针对物理和化学除藻技术存在的不足,介绍了近年来微生物在除藻方面的应用成果及现状。微生物除藻技术分为病毒除藻、原生动物除藻和细菌除藻3大方面,主要从微生物的类型、控藻机制及存在问题进行了详细阐述。微生物控藻技术被认为是一种生态修复技术,对国内外微生物在除藻方面的应用研究进行了概括总结,并对其应用前景进行了评价和展望,为实现其工业化生产和应用提供了参考。
抗生素废水通常具有组成复杂、有机污染物种类多、浓度高、BOD/COD低的特点。现阶段处理工艺主要有物化法、生物法、物化—生物法组合等处理工艺。在分析总结抗生素废水的来源及其特点的基础上,介绍了近年来抗生素废水处理中应用的生物组合处理工艺,并提出水解酸化—好氧生物处理组合工艺有望成为抗生素废水处理的主导工艺。
近年来,以产生大量自由基(OH)为主体的高级氧化技术越来越受到人们的关注。作为高级氧化技术的一种新形式,多相催化臭氧化技术将催化剂的吸附性、催化作用和臭氧的氧化能力很好地结合起来,可大幅提高有机物的矿化度,而催化剂在该技术对不同有机物的净化过程中起到了重要的作用。介绍了催化臭氧化过程的反应机理,综述了不同催化剂在催化臭氧氧化处理水中的最新应用。
膜过滤技术被认为是21世纪新型的水处理技术,其中无机陶瓷膜过滤技术受到了广泛的关注,针对传统有机膜的不足,无机陶瓷膜具有耐酸碱、分离效率高、耐高温、化学稳定性好、使用寿命长等优点。针对陶瓷膜的研究现状和进展,论述了陶瓷膜在水处理领域中的应用,同时对陶瓷膜在水处理方面的发展进行了总结。
厌氧污水处理工艺已经成功地应用到很多领域,目前大多数高效厌氧反应器的良好处理效果取决于高活性厌氧颗粒污泥。而颗粒污泥的性质、结构以及形成机理也成为国内外学者研究的热点。简述了厌氧颗粒污泥的基本特征以及形成机理。综述了近年来国内外学者对颗粒污泥的研究成果,包括影响厌氧颗粒污泥形成因素以及厌氧颗粒污泥的应用,指出了厌氧颗粒污泥技术存在的问题以及发展方向。
针对唐钢综合废水的水质,采用混凝沉降—多介质过滤器—臭氧活性炭过滤器等预处理工艺对该水进行反渗透预处理。通过静、动态试验,调整混凝剂PAC,助凝剂PAM,其他助剂HCl、NaClO以及臭氧的投加量,最大限度地去除水中的悬浮物、胶体、有机物、金属离子等导致反渗透膜污染的物质,使处理后出水水质达到反渗透膜进水要求。
应用热力学方法,导出了空气中的CO2对用氨水和NaOH做碱化剂时,在开放内冷水体系及封闭内冷水体系的pH和电导率的影响的多个关系式,并用计算机作图展示了这些关系。得出了空气中的CO2对除盐水的pH和电导率影响很大,开放内冷水体系不能满足电导率和pH同时达标的要求,以及用碱化法抑制发电机铜导线腐蚀时用NaOH做碱化剂比用氨水更适宜等3点结论。提出了加强内冷水体系的密闭性,或在内冷水箱上加装防污呼吸器的建议。
采用一体式膜生物反应器处理高浓度松香废水,对实验各阶段的微生物生长情况、污泥性能及废水处理效果进行了分析。结果表明,污泥成熟期时的生物相丰富,污泥性能良好,可以利用镜检生物相的方法来直观判断膜生物反应器的运行状态。系统具有较好的处理效果,COD平均去除率达到92%,BOD平均去除率为90%,pH稳定在7.0左右,出水水质稳定,说明膜生物反应器工艺可用于对松香废水的处理。
针对木薯酒精废水温度、固体含量及有机物浓度高的特点,采用高温CSTR—中温UASB两级厌氧工艺处理木薯酒精废水。小试结果表明,控制高温CSTR进水COD负荷为14 kg/(m3.d),中温UASB COD负荷为3kg/(m3.d)时,两级厌氧对COD、SS、溶解性TN、溶解性TP的总去除率分别达94%、96%、44%和87%。对木薯酒精生产周期和废水处理经济效益的分析表明,采用两级厌氧工艺处理木薯酒精废水,不仅削减了木薯酒精生产过程中产生的污染物,其处理过程中产生的沼气还带来了一定的经济效益。
