综述了不同电子供体的生物反硝化过程应用于工业含硝酸盐废水治理的可能性。异养反硝化是非常高效的生物脱氮技术,但用于对低C/N废水的处理时,需要外加碳源而增加运行成本,且外加碳源可能引起二次污染。自养反硝化工艺以硫、氢等作为电子供体,可有效降低运行成本,将是工业废水脱硝的主要处理方法。不管异养反硝化还是自养反硝化工艺,都需进一步开发新的反应器和优化运行条件来降低运行成本。
太阳能作为一种清洁能源在水处理领域得到了广泛应用。阐述了太阳能技术在污水和污泥保温、污水光催化氧化、污泥浓缩干燥以及地表水修复等方面的应用及研究进展,简要分析了太阳能技术应用于水处理领域中的优势及不足,阐明其今后的研究重点及发展方向。随着太阳能技术的不断进步,其在水处理行业中的应用将会得到进一步发展。
水体中的砷严重危害到人体健康,寻求高效廉价的除砷技术已成为研究热点。吸附法因其简单易行、去除效果好、能回收废水中的砷、对环境不产生或很少产生二次污染,且吸附材料来源广泛、价格低廉、可重复使用备受人们关注。综述了当前国内外用不同吸附方法去除水中砷的研究进展,分析了各种方法的吸附性能和特点,提出生物质吸附剂和废弃物吸附剂应成为水体中砷去除的研发热点。
工业废水种类繁多,并且大部分工业废水的水质特性与城镇污水之间存在较大差别,适用于城镇污水处理设计的参数和计算公式不一定适用于工业废水。对我国现行废水处理设计规范中活性污泥法的主要设计参数进行了汇总,分析了这些规范中存在的一些不足之处,包括以BOD5表征有机物含量的合理性,以泥龄法计算生化池容积和剩余污泥量的局限性,以及A/O法缺氧池(区)容积规定存在的误区等,并对工业废水处理的设计提出了建议。
为研究再生水用作循环冷却水补充水源的可行性,比较不同杀生剂的杀生效果,获得杀生效果好、投加量少的复配杀生剂,以北方某市再生水厂出厂水为研究对象,在水质分析的基础上以异养菌总数、铁细菌总数为检测指标,研究了3种氧化性杀生剂以及2种非氧化性杀生剂单独作用时的杀生效果,发现次氯酸钠与异噻唑啉酮的协同性较好,而二氧化氯与洁尔灭的协同性较好。
通过检测·OH间接生成率与COD去除率考察了Fenton氧化法深度处理炼化企业二级出水的效果及影响因素。结果表明,采用Fenton氧化法处理炼化企业二级出水,处理后的出水各项指标均达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923—2005)的要求。最佳反应参数为:H2O2投加量为4 mmol/L,FeSO4·7H2O投加量为0.5mmol/L,废水pH=4,反应时间为2 h,反应温度为50℃。
为提高IC厌氧反应器在启动初期的上升流速,改善其传质作用,在回流比3∶1的条件下,启动运行IC反应器。结果显示,反应器能够在较短的时间内达到较高的COD去除率。在COD为8 000 mg/L时,反应器产气效率和产甲烷效率达到最大,分别为0.43、0.21 m3/(kg.d);出水pH在6.0~7.5,出水ORP在-300 mV左右,出水碱度大于进水碱度,成功培育出了颗粒污泥。
采用Fenton/SBR组合工艺深度处理头孢类制药废水二级生化出水。试验结果表明:在反应pH=4、FeSO4.7H2O投加浓度为0.6 mmol/L、H2O2(30%)投加浓度为20 mmol/L,反应时间为80 min情况下,COD由250 mg/L降到90 mg/L,B/C由0增加到0.51,可生化性得到较大提高。再在SBR内进行4 h的生化处理,出水COD降到40.3mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。
富营养化水体流经北运河下游天然湿地后,水质由重度富营养向中度富营养状态转变。水质检测结合荧光原位杂交(FISH)菌种识别技术结果表明,天然湿地对氮的去除除了生物吸收外,硝化-反硝化也是重要途径。对磷主要由生物吸收及底泥吸附截留去除。对叶绿素a的去除归因于挺水植物遮蔽阳光,并与藻类竞争营养物质而限制了藻类生长。最后建议夏、秋季采取曝气等人工强化措施,以提高天然湿地的水质稳定效果。
