掺杂可有效改善纳米TiO2的光催化活性及其光利用率,利于光催化技术在工业生产中的应用推广。介绍了掺杂纳米TiO2的光催化机理,总结了常见的掺杂纳米TiO2的制备方法:溶胶-凝胶法、浸渍法等。阐述了TiO2光催化技术在印染废水、农药废水、造纸废水及工业无机废水处理中的应用,并进一步分析了该研究领域所存在的问题,为今后光催化技术的发展方向提出展望:寻求新的掺杂离子、研制掺杂负载型纳米光催化剂和加强降解机理研究等。
介绍了冷却水中污垢的种类、来源和危害,并对国内外常用的污垢监测方法及最新研究动态进行了论述。通过比较国内外在线污垢监测技术的差距,指出了引入国外成熟的技术,进行二次开发,形成自己冷却水在线监测技术,是国内在线污垢监测最可行、经济的途径。冷却水污垢监测技术的提高,必将大幅度提升我国水处理的管理水平。
声光催化即超声波和光催化的联合技术,将两者联合起来可以产生协同效应,比两者单独作用可取得更好的效果。超声波产生的机械效应,如分散催化剂、清洗催化剂的表面、强化传质等作用能够促进光催化反应;此外,超声波产生的空化效应,能够导致局部高温高压等极端环境,并产生大量的活性自由基,从而将物质分解。介绍了国内外利用声光催化氧化在污水处理和分解水方面的研究进展,并对反应机理、主要影响因素等进行了评述。
针对生物技术在印染废水处理工艺中的应用,分别从好氧、厌氧和好氧—厌氧三个方面进行了阐述,并列举了目前这三类生物处理技术的一些最新发展工艺。最后,对生物技术在印染废水处理中的发展方向进行了总结。
利用双道的实时监测系统,通过监测碳酸钙过饱和溶液中的pH和Ca2+浓度在析晶过程中的变化,系统的研究了不同流速下磁场的阻垢效果。准确、可重复的试验数据表明,磁场对碳酸钙过饱和溶液有阻垢效果,并且不同流速下磁场的阻垢效果不同。同时试验结果还表明在磁处理时间恒定的条件下,在0~6 m/s的流速范围内,溶液通过磁场的流速越高磁处理的阻垢效果越强。
绿色阻垢剂已成为当前研究的热点。采用磷酸作催化剂,以L-天冬氨酸热聚合,再与三乙醇胺化合的方法合成了一种不含磷的环保型阻垢剂聚天冬氨酸衍生物。实验研究发现,聚天冬氨酸衍生物的阻垢性能优于聚天冬氨酸。在使用质量浓度为8 mg/L时,该阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢率就已超过85%,10 mg/L时对硫酸钙垢的阻垢率超过90%;试剂的阻垢性能受循环冷却水的温度和pH影响不大,对温度不超过80℃、pH不高于9.5条件下运行的循环冷却水系统有很好的阻垢作用。
采用自由基共聚反应,对工业磺化木质素进行接枝羧基的改性,制备得到羧酸型磺化木质素阻垢剂。阐明了不同引发剂对合成反应的影响;比较了羧酸型磺化木质素与目前几种常用阻垢剂的阻垢性能,并对其阻垢机理进行了探讨。实验结果表明,羧酸型磺化木质素是一种阻垢性能较为理想的绿色阻垢剂。
通过荧光光谱法和静态阻垢法研究了示踪型马丙共聚物的性能。结果表明,该示踪型马丙共聚物的荧光强度与其浓度呈较好的线性关系;与常用阻垢缓蚀剂复配使用时,荧光强度几乎不受影响;具有良好的阻碳酸钙的能力和较好的分散能力及耐温能力,静态阻垢试验表明其对碳酸钙的阻垢能力与市售马丙共聚物的性能相当。
研究了水介质分散型阳离子聚丙烯酰胺水处理剂在硫酸庆大霉素制药废水处理中的应用。实验室和现场实验的研究结果表明:水介质分散型阳离子聚丙烯酰胺用于硫酸庆大霉素制药废水气浮和压滤的处理工艺中,气浮出水浮渣少,水清,COD由49200mg/L下降到11850mg/L,去除率达75.9%;SS由75300mg/L降至950mg/L,去除率达98.7%;压滤泥饼含水率小于75%。
将聚硅酸与聚合硫酸铁进行复合。采用正交实验法和单因素法探讨了聚硅酸中二氧化硅浓度、n(Si)∶n(Fe)、聚合硫酸铁的盐基度、水玻璃活化pH等条件对复合产品的稳定性和絮凝效果的影响。得出的复合条件为二氧化硅质量分数2%、n(Si)n∶(Fe)=12∶、聚合硫酸铁的盐基度在5%-15%、水玻璃活化pH为3.0。最后将复合混凝剂与商品聚合氯化铝(PAC)以及聚合硫酸铁进行比较,结果表明:该复合混凝剂的混凝效果完全达到了PAC的标准,然而其经济效益明显优于PAC;其混凝效果明显优于聚合硫酸铁。
