结合国家"十二五"氨氮总量控制标准,综合分析了氮肥行业高氨氮废水处理工艺的应用及研究进展情况。同时对现有工艺的技术升级和改造措施进行初步分析,认为应该根据实际情况和氨氮控制标准提升幅度的不同,采用不同的技术策略。
生态浮床作为一种新型富营养化水体修复技术,因具有可操作性强、运行成本低、易维护、生态风险小、景观效果好等优点,已得到广泛研究和应用。但影响该技术的因素也较多,主要包括温度、浮床水生植物选型、水体污染程度等。目前该技术仍然存在一些亟需解决的问题,如被修复水体对浮床植物的选型要求、浮床植物的回收处理、浮床载体的选择等。
近年来,印染加工过程中采用了大量的含重金属物质的染料和助剂,这些物质进入水体后致使生化处理工艺中微生物死亡,造成污水处理厂瘫痪,因此需加强重金属监测与治理。重点阐述了水体中重金属传统的及新型的处理技术,为工业园区印染废水处理厂降低重金属对工艺的影响和提高重金属的去除效率提供理论依据。
综合论述了膜蒸馏技术的原理和特点,从分离过程的影响因素、在水处理领域的应用以及与其他技术集成联用等方面对膜蒸馏技术的研究现状进行归纳总结,并提出了今后需要研究和解决的问题。
为探讨化学絮凝预处理对后续A/O-MBR工艺处理效果的影响,试验分别采用A/O-MBR工艺和化学絮凝—A/O-MBR工艺处理养猪沼液。试验结果表明:通过化学絮凝预处理,A/O-MBR工艺的出水平均COD从292mg/L下降为191 mg/L;MLVSS/MLSS从0.43升高至0.76,污泥活性明显提升。A/O-MBR工艺膜污染较重,反冲洗效果较差,反应器中溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)的含量均高于化学絮凝—A/O-MBR工艺。浓差极化阻力和滤饼层阻力是两工艺膜过滤阻力增加的主要因素。
实验研究了投加填料、DO浓度、碳氮比、设置厌氧段、pH等因素对SBR系统处理味精废水的脱氮效果的影响,通过测定COD、氨氮及TN的去除率,确定了最佳的脱氮环境。结果表明,挂膜成功后TN的去除率可达75.82%;通过控制DO浓度以满足好氧菌需求又不破坏生物膜厌氧微环境;设置前置厌氧段,可丰富反硝化碳源的种类和数量,有助于提高生物脱氮效果。
针对高含盐难降解清淤减容沥出液预处理工艺进行研究,考察了3种预处理工艺对COD的去除效果及对沥出液B/C的改善性能。结果表明,以臭氧-水解酸化对清淤减容沥出液进行预处理,出水B/C提高至0.42,满足后续生物处理的要求,处理成本仅为0.128元/t,具有较好的经济性和推广价值。
采用包埋复合菌处理抗生素废水中的COD,考察了不同因素对COD去除效果的影响,并对处理过程的动力学进行了初步的研究。结果表明,包埋固定化增强了复合菌抵抗极端条件的能力,使得复合菌处理抗生素废水的最适温度、pH和进水COD范围变宽。在最适条件下,经过6d的处理,包埋复合菌对抗生素废水中COD的去除率能达到60%左右,且处理COD的动力学过程可用幂函数进行模拟。
研究了褐煤基活性焦对碱性品红和酸性黑两种染料溶液的脱色特性。结果表明,在上述两体系中,吸附时间分别为50、120 min时,脱色率可分别达到95.9%、91.6%;活性焦投加量及染料浓度变化对脱色率产生不同影响;褐煤基活性焦对碱性品红和酸性黑的吸附规律可用拟二级动力学方程及Langmuir方程描述。
从不同生态环境中筛选、驯化获得两组多生境微生物菌剂用于活性污泥的减量化,采用A2/O工艺活性污泥法进行生活污水的现场中试,设两组相同装置,一组为不加菌剂的对照,对比其污泥减量效果。结果表明:投加MEMA功能菌组较对照组污泥原位减量53.1%,污泥增长速率显著下降。出水COD、NH3-N、TN指标优于对照组,但出水TP略有升高,MEMA功能菌剂的加入可改善污泥结构,提高活性污泥的聚磷能力,可在不影响主要出水指标的条件下实现活性污泥的原位减量化。
