表明：实验条件下( 1000，10000 mg/ L Cl^-) ，UV/PDS 对苯酚的矿化效果优于UV/H₂O₂，但UV/PDS 出水中AOX 浓度约为UV/H₂O₂的10 倍；UV/H₂O₂体系在强酸性条件(pH = 3) 下更容易生成AOX，而UV/ PDS 体系的AOX 生成量受溶液初始pH 的影响并不显著；通过对4 种氯自由基稳态浓度的模拟计算发现：随着Cl^-浓度从1000 mg/L 升高至10000 mg/L，氯自由基总浓度在UV/H₂O₂和UV/ PDS 中升高了1~2个数量级，且UV/PDS 体系中氯自由基浓度显著高于UV/H₂O₂，这可能是导致不同条件高级氧化出水中AOX 浓度显著不同的原因；同样地，处理含酚实际废水时，UV/PDS 体系生成更多AOX，且废水中有机物组成及其结构对AOX 生成的影响高于废水TOC浓度的影响。

关键词：氯离子；苯酚；可吸附有机卤素；UV/PDS；UV/H₂O₂

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02

微藻在不同氨氮条件下固定CO₂耦合净化废水实验

孔佳1,2 沈伯雄1,2,3∗ 孔文文1,2∗ 单凯旋1,2

1.河北工业大学 能源与环境工程学院

2.天津市清洁能源利用与污染物控制重点实验室

3.河北工业大学 化工学院

摘要：为探究小球藻同步固定CO₂、净化废水及生产蛋白质的潜力，实验研究不同氨氮浓度(30，60，90 mg/L NH₄Cl) 和CO₂体积分数(0.038%和10%) 对小球藻(Chlorella vulgaris) 生长、固碳、氮磷营养盐去除及蛋白质生产的影响，并将Logistic 方程与改进的Monod 方程相结合，描述小球藻比生长速率与氮、磷营养盐的关系。结果表明：10%CO₂组生物量(380.16~499.52 mg/L) 是0.038%CO₂组生物量(44.73~ 120.00 mg/L) 的3.54~ 8.30 倍，同时，10%CO₂组中氨氮和磷酸盐消耗速率明显高于0.038%CO₂组。小球藻比生长速率、固碳速率、蛋白质含量均与生物量呈正相关( R² ≥0. 83，P<0. 05)，且在10%CO₂和60 mg/L NH₄Cl 条件下获得最大值，分别为0.21 d^-1 、42.62 mg/(L·d) 和228.43 mg/L。此外，拟合结果显示Logistic 方程与改进的Monod 方程联合应用可较好地描述小球藻的生长过程( R² = 0.39~ 0.96) ，且10%CO₂条件下的营养盐更易被小球藻吸收。实验结果为微藻同步固定CO₂ 、净化废水及副产物( 如蛋白质) 生产的应用提供理论参考。

关键词：微藻；CO₂固定；氨氮；磷酸盐；改进的Monod 方程

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03

抗生素菌渣催化热解特性的研究

常晓囡1 李再兴1∗ 李益飞2 郑子轩2

1.河北科技大学 环境科学与工程学院

2.北京科技大学 能源与环境工程学院

摘要：为了将生物质转化为高品质的液体燃料，以青霉素菌渣为催化热解实验原料，在温度为400，500，600，700 ℃ 下进行热解实验，以生物质油产率最大化为目的，探究最佳热解温度。在此基础上，选用CoO/HZSM-5 和NiO/HZSM-5作为催化剂，对青霉素菌渣进行催化热解实验，探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明：不添加催化剂时，青霉素菌渣在500℃ 条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下，添加催化剂CoO/HZSM-5 和NiO/HZSM-5 时，生物质油的产率相对降低， 但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66，7.41 百分点， 达到25.34%和24.09%；含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68，12.49 百分点，为31.74%和30.34%；含氮杂环类物质含量分别降低5.96，12.49 百分点，为32.51%和35.07%。以3 种氨基酸和中间产物DKP 的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。

关键词：青霉素菌渣；氨基酸；催化热解；HZSM-5；GC-MS

04

Fe₃O₄-RGO 纳米复合催化剂类芬顿处理垃圾渗滤液

武奇1∗ 范建伟2

1.安徽中政环境有限公司

2.同济大学 环境科学与工程学院

摘要：采用共沉淀法制备Fe₃O₄-RGO 纳米复合催化剂，并将其应用于类芬顿处理垃圾渗滤液，研究了反应时间、初始pH 值、催化剂质量浓度和H₂O₂投加量对Fe₃O₄-RGO 纳米复合催化剂类芬顿降解垃圾渗滤液COD 去除率的影响。结果表明：反应时间为90 min，初始pH值为3，催化剂质量浓度为1 mg/ L，H₂O₂投加量为0.08 mmol/L 时，COD 去除率达到最大值64.7%。有机物组分对比结果显示，类芬顿反应后垃圾渗滤液中大分子有机物得到较好的降解转化。Fe₃O₄-RGO 纳米复合催化剂具有较好的重复利用性，重复使用5次后对垃圾渗滤液的COD 去除率仅降低2.3%。 

关键词：Fe₃O₄-RGO；垃圾渗滤液；类芬顿；COD 去除率；共沉淀法

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05

化学沉淀法处理高盐含磷废水

李晴晴1 杨彦2,3 席欢1 郭风2,3  张建峰1,3∗ 阮仕平2

1.河海大学 力学与材料学院

2.南京水利科学研究院

3.江苏省非常规水源开发及利用工程技术研究中心

摘要：高盐含磷废水具有盐含量高、污染物成分复杂和生物处理难等特点。生产鸟粪石后的浓海水因添加过量的Na₂HPO₄及NH₄HCO₃等诱导剂和稀释剂，其上清液中会有PO₄^3--P 残留。针对其上清液磷含量超标的问题，使用化学沉淀法进行除磷实验。选用聚合氯化铝(PAC)、FeCl₃、Ca(OH)₂、聚丙烯酰胺(PAM) 作为实验药剂，研究了反应时间、单一药剂添加量和药剂复配等因素对除磷效果的影响，筛选出2种满足出水磷含量要求(0.5 mg/L) 的工艺条件。方案1：添加n(Ca)/n(P) = 4.5 的Ca(OH)₂，处理后溶液PO₄^3--P 含量为0.2 mg/L；方案2：添加n(Al)∶n(P)=0.5的PAC+n(Ca)/n(P) = 4.0 的Ca(OH)₂+0.5 g/L PAM，处理后溶液PO₄^3--P  含量为0.4 mg/L。综合分析，方案1 操作方便，方案2 有助于固液分离，二者都可以用作此废水处理方案，这为高盐含磷废水处理提供了一个切实可行的思路。

