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郑正(特聘教授)
发表时间:2012-03-25 阅读次数:13747次

郑正   复旦特聘教授/博导

        国务院政府特殊津贴获得者

        全国循环经济工程实验室主任

        曾任国务院学位委员会环境科学与工程学科评议组成员(2003-2013)

        曾任国家水体污染控制与治理科技重大专项湖泊主题专家组成员(2008-2013)

    

 个人经历

        1978-1982年,南京大学学习;
        1982年-1984年,白求恩医科大学工作,助教;
        1984年-1998年,江苏省农科院,助研至研究员;
        1994年,日本原子能所和高崎辐照株式会社,访问学者;
        1998年-1999年,美国迈阿密大学污染控制实验室,高级访问学者
        1999-2008年 南京大学,其中1999-2004年任南京大学环境工程系主任,2004-2008年任南京大学环境学院院长;
         2009年至今,复旦大学特聘教授,复旦大学环境科学与工程系学术委员会主任,复旦大学流域污染控制研究中心主任

 

科研简介

  “十五”期间,承担负责国家太湖863重大专项子专题(《农村生活污水处理技术及工程示范》),以及负责863镇江水环境专项子课题(《滨江带构建及生物多样性营造技术研究》)的研究;在“十一五”期间,作为负责人主持“十一五”太湖水专项(《复合污染型入湖河流武进港及小流域污染控制技术与工程示范》)课题的实施。目前已经形成了基于清流水网的流域污染控制成套技术,正在长三角地区、云贵高原地区和湖北、河南等地进行广泛的几十万、几百万和千万规模的工程示范。迄今为止,已经主持和完成了国家自然科学基金4项,省部级项目20余项,获得了国家科学进步二等奖1项,省部级科技进步奖8项,已发表SCI 论文100余篇,申请国际专利2项,获得国家授权专利百余项,主持专著、译著两部,并多次受邀参加国际会议作主题报告,其中,2012年,郑正教授应邀参加了在美国休斯敦举行的第六届国际环境科学与技术会议,该会议是国际环境领域层次最高规模最大的学术会议之一。作为大会唯一关于水环境主题的报告人,郑正教授重点介绍了高效脱氮除磷的面源污染控制的战略、技术与实践,引起热烈反响和高度评价,这也是迄今为止唯一的华裔学者在该会议首次做大会的主题报告。

 

荣誉奖励

  1. 江苏省首届中青年科技奖(1990
  2. 江苏省有突出贡献中青年专家(1996
  3. 江苏省“333人才工程”国家级学科带头人培养对象(1997
  4. 国务院政府特殊津贴(2002
  5. 农业部科技进步三等奖(1988
  6. 江苏省科技进步三等奖(1992
  7. 农业部科技进步三等奖(1993
  8. 江苏省科技进步二等奖(1995
  9. 国家科技进步二等奖(1996
  10. 江苏省科技进步二等奖(2006
  11. 中国产学研合作创新成果奖(2014)
  12. 中国循环经济协会科学技术奖(2014)
  13. 上海市育才奖(2014)

 

近年主持的部分科研项目

  1. 国家科技重大专项子课题:湖泊富营养化综合控制技术集成研究--湖泊入湖河流污染治理技术及农村生活污染治理技术集成研究
  2. 国家基金:中国波兰合作,难降解化学物质的物理处理技术课题
  3. 国家自然基金:基于辐照技术抑制越冬期蓝藻复苏的机理研究
  4. 横向课题:贵州饮用水源地上游河流生态湿地建设项目
  5. 国家“十一五”太湖水专项,“复合污染型入湖河流武进港及小流域污染控制技术与工程示范”
  6. 国家“十二五”滇池水专项,“滇池水体内负荷控制与水质综合改善技术研究及工程示范”
  7. 长江南京以下12.5米深水航道建设一期工程(太仓~南通段)专题研究:长江下游深水航道植物原生态修复设计
  8. 英国皇家学会项目,面源污染控制的优化战略与技术
  9. 复旦大学-东英吉利大学合作项目:全球气候变化与中国水安全
  10. 卧龙湖生物多样性保护与湿地保护项目(中法合作,法开署资助)

