摘要： 8月13日，两年一度的国际水协会（International Water Association）创新项目奖颁奖仪式在加拿大多伦多举行。本次共有六个类别奖励，每个类别设金、银、铜奖，六类获奖项目再角逐唯一最大奖（Grand Award）。由中国城市污水处理概念厂专家委员会、中持水务股份有限公司申报的“激发技术与市场变革：中国污水资源概念厂”项目荣获PIA类金奖，并在六类获奖项目中胜出获最大奖（Grand Award）。这是中国水领域在国际水协会首次获此殊荣，这标志着中国污水处理技术与范式由过去的跟跑变为现在的领跑，展示了中国水科技和产业创新取得的巨大进步，体现了国际本领域对中国污水概念厂事业的高度认可。

关键词： 污水处理   缺氧-好氧反硝化工艺   单质硫器件型载体   原位强化脱氮  

摘要： 在愈发严格的污水处理厂排放标准背景下，深度脱氮技术受到学界和产业界的关注。其中，硫自养反硝化技术由于其突出的经济性优势，近年来成为热点研究方向。现有硫自养反硝化技术，所采用的工艺形式主要为填料床滤池，应用时置于二级生化处理单元后。虽然这一模式在我国已经实现工程化推广应用，但许多污水处理厂并不具备新建滤池条件，因此应用上存在局限性。针对这一问题，本研究提出将单质硫载体器件化后直接与二级生化单元耦合原位强化脱氮的技术思路，构建了缺氧段具有“自养-异养”混合营养特征的 HSAD-AO 工艺（缺氧-好氧反硝化工艺），围绕该工艺的强化脱氮效能及影响因素、强化脱氮机制和脱氮效能定向调控三个方面开展了研究工作。　　首先，在不同COD/NH4+-N比（进水碳源与进水氨氮比值）和单质硫植入比条件下，通过对比研究HSAD-AO工艺和缺氧段仅为异养反硝化的HD-AO工艺（传统的缺氧-好氧反硝化工艺）脱氮效能，证实 HSAD-AO 工艺均具有更高的脱氮效能（1.33~4.18倍），且强化脱氮效果与COD/NH4+-N比呈负相关与单质硫植入比呈正相关。发现缺氧池亚硝氮低水平积累是HSAD-AO工艺有别于HD-AO工艺的显著特征。通过分析ΔSO42-/ΔN（硫酸盐增量与脱氮增量比值），发现所有工况下该值（4.14~6.12）均低于硫自养反硝化全程脱氮的理论比值（7.54）。这些结果一方面提示单质硫器件引入可能对亚硝氮还原具有偏好性;另一方面也表明强化脱氮工艺具有更好的经济性。　　进一步，解析了HSAD-AO工艺的强化脱氮机制。通过微生物群落差异分析，发现不同工艺污泥相中群落结构无明显差异，而单质硫器件表面生物膜定殖了高丰度的硫自养反硝化功能菌（SADBs），且在低COD/NH4+-N（2 vs. 4）下富集效果更为显著（50.52% vs. 12.47%），表明 HSAD-AO 工艺缺氧段存在自养-异养协同反硝化脱氮。借助摇瓶实验模拟不同反应体系微环境，揭示了HSAD-AO体系亚硝氮积累大幅降低的原因在于硫自养反硝化过程中亚硝酸盐还原速率显著高于硝酸盐还原速率（1.39 vs. 0.81 mg/L/h），而异养反硝化过程则相反（4.80 vs. 6.12 mg/L/h）。进一步地通过 RT-qPCR 定量分析发现单质硫器件植入促进了反硝化功能基因的增量表达，如亚硝酸盐还原过程相关基因 NirK，这一结果为HSAD-AO工艺中亚硝氮积累的大幅降低提供了生物学解释。　　最后，探究了HSAD-AO工艺脱氮效能定向调控方法。利用响应曲面法，构建了基于单质硫植入比、进水 COD/NH4+-N 比和硝化液回流比的工艺脱氮效能预测模型，验证了该模型拟合优度为R2=0.9792。基于不同进水条件和特定植入比条件对比模型预测结果与实际实验结论，验证了模型具有良好的预测性能。进一步，应用该模型开展了HSAD-AO工艺脱氮效能定向调控研究，结果表明在进水水质波动条件下，通过模型反演目标出水水质要求下的工艺单质硫器件植入比和硝化液回流比，能够实现出水稳定达标（出水总氮低于 10 mg/L），并在原水碳源相对充足的情况下避免过度脱氮造成硫基电子供体浪费。