关键词：高盐含磷废水；化学沉淀法；铁铝钙盐；絮凝剂；复配

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06

MBBR 及UVC 高级氧化技术深度处理典型医药品微污染物效能

周康1 王贞凯1 张桂成1 陈新安2 程艳2 罗刚3 孙胜鹏1∗

1.苏州大学 材料与化学化工学部 化工与环境工程学院

2.宁波神筹环保设备有限公司

3.复旦大学 环境科学与工程系

摘要：研究了移动床生物膜反应器( MBBR) 对废水中6 种典型医药品微污染物的生化去除特性，并对比探究了短波紫外光(UVC) 活化H₂O₂、HSO₅^- 和S₂O₈^2- 工艺在连续流模式下对MBBR 生化出水中残余目标医药品的深度处理效能。结果显示：MBBR 能够有效地降解避蚊胺、吉非罗齐和布洛芬，其平均降解速率分别为835.5，889.2，653.3 μg/(L·d)，但难以有效去除卡马西平、克罗米通和甲氧苄啶。目标医药品微污染物对MBBR 中有机碳源去除和氨氮的硝化过程影响较小。高通量基因测序结果表明：MBBR 中的优势菌群包括变形菌门(65.6%) 、浮霉菌门(14.8%) 、拟杆菌门(7.4%) 和绿弯菌门(4.2%) ；优势菌属包括生丝微菌属(31.6%) 、甲基娇养杆菌属(10.7%) 、SMIA02(9.6%) 和OLB12(4.9%) 。UVC 活化H₂O₂、HSO₅^-和S₂O₈^2-工艺能够有效降解MBBR 出水中残余的目标医药品微污染物，在氧化剂浓度为1.0 mmol/ L 的条件下，目标医药品去除率达到92.7% ~ 99.4%。与UVC/H₂O₂工艺相比，UVC/S₂O₈^2-和UVC/HSO₅^-工艺对目标医药品微污染物的去除具有更明显的选择性。

关键词：微污染物；医药品；MBBR；高级氧化；深度处理

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07

碳化改性硅藻土对四环素的吸附

郭志伟1 赵宝龙2∗ 郑志宏2 洪飞宇3 辛思远4 王晓伟5 王兴肖6 张珍珍2 牛芳2 李国亭2

1.河南城市建筑咨询有限公司

2.华北水利水电大学 环境与市政工程学院

3.中国二冶集团有限公司河南工程设计分公司

4.中国铁路经济规划研究院有限公司

5.中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所

6.城发环保能源有限公司

摘要：为提高天然硅藻土对水体中有机污染物的吸附去除性能，以葡萄糖为碳源，通过一步低温热解法对天然硅藻土进行碳化改性。利用扫描电镜 (SEM/EDX) 、傅里叶红外光谱 (FTIR) 、X 射线衍射 (XRD) 、Zeta 电位等技术表征了碳化改性的硅藻土(CD300 ) 的结构特点和化学性质，并以四环素(TC) 为目标污染物，对CD300 吸附TC 的吸附动力学、吸附等温线和热力学进行研究分析。实验结果表明：在300 ℃ 下CD₃₀₀ 对TC 的吸附效果最佳，较天然硅藻土的吸附性能提高了110.6%。表征结果证实了碳化产物成功负载至天然硅藻土表面且改性不会明显影响天然硅藻土的形貌结构。Elovich 动力学模型表明，CD₃₀₀ 吸附TC以化学吸附为主。颗粒内扩散模型显示，CD₃₀₀ 对TC的吸附由液膜扩散和内扩散2个阶段控制，而内扩散阶段为主要的速率控制步骤。吸附等温线分析显示，Freundlich 模型拟合效果更好(R² >0. 966) ，表明吸附为多分子层吸附过程。热力学参数ΔG⁰<0、ΔH⁰>0 和ΔS⁰>0，说明吸附过程为自发、吸热且混乱度增加。溶液初始pH 值和离子影响强度实验证明，TC分子与CD₃₀₀ 间可能存在较强的外层结合，而静电作用在吸附过程中占据了主导作用。此外，碳化改性的硅藻土拥有良好的再生性能，表明其可作为一种高效吸附剂用于有机污染物的吸附去除。

关键词：碳化改性；硅藻土；四环素；吸附动力学；吸附等温线

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08

1株金霉素降解菌的筛选及基于响应面法的降解条件优化

何汶珊1 张茹1 李思琦1 李文进2 宋哲华2 彭光3 沈鹏4 王晓慧1,4∗

1.北京化工大学 水处理环保材料工程技术研究中心

2.北京京环新能环境科技有限公司

3.驻马店华中正大有限公司

4.中国环境科学研究院

摘要：从河南驻马店金霉素制药厂活性污泥中分离、筛选出1 株金霉素降解菌， 经16SrDNA 鉴定为芽孢杆菌属( Bacillus sp. ) ，命名为JMS-B01。为进一步提高该菌株的金霉素降解率，对其进行降解条件优化。采用正交试验确定显著影响金霉素降解率的3 个因素( 温度、金霉素浓度、接种量) ，通过Box-Behnken 试验设计及响应面法分析确定最佳降解条件。结果表明：拟合所得的预测值与实际值相关性良好， 最佳降解条件为温度34.0 ℃ 、金霉素浓度102.5 mg/L、接种量2%( 体积分数) ，在此条件下金霉素降解率可达到96.50%。其中，温度是影响菌株JMS-B01 对金霉素降解率的最重要因素之一。