通过中试试验,对电吸附技术处理城市再生水的可行性进行了研究。结果表明,当设备进水流量0.5m3/h,极板电压1.5 V时,在平均进水电导率为1 860μS/cm条件下,平均脱盐率为74.8%,能耗1.42 kW.h/t;在平均进水电导率为3 862μS/cm条件下,平均脱盐率为72.4%,能耗1.86 kW.h/t,中试期间平均产水率为82.2%。电吸附技术对TDS、氯化物以及总硬度均有良好的去除效果,且能耗低、产水率高、操作简单,可用于城市污水再生水的脱盐处理。
以乌头酸(ANA)、丙烯酸(AA)、马来酸(MA)为单体原料,(NH4)2S2O8和NaHSO3为引发剂,2-丙硫醇为链转移剂,采用水溶液聚合法合成了ANA/AA/MA三元聚合物阻垢剂,并研究了ANA/AA/MA对碳酸钙垢的阻垢率。试验表明,在水中Ca2+质量浓度为4 g/L条件下,ANA/AA/MA投加质量浓度为8.0 mg/L时,阻碳酸钙垢率可达95%,说明ANA/AA/MA三元聚合物可作为阻垢剂应用于循环冷却水系统。
在盐酸存在条件下,以乙醛酸和尿素为原料,缩合生成了二脲基乙酸,再与亚磷酸和甲醛进行Mannich反应合成了一种新型缓蚀阻垢剂——双亚甲基膦酸脲基乙酸(BMPCA),并评价了其缓蚀阻垢性能。结果表明,BMPCA对碳酸钙的阻垢率为78.5%,对碳钢的缓蚀率为81.5%,其缓蚀阻垢性能优于HPAA、EDTMP和CTMPA等常用水处理剂。
采用简化双碱法制备K2FeO4,以NaOH代替了部分KOH,省去了除杂、干燥程序,降低了制备的成本,克服了难以大规模制备、储运的弱点。将简化法制备的K2FeO4用于处理印染厂废水,pH为6~9,投加35 mg/L的K2FeO4和4 mg/L的PAM,可以达到较好的处理效果,其中色度、SS去除率超过95%,COD、BOD5去除率超过60%,同时提高了废水的可生化性。
以聚苯胺(PANI)为载体,采用共沉淀-水热反应和原位聚合法制备了PANI-ZnO/α-Fe2O3复合光催化剂,应用于模拟日光催化氧化印染废水的处理中。SEM、XRD测试结果表明,活性组分ZnO/α-Fe2O3在聚苯胺载体中以纳米颗粒形式稳定存在。与载体聚苯胺相比,复合光催化剂的吸附能力有所降低,但在模拟日光下催化效果显著。对于50 mL模拟印染废水(亚甲基蓝10 mg/L),投加20 mg PANI-ZnO/α-Fe2O3,辐照7 h脱色率可达90.03%。
制备并烧结了一种新型微电解材料——阴阳陶粒,并将其用于对酸性大红GR模拟废水的处理。利用单因素试验考察了进水pH、HRT和气水比对COD和色度去除率的影响。此外,NaCl浓度影响实验表明,进水中NaCl浓度的增加可以加快脱色速率。连续运行试验结果显示,陶粒填料没有发生板结。紫外可见光谱扫描分析结果表明,可见光区的吸收明显减少。
利用臭氧氧化法处理含硫石油废水,考察了n(O3)∶n(S2-)、温度对废水中S2-去除效果的影响。实验结果表明,臭氧氧化法可以有效去除废水中的S2-。臭氧氧化包括快速氧化和慢速氧化两个阶段。提高反应温度,有利于S2-的去除,但在较高n(O3)∶n(S2-)下,快速氧化阶段硫化物的去除速率受温度的影响并不明显。
采用浸渍法制备了活性炭负载铁锰氧化物的催化剂用于对印染废水的多相催化臭氧氧化处理,当铁锰质量比为1∶2时,催化剂处理效果最佳。多相催化臭氧氧化工艺的最佳运行参数为:处理时间60 min、臭氧通气量0.2 L/min、催化剂投加质量20 g、废水pH=5。经多相催化臭氧氧化处理后,印染废水的COD、氨氮、TP、色度去除率分别为81.7%、90.2%、97.6%、99.1%,去除效果较好。
采用钌钛网为阳极、钛网为阴极的电催化氧化装置深度处理焦化废水,研究了电流密度、极板数量、反应器结构、污水流态及流速对COD去除及处理能耗的影响。结果表明,在电极板4对、电流密度100 A/m2、推流循环流态、流速50 mL/min、处理时间120 min的条件下,电能利用率最高,装置对污水COD的去除率达到58.8%,COD去除能耗为78.6 W.h/g。
