海水利用是缓解淡水资源短缺的有效途径,但其面临大量含盐废水的后处理问题。高盐环境会引起微生物细菌质壁分离或丧失活性,导致传统生物系统的处理效率降低或失效。因此,高含盐废水生物处理技术越来越受到关注。作者介绍了近年来国内外高含盐废水的生物处理技术的研究和应用现状。
概述了4类复合型高分子絮凝剂(无机复合高分子絮凝剂、有机复合高分子絮凝剂、无机-有机复合高分子絮凝剂和复合微生物絮凝剂)及其在废水处理中的应用进展,简单比较了各类复合型高分子絮凝剂的优缺点。认为今后复合型高分子絮凝剂研发领域的发展方向为:高效、广谱、环保、价廉絮凝剂的开发;作用机理研究;以废治废理念的拓展。
序批式生物膜反应器(SBBR)在好氧条件下能创造缺氧微环境,出现同步硝化反硝化现象。为在城市污水处理中实现持久稳定的同步硝化反硝化过程,研究了DO、C/N、温度和pH对SBBR同步硝化反硝化的影响。结果表明:DO是影响同步硝化反硝化重要因素,温度和pH对硝化菌和反硝化菌的生物活性具有明显的抑制作用,在中性和略偏碱性时可较好地实现同步硝化反硝化。
对MBR系统中膜沉积层控制的污染行为和机理进行了详尽的阐述,采用不同膜考察了浸没式MBR处理模拟焦化废水的膜污染发展过程,在不同操作模式(恒压、恒流条件)下探究了MBR系统膜污染机理。结果表明:沉积泥饼层控制的膜污染过程中,污泥的压缩性指数、膜特性及通量等是直接影响膜污染的重要因素,并可用考虑污泥压缩性指数及错流影响的模型预测沉积层控制的膜污染过程。
经过适当采样,采用现代生物技术分离、筛选出多株优良脱酚菌,然后选择适当的工艺将优良工程菌与活性污泥混合处理焦化废水。研究了曝气时间、进水酚浓度、曝气量等因素对脱酚效果的影响。
针对普通生物处理法处理含盐有机废水效率低的现状,探索了好氧颗粒污泥法处理含盐有机废水的颗粒污泥形成特性。研究发现,高含盐量有助于提高颗粒的沉降性能和密实性,但含盐量越高,出水中NH3-N和SS也较高;通过驯化,好氧颗粒污泥中的微生物在含盐量为2.5%时仍能保持较高的生物活性,并维持较长时期的稳定性,但当含盐量增加到5%时开始有丝状菌出现并逐渐成为优势菌群。
采用酸解-Fenton氧化对甲胺磷废水进行预处理试验,研究结果表明:在酸解反应过程中,在pH为2,反应温度100℃的条件下,TOC和硫化物的去除率分别达18.33%和90.7%;在Fenton氧化反应过程中,在pH为4,n(H2O2)∶n(Fe2+)=30∶1,H2O2投加体积分数为3.0%的条件下,TOC去除率达24.3%;投加20%Ca(OH)2乳液,pH为11~12时,可将Fenton氧化后的废水中绝大部分的无机磷除去。
利用酱油曲霉产生的微生物絮凝剂(MBF)对城市污水厂的浓缩污泥进行脱水实验。研究表明,在浓缩污泥中投加适量MBF后,污泥比阻降低至回流污泥的污泥比阻数量级。在MBF投加体积分数为7%的条件下,采用2 900 r/min的转速离心5 min,污泥脱水率达到75.3%。投加适量MBF后,单位时间内产生的滤液体积要多于PAM与PAC,表明MBF具有比PAM、PAC更好的调理污泥的性能。FeCl3可强化MBF对污泥的絮凝脱水作用,在每升污泥中投加FeCl3 0.03 g的条件下,浓缩污泥脱水率达到80.5%以上,脱水后污泥含水率降至79%以下。
首次使用电化学聚合-掺杂技术制备了固定化氧化还原介体,用以提高硝基苯的厌氧转化效率。以典型氧化还原介体蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS)为掺杂剂,以吡咯为载体,以活性炭毡(ACF)为电极基体材料制备了聚吡咯(PPy)复合材料,ACF/PPy/AQDS,并使用元素分析对其进行了表征。通过间歇厌氧生物实验考察了ACF/PPy/AQDS作为一种新型固定化氧化还原介体催化硝基苯厌氧生物转化的可行性。结果表明,ACF/PPy/AQDS不仅具有较强的催化活性,而且具有良好的催化稳定性。