关键词： PPP   政企关系   国有企业   民营企业  

摘要： 十堰市是国家南水北调中线工程核心水源区,守护一库碧水永续北送是重要的政治任务。2013年起,十堰开始探索污水处理领域市场化模式,2014年之后通过特许经营、委托运营等方式先后引进多家企业负责城区污水处理厂建设运营,在多个政企合作的PPP项目中呈现出丰富而生动的政企互动关系。政企关系既是PPP的核心要义,也是社会主义市场经济体制下,政府管理关注的核心问题,还是十堰市推动水环境保护、当好“守井人”必须处理好的核心关系。因此对十堰市污水处理PPP项目中的政企关系问题开展研究具有重要的理论意义和现实意义。同时,本文注意到在国有企业和民营企业分别作为实施主体的污水处理项目中,政企互动具有不同的特点、不同的发展变化轨迹,以及出现不同的结果。因此,基于国企和民企的对比视角,对十堰市污水处理PPP项目中的政企关系开展针对性的研究,以期获得可行性的对策和建议。 本文遵循“提出问题—分析问题—解决问题”的研究思路,首先介绍研究背景,引出研究问题,然后对国内外研究现状进行了梳理,对PPP、国有企业、民营企业等核心概念进行了厘定,选择委托代理理论、激励规制理论、资源依赖理论为分析依据,通过案例分析、半结构化访谈、观察法等方法,对十堰市国企、民企参与的两个污水处理PPP项目中的政企关系进行过程跟踪和描述,并运用相关理论进行问题分析。 在问题分析层面,本文认为十堰市污水处理PPP项目中的政企关系存在三个方面的问题:一是政企风险分配失衡,其中民营企业承担的项目风险更高,且风险应对能力较差;二是政企信任关系受损,其中企业不能达标达量生产的行为造成的损害更大;三是政企合作关系异化,表现为政企互相套牢以及政企互相伤害。在原因分析层面,政企地位不平等、政企互动机制不完善、政企合作制度环境不健全是导致以上问题的原因。在对策建议层面,本文建议:建立风险共担机制,促进政企平等合作;完善政企互动机制,强化政企信任关系;健全制度环境保障,促进政企利益共享。

