计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟应用于膜过滤过程是近年新发展起来的一种膜过滤研究方法。综述了CFD模拟在膜过滤过程中的应用,从膜组件过滤特性和反应容器水力特性2个角度概述了CFD模拟膜内部浓差极化、质量传递系数等流态特性,膜面压力、渗透速率等流体特性参数,膜组件优化和反应器内流场分布,为膜过滤过程的评价提供了理论依据,对于实际应用具有极其重要的意义。
膜技术在水处理领域的应用越来越广泛。针对目前丙烯腈工业废水处理技术的不足,介绍了膜技术处理丙烯腈工业废水的研究现状。根据膜分离过程的特点,讨论了膜技术处理丙烯腈工业废水的研究方向和发展前景。
论述了膜生物反应器滤饼层形成机理,阐述了滤饼层数学模型的研究概况。最后,指出了滤饼层微观研究对于探究膜污染问题的重要性。
硼广泛应用于现代工业的各个领域,随之而来的含硼废水也开始引起人们的关注。苦咸水和海水由于硼含量较高,作为饮用水或灌溉水之前必须进行除硼处理。水中硼的去除方法逐渐成为人们关注和研究的热点之一。概述了硼的相关环境标准及水中硼的去除方法,分析了各种方法的优缺点,探讨了除硼方法的发展趋势。
对改良的Carrousel氧化沟活性污泥的氧化还原电位(ORP)变化进行了研究,结果表明,在非严格厌氧状态下磷难以释放,同时ORP也不会降低。在外加有机物且厌氧的条件下,新鲜污泥的ORP会明显降低,一般可以达到-80~-150 mV,且存在显著的磷释放,ORP降低的程度与有机物的浓度和种类无明显关系。微生物活性降低后,外加挥发性脂肪酸,ORP不会显著降低,说明对于EBPR系统来说,ORP的高低取决于微生物厌氧代谢的速率。
传统铁炭床的填料板结和更换问题,严重制约了微电解工艺的发展和应用。以铁屑和活性炭为主要原料,以膨润土为黏结剂,经过高温焙烧制成球状新型微电解材料。以某化工园区废水为研究对象,通过系统考察微电解材料的铁炭比、膨润土含量、添加剂种类和焙烧温度对废水处理效果的影响,确定了最佳制备方法。结果表明,采用该新型微电解材料处理化工园区废水,CODCr去除率为22%,废水的生物急性毒性削减率高达90%,B/C可提高59%。对新型微电解材料的结构特性分析结果表明,材料的固体孔结构多为介孔,比表面积为16.45 m2/g,平均孔径为5.889 nm。
针对低温、低浊、低碱度水,以聚合氯化铝为絮凝剂,通过烧杯试验,确定了生石灰(CaO)、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)、活化硅酸(AS)单独助凝的最优条件,进一步考察了APAM、AS分别与CaO联用的助凝效果。研究结果表明:5种助凝剂均能起到一定的助凝作用,但APAM、AS分别与CaO联用的助凝效果不理想。滞后聚合氯化铝30 s投加0.3 mg/L APAM,浊度去除率可达88.1%;AS投加时间对有机物去除效果影响显著,延迟聚合氯化铝30~60 s投加时,对CODMn和TOC去除效果最好。兼顾除浊和除有机物,AS助凝效果最佳,是提高混凝沉淀工艺污染物去除率的有效途径之一。
通过正交试验筛选、复配以钼酸盐为主剂的多元复合缓蚀剂,以失重法和极化曲线法研究了该钼酸盐复合缓蚀剂在海冰融水中对Q235碳钢的缓蚀效果,并对其在高浓缩倍数(2~5倍)海冰融水中的缓蚀作用进行了验证。结果表明:该钼酸盐复合缓蚀剂在海冰融水中对碳钢的缓蚀效果良好,缓蚀率最高达到99.35%;该钼酸盐复合缓蚀剂为阳极抑制型缓蚀剂。
考察了微波诱导活性炭催化氧化对化学品洗箱废水的处理效果及影响因素,结果表明,该技术对化学品洗箱废水具有良好的处理效果。增加微波功率和进气量可以有效提高处理效果,但进水流量的增加会缩短废水与活性炭的接触时间,致使污染物很难被氧化完全而影响出水水质。在一定的运行参数下,该技术可使废水COD和TOC的去除率均达到90%以上,使出水满足回用水要求。