对厌氧氨氧化(Anammox)中试实验快速启动进行了研究。结果表明,在18~25℃、DO 3.6 mg/L的条件下,通过接种少量成熟污泥能够在无纺布生物转盘中快速启动Anammox反应。90 d后,TN去除负荷达到1 kg/(m3.d)。Anammox生物膜由黄色逐渐变成红色,生物量增加了20多倍。之后,利用本装置处理污泥消化液,结果表明该工艺处理高氨氮废水具有可行性。
为更好地解决冬季污水处理厂氨氮去除率低的问题,在对普通活性污泥进行低温驯化的基础上,研究了低温下高效硝化细菌的培养方法。实验表明,当温度t=10~13℃、pH=7.0~7.6、ρ(O2)=2.0~2.5 mg/L,通过控制适宜的氨氮负荷与污泥负荷,培养得到的硝化细菌在低温下能保持较高的氨氮降解速率,该速率达到相同温度下普通活性污泥硝化细菌氨氮降解速率的2.5倍。
针对初始水质为pH 8.9、硫化物46.3 mg/L、COD 5 602.92 mg/L、Cr3+57.2 mg/L、色度为1 300倍、浊度2 300 NTU的制革综合废水,使用高铁酸钾/聚合硫酸铁联用和单独使用高铁酸钾进行处理,结果发现,使用15 mg/L高铁酸钾和50 mg/L聚合硫酸铁联用处理制革综合废水具有更好的效果,其中,COD去除率为96.12%、硫化物去除率94.25%、Cr3+去除率95.15%、浊度去除率为99.15%、色度去除率为92.36%。
以马来酸酐为原料,制备了环氧琥珀酸(ESA),并研究了在不同实验条件下ESA的收率,之后将其与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚得到ESA/AMPS共聚物。得到了合成ESA的最佳条件:m(NaOH)∶m(MA)为1.22∶1,环氧化pH为4~5,环氧化时间为1.3 h,此时ESA收率可达70%。在m(MA)∶m(AMPS)为4∶1时,共聚物的阻垢分散性能最好,并且其最佳共聚时间为3 h。
采用厌氧/生物接触氧化工艺,以不同污泥作为菌源进行驯化对比研究;考察盐度和溶解氧对好氧和厌氧处理能力的影响。研究表明,制药厂污泥中的微生物适应能力较强;盐度由10 000 mg/L提升到20 000 mg/L时,对工艺运行的影响较小,厌氧和好氧代谢能力呈现缓慢下降的趋势,且厌氧处理效果受盐度影响较大;当盐度不高于13 000 mg/L,进水COD不大于3 000 mg/L时出水水质达到该行业排入污水处理厂的排放标准。
水力空化是一种很有潜力的水处理技术。利用苯酚溶液作为模拟污水,溶液pH=6.5,经过60 min处理,分别对比了壅塞空化器、振荡腔喷嘴和普通喷嘴对溶液中苯酚的去除效果。结果表明,使用壅塞空化器时,苯酚的去除率达41.59%,分别是振荡腔喷嘴和普通喷嘴的4.5倍和6.6倍。壅塞空化器较之另两种空化器在降解水中苯酚时具有独特的优越性,特别适合于水力空化处理难降解污水的领域。
采用溶胶-凝胶法成功制备出高比表面积多孔淀粉,并探讨原淀粉种类、悬浮液浓度、聚乙二醇添加剂量和干燥方式等因素对制备出的多孔淀粉比表面积的影响。结果表明,在可溶性淀粉质量分数为15%、聚乙二醇4 g、采用冷冻干燥方式条件下,获得最大比表面积为96 m2/g的多孔淀粉。在多孔淀粉的基础上,制备了多孔淀粉黄原酸酯,并初步考察了其对Pb2+的吸附性能。多孔淀粉进行交联、醚化和胺化改性,制备了多孔胺化淀粉,并简单研究了其对AG25染料分子的吸附情况。