关键词： 减污降碳   污水处理   绿色效率   时空演化   影响因素  

摘要： 水环境污染问题是我国环境十大问题之一,对中国经济和社会的可持续发展构成了严重制约。伴随工业化和城市化加速,我国污水排放量持续攀升。未经妥善处理的污水会引发水体污染,加剧水资源短缺和水质恶化问题,并对人体健康造成威胁。因此,提升我国的污水处理能力显得尤为紧迫。为应对这一挑战,我国政府大力推进污水处理厂的建设和升级。这些设施在净化城区生活污水和工业废水方面起到了关键作用,对于保护水环境至关重要。然而,尽管污水处理是维护我国水环境的关键工程,但它们同时也是重要的能源消耗和碳排放源,这要求我们在推动污水处理能力提升的同时,需要从减污降碳双目标这一视角出发,关注和优化其能源使用和碳排放。 因此,本文以习近平生态文明思想为指引,以“自然—经济—社会”复合生态系统理论、绿色经济理论、准公共物品理论为依据,构建涵盖减污、降碳双目标的城镇污水处理绿色效率评价指标体系,运用包含非期望产出的超效率SBM-DEA模型、Kernel密度估计、传统与空间马尔科夫转移概率矩阵分析,测度了2013—2020年中国30个省份的城镇污水处理绿色效率并分析其时空演化特征,运用Tobit模型对城镇污水处理绿色效率的影响因素进行实证研究,并在最后提出了相应政策建议,以期实现中国城镇污水处理减污降碳协同增效、绿色转型。主要研究成果如下: (1)2013—2020年,中国城镇污水处理绿色效率总体处于中高水平。2016年后中国城镇污水处理绿色效率逐渐稳定至“东-中-西”阶梯递减的分布格局。这说明在决策时我们考虑到不同地区的特定条件,包括经济水平、技术水平和环境需求,因地制宜制定出台面向减污降碳目标的污水处理绿色转型推进策略。 (2)中国城镇污水处理绿色效率整体呈现下降趋势。中国城镇污水处理绿色效率高效率省份逐渐向低效率值发展,分化程度在整体上有所增加。中国城镇污水处理绿色效率具有一定的稳定性,地理因素、邻域状态、区域初始状态均在中国城镇污水处理绿色效率转移过程中发挥重要作用,存在“俱乐部趋同”现象。这说明政府应当发挥其自身作用,比如通过促进与周边地区的协作、出台相关政策等措施实现区域共同发展和环境质量的整体提升。 (3)从回归结果看来,总体上,污水处理厂累计完成投资、人均GDP、管网密度、就业人数、人口密度、绿色发明专利申请数、降水量与中国城镇污水处理绿色效率之间存在显著的正向关系,雨污合流管道长度、行业平均工资、产业结构、环境规制、人均水资源量对中国城镇污水处理绿色效率具有显著抑制作用,城镇化率作用不明显,且各影响因素的作用程度与条件等具有较强的地域性。这意味着各地方政府需要根据各自区域的特点和发展现状,制定和实施差异化的策略,共同推进城镇污水处理绿色效率提升。 本研究不仅将现实背景与污水处理现实综合考虑,将减污、降碳同时纳入城镇污水处理绿色效率评价指标体系,并根据评价结果进行了深入的时空分析,还基于“自然—经济—社会”复合生态系统理论选取影响因素,弥补了全局系统性不足的问题,以期为有效提升城镇污水处理绿色效率,并为政府部门有针对性地制定相关政策提供理论依据和指导。