 

研究方向

 

流域污染控制
      

主要包括: 

        村落(包括乡镇)污水处理技术;公园式低污染水深度处理技术;农业与农村固废综合处理技术;污泥深度脱水及资源化技术;清流水网流域污染控制技术。
 

一、村落(包括乡镇)污水处理技术
  郑正教授课题组在过去的十五“863”、十一五“国家水专项太湖项目”等课题中,对农村生活污水的处理特别是脱氮除磷工艺做了大量研究,发明和优化了以复合塔式生物滤池(塔式蚯蚓生态滤池)、毛细管渗滤沟、跌水曝气生物滤池、生态渗透坝、人工湿地、沼气生物净化池等为代表的农村生活污水处理工艺,形成了系列化、标准化农村生活污水处理技术,相继在环太湖的江苏苏锡常、安徽、浙江等地区,并进而在云南、贵州和河南等典型区域内建立了200多个点农村生活污水处理示范工程,为农村污染连片处理打下坚实的工程基础。
1、复合塔式生物滤池
  本技术适合于居住相对集中的农村生活污水处理,可用于农村生活污水连片处理。
  复合塔式生物滤池系统研究了污水处理系统内动物(蚯蚓)-微生物-植物-土壤-填料的功能、协同效果,及其对农村生活污水中污染物去除作用的机理,有效解决了污水处理中充氧问题、反硝化阶段碳源补充问题、滤池内填料与土壤板结问题、污泥消化问题、有机物降解矿化等关键性技术难题,出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准,许多时候甚至达到地表水Ⅳ类水至Ⅱ类水标准(详见列表)。该项技术被太湖水专项专家组评为“十一五国家水专项太湖项目”五项标志性成果之一。


复合式生物滤池处理效果对比(mg/L)


单位

日期

采样

CODcr

NH3-N

TN

TP

一级A标准

2002

 

50

8(5)

15

0.5

地表Ⅳ标准

2002

 

30

1.50

1.5

0.3

日本技术1

080709

进水

224

29.90

32.1

3.26

出水

32

4.19

7.2

0.59

日本技术2

080709

进水

157

20.80

25.1

7.80

出水

41

6.73

9.2

0.67

复合塔式生物滤池

西滤池080709

进水

44

10.51

12.70

1.36

出水

15

0.22

0.57

0.11

西滤池080709

进水

184

23.60

26.10

2.36

出水

7

0.40

0.74

0.34

毛细管渗滤沟

080709

进水

155

35.10

38.10

3.90

出水

3

0.22

0.57

0.12

注:监测结果由太仓市环保局监测提供

 


主要工艺参数:
  1. 处理能力: 10-100 m3/d
  2. 占地面积: 50-200 m2
  3. 水力负荷:1.5 m3/(m2d)

 

 

  1. 停留时间: 2-4 h
  2. 装置成本: 2500-3500元/吨
  3. 运行费 : < 0.15元/吨

 

 

部分工程照片


  IMG00008-20101212-1037

 

  

  IMG_0015

 

2、毛细管渗滤沟
  本成果适用于处理分散居住农户产生的生活污水,可作为连片处理中集中型技术的有益补充,收集处理约3-10户左右的农户生活污水,日处理水量为1吨以内,占地面积40㎡,装置建设成本约4000元,运行时无动力消耗,使用寿命30年以上,处理效果可达地表水Ⅳ类水标准(监测结果如上表所示)。