关键词：金霉素；生物降解；Box-Behnken；响应面

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09

复合磁性纳米凝胶球对典型抗生素的吸附特性

曾子君 梁莹 荣宏伟∗ 骆华勇 廖权

广州大学 土木工程学院

摘要：以复合磁性纳米凝胶球( Fe₃O₄@PVA-SA-PAC) 为吸附剂，探究其对水中磺胺甲噁唑(SMX) 、环丙沙星(CIP) 、甲氧苄啶(TMP) 抗生素类污染物去除效果，并分析pH、投加量、污染物初始浓度、吸附时间等因素对吸附过程的影响。结果表明：pH=3 时最有利于抗生素吸附；吸附量随着初始浓度增大而上升，随着投加量增加而下降；3 种抗生素吸附表现为物理吸附和化学吸附共存、均质单分子层吸附与非均质多分子层吸附共同作用的状态。其中SMX 与CIP 吸附更符合准二级动力学模型，而TMP 更符合准一级动力学模型；温度为308 K 时，Langmuir 与Freundlich 方程均达到较高拟合度(0.938≤R²≤0.998) ，此时SMX、TMP 和CIP 的最大吸附量分别为47.188，59.649，96.468 mg/g；竞争性吸附试验表明复合凝胶球可同时吸附多种目标抗生素污染物，具备良好吸附应用前景。

关键词：抗生素；磁性纳米凝胶球；吸附剂；竞争性吸附

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10

不同金属改性的蒙脱土对普萘洛尔的吸附

荆秀艳 王文姬 董强飞 乔乐乐 邓月华∗

西安科技大学 地质与环境学院

摘要：采用浸渍法将蒙脱土用5 种金属阳离子饱和，分别得到铁基蒙脱土、铜基蒙脱土、钾基蒙脱土、钠基蒙脱土和钙基蒙脱土，研究普萘洛尔在这5 种金属阳离子饱和的蒙脱土上的吸附行为，探明主要影响因素，并推测可能的吸附机制。结果表明：5 种金属阳离子饱和的蒙脱土对普萘洛尔均具有较高的吸附能力，且吸附能力顺序为铁基蒙脱土>铜基蒙脱土>钾基蒙脱土>钠基蒙脱土>钙基蒙脱土。pH 为3~9 时吸附量增加，是由于溶液中H+ 与普萘洛尔在金属阳离子饱和蒙脱土上吸附位点竞争力减弱；pH为9~11时吸附量减少，是由于普萘洛尔主要以分子状态存在，静电引力下降。K⁺ 、Na⁺ 和Ca²⁺ 的存在会抑制普萘洛尔的吸附。腐植酸加入会促进普萘洛尔的吸附，但促进作用随腐植酸浓度升高而减弱，甚至出现抑制作用。Langmuir 等温吸附模型和准二级动力学方程能较好地描述普萘洛尔的吸附过程。研究结果有望为全面掌握普萘洛尔在土壤环境中的迁移转化规律提供的理论依据。

关键词：普萘洛尔；金属阳离子饱和；蒙脱土；吸附

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11

厌氧互营苯甲酸降解菌Sporotomaculum syntrophicum对玉米秸秆沼气发酵的生物强化作用

朱心宇1 张洁2 孙晓娇1 陈光辉1 王晓霞1 张培玉1 邱艳玲1∗

1.青岛大学 环境科学与工程学院

2.临沂科技职业学院

摘要：木质素的有效降解是提高秸秆等木质纤维素原料沼气发酵效率的有效途径。木质素很难被厌氧微生物分解利用，然而有研究表明木质素可以经由苯甲酸、苯酚等芳香族化合物被微生物分解利用。采用批次试验探究厌氧苯甲酸降解菌Sporotomaculum syntrophicum FB 对秸秆沼气发酵的影响。强化菌株S. syntrophicum 接种比例的结果表明，接种比例为5%、10%和20%时，甲烷产量分别为252.2，244.9，234.8 mL/g TS，比对照组提高了20.5%、17.0%和12.2%，TS 去除率提高了2.9%、3.1%和3.4%。投加5%~20% S. syntrophicum 后的玉米秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的去除率，比对照组提高了12%~13%，3%~5%和38%~ 46%。进一步试验结果显示，添加S. syntrophicum 使甲基纤维素、木聚糖和碱木质素( 纤维素、半纤维素和木质素的模式物) 的甲烷产量分别提高了15.7%、11.4%和7.8%。

关键词：生物强化；玉米秸秆；沼气发酵；木质素；Sporotomaculum syntrophicum

12

中高分子量聚丙烯酰胺对污泥厌氧消化的影响

王旭东 李先国 张海清 潘康红 张大海∗

中国海洋大学 化学化工学院

摘要：市政污水处理厂剩余污泥通常通过脱水和进一步厌氧消化实现减量和资源化。阳离子聚丙烯酰胺(cPAM) 是脱水过程中常用的絮凝剂，其对后续厌氧消化性能的影响研究仍不深入。研究发现：中高分子量cPAM会抑制厌氧消化过程中有机质的溶出与水解、产酸和产甲烷效率；且中分子量的cPAM抑制效果更强。添加中分子量cPAM 的溶解性蛋白质、多糖和短链脂肪酸(SCFAs) 的最高产量比对照组分别降低了22.3%、28.4%和38.6%，添加高分子量cPAM的实验组则分别降低了7.4%、19.4%和25.9%；相应地，添加中、高分子量cPAM污泥的30 d 甲烷累积产量为( 40.4±1.4) ，(49.8±1.3) mL CH₄/g VSS，比对照组的(61.0±1.4) mL CH₄/g VSS 分别降低了33.7%、18.3%。由此建议剩余污泥脱水过程中，要综合考虑cPAM添加量和分子量对后续厌氧消化性能的影响，以达到效益最佳。

