厌氧消化前采用不同的预处理方法是增强厌氧消化性能的关键,预处理能促进污泥内微生物细胞的分解,加速胞内物质的释放,加快污泥的水解速率。综述了当前研究和应用较多的物理、化学和生物法等污泥预处理技术,如热处理、冻融法、超声波处理法、酸碱法、加盐法、凝聚与絮凝调理、生物酶处理等,分析了各种方法的原理、特点和处理效果。
堵塞是人工湿地污水处理技术中存在的主要问题。随着人工湿地的不断推广与应用,堵塞问题也受到越来越多人的关注。介绍了人工湿地堵塞的影响因素及相关的数学模型,从物理、化学、生物等3个方面分析了人工湿地堵塞的机理,并提出了在湿地设计与运行中采取的一些避免堵塞的措施,最后,简单介绍了国内外学者采用人工湿地预处理工艺来延缓堵塞发生所取得的研究成果。
随着膜分离技术在污水深度处理中的应用越来越广泛,膜滤浓缩液处理技术已成为企业迫切的现实需求。介绍了膜滤浓缩液的水质特征,总结了国内外膜滤浓缩液处理技术的研究现状,对该技术的未来发展趋势进行了评析。指出高级氧化-生化组合技术能够经济、高效地实现有机物的降解,各种膜分离技术有望成为脱盐工艺未来的发展方向。膜滤浓缩液处理技术可以大幅提高产水率,对于实现污水零排放具有重要意义。
δ-MnO2的吸附和氧化反应机理表明:其表面吸附作用和对某些金属离子的氧化行为与δ-MnO2的晶体结构有很大的关系。介绍了δ-MnO2的晶体结构与制备方法,对不同制备方法的特点进行了分析。针对国内外δ-MnO2在水处理中的研究动态,介绍了目前国内外在对δ-MnO2的改性研究中常用的方法及应用情况。最后对δ-MnO2今后的发展方向进行了展望。
微生物菌剂在废水强化生化处理中的应用潜力在不断扩大,但国内市场的研究应用情况比较混乱。通过问卷调查的方式,对国内环保用微生物菌剂的市场应用情况、开发研究现状做出分析,并利用室内筛选试验对15种典型微生物菌剂的组分构成进行鉴定与比较,发现菌群分布规律。研究结果为国内环保用微生物菌剂的开发与产业的更好发展提供参考。
从絮体的分形结构、粒度、有效密度等微观特性出发,研究预臭氧氧化对聚硅酸铝铁絮凝效果和絮体形态的影响。结果表明,臭氧具有良好的助凝作用,并存在臭氧最佳投加量。一定浓度的臭氧能增大混凝过程中絮体的粒径,改变絮体的形态,使其更加规整,从而使分形维数发生变化。同时,适当的预臭氧氧化能增大絮体的有效密度,使絮体更加密实,提高沉降性能。
通过溶胶-凝胶法成功地制备了一系列Pr3+掺杂的TiO2光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(DRS)对催化剂进行了表征,结果表明所制催化剂为锐钛矿型,Pr3+的掺杂有利于抑制晶粒生长,提高晶体的热稳定性。DRS光谱证实,Pr3+的掺杂增强了催化剂在可见光区域的吸收能力。吸附实验结果表明,Pr3+的掺杂显著提高了活性黄KE-4RN在TiO2催化剂表面的吸附能力,随掺杂量增加,吸附增强。活性实验结果表明,Pr3+的掺杂显著提高了TiO2的光催化活性,最佳掺杂质量分数为1.5%。
以模拟废水为研究对象,评价纳米MgO对COD的去除效果。研究了常温下光源类型(避光、自然光、紫外光)、MgO投加量及光照时间等因素对废水COD去除效果的影响。结果表明:在模拟废水COD为140 mg/L条件下,紫外光的作用明显优于避光和自然光条件;随着纳米MgO投加量的增加,COD去除率升高,在紫外光照射3.5 h,纳米MgO投加量为20 g/L时,COD去除率可达73%。在此最佳工艺条件下,养殖废水的COD去除率可达68.15%,达到农业灌溉标准。
采用SA—CaCl2包埋法和PVA—H3BO3交联法固定化白腐真菌,并进行固定化组分优化,并对两种方法所形成的固定化小球性能进行了比较。结果显示:固定化组分优化后,两种方法均能得到较好的固定化效果。由性能比较结果可知:SA、PVA固定化小球均有较好的细胞增殖能力和良好的传质性,SA固定化小球机械强度较低,剧烈搅动易破裂,只适宜保存在潮湿环境中,而PVA固定化小球强度较高,原料价格较低,固定化小球在空气或水中均适宜保存。
