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        中國水務行業觀察者!

        馬軍院士答疑解惑:有關水污染及水處理技術
        更新時間:2021-08-09 來源:ACS美國化學會

          問 高級氧化水處理技術中哪個技術在工程應用潛力大?

          現在PMS,H2O2研究的比較多,但是工程應用偏少,您如何看待未來高級氧化水處理技術工程化應用問題?

          馬軍院士:

          高級氧化是利用反應過程中形成強氧化性中間態成分降解水中高穩定性有機物的工藝。高級氧化研究的關鍵是探索強氧化性中間態成分的形成規律與除污染特性,掌握不同類型中間態成分的性質和產生方法,對于科學、合理地運用這些強氧化性中間態成分解決工程中各種不同類型污染物分解與去除難題有重要意義。例如,近年來發展起來的臭氧/過硫酸酸鹽高級氧化技術,可以同時產生羥基自由基和硫酸根自由基,而且自由基的轉化率很高(約90%),可充分利用臭氧分子、過硫酸鹽、次生的羥基自由基和硫酸根自由基等不同類型的氧化成分,在拓寬除污染范圍的同時,強化分解有機污染物。該技術使用方便,工藝條件易于控制,在給水深度處理、污水深度處理、工業廢水處理等領域具有重要的應用前景。

          問 請問您如何看待大氣污染與水體污染之間的聯系?

          開發氣液協同處理體系是否具有研究價值?

          馬軍院士:

          大氣污染是造成水體面源污染的主要因素之一,例如,含有鹵素的有機物在低溫下燃燒會產生二噁英類有機物,其毒性高、穩定性強,會造成水體污染,通過食物鏈富集會影響人類和生物健康;化石燃料燃燒排放,如機動車排放、工業鍋爐排放、秸稈焚燒、低溫垃圾焚燒等有可能產生多環芳烴、氮氧化物、硫化物和炭黑等;此外,污泥燃燒、煤燃燒等有可能會釋放重金屬,如汞、鉛、砷、鉈等,應注意在燃燒之前進行預處理,在燃燒過程中和燃燒之后進行煙氣處理,去除重金屬與有機物。有些人工降雨方法會使水中引入碘,而碘在水處理消毒過程中會產生毒性非常大的碘代有機副產物,鼓勵研究與開發綠色、低碳的人工降雨方法。因此,應加強大氣污染的源頭控制,優先發展資源回收利用的循環經濟,盡可能回收潛在環境問題突出的廢物(例如,塑料、電池、溫度計(汞)、含鹵素材料等),做好垃圾源頭分類收集和資源化利用工作,動態地監測含有害成分的混合垃圾焚燒產生的不利影響,并盡可能做好前處理或燃燒過程中污染控制和燃燒后的煙氣處理,有效地控制污染物排放。

          發達國家很早就開始控制塑料產品的使用和加強循環利用,例如瑞士的超級市場中顧客自己隨身攜帶可循環利用的塑料袋或紙袋,超級市場有自動有償回收電池、瓶子、罐子等可循環利用的自動設備。我國已在多個城市開展垃圾分類處理的工作,在此進程中,應該加強資源回收利用的政策和管理方面的工作,盡可能控制含有害物質的混合垃圾燃燒產生的大氣污染。目前,我國對大氣污染治理啟動了全國多省市聯防聯控行動計劃,已取得較好的效果,也可以建立水、氣、固多介質系統化污染物防控行動方案,利用大氣循環和水循環系統的相互作用,進行多介質有害污染物聯防聯控。對于農村污水處理和垃圾處置,應盡可能地優先考慮資源回收利用和營養物農田利用等技術路線,在減少污染的同時,將資源回收農用,實現從農產品廢物再回用于農田的良性循環。城市污水和城市垃圾也應該逐步地實施與完善垃圾分類收集、污水資源化、有害廢物源頭污染控制與資源化利用、廚余垃圾和營養物質源頭回收與資源化利用等工作。嚴格控制持久性有機物和重金屬等有毒有害工業污染物排放到城市排水收集系統中,盡可能地實現污水和污泥資源化利用,并將不含持久性有機物及重金屬的污泥和污水回用于農田或濕地等生態系統中。應開展基于環境友好、低碳等約束條件下的廢物全生命周期資源化利用戰略規劃研究,從資源回收、能源化利用、環境保護、低碳排放等多方面實現垃圾等廢物的最優處置與利用,實現社會的可持續發展。

          問 利用沉降和過濾的方法可以實現水污染處理。沉降后的含污染物的沉淀要怎么處理?

          過濾后,濾膜要怎么處理能夠實現多次使用?

          馬軍院士:

          沉降和過濾是目前常規水處理中的重要單元,含污染物的沉淀物應該進行脫水、干化后優先進行資源利用(可以根據沉淀物中的成分,無害化處理后確定用在哪些方面)。例如,給水廠沉淀污泥可以回收鋁和鐵,其余可以用于鹽堿地改良等。污水廠沉淀物視其中所含有的成分來進行處置和資源化利用。隨著膜濾技術應用范圍的不斷加大,延長膜的使用壽命、降低膜污染等成為膜領域的重要研究方向,應發展不造成膜材料破壞的工程應用方法,發展綠色膜污染控制技術和膜清洗方法,包括膜的低壓運行、重力驅動運行等方法,開發膜污染控制技術、綠色膜清洗劑和綠色膜清洗工藝等。廢舊膜再生循環利用技術也將會有很大的發展前景,隨著膜技術的大規模應用,廢舊膜的循環利用問題日益突出。此外,無機膜由于具有穩定、綠色、耐久、對水質無副作用等特點,將會是水質凈化領域的重要發展方向。

          問 對于防止水資源受污染,以及水污染處理方面,居民在日常生活中可以做些什么?