关键词：剩余污泥；厌氧消化；产甲烷；中高分子量；聚丙烯酰胺

13

碱处理对污泥产甲烷与中间产物氨基酸的影响及两者相关性研究

徐慧婷1 刘辉2 马长文1 陈浩2 朱志浩3 徐天陈4 叶建锋5∗

1.上海第二工业大学 资源与环境工程学院

2.上海市环境科学研究院

3.上海海洋大学 海洋生态与环境学院

4.东华大学 环境科学与工程学院

5.同济大学 环境科学与工程学院污染控制与资源再利用国家重点实验室

摘要：以剩余污泥为底物，研究了碱处理pH 对污泥有机物溶出，水解产生的氨基酸种类和构型以及厌氧消化产甲烷的影响。分别采用2 种动力学模型对产甲烷过程进行拟合，并利用Spearman 分析考察了氨基酸与产甲烷之间相关性。结果显示：碱处理pH 为11 时COD 溶出率最大，最终累积产甲烷量较空白组提高了1.4 倍。改进Gompertz 模型对产甲烷过程拟合效果较好，拟合系数均在0.989 以上，误差范围在3.9%以内。碱处理可提高水解产物氨基酸含量和种类，溶出的氨基酸同时具有L 型和D 型，其中L、D-Cys 含量最高。L 型氨基酸含量高于其对映体(Thr 除外) ，Thr的外消旋化程度(D/(D+L) ) 最高(54.0%) ，其次为Cys (45.5%) 和Ala (44.0%) 。氨基酸中D-Leu、D-Asp、L-Thr 和L-Cys 含量与甲烷产量之间有较强的相关性，其Spearman 系数分别为0.894、0.9、0.9 和0.9(P<0.05) 。这为后续研究氨基酸及其构型对厌氧消化产甲烷的影响提供理论参考，为调控厌氧消化提供新的思路。

关键词：碱处理；剩余污泥；氨基酸对映体；产甲烷动力学模型；Spearman 相关性

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14

长江口入海通道水质综合分析与模型预测

曾一川1,2 曾会国3 袁伟皓1,2 冯翔宇1,2 李保4 王华1,2∗

1.河海大学 环境学院

2.河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室

3.贵阳高科控股集团建设公司

4.长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局

摘要：以中国最大河口地区为例，2004—2018 年对包括徐六泾、启东港、南港、北港在内的4 个长江口主要入海通道断面进行定期监测。对水样中的高锰酸盐指数、氨氮(NH₃-N) 、总磷(TP) 等水质参数进行测定，运用综合水质标识指数法(WQII) 对入海通道断面水质进行综合分析。选择溶解氧(DO) 作为响应变量，建立各断面逐步回归方程、季节性差分自回归移动平均模型(SARIMA) ，并对2018 年10—12 月进行预测以检验模型精度，比较2种模型在各断面的适用性。结果显示：1) 长江口各入海通道断面DO 浓度在空间上呈现徐六泾最高、北支其次、南支最低的规律，平均值为8.73 mg/L；2) 各断面综合水质标识指数从相对最优开始排列依次为启东港(3.110) >徐六泾(3.120) >北港(3.220) >南港(3.420) ；3) 除南港断面外，SARIMA 模型相较逐步回归方程对长江口断面DO 浓度预测的相对偏差更小。

关键词：长江口；入海通道；综合水质标识指数法；SARIMA 模型；逐步回归

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15

pH 对果蔬、园林垃圾混合厌氧水解产酸的影响

杨梦1 蒋建国1∗ 徐一雯2 刘诺3

1.清华大学 环境学院

2.中国城市建设研究院有限公司

3.同济大学 环境科学与工程学院

摘要：采用厌氧水解技术处理果蔬、园林混合垃圾，探究pH值对产酸效果的影响。在45 ℃ 、pH=6 的条件下，第11天时反应器内消化液的挥发性脂肪酸( VFA) 浓度达到最大值12.94 g/ L，是未调控pH 条件下VFA 浓度的3.37 倍，同时使达到最大值的时间减少了20%，大大提高了产酸效率。同时，调控pH 可以促进溶解性有机物(SCOD) 转化为挥发性脂肪酸，VFA/SCOD 在pH=6 条件下第11天时达到最大值，为48.73%。进一步对比分析不同条件下的消化液VFA组分和氨氮浓度，调控pH=6 可使发酵类型从乙醇型发酵转为丁酸型发酵，也有利于蛋白质的分解。

关键词：果蔬垃圾；园林垃圾；厌氧产酸；pH

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重金属Ni、Cr 复合污染下李氏禾的根际环境特征

覃辉1,2  林华1,2∗ 丁娜1,2 师恩泽1,2 甘淑萍1,2

1.桂林理工大学 环境科学与工程学院

2.岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心

摘要：为了将李氏禾应用于Ni、Cr 复合污染土壤修复领域，通过根箱实验，研究了Ni、Cr 复合污染下李氏禾根际环境特征的变化。结果表明：在不同浓度的Ni、Cr 处理下，李氏禾根际土壤的pH 值均显著低于(P<0.01) 非根际土壤与基质土壤，根际土壤的脲酶、酸性磷酸酶、酸性转化酶活性均显著高于(P<0. 05) 非根际土壤与基质土壤。随着Ni、Cr 处理浓度升高，李氏禾的pH值、土壤酶活性均呈不同程度的下降，李氏禾的株高、生物量及富集系数也受到抑制。在相关性分析中，李氏禾的株高和生物量与土壤pH值、土壤酶活性呈显著正相关(P<0.01) ，土壤pH 值与土壤酶活性同样呈显著正相关(P< 0.01) 。高通量测序结果表明：李氏禾根际土壤相对丰度最高的3种菌群为变形菌门(Proteobacteria) 、厚壁菌门(Firmicutes) 和拟杆菌门(Bacteroidetes) ；相对丰度最高的3 种菌属依次为Alicyclobacillus属、Bordetella 属和Mucilaginibacter 属；Hydrotalea 属对李氏禾的生长及富集能力可能具有促进作用。李氏禾可耐受较高水平的Ni、Cr 污染，其根际可能存在金属抗性细菌，是一种潜在的可用于Ni、Cr 复合污染土壤修复的植物。