关键词： 人工湿地   污水处理厂尾水   低碳氮比   硫/铁驱动   脱氮除磷  

摘要： 污水处理厂尾水的排放总量大且集中,即使水质达到“一级A标准”,其中氮、磷浓度仍远大于地表水受纳水平。我国多个城市已经制定比国家标准更为严格的地方排放标准。人工湿地是一种综合利用填料、植物和微生物的污水处理技术,具有运行成本低、易于管理等突出优势并可有效实现脱氮除磷。由于污水处理厂尾水中碳氮比较低,本研究通过筛选多种填料构建多个硝化-反硝化组合填料柱组合,采用最佳组合的填料配比构建基于硫/铁驱动的小试人工湿地装置。从装置挂膜、对模拟废水和实际废水处理的多个方面出发,结合填料表面生物膜活性、填料结构特性与性能和微生物种类等微观角度来考察人工湿地对污染物的去除效果,为硫/铁驱动的人工湿地处理实际废水相关应用提供实验依据和理论支持。主要的研究结果如下: （1）筛选出对氮、磷污染物去除效果最优的硝化柱-反硝化柱填料组合。利用白云石、沸石、石灰石和砾石四种填料进行配比构建硝化柱,通过对海绵铁（SI）和黄铁矿（Py）进行组合构建反硝化柱,确定两种最佳填料柱组合:沸石:石灰石:砾石/1:1:2+Py:SI（1:3）和沸石:石灰石:砾石/2:1:1+Py:SI（1:0）,在水力停留时间（HRT）为2 d条件下,对进水为10 mg/L总氮（TN）的去除率分别为79.80%和79.34%,出水总磷（TP）均达到了《地表水环境质量标准》“Ⅳ类水”标准。此外,黄铁矿填料柱中添加51 mg/L和68 mg/L的Na2S2O3对7 mg/L NO3--N去除率分别达到88.71%和95.61%。 （2）小试人工湿地装置(CWPy和CWPS)可有效实现挂膜。CWPy和CWPS装置在挂膜第10 d对进水10 mg/L TN的去除效果达到稳定。进水化学需氧量（COD）50 mg/L、TP 0.5 mg/L条件下,出水COD浓度均达到《地表水环境质量标准》“Ⅱ类水”指标;出水TP浓度达到湖泊、水库的“Ⅱ类水”标准。海绵铁表面磷元素浓度从挂膜前1.68%提升至挂膜后3.06%;挂膜后,在CWPy-黄铁矿（3.57%）和CWPS-黄铁矿（4.02%）表面观察到磷的存在。硝化层填料（沸石、砾石）中活/死细胞比值（1.49～1.93）明显高于反硝化层填料（黄铁矿、海绵铁）(0.36～0.78)。 （3）CWPS与CWPy小试人工湿地对污水处理厂模拟尾水和实际尾水均有较好的脱氮除磷性能。模拟尾水处理中,HRT为2 d条件下,两个小试人工湿地对TP平均去除率高达97.64%(CWPy)和97.72%(CWPS),出水浓度稳定达到《地表水环境质量标准》中湖泊、水库的“Ⅱ类水”标准。进水50 mg/L COD和51 mg/L Na2S2O3条件下,CWPS和CWPy出水TN平均浓度分别为3.025 mg/L和3.25 mg/L。CWPy和CWPS中反硝化层填料的反硝化强度分别为32.61 mg/（kg·h）和29.76 mg/（kg·h）。处理实际污水处理厂尾水时,出水TP平均浓度均低于0.005 mg/L,即使气温较低（平均气温15.2℃）,对TN最高去除率仍可达到60.9%(CWPS)和46.52%(CWPy)。两个小试人工湿地填料生物膜中检测出六种脱氮途径的48种基因,CWPS(7.12×10-4)中nir S、nir K基因的相对基因丰度之和高于CWPy装置(3.04×10-4);CWPy（89.83%）和CWPS（96.5%）反硝化层填料中与硫自养反硝化相关Ralstonia属细菌被显著富集。