为探讨环烷基咪唑啉季铵盐药剂的杀菌机理,先后进行了体外抑菌实验及其与DNA相互作用的实验等。结果表明,该药剂具有较广谱的杀菌抑菌作用,检品小白鼠一次灌胃LD50为3.07 g/kg,其与DNA相互作用后体系的共振光散射(RLS)强度明显增强,且RLS强度随DNA浓度的增大而增强。其主要杀菌机理是:环烷基咪唑啉季铵盐与DNA结合,引起DNA突变,从而导致细菌死亡。
采用在线显微成像及统计分析技术手段,设计模拟油田注水系统的动态条件下金属材料表面硫酸钡的结垢规律。并借助AFM及SEM技术分析结垢状况及程度随时间的变化规律。结果表明,高温高流速下硫酸钡结垢程度最大,管壁粗糙度越大,结垢越严重。对于BaSO4垢,在实验速度为1.2 m/s时处于一种过渡状态,此时晶核生长和流体的冲刷破坏达到动态平衡。在80℃,1.97 m/s流速下最容易形成致密的垢层,形成稳定垢层需要的时间为900 s。
以钢铁硫酸酸洗废液、硫酸亚铁、亚硝酸钠和氧气为原料,合成出符合国家标准要求的聚合硫酸铁产品。实验研究确定的优化工艺条件为:以100 mL钢铁硫酸酸洗废液为原料,加入60 g硫酸亚铁及6 g亚硝酸钠,持续通入氧气,40℃下反应2 h,得到液体聚合硫酸铁产品。将液体聚合硫酸铁在真空度为-0.09 MPa以上,55℃干燥3 h得到固体聚合硫酸铁产品。
高频电磁阻垢技术作为一种环保的循环冷却水阻垢方法受到了广泛的研究,其阻垢机理是高频电磁场能改变水垢的主要成分——碳酸钙的晶体形成速度和晶体大小,从而达到阻垢效果。根据高频电磁阻垢技术的要求,设计了较大功率高频电磁阻垢系统,其输出频率为10~1×103 kHz连续可调,输出功率可达200 W。设计了1套微型循环水装置,并进行实验研究。经扫描电镜观察,经电磁处理后碳酸钙晶体的形状和大小有明显变化,表明高频电磁处理产生了明显的阻垢效果。
利用凹凸棒土作为混凝的晶核,采用聚合氯化铝(PAC)作为絮凝剂,研究了处理聚丙烯酰胺(PAM)废水的混凝优化条件。实验表明:只用凹凸棒土作为晶核,可使COD下降30.45%左右;只用PAC作为混凝剂,可使COD下降达43.22%;每200 mL废水中加入75 mg PAC,PAC/凹凸棒土按质量比4∶1投加时,COD去除率为52.32%;每200 mL废水中加入100 mg PAC,PAC/凹凸棒土按质量比6∶1投加时,COD去除率为54.38%。在最优配比下,pH为6~6.5时,COD去除效率最高。
用电絮凝法深度处理污水二级处理厂出水,解决了前面工艺除磷效果不太理想的问题。取二级污水处理厂出水,测定了电流密度、电极间距、原水pH以及电解时间等因素对电絮凝法深度除磷效果的影响。试验表明:电絮凝法深度除磷的效果明显;在电解密度为7.82 A/m2,电极间距为15 mm,水样pH保持在中性或弱碱性条件下,电解时间为15~20 min时,深度处理装置对总磷的去除符合经济原则。
考察了高锰酸盐预氧化—生物活性炭联用工艺去除藻类的效能。试验结果表明,高锰酸盐预氧化能明显改善混凝工艺对藻类的去除效果,随高锰酸盐投量的增加,混凝工艺对藻类的去除率呈上升趋势。生物活性炭滤池对藻类的去除主要集中在进水端,在20 cm处,去除率可达到60%。高锰酸盐—生物活性炭联用工艺对藻类及有机物有明显的去除,去除率可分别达到99.5%和20.6%。
采用微量滴碱法制备了具有不同碱化度(B)的聚合氯化铝(PAC)混凝剂,试验了它在焦化废水中的混凝性能、残留铝量及影响因素。结果表明:投加量、pH、碱化度影响PAC的混凝效果;当碱化度为1.5时,混凝效果最佳,残留铝含量最低;随着COD的降低,残留铝含量也降低,两者的变化趋势具有一致性。
针对BF4-质量浓度为5 000 mg/L、F-质量浓度为6 000 mg/L的高浓度PAO生产废水,研究钾盐沉淀—铝盐水解—石灰沉淀的水处理工艺。试验结果表明,在室温、pH=2.0、总钾盐质量分数5%、KCl与KAl(SO4)2.12H2O质量比为5∶1的条件下,钾盐沉淀可使BFBF4-质量浓度降低到300 mg/L;在30℃、pH=2.0、铝盐质量分数3%、AlCl3.6H2O与Al2(SO4)3.18H2O质量比为3∶2的条件下,水解后BF4-质量浓度降低为8 mg/L;石灰沉淀时Ca(OH)2与F-物质的量比为2.5∶1。处理后废水中的F-和BF4-的质量浓度均降低为10 mg/L以下,F-质量浓度达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级排放标准。