  农户排出的生活污水首先进入化粪池,化粪池的上清液经PVC穿孔管或陶土管自流至渗滤沟。在配水系统的控制下,经布水管,分配到每条渗滤沟中。通过砾石层的再分布,沿土壤毛细管上升到植物根区,污水中的营养成分被土壤中的微生物及根系吸收利用,同时得到净化。待毛细管渗滤系统建成后,在其表面种植各种蔬菜,利用蔬菜的蒸腾作用将水分充分吸收和消耗。这样既实现了生活污水零排放,又为农民提供了稳定的蔬菜来源。


IMG_2319

太仓某村毛细管渗滤沟系统

 

二、公园式低污染水深度处理技术
  郑正教授课题组将园林设计的思想应用到低污染水深度处理,最大限度借助景观建设,利用地域空间,减少投资,以水边景观带的表现方式,实现地表径流的处理和污水处理厂尾水的深度处理。基于此,课题组开发了一系列组合技术实现各种来源的低浓度污染,重点解决在低的C/N比值下NH3-N与TP的进一步去除问题。

案例:根据当地实际情况,将城镇污水处理厂出水通过复合塔式生物滤池,通过滤池中的植物-微生物-动物-土壤的协同作用,对低污染水中的污染物进行吸收利用与生态处理;滤池的出水进入水生植物塘系统,通过植物、微生物和的联合作用对污染物进行降解,最后进入潜流湿地,通过植物,微生物和填料的联合作用在对剩余的污染物进行降解。填料方面研究了改性天然沸石吸附氨氮、天然沸石曝气生物滤池+硫/天然沸石固定床,去除尾水中氨氮、TN和部分COD。对于除磷部分,研发了前置除磷工艺,中间生物活性炭滤池同步化学除磷工艺,以及后续人工湿地中炉渣、碎砖石和碎混凝土块等建筑垃圾作为人工湿地填料,同时选择合适的挺水植物作为湿地植物,出水指标达到地表水IV类以上标准。

 

三、农业与农村固废综合处理技术
  农村与农业固废,主要包括农村秸秆、农村养殖、畜禽粪便及农村废弃植物,特别是生态治理过程中的功能性植物。
  结合秸秆沼气发酵产生的气液固三相开发了沼气生态净化及CNPW(C=碳,N=氮,P=磷,W=水)循环技术体系,技术路线图如下图所示。通过两相混合发酵技术处理秸秆及粪便,产生的沼气通过藻液进行生态净化,去除其中的二氧化碳,净化后的沼气甲烷含量由50%-60%提高至80%-90%,大大提高沼气热值和燃烧性能。二氧化碳作为藻类和水生植物光合作用的主要原料,促进藻类和水生植物的增殖,其增殖的生物量又可作为沼气发酵的原料,在藻类和水生植物的增殖时,迅速吸收沼液中的营养元素,例如N、P、K等;藻类的絮凝作用等促进了沼液中COD等污染物的沉降,对沼液起初步的净化作用。利用生态处理的方法对沼液进一步处理,使其脱色除臭,尾水回用至畜禽养殖(主要为冲圈水)以及作为发酵原料的稀释水,形成了工艺体系中水循环,剩余尾水处理达标后可作为景观用水或直接就近排入水体中。沼渣添加畜禽粪便,调配后进行堆肥,发酵稳定后作为生态肥料用于农田或景观工程中,形成了营养元素的循环,减少了化肥的使用量,业已在贵州、江苏等地开展工程示范。
  关键技术代表:农村与农业固废高效混合厌氧发酵工艺,沼气甲烷原位富集技术研究、沼液沼渣综合利用技术等。


图片1
沼气生态净化及CNPW循环技术路线图

 

四、污泥深度脱水及资源化技术
  自主开发了“污泥深度处理系统”、“污泥堆肥制有机肥”和“利用污泥生产的有机肥进行生态修复”技术工艺,满足了当前污泥处理与资源化利用的需求。本技术不仅解决了污泥作为固废的污染问题,还可使得污泥作为制有机肥的原料而得到资源化利用。制成的有机肥,可根据当地的土质条件和植物种类进行营养配置,辅以专利的环境材料固土技术和植物配置技术,可用于当地石漠化等荒山的绿化、水土流失的治理以及废弃矿区和厂区的生态修复等用途,从而达到“变废为宝”的目的。