关键词： 污水处理   硫化镉   掺杂改性   异质结   光催化性能  

摘要： 随着国家“双碳”战略的实施，对水污染的治理也提出了更高的要求。半导体光催化技术具有绿色无污染及高效的优点在污水处理领域备受关注。近年来，CdS光催化材料因其带隙相对较窄、光吸收能力强在光催化领域受到广大学者的青睐，然而纯CdS光生载流子易复合且存在光腐蚀，所以光催化效果并不理想。为改善CdS的光催化性能，研究其改性机制，本论文采用过渡金属（Mn、Ni、Co）掺杂CdS提高其光催化性能并改善光腐蚀，将光催化性能最佳的MxCd1-xS（M=Mn、Ni、Co）与具有层状结构的Bi2MoO6、BiOI和Bi5O7I复合构筑异质结，进一步提高光催化活性。通过XRD、SEM和TEM研究样品的物相组成及形貌，利用UV-Vis DRS、PL和电化学对样品的光吸收能力、带隙、光生载流子复合率进行研究，依据光催化降解亚甲基蓝（MB）评估样品的光催化性能，最后通过捕获剂实验结合样品的能带结构探讨了MxCd1-xS（M=Mn、Ni、Co）和复合材料的光催化机理。　　通过水热法制备了立方闪锌矿相的MnxCd1-xS、六方纤锌矿相的NixCd1-xS和CoxCd1-xS光催化剂，光催化实验中240 min时Mn0.2Cd0.8S对50 mL的10 mg/L MB光催化脱色率为90％,反应速率常数为0.00982 min-1,是立方闪锌矿相 CdS 的 3.86 倍。Ni0.06Cd0.94S 和 Co0.08Cd0.92S 在 240 min 时对 100 mL的10 mg/L MB的光催化脱色率分别为91.3％和97.3％,反应速率常数分别为0.01102 min-1和0.01622 min-1,是六方纤锌矿相CdS的4.42倍和6.5倍。Mn、Ni和Co的掺入均使CdS的光催化稳定性有所提升，在MxCd1-xS光催化降解MB过程中主要的活性基团均为O2-·。过渡金属（Mn、Ni、Co）的掺入增加了 CdS的可见光吸收范围，促进了电子转移，抑制了光生载流子的复合。　　通过水热法将Co0.08Cd0.92S与具有层状结构的Bi2MoO6、BiOI和Bi5O7I构筑异质结复合材料，三种复合材料的可见光吸收范围都有所增加，光催化活性得到提高。10％-Bi2MoO6/Co0.08Cd0.92S、4％-BiOI/Co0.08Cd0.92S 和 8％-Bi5O7I/Co0.08Cd0.92S 在光催化降解 100 mL 的 20 mg/L MB 的实验中 240 min时的脱色率分别为97.3％、94.7％和95.1％,反应速率常数分别为0.01494 min-1、0.01134 min-1 和 0.01361 min-1,是 Co0.08Cd0.92S 的 2.3、1.75 和 2.08 倍。通过捕获剂实验和机理分析表明了三种异质结均符合Z型异质结，光催化过程中主要的活性基团为O2-·。Z型异质结的构筑促进了光生电子的迁移，抑制其和空穴的复合，提高了光催化活性。