将纳滤膜用于皂素行业水解原液的处理中,原水经纳滤膜分离后,渗透液作为生产用酸回用,其浓缩液经脱盐精制后作为工业碳源使用。选用一种耐酸型纳滤膜,并通过试验确定了最佳浓缩比、脱盐方式,同时考察了纳滤膜的分离效果。结果表明,耐酸型纳滤膜能够有效地从原水中分离出盐酸,最佳浓缩比为2.25,脱酸后的浓缩液通过加RO产水稀释两次可以较好地脱除氯离子。还原糖回收率为64%,盐酸回收率为40%,浓缩液中氯离子的脱除率为38%,通过清洗可使膜通量恢复。
经过常规沉降和砂滤工艺处理后的采油废水,因其含油量、悬浮物和浊度过高而无法达到配制聚合物的用水标准。为了使含油废水符合配制聚合物的用水要求,采用聚偏氟乙烯超滤膜对大庆油田含油废水进行处理,结果表明,膜滤出水的油和悬浮物质量浓度均小于1.0 mg/L,去除率可达到95%,浊度低于1.0 NTU,去除率达到90%以上。同时对膜的清洗进行了实验,用自制以十二烷基苯磺酸钠为主的清洗药剂对膜进行清洗,能使膜通量基本恢复,有效延长了膜的使用寿命。
对一体式膜生物反应器处理生活污水时污泥活性变化情况和对污染物去除效果进行了初步研究,试验结果表明:该工艺处理生活污水时应采取一定的排泥措施;系统内生物种类和数量相当丰富;影响CODCr去除率的主要原因在于污泥活性,而影响NH3-N去除率的主要原因在于溶解氧浓度。
应用膜生物反应器处理锅炉酸洗废水可以达到减低CODCr并使之达标排放的目的。其最佳的操作条件是停留时间8h,12h连续进料,闲置12h,进料时12h连续曝气,pH在6~8,水温20℃,DO为2mg/L左右,污泥质量浓度约为1g/L,污泥沉降比为10%。CODCr去除率为88.50%左右,TOC去除率为85.60%左右。
针对制氧过程循环冷却水系统中低温易结垢的现象,通过采用新型高效复配药剂进行了一系列试验。试验表明,该复合配方的特点是具有缓蚀、阻垢、分散的多功能作用,在高钙高碱度的条件下,对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙和氢氧化铁等沉积物有良好的抑制和分散作用,同时很好地解决了制氧循环冷却水中长期以来存在的水温较低的沉积垢问题。
采用膜吸收法进行了焦化厂剩余氨水中氨和苯酚的脱除和回收试验。实验结果表明,利用氨和苯酚酸碱性的差异和各自对pH要求的不同,可消除两者相互间的干扰,实现两者分别单独分离和回收。在适当的酸度、温度和流速条件下,氨和苯酚的回收率均超过99.5%。采取有效的预过滤并在运行中采用质量分数2%NaOH溶液清洗等措施,可有效抑制膜污染。
采用连续流A/O工艺处理实际生活污水,研究不同溶解氧(DO)浓度条件下的污泥沉降性,同时考察了系统除磷脱氮功能对于污泥沉降性能的影响。结果表明,随着DO从2 mg/L逐渐降低至1、0.5、0.4 mg/L的过程中,系统的硝化效果逐渐恶化,氨氮去除率从100%降低到15%左右,长期低DO条件运行导致系统基本丧失脱氮功能,逐渐转化为单纯去除有机物的系统。期间污泥容积指数(SVI)有小幅波动,维持在145 mL/g以下,污泥沉降性良好。将DO继续降至0.2-0.3 mg/L,在缺氧段和好氧段分别有了一定的放磷和吸磷效果,SVI从130 mL/g降低到99 mL/g。说明系统除磷功能的增强有利于改善污泥沉降性能。对比实验中,将DO从2 mg/L直接降低到0.5 mg/L,氨氮去除率下降到54%,脱氮良好,总氮去除率稳定在50%左右;SVI从110 mL/g上升至160 mL/g左右,显微镜检发现丝状菌增殖。分析认为,脱氮系统比单纯去除有机物的系统容易发生丝状菌污泥膨胀。
用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)改性高炉渣,研究了PDMDAAC改性高炉渣去除模拟印染废水中分散染料和活性染料的性能。结果表明,PDMDAAC改性高炉渣去除分散和活性染料的能力远大于原渣;研究了振荡时间、温度和pH对改性高炉渣处理效果的影响,结果表明,温度对去除效果影响很小,而振荡时间和pH的影响比较大。
