对电子束辐照技术的机理、辐照加速器装置及电子束辐照技术在污水处理中的研究应用现状进行了总结介绍,并对加速器电子束辐照技术的优缺点进行了分析。高能电子束的可控性能好,反应速率快,技术相对成熟,应用范围广,且不产生二次污染,特别是对一般技术难以降解处理的有毒物质,具有较好的技术和经济可行性。最后对加速器电子束辐照技术的大规模应用前景和研究重点进行了展望。
脱氮效率不高一直是困扰人工湿地应用的问题之一,如何强化人工湿地脱氮已成为近年来的研究热点。人工湿地对于氮的去除作用主要有氮的挥发、水生植物的吸收、基质的吸附、沉淀以及微生物的硝化与反硝化作用,也发现了一些新的脱氮途径,如短程硝化反硝化、同步硝化反硝化等。从湿地结构改进、运行方式优化、建立湿地组合系统、基质优选、植物筛选、微生物调控等方面详细论述了人工湿地强化脱氮措施及净化效果,以期为人工湿地技术优化与工程应用提供参考。
微生物燃料电池是利用电化学技术将微生物代谢产生的能量转化为电能并同时降解环境污染物的一种理想发电装置。总结了国内外研究不多的利用半导体材料的阴极将光能引入到微生物燃料电池体系的研究,重点对其光催化微生物燃料电池的机理、光电协同产电的技术特点、目前在污染物去除方面的应用进行总结,对其发展的方向及在废水处理方面的应用进行展望。
从美国膜制品市场入手,分析了美国膜市场的发展状况,并对低压膜(MF/UF)市场,尤其是近年来发展迅速的MBR市场和RO市场进行归纳总结。2000年以来,美国低压膜市场持续增长,低压膜主要用于饮用水处理;用于废水处理的MBR市场快速发展,近5 a增长尤为迅速,工程主要集中在加利福尼亚州、佐治亚州、华盛顿州等地;近年来以苦咸水淡化和河水淡化为主,淡化水主要用于市政,反渗透工程以百吨级和千吨级工程为主。
采用好氧生物反应与无机陶瓷平板膜过滤技术相结合的C-MBR工艺对高浓度气田废水进行处理。控制反应器溶解氧在2~3 mg/L,C-MBR系统对COD的去除率大于96%,对油物质的去除率大于99.6%,出水水质良好。中试结果表明,C-MBR处理气田废水具有抗生物能力强、油截留率高、出水水质稳定可靠等特点,在处理性能、经济效益和环境保护等方面都具有很好的应用前景。
采用Fenton法对某糖醇厂废水二级生化出水进行深度处理研究,确定了最佳反应条件为:H2O2投加质量浓度80 mg/L,Fe2+投加质量浓度80 mg/L,pH=3.5,反应时间30 min。在此条件下,废水COD、TOC及色度去除率分别为81.0%、79.2%、90.6%,达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准。GC-MS分析结果表明,Fenton氧化后废水中有机物种类和数量均大幅减少,推测导致色度的物质可能为含苯环类物质、酸类物质以及醛类物质。
在温度20℃、流速0.3 m/s、pH=7.0、挂膜密度为10 L-1条件下,改变DO及MLSS浓度开展下水道处理生物污水技术强化模拟实验。实验结果表明,提高待处理水样的DO,有利于对污染物的去除,适宜的DO为3.0 mg/L,此时系统对COD、TN、TP的去除率分别达到67%、21%、12%;在一定范围内增加MLSS可以持续提高处理系统对污水的净化能力,适宜的MLSS为2.0 g/L,此时COD、TN、TP的去除率分别达到60%、40%、15%。
以杭州市七格污水处理厂三期工程为例,尝试采用高压隔膜压滤机实现污泥深度脱水的可行性,并对污泥的化学调理方式进行了优化选择,对不同化学调理方式的成本、压滤机处理能力、污泥含水率、污泥绝干量等进行了综合评价。结果显示,采用无机和有机絮凝剂复合调理相比单一混凝剂的化学调理效果更优,可以使污泥含水率降至60%以下,同时污泥深度脱水工艺可以大大削减污泥量,经济优势明显。
