基于臭氧/陶瓷膜一体化耦合工艺的新型污水深度处理技术及应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51708325
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    张正华
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Water pollution has become one of the most severe environmental issues in China’s sustainable development. In recent years, emerging contaminants such as Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs) and Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) have been frequently detected in the permeate of wastewater treatment plants. Traditional wastewater treatment processes are not effective for the removal of EDCs and PPCPs, however, the discharge of these emerging contaminants will pose a huge risk to ecological environment and human being even at quite low concentrations. The State Council released “Action Plan for Prevention and Control of Water Pollution” on 18th April, 2015 with one of the major issues of advanced treatment and controlling of emerging contaminants in the permeate of wastewater..In this project, the integrated process of ozonation/ceramic membrane filtration within one tank was proposed for PPCPs and EDCs removal, improvement of permeate water quality and in-situ membrane fouling control in advanced wastewater treatment. The effect of the integrated process of ozonation/ceramic membrane filtration in advanced wastewater treatment and the corresponding mechanism will be systematically investigated. The results of this project will be valuable and instructive for the update of traditional wastewater treatment plants based on the State Council’s new requirement.
水污染问题已经成为影响我国可持续发展的重大环境问题。近年来，除了常见的有机物，一些新型的有机物比如药物和个人护理品 (PPCPs) 以及内分泌干扰物（EDCs）等在国内外的污水处理厂出水中频频被检出。传统的污水处理工艺对于这些新型污染物并没有有效的去除作用，然而, 排放富含这些新型有机物的出水将极大地威胁着生态环境特别是水体的生态安全以及潜在的人体健康。2015年4月18日国务院正式发布《水污染防治行动计划》（简称“水十条”），要求对污水进行深度处理并控制污水中的新型污染物。.本项目提出了臭氧/陶瓷膜一体化耦合工艺，将臭氧和陶瓷膜置于同一个单元，针对污水深度处理中新型污染物PPCPs和EDCs的去除、出水水质的提高及原位膜污染的控制展开系统研究。深入探讨臭氧/陶瓷膜耦合工艺的控制效能及揭示相应的机理。臭氧/陶瓷膜耦合工艺将对“水十条”新规下污水厂的升级改造具有重要的指导作用和参考价值。

结项摘要

膜工艺已被广泛地应用于水/污水处理领域中，膜的优点包括出水水质更好，占地面积更小等。然而, 如何优化膜法水处理的工艺及有效的控制膜污染仍然是膜技术更广泛应用的一个大的挑战。研究以同步控制膜污染及实现污水深度处理为目标，具体解析膜/高级氧化耦合工艺的作用机理，提出原位臭氧及耦合六价铁工艺可以高效产生羟基自由基从而利于膜污染的原位控制及出水水质的提高，通过对比调控前后膜污染、水质、微生物群落等主要特性参数，重点研究原位臭氧及耦合六价铁工艺的调控有效性并阐明了调控机制，同时优化了运行参数，进一步提升了同步实现污水深度处理及原位膜污染控制的性能。针对如何优化膜法水处理的工艺及有效的控制膜污染这一议题，申请人提出了优化控制膜工艺的“上-中-下游”的学术思路，围绕上述思想，申请人重点开展了“膜法前处理-水质优化”、 “膜污染原位控制”和“膜组合工艺的集成”三项关键技术的研究，并已取得了阶段性成果，发表了SCI论文11篇（均为JCR 1区论文）。相关工作发表了多篇Journal of Membrane Science并被主编高度评价极大地推动了膜污染领域的研究和扩宽了膜污染控制的策略。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Coupling in-situ ozonation with ferric chloride addition for ceramic ultrafiltration membrane fouling mitigation in wastewater treatment: Quantitative fouling analysis
将原位臭氧化与添加氯化铁相结合，用于减轻废水处理中的陶瓷超滤膜污垢：定量污垢分析
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2018.03.061
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Tang Shengyin;Zhang Zhenghua;Zhang Xihui
  • 通讯作者：
    Zhang Xihui
Evaluating the impacts of a high concentration of powdered activated carbon in a ceramic membrane bioreactor: Mixed liquor properties, hydraulic performance and fouling mechanism
评估陶瓷膜生物反应器中高浓度粉末活性炭的影响：混合液特性、水力性能和结垢机制
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2020.118561
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Muhammad Bilal Asif;Baoyu Ren;Chengyue Li;Tahir Maqbool;Xihui Zhang;Zhenghua Zhang
  • 通讯作者：
    Zhenghua Zhang
Powdered activated carbon - Membrane bioreactor (PAC-MBR): Impacts of high PAC concentration on micropollutant removal and microbial communities
粉末活性炭→膜生物反应器（PAC-MBR）：高PAC浓度对微污染物去除和微生物群落的影响
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2020.141090
  • 发表时间：
    2020-11-25
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Asif, Muhammad Bilal;Ren, Baoyu;Zhang, Zhenghua
  • 通讯作者：
    Zhang, Zhenghua
Synergistic effect of ferrate (VI)-ozone integrated pretreatment on the improvement of water quality and fouling alleviation of ceramic UF membrane in reclaimed water treatment
高铁(VI)-臭氧一体化预处理对中水处理中陶瓷超滤膜水质改善及污垢缓解的协同作用
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2018.09.029
  • 发表时间：
    2018-12-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Liu, Jing;Zhang, Zhenghua;Zhang, Xihui
  • 通讯作者：
    Zhang, Xihui
Does pre-ozonation or in-situ ozonation really mitigate the protein-based ceramic membrane fouling in the integrated process of ozonation coupled with ceramic membrane filtration?
在臭氧化与陶瓷膜过滤相结合的集成过程中，预臭氧化或原位臭氧化真的能减轻蛋白质陶瓷膜污染吗？
  • DOI：
    10.1016/j.memsci.2017.11.031
  • 发表时间：
    2018-02-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Song, Jia;Zhang, Zhenghua;Zhang, Xihui
  • 通讯作者：
    Zhang, Xihui

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    张正华

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面向再生水深度处理高效去除新型污染物的膜法限域催化技术研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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