关键词：重金属污染；植物修复；根际环境；土壤酶活性；微生物群落

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17

永定河北京段基于模糊数学的水体富营养化评价

章筱悦 李洁 孙寓姣∗ 潘成忠 黄宇佳 尹萌

北京师范大学 水科学研究院

摘要：以永定河北京段为研究对象，进行水质和水生态调查及动态指标的监测，选取候选评价指标，采用主成分分析法对评价指标进行筛选，并运用熵权法确定指标权重，从而构建河流富营养化评价指标体系。基于模糊数学算法，对永定河北京段进行了富营养化评价。结果表明：该水体富营养化问题较为广泛，但总体的富营养程度较轻。采用综合营养状态指数法和评分法进行评价对比研究，验证了该方法的可信度，且具有指标选择更灵活、评价结果更客观的优越性，可作为永定河北京段水体富营养化评价的重要方法和手段。

关键词：永定河；富营养化评价；评价指标体系；模糊数学算法

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贵州晴隆锑矿尾砂中锑和砷的生物有效性及生态风险评价

肖涵1 韩志伟1,2∗ 熊佳1 罗广飞1 田雨桐1 杨淼1

1.贵州大学 资源与环境工程学院

2.喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室

摘要：为探明锑矿尾砂中锑(Sb) 和砷(As) 的形态分布特征及生态风险，选取贵州省晴隆锑尾矿库为研究对象，在尾砂剖面上(0~330 cm) 采集样品33件，基于物相表征分析、冗余分析(RDA) 及生态风险评价等方法，阐明了锑和砷在尾砂剖面上的形态分布及变化特征，并对其生态风险进行评价。结果表明：尾砂中主要以石英(SiO₂) 、辉锑矿(Sb₂S₃) 及方解石(CaCO₃)3种矿物存在；尾砂浸出液重金属浓度远低于毒性浸出标准；尾砂中Sb 含量明显随深度增加而增加，而As含量在剖面上分布相对均匀。Sb各形态含量顺序为残渣态(1196.17 mg/kg) >可还原态(131.46 mg/kg) >弱酸提取态(54.07 mg/kg) >可氧化态( 41.59 mg/kg) ，而As各形态含量顺序为残渣态(282.27 mg/kg) >可还原态(71.1mg/ kg) >可氧化态(42.06 mg/kg) >弱酸提取态(5.12 mg/ kg) ；Sb和As的有效态含量分别占总量的16.94% 和30.34%，其主要形态是可还原态。基于重金属总量的内梅罗综合污染指数评价法和潜在生态危害指数法的评价结果为存在重度污染和严重环境生态风险；基于重金属形态含量的风险评估编码法(RAC) 和次生相原生相分布比值法(RSP) 评价结果为低污染和低生态风险。基于重金属形态含量的评价方法可更客观准确地评价其可能对环境产生的潜在生态风险。

关键词：锑矿尾矿库；尾砂剖面；Sb；As；形态分布；生态风险

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四湖流域径流及蓝水绿水资源时空分布模拟

尹述政 许峰∗ 王文荟 霍雯蓉 黄运新

湖北大学 资源环境学院

摘要：为了解四湖流域的水文特征及蓝水绿水资源时空分布，通过水系概化、子流域划分、总出口概化、湖泊概化，完成SWAT 模型构建，采用SUFI-2 算法分析了模型参数的敏感性，基于决定系数R² 、Nash-Sutcliffe 效率系数ENS 与相对误差|Re|评价了模型的有效性。结果表明：1) 对四湖流域径流模拟影响较大的参数有ALPHA_BF (基流α 系数) 、GWQMN (基流判定系数) 、CH_K2 (河道水力传导系数) 、CN2_AGRL [ SCS 曲线系数(耕地) ] 、CH_N2 (主河道曼宁系数) 和SOL_AWC (土壤层含水率参数) ，表明地下水模块参数和河网概化参数对四湖流域水文过程影响较大；2) 月径流模拟过程与实测水文过程拟合较好，率定期和验证期R2 与ENS 分别为0.75、0.72 和0.69、0.63，|Re|均在5%以内，均达到令人满意的结果；3) 四湖流域绿水资源量年度变化相比蓝水资源更为稳定，降雨量与蓝水资源呈正相关，在空间上蓝水资源分布较为均匀，绿水资源分布呈西北部、东南部多，中部少的分布特征，绿水系数与绿水资源分布特征相似，降雨量对蓝水资源空间分布影响较大。

关键词：四湖流域；SWAT 模型；参数敏感性；径流模拟；蓝水绿水

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技术与应用

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曝气精确控制实现污水处理厂节能降耗的应用

荆玉姝1 牟润芝1 姜怡名2 刘长青2 杨延栋2∗

1.青岛张村河水务有限公司

2.青岛理工大学 环境与市政工程学院

摘要：曝气系统是污水处理厂最主要的耗能单元，具有很高的节能潜力。在青岛张村河水质净化厂引进曝气精确分配与控制系统，考察了该系统的曝气控制效果、对出水水质的影响以及节能降耗潜力。结果显示：在1 d 中2/3 以上的时段内，曝气精确控制可将曝气池中溶解氧(DO) 浓度控制在设定值±0.3 mg/ L 范围内。应用曝气精确控制后，污水处理厂平均出水ρ(COD) 由19.6 mg/L 降至16.7 mg/L，ρ(NH₄⁺-N) 由0.37 mg/L 降至0.28 mg/L，ρ(TN) 由8.48 mg/L降至7.36 mg/L，出水ρ(TN) <10 mg/ L 的天数占总运行时间比例由79%增至100%，出水水质更加稳定；同时曝气能耗节省24.8%，乙酸钠药耗降低15.1%。结果表明曝气精确控制是实现城市污水处理厂节能降耗的有效途径之一。