对煤气化废水的超临界水氧化处理效果开展了探索性实验研究,以污水、污泥处理达标为目标,对过程中的工艺条件及有害物质的去除效果进行了研究和评价,结果表明,优化条件下无需经过预处理及后续深度处理,出水主要指标即可达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准,并可实现废水的无害化处理和污泥的无害化减量。在此基础上,创新性地提出了碎煤加压气化-超临界水氧化组合工艺方案。
以滦河水为处理对象,对自来水厂预氯化—V型滤池+氯消毒工艺各处理单元的出水进行了检测。结果表明,原水经过预氯化处理后,对藻类和叶绿素a的平均去除率分别为31.37%和57.29%;整套工艺对藻类和叶绿素a的平均去除率分别可达78.91%和99.34%。此外,预氯化可有效降低浊度,但对UV254、DOC的去除效果不明显。预氯化后会生成三卤甲烷和卤乙酸,但后续工艺对其有一定的去除作用。
根据高频电磁场阻垢技术要求,设计了功率较大的高频电磁阻垢机,共4通道,每通道输出功率100 W,输出频率0~10 MHz连续可调,工作温度最高可达200℃。基于FPGA的SOPC嵌入式技术,开发设计了高频电磁阻垢机的控制系统,包括控制触摸屏显示和高频信号产生等多种功能。经过调试和现场使用,阻垢机达到了良好的阻垢效果及智能化产品的使用效果,可作为以后这类设备的更新换代产品。
COD及TOC均可用来表征焦化废水有机污染程度,理论上二者存在一定的关系。采用数理统计方法研究了焦化生化外排水中TOC和COD的线性回归关系,建立了TOC对COD的转换方程,t检验法检验结果表明,焦化生化外排水中COD和TOC线性关系显著。在置信度为95%的条件下得出的一元线性回归方程,在精密度和准确度上均优于COD实测值,在一定条件下,可使用TOC来间接换算COD。
介绍了采用板框压滤机处理不锈钢冷轧废水重金属污泥的工艺。设计泥量(以干污泥计)24 t/d,各水处理子系统的污泥,主要以含酸废水处理系统的污泥为主,泵入污泥浓缩池浓缩后,含固率8%~10%的污泥通过变频器控制的偏心单螺杆泵输送至板框压滤机。经过板框压滤机脱水后的泥饼含固率要求大于35%。系统自2007年9月初调试正常以来,运行良好,泥饼含固率稳定在35%以上。
以某污水厂为例,介绍了水解酸化—A2/O氧化沟—纤维转盘滤池组合工艺处理城市污水的效果。该工程处理水量7万m3/d,进水COD、BOD5、SS、NH4+-N、TN、TP分别为326.2、138.8、156.8、32、63、1.6 mg/L。采用该工艺处理后,COD、BOD5、SS、NH4+-N、TN、TP的去除率分别为90.1%、93.3%、94.4%、90.0%、77.3%、75%,出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准。该工艺具有运行费用低、处理效果好、操作方便的优点。
在对矿山酸性含锰废水水质及其特点分析研究的基础上,提出了"石灰石沉淀+过滤+石灰沉淀+混凝沉淀"的处理工艺。工程设计规模200 m3/d,进水pH 2.5~3.5、Mn 1 600~2 000 mg/L、SS 180~220 mg/L,经该工艺处理后,出水pH 6.6~7.8、Mn≤1.2 mg/L、SS≤15 mg/L,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级标准的要求。
双膜系统运行过程中,发现膜污染、化学损伤、操作不当是影响膜使用寿命和经济效益的主要原因。结合废水处理工艺,介绍了双膜工艺运行中的注意事项以及运行中出现的一些典型故障处理,特别是针对金属、胶体、微生物、有机物污染的发现和处理做了详细的描述。
以天津某化工厂为例,介绍了使用海水淡化水作为循环冷却水补水的特点,并针对其水质的强腐蚀性,采取使用高效缓蚀剂和分散剂,并在供水管道中投加缓蚀剂等措施。方案实施后,该循环冷却水处理系统的总铁质量浓度小于1 mg/L,碳钢挂片和监测管的腐蚀率均小于0.075 mm/a,监测管的沉积速率小于15 mcm。证明采取的措施起到了良好的防腐效果,保证了正常的生产运行。
锅炉连排疏水水质比生水优良,并且带有一定热能,直接外排,会造出水资源与能源浪费。通过对热电厂连排系统的技术改造,将连排疏水及其热能全部回收利用,对热电厂节能减排起到良好的作用,同时大量减轻员工的工作强度。对此改造技术可以进一步推广,有效解决热电厂能源浪费问题。