通过测定石油磺酸盐(TRS)对絮凝体系下清液透光率、絮体上升速率、滤过速率及絮体形态的变化,研究了TRS对杂化絮凝剂PAFSi-PAM+絮凝作用的影响。结果表明:TRS增加了钻井废水中胶体粒子的Zeta电位,从而增加了絮凝难度。当TRS质量分数超过0.3%时,TRS与PAM+可形成稳定的复合物,絮体上升速率及絮凝体系的滤过速率均高于其他体系,且由于TRS的高分散能力,将导致絮体剥落,使体系的絮凝效果变差。
用氯化钠作改性剂,在微波的辅助下对沸石进行改性,制得改性沸石。研究各种因素对改性沸石吸附水中铜的影响,并研究其吸附等温方程。结果表明:在改性沸石投加质量浓度为6 g/L,吸附时间为80 min,温度为30℃,pH=5时其吸附效果较好,且改性沸石对铜离子的吸附符合Freundlich吸附等温方程模型。与天然沸石相比,其吸附性能有明显提高,且沸石经过5次再生,吸附性能仍然较佳。
应用微波技术对油气田压裂返排液进行了絮凝沉降实验,考察了絮凝剂用量、微波处理时间和功率对返排液废水COD和含油量的去除效果。微波絮凝处理后,压裂返排液的COD去除率可达80%以上,油质量浓度降低到8 mg/L以下,脱色效果良好,除浊率可达99%以上,固体悬浮物去除率达95%左右,其平均粒度由处理前的98.97 μm降低到6.12 μm,且返排液的黏度降至1.25 mPa·s,微波絮凝工艺对油气田压裂液废水具有很好的处理效果。
以Fe(Ⅱ)/改性活性白土为催化剂,考察了臭氧化降解废水中草酸的应用过程。结果表明,直接引入臭氧的草酸去除率约为9%,而使用Fe(Ⅱ)/改性活性白土催化剂则能够达到51%;草酸的去除率随着催化剂用量的增加而呈非线性增加,且在反应温度40℃附近存在最大值;草酸去除率当草酸初始质量浓度≥100 mg/L时差别不大,但随着溶液初始pH的增加而增加。多次使用后催化剂的活性渐趋稳定,约占新鲜催化剂的70%。
对采用极限碳酸盐法评价水处理剂阻垢性能进行了方法研究,对传统实验方法进行了改进,增设液位感应及曝气装置,提高了实验的效率以及准确性。结果表明,方法的最佳实验温度为60℃,曝气速度控制在1.0~1.5 L/min,加药质量浓度在4~6 mg/L,取样频次为每4 h取样100 mL,测定结果的标准偏差小于5%,可以更好地区分不同水处理剂之间碳酸钙阻垢性能的差异。
以丙烯腈、异丁烯、硫酸为原料中试合成了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS),考察了磺化条件、异丁烯的用量、反应温度、溶剂用量等条件对AMPS产品的收率和外观的影响,得到了中试合成AMPS的最佳工艺条件:硫酸质量分数100%,m(异丁烯):m(H2SO4)=0.6,控制加入硫酸时的温度为-5~0℃,加入异丁烯时的温度为35~40℃,m(丙烯腈):m(异丁烯)=6,反应时间4 h,AMPS的收率90.7%~94.5%。
以盐酸胍、二乙烯三胺为原料,制备了新型聚合胍杀生剂G-11,并探讨了其杀菌性能。研究表明,该聚合胍杀生剂对工业循环冷却水中异养菌(TGB)、铁细菌(FB)、硫酸盐还原菌(SRB)和各种藻类有极其优异的杀灭效果,杀菌效果明显优于1227及双季铵盐等常规杀菌剂,具有杀菌持续时间长、杀生力强、广谱性的特点。工业应用试验表明,在现场循环水浓缩倍率为4倍以上时,具有较好的杀菌效果。
针对稠油污水高温、高盐、难生化处理的问题,采用生物膜水解酸化-接触氧化-两级缺氧工艺对某油田稠油含油污水进行试验研究。结果表明:在水温35~60℃,盐质量浓度4~20 g/L,油质量浓度10~150 mg/L,总HRT≥24 h时,原油去除率可以达到60%以上。初步探讨了上述因素对生化处理效果的影响。