关键词：污水处理厂；节能降耗；曝气精确控制；溶解氧；水质提标

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进水条件对侧流活性污泥水解工艺性能和微生物的影响

刘玉龙1 张智锋1 张黎1 张喆2 秦璐2 柴国栋2 郑兴2 王东琦2,3∗

1.中圣环境科技发展有限公司

2.西安理工大学 市政工程系

3.陕西省水资源与环境重点实验室

摘要：针对传统生物脱氮除磷工艺性能易受进水条件变化影响的缺点，构建了侧流活性污泥水解(SSH) 工艺反应器，比较研究了该反应器与常规厌氧/ 缺氧/ 好氧( A²/O) 工艺反应器在不同进水条件下的污染物处理性能和微生物群落的变化规律。试验结果表明：A²/O和SSH 反应器化学需氧量(COD) 去除性能的变化较小，整体COD 去除率均维持在90%左右。进水负荷和流量的升高有利于提高脱氮除磷效果。A²/O和SSH 反应器的总氮去除率分别从阶段Ⅰ的58%和72%升高到阶段Ⅲ的67%和83%，总磷去除率均从60%左右升高到85%以上。与A²/O反应器相比，进水条件变化对SSH 反应器脱氮性能的影响较小。相同进水条件下SSH 反应器脱氮性能更好，总氮平均去除率比A²/O反应器高出23%。高通量测序结果表明，SSH 反应器中微生物群落的多样性更高，Dechloromonas、Accumulibacter 等脱氮除磷功能菌的相对丰度更高，是反应器出水水质良好且稳定的重要原因。研究成果可为SSH 工艺的设计与实际应用提供参考依据。

关键词：侧流活性污泥水解；生物脱氮除磷；生物处理技术；微生物群落结构

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基于空气扩散阴极的过流式反应器产单线态氧降解水中亚甲基蓝

姚嘉雄　谢世伟∗ 　廖家成　郭绍东

武汉科技大学 城市建设学院

摘要：构建了钛基二氧化钌(Ti/ RuO₂) 阳极耦合空气扩散阴极(ADC) 的电化学氧化体系，利用过流式反应器对亚甲基蓝( MB) 进行氧化去除。结果表明：ADC 阴极在200 mA 电流下产生H₂O₂的稳定浓度达到45.33 mg/L，电流效率为65.10%。ADC-RuO₂体系对有机污染物的氧化具有选择性，几乎不能氧化苯甲酸钠，但对亚甲基蓝等染料具有较强的氧化作用。且该体系在叠氮化钠和2,5 二甲基呋喃等存在时氧化能力受到显著抑制，证明其主要的活性氧化物为单线态氧(¹O₂) 。在停留时间为2 min 和电流为200 mA 条件下，该体系对0.1 mmol/L MB 的去除率达到99%，并且MB浓度降低90%时对应的能耗为0.25 kW·h/m³ 。

关键词：电化学氧化；空气扩散阴极；二氧化钌阳极；单线态氧；过流式反应器

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退役井场老化油污土壤的生物强化修复技术

丁明山1,2 刘京煊3 孙楠4 袁长忠1,2 汪卫东1,2 李晓栋5 王志坚3

1.中国石化微生物采油重点实验室

2.中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院

3.中国石化新疆新春石油开发有限责任公司

4.中国石化胜利油田分公司孤东采油厂

5.济南弘丰化工有限公司

摘要：退役井场油污土壤含油量低、原油重质化严重，为恢复其土壤属性，探索原位生物强化修复技术。在分析油污土壤中原油性质和土著菌群结构的基础上，优选配伍好的外源嗜烃菌，并应用生物促进剂，以及将菌剂固定化以提升其抗环境冲击能力，提升现场生物修复效率。结果表明：井场油污土壤平均含油率为14.6 mg/g，重质组分含量达到57%，土著菌群结构中缺少降解重质组分的微生物。室内优选2 株具有协同效应的重质组分降解菌，在生物促进剂用量为500 mg/L 和以锯末固定外源菌条件下，降解达标时间由120 d 缩减至80 d。现场开展了2700 m²场地原位修复试验，采用地耕法工艺，修复8 个月后含油率由14.6 mg/g 降至3.30 mg/g，达到GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准( 试行) 》建设用地Ⅱ类用地要求。优选的重质油降解菌剂能提升原油污染物的降解速率，通过促进剂和菌剂投加方式的优化，可有效缩短修复周期。

关键词：老化油污土壤；生物强化；烃降解菌；土著菌；现场试验

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袋式除尘滤料清洗再生实验

程姣　杨璐璐　柳静献∗

东北大学 资源与土木工程学院

摘要：随着袋式除尘器在工业上的广泛应用，大量废旧滤袋的处理成为亟需解决的环境问题。实验探究了袋式过滤材料清洗复用的方法，研究了AMES(α-磺基脂肪酸甲酯钠) 清洗剂浓度、清洗时间以及清洗温度对滤料清洗效果及使用性能的影响，以降低袋式除尘运行成本，实现循环经济。结果表明：在40 ℃ 的清洗温度下，将废旧聚苯硫醚滤料放入质量浓度为2.5%的AMES 溶液中，采用自主设计的滚动清洗机清洗20 min，再联合超声波清洗机清洗10 min 时，滤料的清洁度可达95.82%，滤料对0.3，0.5，1.0，2.5，5.0，10.0 μm 的过滤效率分别提升至81.09%、86.33%、94.86%、98.58%、99.28%、99.31%，透气度达8.182 m³/(m²·min) ，实现了良好的清洗效果，且清洗工艺对滤料的力学性能无明显影响。