采用间歇式泡沫分离法分离废水中的Cr(Ⅵ),系统地考察了废水pH、表面活性剂烷基糖苷(APG)的质量浓度和空气流量对Cr(Ⅵ)脱除效果的影响。实验结果表明:当废水Cr(Ⅵ)质量浓度为20mg/L、处理量为3L时,其最佳工艺条件为pH=5.5、空气流量400 mL/min、表面活性剂质量浓度200 mg/L和反应时间4 h,脱除率为97.91%。根据泡沫分离与化学反应过程在物理行为上的类似性,引入等效的化学反应常数,对实验方法进行了宏观动力学研究。结果表明,该泡沫分离过程可等效为一级反应,其宏观动力学方程为rA=0.4025CA。
采用6格室厌氧折流板反应器(ABR),在COD为3 000~3 500 mg/L,HRT为24 h条件下,分别按体积比6∶3∶1和5∶3∶2对第1、3、5格室进水,考察每个格室中的厌氧污泥、pH、COD、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度等指标,并与同等负荷的单侧进水ABR处理结果作比较。结果表明在相同负荷下,分区进水处理效果优于单侧进水,并且进水体积比为5∶3∶2时优于6∶3∶1。
采用中试规模(8 t/d)的一体式膜生物反应器(SMBR)处理印染废水,COD平均去除率可达到87.9%,色度平均去除率达78.8%,出水BOD>5mg/L,水质优于试验所在联合污水处理厂的生化-物化组合工艺处理效果。无排泥工况下,反应器内上清液的COD高于进水COD,较高的上清液COD下反应器出水水质略有下降。
利用胺类萃取剂对萘磺酸废水进行了实验研究,最佳萃取条件为:反应时间5 min、油水体积比1∶1、反应温度40℃、搅拌速度为150r/min,处理后废水的CODCr从56388mg/L左右降到2794mg/L左右,平均去除率达到95%左右,废水的外观由萃取前的黑红黏稠液到浅粉色透明液,处理效果较好。
考察了温度,pH,H2O2、CuSO4和FeSO4添加量对催化氧化降解甲基橙的影响。结果表明:CuSO4和FeSO4对甲基橙的降解存在协同催化作用,150mL质量浓度为1.5g/L甲基橙模拟废水的最佳降解条件为:温度60℃、pH=3.0、过氧化氢3.75 mL、硫酸铜0.75 g、硫酸亚铁0.04 g。
采用简单固相反应法分别合成了铁掺杂二氧化钛(Fe-TiO2)及氮和铁共掺杂二氧化钛(N/Fe-TiO2)光催化粉体材料,并对材料进行了X射线衍射(XRD)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)等物相结构及元素组成表征,同时研究了材料对葛根素的可见光降解性能。结果表明,N和Fe进入了TiO2晶格,紫外-可见漫反射吸收光谱红移到600nm。在20℃、pH=6.5条件下,所制得的光催化材料对葛根素的可见光降解行为均具有较高的光催化活性,并服从一级反应动力学规律。催化剂对葛根素的可见光降解速率常数N/Fe-TiO2>TiO2>Fe-TiO2。
染料工业废水在排放前必须加以处理。光催化在染料废水处理方面显示了巨大的应用优势。研究试验在NO3-存在下用紫外灯照射对甲基橙溶液进行光催化脱色。结果表明:随着NO3-含量的逐渐增加,甲基橙脱色率逐渐增加,在实验范围内没有出现NO3-加入量的最佳值;甲基橙在酸性条件下的脱色率高于碱性条件下的脱色率;当甲基橙质量浓度≤25mg/L时,光催化脱色反应为准一级反应;利用含NO3-废水在日光下对实际染料废水的脱色效果好,可以达到以废治废的目的。
