科研成果

水质安全研究团队成果

² 饮用水安全新理论与实践

（1）无动力高效过滤装置开发与应用

我国地表微污染水分布广泛，富营养化水体高，藻类污染频繁爆发，供水安全受到严重威胁。为强化对水体中微污染物和藻类的去除及避免消毒产生二次污染，保证饮用水安全，开发了光催化氧化体系、过硫酸盐高效活化体系、硫自氧化体系、过氧乙酸活化体系等可高效产生羟基自由基、硫酸根自由基、碳中心自由基的高级氧化技术，系统研究了内在机理，并成功将这些技术应用于微污染物降解、预氧化强化除藻及饮用水和污水的消毒。此外还通过毒性评价、副产物生成、对后续工艺影响综合分析了这些高级氧化技术的工程时效性和环境安全性。针对相关研究，先后获批国家自然科学基金4项，成果先后发表高水平研究论文30余篇。

² 污水资源化利用与决策管理

（1）系统地开展了污水中磷资源回收和新兴污染物的吸附去除的研究。

从污水中回收磷以及去除新型污染物（ECs），是污水资源化的趋势。基于功能高分子设计理念，系统深入研究了水处理新材料（磁性智能纳米粒子）的行为表现及除污机理，主要包括用于回收水中磷和ECs的智能高分子吸附剂、正渗透汲取剂等，使其具有效率高、能耗低的特性，探究底物的传质、扩散过程中的关键速率控制因素，评价新材料可持续利用的可行性。这些研究工作可为污水资源化提供基础数据和理论指导，同时拓展和丰富功能高分子在环境领域的应用。研究先后获得2项国家自然科学基金资助，发表论文十多篇。

（2）探究了城市污水治理企业可持续发展的动态决策管理。

本着系统论的观点，以动态的、整体的、发展的眼光，评价污水治理企业的可持续性，从经济、社会和环境三个维度出发构建了污水治理企业可持续发展系统动力学模型，动态地探索了污水治理企业可持续发展演化状况。同时，将系统动力学模型与综合评价结合，实现了污水治理企业可持续发展的动态评价，分析污水治理企业在不同政策下、较长一段时间内可持续发展水平随时间的演变趋势，可为从事污水治理的企业或政府管理部门的政策制定和发展规划提供决策参考。此外，还进行了污水厂处理工艺（UNITANK、MUCT、UCT-MBR等）的模型诊断及优化调试、高含固率污泥的多级多相厌氧消化试验研究。

• J of Cleaner Production. 2017（141）,157-167  

• Chemosphere. 2018, 196(1) :153-160

• Applied Surface Science 423 (2017) 484–491

• RSC ADV. 6 （2016）： 23233-23241.

• Colloids and Surfaces A, 2018, 554(10): 237-244

• RSC Adavances. 2015, 5（20）, 15359 - 15365.

• J ENVIRON ENG, 2014, 140.

• Journal of water process engineering. 2014,4:212-223.

• World Environmental & Water Resources Congress 2012 ：Crossing Boundaries, Proceedings of the 2012 Congress, Pg 808-817，USA, 2012.05.20-24

• Membrane Technology and Environmental Applications（Chapter 14：Decentralized MBR in wastewater treatment）, ASCE, Reston, Virginia, 2012.

• 华中科技大学学报自然科学版， 2015,43（ 6）, 122 - 127.

• 给水排水. 2015，41(7): 147-150

• 授权专利：周爱姣; 张玉; 陶涛, 一种污水处理装置、系统及方法,

• 授权专利：周爱姣; 万骏,陶涛等, 一种用于吸附重金属的水凝胶及其制备方法与应用

• 申请专利：周爱姣; 朱畅,陶涛等一种用于回收水中磷的凝胶、其制造方法及应用[P]. 2016/12/14, 湖北, CN201611151981.5

（3）新型生物深度脱氮工艺的研发和机理研究。

目前我国水环境污染已经逐渐由有机物污染转变为氮磷等营养物质导致的水体富营养化，而大多数的污水处理厂普遍存在着总氮处理不达标、深度脱氮难的问题。针对污水的深度脱氮问题，以短程硝化、厌氧氨氧化新型生物脱氮理论为基础，研发新型生物脱氮组合工艺，实现了总氮去除率的大幅度提高。此外，在稳定工艺的基础上，研究反应影响因素，优化运行参数，并探究其反应机理。目前发表学术论文10余篇，已授权国家发明专利4项。

² 海绵城市与水质水力模型

（1）海绵城市建设、运行于维护

针对透水铺装、植草沟和绿色屋顶等海面措施的运行、维护进行了研究。综合对比了各类透水铺装、植草沟和绿色屋顶对雨水水质水量的控制效果，明确了适用于武汉市的海面措施，为武汉市海绵建设提供数据支撑。此外，在以废治废，废物利用的理念指导下，先后开发了以给水厂污泥为基质组成的绿色屋顶和以炉渣为基质组成的植草沟。所开发的绿色屋顶和植草沟均可以有效强化对雨水的削峰效果。此外，掺杂给水厂污泥地绿色屋顶由于含有大量絮凝剂可以强化对雨水中磷地去除；而掺杂炉渣的植草沟则由于具有丰富的孔道结构而具有较大的比表面积，对雨水中的污染物具有良好的吸附效果，进而提升雨水水质。

• 

（2）水质水力模型的构建与运用

• 利用各种水质水力模型，构建了针对排放口污染物传输的水质水力模型、水处理构筑物的净化扩散模型、管道水力模型等，通过模拟计算分析污染物在水体中的迁移转化，浓度分布，进而得出其对水质的影响，为指导下游取水口、污染治理工艺、管道布置等的确定提供依据和参考；

• 利用各种水质水力模型，对各种水处理构筑物运行状况进行模拟，优化各处理构筑物运行参数，实现节能减排；

• 利用各种水质水力模型，对各种海绵建设现状和海绵规划进行模拟评估，指导海绵城市建设与管理；

• 以模型为工具在丹江口、钟祥、蕲春、大冶等多个城市开展排水（雨水）防涝综合规划、污水专项规划、海绵城市规划、黑臭水体治理综合规划。