实验采用预处理+无机陶瓷膜工艺对机械加工厂产生的乳化液废水进行处理。主要研究影响膜通量的几个操作条件:操作压力、膜面流速、温度对膜通量的影响情况,并确定了膜的合理操作条件;在此合理的操作条件下研究了膜通量、含油量、COD随时间的变化情况。结果表明,操作压力为0.36 MPa,膜面流速为4.66 m/s,温度为60℃时,膜设备处理乳化液废水,连续运行长达8 h以上,并且保持膜通量稳定在80 L/(m2.h)。此工艺对乳化液废水中油的去除率≥99.9%,COD的去除率≥99.1%。
以水作溶剂,过硫酸铵为引发剂,衣康酸(IA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,合成了IA/AA/AMPS三元共聚物。探讨了引发剂用量、链转移剂用量、反应温度等对共聚物阻垢性能的影响。结果表明,引发剂用量为单体总质量的4.5%,链转移剂用量为单体总质量的9.5%,反应温度为95℃时,共聚物有较好的阻CaCO3垢能力。
分别研究了硫酸亚铁沉淀—次氯酸钙氧化分解两步法静态和连续动态处理高炉煤气洗涤高浓度含氰废水的工艺。通过单因素法确定了静态处理的最佳工艺条件。在此条件下,废水先经硫酸亚铁沉淀处理,再采用次氯酸钙氧化深度处理,两步法静态处理总氰的综合去除率为99.81%。将静态实验确定的工艺条件应用于连续动态实验过程,处理后的废水中总氰化物质量浓度<0.5 mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级排放标准要求。
在pH=5.0的NaAc-HAc缓冲介质中,铬(Ⅵ)能催化过氧化氢氧化茜素红的褪色反应。据此,建立了催化光度法测定环境中痕量铬(Ⅵ)的新方法。在优化条件下,于最大吸收波长422 nm处进行测定,铬(Ⅵ)浓度在3.0×10-7~1.0×10-5mol/L范围内呈现良好的线性关系;检出限为1.8×10-7mol/L(3σ);对1.0×10-6 mol/L的铬(Ⅵ)进行了平行测定(n=11),其相对标准偏差为0.5%;考察了多种共存离子的影响。将此法应用于废水中铬(Ⅵ)的测定,回收率在96.5%~97.7%之间,结果满意。
针对甲基苯甲酸生产过程中产生的高浓度有机废水,在实验室进行小试研究的基础上,采用厌氧—两级好氧生物处理工艺,当进水CODCr在10 900~16 000 mg/L时,处理后的水质达到国家污水综合排放三级标准要求,取得较好的处理效果。工程实践证明采用厌氧—两级好氧法处理高浓度甲基苯甲酸生产废水是一种经济有效的处理方法。
电镀清洗废水是电镀废水的一种,其成分复杂,毒性较大,直接排放会严重污染环境。若对电镀清洗废水处理后有效回用,可减少废水排放,节约水资源。依据工程实例,首次采用全膜法(UF-RO-EDI)处理电镀清洗废水,制备的高纯水(电阻率≥16.0 MΩ.cm)可直接回用于生产,废水回用率达到60%。介绍了这种回用系统的工艺流程及工程运行情况,该系统运行稳定,为电镀废水回用开辟了新的思路。
酸化和水洗过程中产生的油脂废水有机物浓度高、含油量高、硫酸根含量高、成分复杂、pH不稳定、色度高,必须经过处理才可以排放。采用气浮—反相破乳—IC塔工艺处理高浓度油脂废水,处理效果好、成本低、工艺运行安全性高。处理后出水能够达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级标准,可直接排入城市污水管网。
针对中药生产废水色度高、有机物含量高的特点,采用电解气浮强化预处理—UBF—MBR工艺进行处理。工程实践表明:电解气浮强化预处理对COD和色度去除率分别为45%和80%左右,并且能改善废水的可生化性能,保证了后续生化的处理效果。该工艺可有效去除COD、BOD5、SS和色度,出水达到《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB 21906—2008)中新建企业水污染物排放标准。
结合对V型滤池的工程设计、调查及运行经验的总结,对V型滤池在工程实际应用中的关键部位的设计提出建议,使V型滤池在工程应用中更加安全可靠。