以TiO2为原料,利用毛竹活性炭负载,采用微波协同技术,光催化降解制药工业废水,制得回用水。实验结果表明,COD去除率为91.74%,脱色率为94.52%。该方法技术先进,处理效果好,解决了工业废水可生化性差的问题,是一种高效、实用的难降解有机工业废水耦合处理技术。催化剂质量稳定,可反复使用,适于应用。
研究了纳米级零价铁对废水中铀(Ⅵ)的去除效果,考察了纳米级零价铁投加量、pH及竞争离子等因素对处理效果的影响。结果表明,当模拟含铀(Ⅵ)废水的pH=5时,铀去除率达到99%。常见的阳离子对铀去除率没有明显影响,但二价阴离子SO42-、CO32-对铀去除率的影响显著。在相同条件下,纳米铁对铀(Ⅵ)的去除效果明显优于普通铁粉,还原速率比普通铁粉提高了15倍。
采用微波-Fenton-活性炭组合工艺对有机磷农药混合废水进行处理。研究了废水初始浓度、初始pH、FeSO4·7H2O及H2O2投加量、微波功率及辐照时间等因素对处理效果的影响。结果表明:在一定的试验条件下,对100 mL COD为360~400 mg/L的废水,当pH为3.5,活性炭投加量为3.0 g,FeSO4·7H2O投加量为0.25 g,30%H2O2投加量为1 mL,微波功率为680 W,辐照时间为7 min时,处理后的出水COD可降至40~44 mg/L,COD去除率平均达89%。
以水为溶剂、过硫酸铵为引发剂,合成了甲基丙烯酰氨基二乙酸(MAIDA)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMS)三元共聚物。实验结果表明:当n(MA):n(MAIDA):n(SMS)=3:1:1时,共聚物具有很好的耐热性能;当其质量浓度为6 mg/L时,对碳酸钙阻垢率为96.3%;当其质量浓度为10 mg/L时,氧化铁透光率为58.3%,具有良好的分散性能。通过扫描电镜(SEM)观察了碳酸钙晶体形貌,探讨了共聚物致碳酸钙晶体发生畸变的防垢机理。
以特殊的化学物理手段开发研制了一种新型功能化离子交换材料镍离子记忆交换树脂。实验证明,镍离子记忆交换树脂对镍离子具有高效选择性,在实际电镀废水处理中,表现出了较高的镍去除率,可以较好地实现废水回用和重金属废物资源化。
以玉米穗轴为原料、碳酸氢钠为化学活化剂通过微波辐照制备活性炭,采用中心组合设计(CCD),运用响应面法(RSM)进行工艺参数优化。考察了辐照功率、辐照时间和浸渍比对亚甲基蓝(MB)吸附值和产率的影响,通过模型优化确定最佳工艺参数为:辐照功率为385.74 W,辐照时间为5 min,浸渍比为4,该条件下制备的活性炭的亚甲基蓝(MB)吸附值和产率的实验结果和预测值分别为241.76 mg/g、27.39%和253 mg/g、28.28%,二者基本相符,验证了模型的有效性。
将微生物固定化技术与SBR工艺相结合,开发出IMO-SBR(immoblization organism-sequencing batchreaotor)生物强化工艺处理含氮废水。采用IMO-SBR和普通活性污泥SBR工艺进行废水处理的对比实验,研究了不同温度条件下微生物的脱氮途径以及温度对脱氮途径的影响,得出了通过控制温度使反应器内微生物在好氧条件下发生同步硝化反硝化(SND)是可行的结论,为固定化微生物技术的工业化应用提供了一定的参考依据。
采用FeCl3-CaO混凝沉淀和Fenton氧化两步法处理高COD、含有机胂废水,结果表明,经该法处理后废水总砷质量浓度可降至0.5 mg/L以下,COD降至150 mg/L以下,达到国家二级排放标准要求,且产生的废渣和消耗的原料均大幅度下降,有较大的工业化推广价值。