以壳聚糖(CS)为基材,通过原位沉析法将其与磁性Fe3O4复合制备出CS/Fe3O4磁性絮凝剂。通过单因素实验,研究了n(CS)∶n(Fe3O4)、n(Fe2+)∶n(Fe3+)、反应温度、反应时间对CS/Fe3O4絮凝效果的影响。在制备条件为n(CS)∶n(Fe3O4)=8∶1、n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶3、反应温度45℃、反应时间10 min时,所得CS/Fe3O4絮凝剂对高岭土悬浮液(245~255 NTU)的浊度去除率达到97%。
饮用水中高致癌物风险物三氯乙酸,普遍存在且难以去除。采用紫外光光降解可在较短时间内去除饮用水中高浓度的三氯乙酸,150 min内去除率达到72%。结果表明,这是一种高效、环保、简便的去除方法。其光降解反应符合一级反应动力学模型。实验还考察了水样品pH及常见离子Mn2+、NO2-、NO3-和Fe3+对降解率的影响。
结合稠油污水处理试验工艺对COD构成进行了分析,将CCl4萃余物视为表观化学药剂,提出稠油污水COD主要由石油类和表观化学药剂二者构成,后者主要包括石油中可溶于水的有机物和油田开发添加的各种可溶性有机物。采用水解酸化-接触氧化工艺的COD去除结果表明,表观化学药剂虽具有一定的生物降解性,但其贡献的COD比例随流程而逐渐增大。生化处理后,低成本的COD去除技术应是关注的重点。
含聚污水不仅难于处理,而且由于其乳状液十分稳定,常规含油分析检测中,正己烷溶剂很难将污水中的原油完全萃取出来。使用絮凝剂BHQ-10辅助正己烷溶剂使得水样中的原油完全溶解在正己烷溶剂中,研究了其加入方式和加入浓度。结果表明:在正己烷萃取后加入BHQ-10为100 mg/L时,测试含油值最接近真实值。
在电镀废水进行处理中引入A2/O-MBR工艺,运行结果表明:在生化段进水COD 250~350 mg/L,氨氮45~60 mg/L,总磷2.0~3.0 mg/L,总铜、总镍、总锌均低于0.5 mg/L,DO控制为2~4 mg/L,硝化液回流比为200%,MLSS在3 500 mg/L左右的运行条件下,MBR出水水质良好且稳定,出水COD、氨氮、总磷、总铜、总镍、总锌分别为45、10、0.8、0.2、0.4、0.4 mg/L。同时该工艺具有较强的抗冲击负荷能力。
采用ABR/缺氧/好氧为主体的工艺处理养猪场废水,处理规模为10 t/d。运行结果表明,当进水pH 6~8、COD 9 000~11 000 mg/L、SS 400~500 mg/L、NH3-N 600~800 mg/L时,处理后出水pH 6~9、COD≤100 mg/L、SS≤70 mg/L、NH3-N≤25 mg/L,出水水质能达到《畜禽养殖业水污染物排放标准》(征求意见稿)。该工程运行成本为9.5元/t。
工业循环水系统设计是工业企业设计的重要部分。要使工业循环水系统设计更为合理,就必须在工业循环水系统设计过程中使用更为细节化的处理技术。设计细节化处理的内容,或为规范中有规定但容易忽略的部分,或为设计过程中与相关专业结合时容易遗漏的部分。经过设计细节化处理后,还可以使循环水系统的清洗排水方便快捷,可以加强系统的安全生产,可以达到节省投资的目的。
对加西原油加工过程产生污水的性质进行分析,该污水具有pH大、硫化物含量低、氨氮含量低、含油量低、COD含量高的特点。在污水处理场原有设施上,通过调节pH、增加絮凝剂投加量、增加生化池葡萄糖投加量、调节生化池温度等措施,使加西原油加工期间所产生的污水全部达标排放。
根据天津某钢厂废水水质特点,将石灰石固定滤床应用于该实际工程中,将废水pH由1~2调节至4~5后,在曝气氧化的条件下,再用碱石灰将pH调至8.5~9,以去除废水中的Fe2+、H+、PO43-、Zn2+。采用该方法不仅因为石灰石价格低廉,降低了废水单位处理费用,而且处理效果稳定,便于后续碱石灰投加的自动化控制。