重质原油电脱盐污水生化性差、油含量高,采用双膜法对其进行深度处理时对预处理工艺要求高,同时膜过滤产生的浓水的处理也是后续处理的一大难题。中试采用自主研发的催化氧化工艺对浓水进行处理试验。结果表明:活性炭过滤+纤维束过滤或臭氧催化氧化预处理工艺均满足膜对污染物的控制要求;双膜系统运行稳定,浓水处理后达到国家一级排放标准,催化剂在使用前后的结构、性质没有明显变化,具有较长的使用寿命;该工艺处理成本较低,具有较好的经济性。
分别考察了高矿化度、高悬浮物、石油对微滤膜污染的影响,并对膜清洗方法进行了研究。结果表明:油田采出水中的高浓度无机组分对微滤膜仅产生一定污染;其所含有的悬浮物和石油则会对微滤膜产生严重污染,导致膜压差迅速增加,膜通量下降较快;针对石油、高悬浮物与矿化度造成的膜污染,在40℃下采用物理与化学相结合的离线清洗技术,可分别使膜通量恢复到96.2%、97.3%和99.9%;采用10d为一周期的清洗运行工艺,能有效控制膜污染,使膜组件能够连续稳定运行。
通过测定Cr3+、Cr2O72-和Ni2+的吸收曲线及标准水样的COD,研究了Ni2+对分光光度法测定COD的影响。结果表明,当水样中Ni2+质量浓度>100mg/L时,对测定结果无明显影响;若水样中Ni2+质量浓度<100mg/L时,应将水样稀释后再进行测定。
采用水解酸化+生物接触氧化+溶气气浮工艺处理高浓度的啤酒废水,出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP、SS的去除率分别为93.4%、97.2%、92.0%、99.6%、97.2%,达到国家《啤酒污染物排放标准》(GB19821—2005)的要求。该工艺具有投资省、水质水量适应范围广、运行稳定、剩余污泥量少等优点,具有很好的推广价值。
工程实践证明,某化工企业高浓度有机含盐废水,经过蒸发脱盐预处理后,再用高效生物和臭氧氧化组合方法进行处理,其处理效果良好,处理后废水的COD去除率达到96.1%,出水符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的二级标准。该组合工艺对高浓度可生化性较差的有机废水处理有一定的应用价值。
介绍了采用管式反渗透工艺处理垃圾渗滤液的工程实例。实践表明,管式反渗透工艺占地面积小,运行管理简单,出水可用于绿化、洗车及景观用水,社会、环境效益均较显著。其CODCr去除率达95%,BOD5去除率达97%,管式反渗透工艺是处理城市垃圾渗滤液较理想的工艺选择。
论述了水质改变对北京燕山石油化工有限公司化学水处理装置除盐系统的影响。根据变化后的生产条件,优化了离子交换器树脂的装填比例。现场试验及工业化应用结果表明,优化后周期制水量提高15%,年运行费用节约18.6万元,取得了良好的效果与经济效益。
提出了废弃反渗透膜经过氧化改性处理得到近似纳滤膜的概念与工艺,分析了氧化膜的各项运行性能指标,明确了氧化膜的运行稳定性、化学稳定性及可清洗特性,列举了氧化膜在膜工艺技术领域中的工程应用环境。
反渗透装置在运行过程中发生的膜污染、化学损伤、停机保护不当、操作条件恶化等异常现象,是影响反渗透膜使用寿命与运行经济性的主要原因,也是反渗透运行管理的主要研究方向。分析了青岛地区多个反渗透运行事例,阐述了导致异常现象发生的主观因素与客观影响,并提出了防范事故发生、延长膜寿命的具体建议。
针对修武化肥厂循环水系统因结垢导致传热效果降低的现象,选择先剥离黏泥,再采用废酸性冰母液在线清洗的方案对其进行综合处理,经分析清洗下来的钙垢量折合成CaCO3垢量为4764kg,清洗下来的铁锈垢量折合成Fe2O3垢量为75kg,除垢率达到95%以上,洗净率达到90%以上,符合国家要求。清洗过程中监测到碳钢挂片腐蚀速率为1.4929g/(m2.h),远低于行业标准的6g/(m2.h),确保了装置的安全运行。