采用碳酸钙沉积法对单宁酸在冷却水中的阻垢性能进行了试验研究,考察了温度、碱度、硬度和金属离子等因素对其阻垢性能的影响。结果表明,单宁酸对碳酸钙具有较好的阻垢性能,当温度低于70℃、单宁酸质量浓度为20 mg/L时,阻垢率可达到72%;高碱度和高硬度条件下,单宁酸对碳酸钙的阻垢率会有一定程度的下降;Fe3++对单宁酸的阻垢有抑制作用,而Cu2++虽对单宁酸的阻垢具有协同作用,但会加大管道腐蚀,所以Cu2++浓度不宜过高。
高浓度丙烯酸及酯废水成分复杂,毒性高,处理难度较大。利用内循环UASB-好氧接触氧化工艺对高浓度丙烯酸及酯废水进行处理。在进水COD约为10 000 mg/L的条件下,UASB反应器出水挥发性脂肪酸质量浓度均处于200 mg/L以下,pH维持在7.0左右,COD去除率为70%~80%,说明UASB反应器运行良好;好氧接触氧化出水COD达到500 mg/L以下,COD去除率达到92%~96%,且运行稳定。
介绍了特种硼化物生产过程中产生的含甲醚、异丙醇废水的来源及污染负荷,并分别对比选择了处理方法。探索试验和放大试验结果表明,处理后水绝大部分可以做到循环回用;经处理后大部分异丙醇可回收作为原料;排放水水质符合国家规定的排放标准要求。
东海某气田CEP平台污水处理系统扩容改造是基于原系统无法满足新工况下100 m3/d的处理需求提出的。经过严谨的核算和方案论证,放弃了可行性研究中提出的更换大排量水力旋流器的设想,转而选择核心技术为改性纤维滤芯的新型GOS精密油水分离器。改造后,新系统相比老系统具有更大的处理量和更高的处理能力,降低了排海污水的含油浓度,具有现实的减排意义。
通过测定聚合物驱含油污水中油珠、絮体及Zeta电位的大小,研究了污水油含量、固体悬浮物含量、聚合物浓度对油珠及悬浮物的亚微观聚集形态、表面电荷及污水稳定性的影响。结果表明,随聚合物浓度或油含量的增加,污水中的油珠、絮体均有变大的趋势;随固体悬浮物浓度的增加,污水中的油珠、絮体不仅有变大的趋势,且大尺寸的絮体数量显著增加。聚合物浓度对带电颗粒的Zeta电位有显著的影响,聚合物浓度越高,带电颗粒的Zeta电位绝对值越高。表明聚合物是聚合物驱采油污水处理低效的原因。
通过实验建立了工业废水中盐酸苯肼的高效液相色谱分析方法。色谱条件为:Kromasil-C18(150 mm×4.6 mm,5μm)色谱柱,流速1 mL/min,柱温30℃,进样体积10μL,流动相为V(甲醇):V(8 mmol/L KH2PO4+4 mmol/LK2HPO4)=35:65,测定波长235 nm。测定结果表明,线性范围为0.1~100 mg/L,平均加标回收率为98.2%,相对标准偏差为1.06%。该方法操作简单,分析快速、准确。
根据天津市某冷轧厂废水实际情况,因地制宜,增设1套处理设施对其中部分废水进行处理,使处理出水回用于生产。该处理方案的实施既可减少原污水处理站的运行负荷,又能实现清洁生产,增加废水的回用率,从而实现经济效益和环境效益的统一。
超纯水系统是郑州旭飞光电科技有限公司非常重要的制水系统,在使用中,该系统存在的一些问题对生产造成了比较大的影响。针对存在的问题,确定对该系统中EDI产水量调节方式进行改造。运行结果表明,系统改造后,消除了故障隐患,降低了设备运行成本,提高了公司经济效益。
钢铁厂在钢带表面镀锌之前需要对钢带进行清洗,在冷轧过程中需要对钢带表面进行冷却。循环使用的清洗液和冷却液中含有大量的铁粉末。循环液中的铁粉末会导致镀锌缺陷和轧制缺陷。介绍了一种逆流式铁粉末磁选机,并将其用于去除循环液中含有的铁粉末。该设备在马钢股份公司1#镀锌生产线3 a的实际使用中,单循环除铁率高达98.7%,其性能完全满足钢铁厂对于除铁的要求。
新疆某发电有限责任公司2号机组凝汽器不锈钢管结垢严重,凝汽器端差升高,机组效率下降,煤耗上升。采用新型酸洗工艺,选取硝酸复合药剂酸洗后,凝汽器不锈钢管内垢类被完全清除,端差明显降低,由洗前的11℃下降到5℃以下。清洗后换热效果得以改善,煤耗降低,经济效益明显。