生态修复

 本工艺的流程如下图所示:
污泥脱水制有机肥

污泥深度脱水及资源化技术路线图


        案例:采用常规板框压滤设备即可使得污泥的含水率小于60%,污泥经过处理后体积减少一半。污泥处置成本一般在60元/吨~100元/吨左右,设备投资约1.2万元/吨。本技术的投资和运行费用仅为常规污泥干化工艺的一半。污泥深度脱水后其量约为原来的一半,可用于制有机肥,生产线投资约为7万元/吨,生产的有机肥可根据当地的土质条件和植物种类进行营养配置,辅以专利的环境材料固土技术和植物配置技术,可用于当地石漠化等荒山的绿化、水土流失的治理以及废弃矿区生态修复等用途。该项目的实施可为国内外污泥的资源化综合利用提供典型的示范案例。目前该技术流程已经成熟,在国内外均处于领先水平。
案例照片:


污泥脱水流程照片

 

五、清流水网流域污染控制技术
  在过去的十五“863”、十一五“国家水专项太湖项目”中,以及“十二五”项目建议中,系统研究、开发了流域内面源污染来源特征及控制技术,从流域层面对流域内污染物总体控制,主要通过集成农村生活污水处理技术、农村固体废弃物处理技术和地表低污染水深度处理技术,并借助各种生物、生态处理技术的集成,整合物理高性能环境过滤材料和环境生物技术生物手段,经过农村生活污水处理技术、农村固体废弃物处理技术、地表低污染水深度处理技术,以及湿地生态系统等多种自然生态处理途径,全面实现流域污染综合整治,并进行规模化的工程示范。同时,通过复合生物生态滤池和、人工湿地深度处理城镇污水处理厂达标排放尾水、提升河岸边坡缓冲拦截、高强度大孔生态护坡材料等系列技术,采用研发河、沟、塘、浜、田联网清流水网技术,建立流域水土保持林生态工程,提升河岸边坡缓冲拦截技术、高强度大孔生态护坡材料技术等,对小流域低浓度污染水进行有效拦截和自然生态深度处理,并进行工程示范和规模化、产业化推广,使得污染控制区出水达到相应的地表水标准,有效削减农村污水与农村流域面源污染进入水体的总量的水污染负荷。



清流水网概念图


  承担的国家级流域水污染控制研究项目包括,十五“863”期间的“太湖流域面源污染控制技术与示范”,和“镇江内江滨江带污染控制与生态建设课题”,在“十一五”期间的“复合污染型入湖河流武进港及小流域污染控制技术与工程示范”和“直湖港及小流域污染综合整治方案及工程示范”,得到许多中外专家的赞赏与好评。此外,在河流污染控制工程方面,课题组承担了昆山千灯浦人工湿地项目和河南驻马店市确山县红色之旅主题湿地公园的设计。之后,又设计并实施了以污水处理和生态景观为主题的贵州省清镇市东门河湿地公园,在每天处理5000至两万吨污水的同时,促进湿地的自然生态系统的恢复,实现了湿地景观的自然化,提高了生物多样性,为游人提供生机盎然的、多样性的游憩空间。
  代表性关键技术:新型环境工程材料滤池、物生一体化技术、农田废水生态拦截技术、生物带-生物竹炭处理技术、湿地公园等。


河南省驻马店市确山县竹沟镇红色之旅主题湿地公园效果图
鸟瞰

贵州东门河湿地公园设计效果图

 

代表性SCI论文

     1.Yang, X., Liu, Q., Fu, G., He, Y., Luo, X. and Zheng, Z*. (2016) Spatiotemporal patterns and source attribution of nitrogen load in a river basin  with complex pollution sources. Water Research 94, 187-199.