关键词： 污水处理厂   邻苯二甲酸酯   混凝-絮凝   Box-Behnken设计   生态风险评估  

摘要： 内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs）具有类激素作用,影响人体内分泌系统。在此类污染物中,邻苯二甲酸酯（Phthalates Acid esters,PAEs）受到广泛关注。PAEs广泛应用于各种PVC制品、食品包装材料、医疗器械、个人护理用品中,以提高材料的延展性和柔韧性。城市污水厂中PAEs会随尾水排放进入湖泊河流等水环境,因此研究PAEs在城市污水厂中的赋存特征和去除效果具有重要意义。此外由于传统污水处理工艺去除PAEs效果有限,同时深度处理中传统混凝剂对水环境存在潜在的危害。而天然生物聚合物瓜尔胶具有无毒、安全的生物特性,用瓜尔胶代替传统无机混凝剂可为城市污水厂强化去除PAEs提供新的技术路径。本文以长春市三座污水处理厂中16种PAEs为研究对象,开展城市污水厂中PAEs的去除效果和强化混凝处理技术研究,为污水厂中PAEs的赋存特征及去除提供数据支撑和新的技术路径,具有重要的科学意义和社会价值。 城市污水厂中PAEs的赋存特征和去除效果结果表明,三座污水厂PAEs进水浓度范围在5.09μg/L～10.1μg/L,WWTP C∑16PAEs进水浓度最高,这可能是因为该污水处理厂位于人口密集地区,主要收集生活污水和少量工业废水,居民使用塑料制品较多,因此PAEs进水浓度较高。WWTP A污水处理厂与WWTP B进水浓度PAEs组成分布以DEP为主,其次是DEHP和DBP,WWTP C进水浓度PAEs组成分布以DEHP为主,其次是DEP和DBP。三座污水处理厂出水中PAEs浓度组成分布均以DEHP为主,所占比重为32.48%～40.79%。三座污水处理厂生化处理对∑16PAEs去除率为66.6%～74.66%、深度处理去除率为17.05%～31.6%、一级处理去除率为-17.86%～6.77%,此外,一级处理对长链PAEs去除率为-18.75%～32.59%,对短链PAEs去除率为-21.97%～-14.52%,长链PAEs比短链PAEs更容易被去除。生化处理对短链PAEs去除率为81.25%～90.56%,对长链PAEs去除率为47.23%～57.4%,短链更容易在生化处理中被去除。与氧化沟工艺相比,长链PAEs更容易在AAO工艺中被去除。此外,在三座污水处理厂各构筑物出水进行了生态风险评估。三座污水处理厂对鱼类和水蚤的生态风险评价结果为无风险,对绿藻的生态风险评价结果接近低风险。 强化混凝处理技术去除邻苯二甲酸二乙己酯（DEHP）结果表明,瓜尔胶在3 mg/L的投加量下,能有效去除浊度92.11%、总磷71.47%、COD 54.84%。采用Box-Behnken设计的响应面对混凝-絮凝污水处理工艺的反应条件进行了评价和优化。当瓜尔胶投加量为3 mg/L,p H为7,搅拌速度为200 rpm时,DEHP去除率为78.93%。Box-Behnken实验设计和方差分析表明,设计参数对DEHP去除率有显著性影响。扫描电镜显示,瓜尔胶与明矾相比,瓜尔胶形成的絮凝体中有更多孔隙,表明瓜尔胶在捕获和去除悬浮液中DEHP方面具有更好的适用性。FTIR结果表明出水中的有机物与混凝剂发生了化学吸附,由于氢键的形成,峰的波数发生了多次偏移,瓜尔胶骨架中的游离活性羟基可能被羰基取代,导致有机物被去除。Zeta电位结果表明电性中和在明矾混凝去除过程中起主要作用。

关键词： 实物期权   PPP污水处理项目   投资决策  

摘要： 进入新时代,人民群众的物质生活条件日益改善,进而在居住环境,水源安全,生态环境等方面也提出了更高的需求。在党中央“绿水青山就是金山银山”的政策理念下,我们坚定不移地推进环保事业的发展。这其中,城镇污水处理是重要的一环,近几年来,PPP在城市污水处理项目中的运用日益广泛,与传统的工程投资模式相比,PPP投资模式的主要特征是:初期投资额大,建设周期长,投资风险大。鉴于此,在作出投资决策时,必须全面考量并审慎权衡各类因素,以确保决策的科学性与合理性。然而,常规项目的估值方法通常更侧重于初期投入的基础条件,而对外部环境变化所引发的潜在价值则关注不足。因此,在PPP项目投资决策中,传统的投资决策方法可能难以适用。因此,本文在分析X县污水治理PPP项目时,不再采用传统投资决策方法,而是运用实物期权法进行实证分析,并与传统净现值法进行比较,目的在于提供一套更加科学、更加合理、更加高效的社会资本投资决策模式,以使社会资本能够参考该模式进行更加理性地投资决策。 通过对国内外各种已有研究成果的梳理,本文对项目投资决策理论、实物期权理论以及公私合作(PPP)模式等关键理论进行论述,以及进行了全面且深入的归纳。通过对这些理论的细致探讨,对X县城市污水处置PPP项目进行了综合、详细的投资选择研究,并提出了基于净现值的PPP项目投资决策模型。在此基础上,再建立了一种以实物期权法为基础的PPP项目投资决策方法,并据此计算了项目的扩展净现值,为相关决策提供了更为科学、全面的参考依据。 最终,通过深入的比较分析实物期权法与传统净现值决策法这两种方法,我们得出了实物期权法在处理不确定性价值方面具有显著优势的结论。此外,我们还进一步量化了这种优势,本研究将为社会资本参与城市污水治理PPP项目的投资决策分析提供理论基础与经验支撑。