关键词：袋式除尘器；废旧滤袋；清洗复用；表面活性剂；清洁度；过滤效率

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风送式抑尘喷雾机喷嘴的优化选型

袁新虎1 王鹏飞1,2∗ 刘黎明2 贺运初2 龚京忠2

1.湖南科技大学 资源环境与安全工程学院

2.湖南九九智能环保股份有限公司

摘要：为了更好地指导风送式抑尘喷雾机喷嘴的选型，收集了5种内部结构的喷雾机喷嘴，对比其雾化特性，并检验选定的喷嘴应用于工程现场的降尘效果。结果表明：1) 斯普瑞和泰格两种喷嘴具有较大的雾化角，能满足大面积降尘的需求，适用于大多数抑尘喷雾机；2) 同一供水压力下，喷孔直径为0.5 mm 的斯普瑞喷嘴雾滴粒径远小于其他结构的喷嘴，将其安装在抑尘喷雾机，能有利于细小颗粒粉尘的捕集；3) 将喷孔直径为0.5 mm 的斯普瑞喷嘴安装于工程现场抑尘喷雾机，实测全尘降尘效率和呼尘降尘效率分别高于90%和80%，降尘效果良好。

关键词：风送式抑尘喷雾机；雾化特性；降尘效果；喷嘴选型

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基于面向对象Petri网的环境大数据预处理

姜秋俚1,2 郭思言3 郭惠宣4 张佳琪4 王宁1∗

1.中国科学院 沈阳计算技术研究所有限公司

2.辽宁省生态环境监测中心

3.中国航发四川燃气涡轮研究院

4.沈阳赛思环境工程设计研究中心有限公司

摘要：通过大数据预处理与面向对象Petri 理论结合，使数学模型应用到环境大数据预处理中，将模拟仿真数据与经预处理的在线监测数据进行误差分析。基于OPMSE 仿真平台设定误差阈值范围，如果超出阈值范围，则采用物联网手段进行预警提示，从而再次进行数据预处理。监测数据校验通过后才能输出到环境综合管控平台的计算分析模块进行后续处理，可实现对环境管控平台数据采集和分析过程实时校验和预警。

关键词：面向对象Petri网；环境大数据；预处理；环境综合管控平台

环境管理

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地铁建设环境影响评估及减排效益研究：以深圳市为例

粟月欢1 张宇1 段华波1,2∗ 李强峰1

1.深圳大学 土木与交通工程学院 未来地下城市研究院

2.深圳大学 滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室

摘要：地铁大规模建设和运营消耗了大量资源能源，已逐渐成为城市交通环境影响的主要贡献源。基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA) 方法，以深圳市为研究区域，定量分析了地铁建设过程的资源与能源消耗强度，选取全球变暖潜能值(global warming potential，GWP) 为度量指标，构建了地铁建设碳排放分析框架及测算方法，并基于情景分析法预估了减排潜力。结果表明：截至2020 年底，深圳已开通运营的地铁线站建设造成的碳排放量约累积达到2730万t CO₂e，其中地铁车站建设碳排放量占比约为72%，地铁隧道建设碳排放量占比约为28%。建设阶段单位里程盾构隧道碳排放强度约为1.3 万t CO₂e/km，单位面积车站碳排放强度约为371 t CO₂e/100 m² 。通过推广绿色建造技术，如采用再生混凝土和再生钢材，地铁建设阶段最高碳减排率可达到8. 5%/a，2021—2035 年累积节碳可达到508 万tCO₂e，可一定程度上能缓解地铁建设的碳排放压力。

关键词：生命周期评价；地铁建设；深圳市；碳排放；减排

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基于层次分析法评价清水廊道陆向缓冲带工程适宜性

尹浩1 詹亚2 张浏3 刘桂建1∗

1.中国科学技术大学 地球与空间科学学院

2.安徽大学 资源与环境工程学院

3.安徽省环境科学研究院

摘要：清水廊道陆向缓冲带是截留陆域污染入河前的最重要生态屏障，评价其工程适宜性，不仅要体现出陆向缓冲带对外源污染物拦截效果以及所选缓冲带技术本身的特点，还要体现出污染物拦截技术对于清水廊道周边环境、社会和经济等方面综合影响。基于层次分析法，选取了18个评价指标，构建清水廊道陆向缓冲带工程适宜性评价体系，并对光明大堰河清水廊道陆向缓冲带污染拦截工程进行适宜性评价。结果表明：在所评价的8 个河段中，非常适宜的河段占62.5%，适宜的河段占37.5%，河段总体处于污染拦截效果较好状态。基于层次分析法的清水廊道陆向缓冲带污染拦截工程评价方法可将河岸带的功能管理、植被及生态重建、土地利用、滨水区规划和设计融入工程评价中，为清水廊道工程的实施提供理论支撑和数据支持。

关键词：清水廊道；陆向缓冲带；层次分析法；河岸带评价

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综述

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地下水原位化学修复数值模拟研究进展

张云

南京大学 地球科学与工程学院

摘要：数值模拟是地下水原位化学修复设计的主要方法。从地下水原位化学修复过程的物理和化学作用出发，分析了土体平衡方程、流体相连续性方程和溶质运移方程等基本控制方程，比较了常用地下水原位修复数值模拟软件的特征，指出土体变形对地下水渗流和溶质运移的影响以及现有地下水原位化学修复模拟中存在的问题，需考虑以下3个方面：1) 原位注入化学修复模拟时应考虑土体变形、地下水渗流和溶质运移的三维耦合模型和模拟计算；2) 药剂注入方式以及药剂注入引起的土体变形和破坏及其对土体渗透性的影响；3) 药剂注入对土体固结变形和强度的影响。