     2.Li, J., Yang, X., Wang, Z., Ying, S., and Zheng, Z*. (2015). Comparison of four aquatic plant treatment systems for nutrient removal from eutrophied water. Bioresource Technology, 179, 1-3.

     3.Liang, Y.G., Cheng, B.G., Si, Y.B., Cao, D.J., Tang, J., Liu, X.H., Zheng, Z*. Luo, X.Z.. Physicochemical changes of rice straw after lime pretreatment and mesophilic dry digestion. Biomass and Bioenergy. 71(2014): 106-112.

     4. Liang, Y.G., Zheng, Z. *, Luo, X.Z., Guo, F.H., Wang, L.M., Zhang, J.B. Effect of mesophilic and thermophilic conditions on changes of physicochemical characteristics of smooth cordgrass via dry digestion process. Chemical Engineering Journal, 2011,168(2): 544-552.

     5.Liang, Y.G., Zheng, Z. *, Hua, R.M., Luo, X.Z. A preliminary study of simultaneous lime treatment and dry digestion of smooth cordgrass for biogas production. Chemical Engineering Journal, 2011, 174(1): 175-181.

     6.Guo, Z.B.,Zheng, S.R., Zheng, Z.*, Jiang, F.,Hu, W.Y.,Ni, L.X. Selective adsorption of p-chloronitrobenzene from aqueous mixture of p-chloronitrobenzene and o-chloronitrobenzene using HZSM-5 zeolite. Water Research, 2005,39(6): 1174-1182.

     7.Yang, W.L., Abdelmelek, S.B., Zheng, Z.*, An, T., Zhang, D.N.,Song, W.H.*. Photochemical transformation of terbutaline (pharmaceutical) in simulated nature waters: kinetics studies and degradation mechanisms. Water Research, 2013, 47: 6558-6565.

     8.Nie, E.,Yang, M.,Wang, D.,Yang, X.Y.,Luo, X.Z., Zheng, Z.*.Degradation of diclofenac by ultrasonic irradiation: Kinetic studies and degradation pathways.Chemosphere, 2014, 113: 165-170.

     9. Wang, Z.F., Nie, E., Li, J.H., Yang, M., Zhao, Y.J., Luo, X.Z., Zheng, Z. *. Equilibrium and kinetics of adsorption of phosphate onto iron-doped activated carbon. Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19(7): 2908-2917.

    10.Wang, Z.F., Shi, M., Li, J.H., Zhou, L.,Wang, Z.W., Zheng, Z., Sorption of dissolved inorganic and organic phosphorus compounds onto iron-doped ceramic sand. Ecological Engineering, 2013, 58C: 286-295.

    11.Yan, C., Zhang, l.,Luo, X.Z., Zheng, Z.*Influence of influent methane concentration on biogas upgrading and biogas slurry purification under various LED (light-emitting diode) light wavelengths using Chlorella sp.Energy, 2014, 69:419-426.

    12. Wang, L.M., Zheng, Z. *, Luo, X.Z., Zhang, J.B. Performance and mechanisms of a microbial-earthworm ecofilter for removing organic matter and nitrogen from synthetic domestic wastewater. Journal of Hazardous Materials, 2011, 195: 245-253.

    13.Wang, L.M., Guo, F.H., Zheng, Z.*, Luo, X.Z., Zhang, J.B. Enhancement of rural domestic sewage treatment performance, and assessment of microbial community diversity and structure using tower vermifiltration. Bioresource Technology, 2011, 102(20): 9462-9470.

著译书目

  1. 主持翻译《环境工程标准手册》,科学出版社,2003年.
  2. 主持编著《环境工程学》,科学出版社,2004年.

 

联系方式

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电话:021-65643342; 13482591073
E-mail:  zzhenghj@fudan.edu.cn

 

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