将氯甲基化聚砜(CMPSF)/聚砜(PSF)共混膜浸于三甲胺溶液中制得季铵化聚砜(QMPSF)/聚砜(PSF)膜。采用正交实验考察了季铵化反应条件如季铵化温度、季铵化时间、三甲胺浓度等对QMPSF/PSF膜性能的影响,优化了季铵化条件,制得了性能较佳的季铵化QMPSF/PSF膜。研究结果表明,在0.2 MPa压力下,制备的季铵化QMPSF/PSF膜的水通量为31.35 L/(m2.h),对相对分子质量为31 000~50 000的聚乙烯醇溶液的截留率为89.6%。
采用扫描电镜(SEM)结合X-射线能谱仪(EDS)分析了预膜剂在碳钢表面成膜的成分及形貌,特别是对成膜厚度进行了细致的研究,并采用适当的检测器及特殊的制样方法,得到了真正的膜厚度,并考察了预膜剂浓度对膜厚度及腐蚀速率的影响。
研究了试验室筛选的一株施氏假单孢菌PA-18对聚酯生产废水的降解,考察了初始CODCr、温度、pH对菌体降解废水的影响,并采用正交设计方法考察了氮、磷、Fe2+对菌株降解废水的影响,确定了PA-18菌生化处理聚酯生产废水的优化条件,并对这些优化条件进行了综合应用。
实验装置在CASS工艺基础上加以改进,并对啤酒废水处理的特性和最佳运行参数进行研究。测试结果表明,改进型CASS工艺处理啤酒废水,CODCr去除率达到98%,MLSS为3 000 mg/L时,排水比λ=1/2,出口CODCr为20~30 mg/L;λ=1/2,周期为1 h的极限容量处理工况下CODCr去除率达到96%;短时曝气时间为2 h,出口CODCr为39.98mg/L,CODCr去除率为95.84%。改进型CASS工艺的处理效果、适应性和经济优势非常明显。
研究了聚合氯化铝铁(PAFC)与聚合氯化铝(PAC)两种混凝剂对城市污水厂二级出水的除磷效果。结果表明:PAFC比PAC具有更好的除磷、除浊效果,PAFC与PAC的最佳投药量分别为80、120 mg/L,对应的剩余磷质量浓度分别为0.07、0.08 mg/L,去除率分别为92.7%、91.6%;同时通过ζ电位的测定研究表明,PAFC比PAC能够更快地降低废水的ζ电位,提高反应效果。
糖蜜酒精废水经铁屑预处理后,在自制的厌氧反应器中进行厌氧处理,并与未预处理的废水进行对比试验。实验结果表明,经铁屑预处理的糖蜜酒精废水厌氧反应稳定,产气量高,CODCr从82 000 mg/L降至15 580 mg/L,CODCr去除率达到81%。
以铟置换液(Al2O3质量分数为5.35%)和工业水玻璃为原料,以盐酸为活化剂和调节剂制备聚硅酸氯化铝絮凝剂,考察了聚硅酸氯化铝制备过程中铝硅比、pH、温度和陈化时间对脱色性能的影响。其优化工艺条件为:铝硅比为1,pH为1.8,聚合温度30℃,聚合时间14 h。在此条件下制得铝质量分数为1.13%、盐基度为51%的聚硅酸氯化铝净水剂,其对蔗渣造纸中段废水的脱色率为95%以上。
研究了处理玉米淀粉废水的UASB反应器中污泥颗粒化过程,发现了微生物微小絮团,建立了污泥颗粒化模型。试验结果说明:在保证生物活性的条件下,提供足够的污泥负荷及控制系统水力学条件,对初生颗粒的快速形成和长大起着关键性作用。
采用进口TiO2膜,在内蒙古某明胶公司污水处理站进行了明胶废水预处理试验,研究了无机陶瓷膜预处理明胶废水的影响因数,得到优化条件为:膜孔径200 nm,过膜压力0.30~0.35 MPa,膜面流速4.0~5.0 m/s,组合清洗(清水清洗10 min+HNO3清洗20 min)。在此优化条件下进行了多次试验,油类去除率均在98.2%以上CODCr去除率为70%~75%,污染物负荷大大降低,为后续生物处理奠定了基础。
从实验室保藏的4株酵母中筛选出1株在丙酮-丁醇发酵废水中生长良好的酵母A,用来降低丙酮-丁醇发酵废水的有机物含量。通过正交实验,确定最佳发酵条件为:pH=5.5,250 mL三角瓶中装液量为40 mL,接种量为10%,温度30℃,摇床转速180 r/min,培养48 h。在此条件下COD总去除率可达到86.4%,并可得到干重为6.452g/L的菌体。处理后的废水全回用到丙酮-丁醇发酵,回用一次溶剂产量稳定,这样就可以减少50%的发酵用水量和废水排放量。