关键词：地下水；原位化学修复；数值模拟；土体变形；反应溶质运移

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塑料制品中微塑料的释放行为及在环境中的迁移规律研究进展

刘超1,2 张晓然1,2∗ 刘俊峰3 张紫阳2 宫永伟1 李海燕2

1.北京建筑大学 环境与能源工程学院，城市雨水系统与水环境教育部重点实验室

2.北京建筑大学 北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心

3.北京农业职业学院 水利与建筑工程系

摘要：塑料制品的管理及处置不善是导致微塑料污染的关键因素，微塑料不仅会与环境中多种污染物相互吸附，也极易被大型藻类、动物、植物等生物摄入富集，具有巨大的环境风险。城市作为塑料制品的主要生产以及消费主体，是微塑料污染的重要源头。塑料制品会受到各种环境因素的影响，如温度、光照、机械力、水力作用等，发生老化、裂解、剥离进而迁移至自然环境，存在潜在的污染风险。掌握微塑料从塑料制品中的释放行为以及在环境介质中的迁移规律，对评估城市源微塑料污染风险十分重要。综述了城市生活用品、垃圾、基础设施中微塑料的释放行为，阐述了微塑料在水、砂及土壤介质中的迁移规律，为微塑料污染的风险评估及防控提供依据。今后可在环境因素对城市塑料设施中微塑料释放、迁移的影响，以及微塑料与城市水环境中污染物的相互作用行为2个方面进行深入研究。

关键词：塑料制品；微塑料；环境介质；释放；迁移

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剩余污泥热碱处理及其对污泥厌氧消化的强化研究进展

唐心漪1,2 陈翔宇1,2 肖本益1,2∗ 柳荣展3

1.中国科学院生态环境研究中心

2.中国科学院大学

3.青岛大学 纺织服装学院

摘要：剩余污泥的处理处置已成为污水处理厂面临的一个重大挑战。厌氧消化是一种常用的污泥处理方法。传统的污泥厌氧消化存在许多不足，而污泥热碱处理能使之改善。综述了近年来污泥热碱处理的研究，从热碱处理的机理出发，总结了热碱处理对污泥性质和厌氧消化的影响，分析了影响污泥热碱处理效果的因素，并通过能耗分析讨论了热碱处理强化污泥厌氧消化的可行性，最后指出污泥热碱处理及其强化污泥厌氧消化存在的问题，并提出了建议和展望。

关键词：热碱处理；剩余污泥；厌氧消化；强化；影响因素

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氯代吡啶类污染物吸附与转化技术研究进展及挑战

孙素云1,2 李宝磊3 孔德勇3 侯雅男1,2∗ 马金凤1,2  郭建博1 宋圆圆1

1.天津城建大学 环境与市政工程学院 水质科学与技术重点实验室

2.中国科学院天津工业生物技术研究所，国家合成生物技术创新中心

3.沈阳环境科学研究院

摘要：氯代吡啶类除草剂的大量生产及在农业生产和生活中的广泛应用，使其在废水、饮用水等环境中被不断检出，对生态环境和人类健康造成潜在危害。氯代吡啶类农药残留及其高效去除与转化技术，是水环境污染控制研究的热点和难点。从结构上看，碳氯键断裂是实现氯代吡啶类化合物降解的关键所在。基于国内外研究进展，综述了此类污染物的去除转化技术，从污染物吸附、高级氧化处理、催化氢化及耦合联用技术等角度，系统阐述了污染物去除转化的关键因素、相关工艺作用机制及现存技术挑战。在现有技术中，吸附法仍面临新型吸附材料研发、吸附剂再生等问题；高级氧化技术污染物矿化率高，但氧化效率低、运营成本高；催化氢化法定向选择催化降解污染物，但存在污染物降解不完全的问题；生物处理技术经济有效，但对污染物的去除转化率仍有待提高。研究表明：由于氯代吡啶类污染物的难降解特性及各工艺的局限性，单一的处理技术难以实现污染物矿化，多种处理方法联用是实现污染物高效去除的可行策略。开展环境中氯代吡啶类污染物的转化技术与机制研究，可为实现风险性污染物高效脱毒、降解提供参考。

关键词：氯代吡啶类污染物；吸附；高级氧化；催化氢化；生物处理

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生活垃圾焚烧飞灰处置技术与应用瓶颈

马懿1 郑仁栋1 周志昊2 姜佳豪2 王国斌1 严密2∗

1.杭州临江环境能源有限公司

2.浙江工业大学

摘要：生活垃圾焚烧飞灰富含二噁英、重金属和可溶盐，属于危险废物，需进行无害化处理。但当前垃圾焚烧产业普遍存在“ 重烟气、轻飞灰” 问题，造成飞灰处置技术和能力不足，已成为当前制约垃圾焚烧产业发展的重要瓶颈。综述了飞灰的产生、物化特性以及处置技术。重点介绍了当前普遍采用的3种处理方式以及技术应用难点，包括螯合稳定耦合填埋、水洗脱盐耦合水泥窑协同处置和熔融玻璃化处理等，以期为垃圾焚烧飞灰的无害化处置行业提供技术参考。

关键词：飞灰；重金属；可溶盐；水洗；熔融

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甾体类药物发酵菌渣的无害化与资源化研究进展

郭李恒 关小红 刘惠玲∗ 戴晓虎

同济大学 环境科学与工程学院

摘要：我国为甾体类原料药的生产大国,微生物转化法生产甾体药物的过程中产生的发酵菌渣是一种非常宝贵的资源,但发酵菌渣中仍存在少量有毒的甾体类残留物,在我国被列入《国家危险废物名录》。目前,甾体药物发酵菌渣的处理仍存在一定困难,严重制约着制药企业的健康发展,为此很多研究者针对药物发酵菌渣的无害化与资源化途径开展了广泛的研究。从甾体类药物发酵菌渣的来源、污染属性及国家相关管理要求等方面入手,分别综述了目前包括水热处理、碱热处理、微波处理等预处理技术,燃料化、肥料化、材料化等资源化利用技术,焚烧处置、安全填埋等处置技术在内的甾体药物发酵菌渣无害化与资源化方面的研究现状与最新进展,并对不同处理处置技术的可行性与可操作性进行了综合分析,最后对该领域未来的研究方向进行展望。

关键词：甾体;菌渣;无害化;资源化

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《环境工程》创刊于1982年，由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任主编。《环境工程》入选北大中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊（核心库）、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、《环境科学领域高质量科技期刊分级目录》T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。

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