          馬軍院士:

          防止水資源受到污染最為經濟的方法是全民從源頭上控制污染,在日常生活與生產中減少污染,這是基于全生命周期角度考慮的最優水污染控制方案。例如,吃飯時盡量減少剩飯,讓居民養成良好的生活習慣,節約型社會的發展是人類進步的標志,一旦剩飯以垃圾的形式進入環境,治理難度非常大,在治理過程中消耗能量,產生甲烷、二氧化碳等溫室氣體,也很難經濟有效地控制污染,但從源頭上控制相對容易。例如,一個廢舊電池往往能污染一大片土地,若焚燒則會污染大氣(重金屬污染,又會通過面源的形式重新進入水體,通過生物鏈部分地進入人體)。所以,廢舊電池一定要集中收集,回收利用,這是最為經濟的方法。再例如,有些人隨地吐痰,這個習慣不好,但一般人沒有認識到其潛在的危害,細菌、病毒進入水體后會梯級放大傳播效應,有害微生物增殖后威脅更多人的健康,造成潛在的公共衛生安全風險,從概率上看也直接威脅吐痰人自己。還有一些例子,如目前一些人養狗,若狗在路上大小便,如果主人沒有及時地采取衛生措施(清理狗的糞便),狗的一些疾病(病毒、細菌等)就可能通過水、空氣放大傳播效應,并有可能傳染給人類,也會形成潛在的公共衛生安全風險。應從中小學教育做起,讓學生重視日常生活中減少污染、節約與回收利用資源、維護公共衛生安全、保護環境質量、重視生態平衡等理念。只有全民自覺地養成良好的衛生習慣,自覺地保護環境,為生態文明建設貢獻力量,才能經濟有效地實現環境生態的可持續發展。

          問 您對渴望發表文章的年輕學者有什么建議嗎?

          馬軍院士:

          發表文章是研究成果公布與學術交流的一種重要形式,也是思想總結,認識深入,成果歸納,理論提升的重要階段。論文要注重內容原創、思想新穎、分析客觀、數據翔實、結論可靠等原則。青年學者要注重夯實基礎,注意學科交叉,將理論與實踐相結合,深入工程第一線。平時工作中要注重觀察,注重實踐,在工程中發現問題,在研究過程中動態地凝煉科學問題,客觀地探索科學規律,解決工程中的難點問題,并動態地將成果應用于工程中。很多工程科學研究選題往往源于工程實踐,但不限于工程本身,總結出的工程科學規律可以指導工程的發展,超前性地引領工程的科技進步,動態地更新工程發展模式和創建工程的新理念,更好地服務于社會。從工程中提煉的科學問題要通過科學試驗長時間地探索,經過嚴密的試驗設計和反復測試,通過數據歸納與整理提升,通過歸納和演繹相結合地反復論證,經過實踐性檢驗并螺旋式地發展,取得有益于工程科學發展的理論與技術突破,經過周密地整理,反復地修改,形成學術論文。論文最重要是創新點,圍繞創新性的發現,進行理論分析、模型建立,成熟后再發表論文??傊?,青年學者更重要的是夯實基礎,深入科學研究的第一線和工程實踐第一線,從中發現問題,積蓄靈感,尋找突破點,捕獲新機遇,在科學研究與論文撰寫過程中逐漸地形成自己特色的知識結構和優勢學術方向。

          問 研究生怎樣提高科研論文寫作能力?

          馬軍院士:

          論文寫作是研究生階段需要訓練的重要內容,要提高科研論文的寫作能力,首先要重視科技選題。應關注科學與技術發展的前沿動態,并積極地進行交流與討論,出席本領域及交叉學科領域的學術會議,掌握科學與技術的發展趨勢。要在平時閱讀文獻過程中記錄科學與技術的最新發現點,動態地整理新發現的現象在試驗與理論分析上的不足之處,動態地撰寫所關心學術領域的文獻綜述草稿,并評述相關學術研究進展和需要完善的理論問題。其次,要在試驗過程中準確記錄原始條件和試驗過程,不能有先入之見,你在整理試驗結果時會發現,一個反常的規律很可能意味著新的發現,因此試驗規劃和試驗過程要十分嚴謹。此外,工科的研究生也要深入工程實踐第一線,善于觀察工程中出現的問題,勤于分析工程中發現的現象,提高對工程實踐問題的認識能力,從工程中尋找科學研究的靈感與機遇。

          科研論文寫作貫穿科學問題的選擇、科學試驗的規劃,研究過程細節的記錄,反?,F象的分析與追蹤,嚴密的數據整理,系統的理論分析。要重視論文的每一個圖表的成果表達,要強調其準確性、客觀性、直觀性。例如,圖表中的數據表達是否考慮了試驗誤差,試驗的精密度和準確度如何,反映出的規律是否嚴密可靠,圖表是否規范,是否一目了然等。論文的撰寫需要反復修改完善,逐漸地從理論上提升,成熟和完善后再發表。論文投稿過程中,要重視評閱人的意見,認真修改學術論文,必要時補充相關的試驗,逐步地完善論文成果。


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