污水经处理后作为城市中水,得到广泛的关注。作为电厂循环冷却水的补充水,对其氨氮含量要求严格。实验的目的是利用待冷却水的废热提高中水温度,使其有利于吹脱氨氮;利用电厂现有的冷却塔设施,对低浓度的含氨氮中水进行吹脱脱氮。实验结果表明,水经处理后氨氮质量浓度可降到1.05-1.98 mg/L,采用本实验的补水处理方式,城市中水可以作为电厂冷却水的补充水。
黄姜废水属高浓度有机废水。对一道水、二道水通过发酵提取工业酒精处理,其他废水采用以生物处理为主,物化处理为辅的组合工艺,生物处理以厌氧—好氧为主。厌氧采用UASB和厌氧生物滤池,好氧采用接触氧化。物化处理主要有加药中和、沉淀等。
由于冷却塔湿热空气的回流和干扰,对其周围气象参数造成影响。设计中若忽视了对回流和干扰影响的考虑,将影响冷却塔设计计算的准确性。提出了考虑湿热空气回流的冷却塔设计计算算法,并对入口空气焓值的修正进行了推导,提高了设计计算的准确性,并用此算法对湿热空气回流对冷却塔设计参数的影响进行了分析。
从物理化学角度讨论采用氨气敏电极的氨氮在线监测仪的监测过程及原理,得出水中离子总量、溶解性物质总量、表面活性剂类物质及pH是干扰氨氮在线监测仪监测精度和稳定性的主要因素;缓冲液中足够高的EDTA二钠盐和NaOH的浓度是此类仪表稳定监测的前提条件。结合氨氮含量低、电导率及碱度高的水源水的监测,采用了氨气敏电极A1000氨氮在线监测仪。为了掩蔽水中大部分离子和溶解性物质,消除碱度影响及提高pH,需调整缓冲液EDTA二钠盐及NaOH的浓度使仪表排出废液的电导率和pH满足电导率≤10μS/cm、pH≥12。在此条件下,不仅可根据样品水的特点自配缓冲液及标液,经济合理,且监测值与人工分光光度法测定值平均偏差小于10%。
高浓度氯离子的存在直接影响化工废水中COD值的测定准确性,通过对稀释法、硝酸银沉淀法、硝酸银和硫酸铬钾法、氯气校正法以及标准曲线法等测定方法的比较,得出采用相应的标准曲线校正系数,以最有效地消除氯离子的干扰,而且操作灵活,可获得较为准确的COD测定值,同时还可减少因使用有毒药品而造成的人体伤害和环境二次污染。
以CODCr去除率、B/C、臭氧消耗系数、臭氧消耗量等项目指标考察了臭氧与生化组合处理印染废水的工艺。“生化+物化+O3”法处理出水的CODCr、色度指标可完全满足《纺织染整工业水排放物排放标准》(GB 4287—1992)的一级排放要求,而“O3+生化+物化”法处理出水的CODCr不能满足排放要求。“生化+物化+O3”法不仅可以提高出水水质,且可以降低臭氧消耗量。
东莞运河河水的处理采用一级强化混凝处理工艺。在设计和运行上,由于对化学混凝沉淀工艺未能深入的理解和掌握而造成了很大的失误;针对这一存在的问题,利用烧杯试验的原理,具体介绍了化学混凝沉淀工艺的最佳速度梯度值、反应时间、聚合碱式氯化铝铁的投药量以及最佳沉淀时间。
基于把回用的城市污水作为循环冷却水补充水,对其中的氨氮物质的危害性作了详细的分析。指出水中的氨氮物质会对系统管材及凝汽器铜管造成腐蚀,会影响氧化性杀菌剂的杀菌效果,促进微生物的繁殖等危害,并提出了解决循环冷却水补充水中氨氮问题的对策及补充水中应控制的氨氮指标。
对蜡染印花生产废水处理与综合利用工程进行技术改造。分流后的机械洗蜡废水经双级气浮处理,蜡回收率和废水回用率可达90%以上;皂化脱蜡废水经酸化—气浮处理,蜡回收率可达92%以上。混合废水经混凝沉淀—生物接触氧化—气浮组合工艺处理后,出水达标排放。该处理工艺处理费用低,经济效益和环境效益显著。
总结了稠油废水的来源和特性,针对稠油废水出路,阐述稠油废水回用热采锅炉供水的意义。评介稠油废水进出水水质、工艺流程、回用工艺认识,阐述缓冲调节、混凝沉降、溶气浮选、吸附除硅、粗精过滤、弱酸软化、污泥脱水等各单元处理工艺的应用现状、工艺特点、选择经验、发展趋势,并简述工程实践概况。提出存在的主要技术难题和解决对策,为回用工艺的进一步发展完善提供借鉴。
介绍了A/O工艺处理城市生活污水的工程实例。实践表明,该工艺占地面积小,运行管理简单,出水可用做绿化、洗车及景观用水,社会、环境效益均较显著。CODCr去除率达78%,BOD5去除率达92%。是处理城市生活污水较理想的工艺选择。