研究了天然高分子絮凝剂仙人掌对实际水样的处理效果。应用初步制成的仙人掌絮凝剂分别处理生活污水、生活水源水、高浊度海水。结果表明,仙人掌絮凝剂对生活废水浊度的去除率比较高,可达90%以上,对CODCr的去除率达到近60%。
采用连续流动分析法(不使用有机溶剂)测定水中挥发性酚,每小时可以分析30个样品,质量分数1.0×10-8的样品RSD=1.36%,质量分数2.0×10-9的样品RSD=5.03%,因为采用了在线蒸馏,所以样品不需要前处理,能够代替手工方法对水中挥发性酚进行测定。
以自制的液滴质量为0.005~0.010 g的聚乙烯塑料毛细滴管以及电子天平代替普通称量滴定装置进行微型滴定,不仅简化了实验装置,缩短了水样预处理时间,减少了试剂用量,而且减轻了热胀冷缩、量器误差和人为操作等因素带来的不利影响,使测定过程更方便、快速,从而建立了一种易于推广和应用的毛细滴管-电子天平微型称量滴定分析新方法。采用该法测定工业循环冷却水的总硬度,当滴定剂用量为0.5 g左右时,加标回收率为98.8%~101.2%,RSD为0.48%~1.14%,值得推广应用。
采用莫尔法与自动电位滴定法测定自来水中氯离子含量,并进行精密度和加标回收率实验。结果表明,莫尔法和电位滴定法均能满足自来水中氯离子含量的分析要求,其中自动电位滴定法的标准偏差S为0.099mg/L、相对标准偏差RSD为0.46%,加标回收率均在90%~110%之间,明显好于莫尔法。
钛盐光度法测定酸性染料体系中的过氧化氢,是基于在醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH=4.37)中过氧化氢与钛离子生成稳定的橙色络合物的原理,通过分光光度法测定过氧化氢的含量。结果表明,在过氧化氢含量为0~45mg/L时与吸光度呈线性关系,摩尔吸光系数为1 017 L/(mol.cm),最低检测限DL=0.12 mg/L,测定系列过氧化氢浓度的相对偏差(RSD)均小于5%,样品加标平均回收率为99.1%~103.0%。
信益二期动力车间C90空压机运行4个月后,在冷却器冷却水管内壁出现水垢,冷却效果显著降低,严重影响空压机的稳定运行。为保证空压机长期稳定运行,作者对结垢原因进行了分析,探讨了空压机冷却水系统稳定运行方案。
采用厌氧-化学氧化-混凝气浮法处理乳化液废水。应用结果表明:乳化液废水CODCr在6 000~200 000mg/L,CODCr去除率高达99.0%~99.8%,处理后出水水质优于国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级排放标准。
对仪征化纤厂处理精对苯二甲酸(PTA)废水的厌氧生物滤池AF进行氯化锂的示踪剂实验,发现实际运行中的AF内死区比例高达78.9%,对AF进行的不同高度的厌氧污泥的消耗葡萄糖活性、消耗乙酸活性实验发现,该AF的内部污泥存在生物活性低、生物相混乱的现象。经污泥的扫描电镜发现,AF底部污泥中细菌较少,而高处污泥中可以观察到丝状菌存在。作者对此展开分析并给出了相应的建议。
针对模糊控制和预测控制的特点,提出了一种模糊预测控制方法,利用模糊逻辑实现被控对象模糊化,解决被控对象难以建立的问题;利用预测控制,根据系统当前信息预测出系统未来的变化趋势,解决被控对象滞后问题。以火电厂循环水加药控制为例,对该控制方法进行了仿真和实际应用研究。结果表明,该系统能有效地避免纯滞后环节在控制系统中带来的振荡现象,工程应用取得了理想的控制效果,为纯滞后、大惯性、模型不确定系统的控制提供了很好的解决方法。
采用高效曝气生物滤池工艺处理氮肥工业终端废水,进水COD、BOD5、NH3-N分别为500~1 000、300~500和500~700 mg/L,出水COD、BOD5、NH3-N分别为81~158、8~15、4.8~68 mg/L,可连续稳定达到《合成氨工业水污染物排放标准》(GB 13458-2001)中一级排放标准,直接运行费用为2.509元/m3。
遵循适度处理原则,石油一厂将闲置的生活水处理构筑物改造为污水回用装置,实现了污水回用于水质要求较低的机泵冷却等工业用水和消防用水及清扫卫生、绿化等生活杂用水,年节约新鲜水24万t。