采用电渗析-活性污泥法组合工艺对高盐废水进行处理。利用电渗析装置及含盐量较低的汲取液,将高盐废水中的盐分脱除,脱盐后的废水采用活性污泥法生化处理。经过5次更换汲取液,160 min电渗析处理后,废水中的盐由22 000 mg/L降至1 630 mg/L,除碳酸氢根离子脱除率接近70%外,废水中其他离子的脱除率均达到90%以上;脱盐过程中废水中的有机物含量基本不发生变化。脱盐后的废水利用活性污泥法处理,反应24 h内,COD去除率维持在85%左右。
采用超声/臭氧(US/O3)工艺处理农药废水,废水BOD5/COD由0.03提高至0.55,EC50从11%增至52%,生物毒性降低78.85%。在一定范围内,随反应时间的增加和初始pH的升高,废水可生化性不断提高,生物毒性显著降低,但当初始pH大于9、反应时间超过120 min时,废水可生化性出现下降趋势;当初始pH大于11、反应时间超过120 min时废水生物毒性出现升高趋势。
制备了核壳式Fe3O4@TiO2-膨胀石墨光催化剂,考察了其吸附及光催化性能。实验结果表明:锐钛矿型TiO2对Fe3O4进行了有效包覆,并均匀地沉积在膨胀石墨的表面及沟壑中,制备的样品具有超顺磁性。核壳式改性Fe3O4@TiO2-膨胀石墨的比饱和磁化强度为28.3 emu/g,对苯酚的吸附率可达20.1%,降解率为72.1%。
采用超声处理装置对油田含聚污水进行了处理,研究了超声功率、超声作用时间、超声频率和超声处理温度对含聚污水黏度和可生化性的影响。试验结果表明,超声波的空化效果可以将一部分难生化降解的聚合物转化为黏度较低的易降解的小分子物质,污水的可生化指数大大提高。功率的提高有利于污水黏度的降低和可生化指数的提高;频率对污水的可生化性影响较大;在低温下有利于污水黏度的降低和可生化性指数的提高。
建立了固相萃取、毛细柱气相色谱-质谱、内标标准曲线法使用选择离子(SIM)监测采集数据定量分析水中N-甲基吡咯烷酮(NMP)的分析方法。试验结果表明,当添加N-甲基吡咯烷酮质量浓度为1~10 mg/L时,待测试样中N-甲基吡咯烷酮的回收率达82.5%,相对标准偏差RSD(n=5)小于5%,其最低检出限为0.05 mg/L,方法操作简单、快速、准确、灵敏度高、重现性好,可用于水和废水中N-甲基吡咯烷酮残留量的分析。
对某石油化工厂废水处理站生化处理系统进行了整体性工艺改造,设计规模为1 440 m3/d。生化处理系统共分为三段,可根据废水水质采取缺氧+好氧+好氧模式,或采取三段好氧双模式运行。采用低功耗模式运行时,生化系统节能约30%。经过300 d的稳定运行表明,系统处理出水达到并优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准,NH3-N、石油类、硫化物、挥发酚、COD去除率分别为92.68%、92.14%、100%、100%、95.52%。
浙江某化工企业废水具有成分复杂、水质变化大等特点,工程在对高浓度废水进行分质处理的前提下,采用厌氧+MBR+人工湿地工艺对其进行处理,运行实践表明,系统运行可靠、耐冲击负荷能力强、处理效果显著,出水COD<60 mg/L,NH3-N<10 mg/L,远优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准。 出水可以满足设备冲洗、绿化等用水要求。
针对珠江下游地区水源污染特性,建设了给水深度处理中试基地。分别从给水常规处理、多功能滤池过滤、臭氧-生物活性炭、膜技术深度处理及其组合技术等方面介绍了中试基地的工艺流程和设计参数,并对其工艺设计特点进行了分析。中试基地采用多流路并联式工艺布局,选择先进、适宜、具有前瞻性的工艺路线,具有布局紧凑、技术先进、维护方便的特点。
针对污水处理厂CASS工艺处理城市污水过程中COD、BOD5、SS、NH3-N去除率较高,但TN、TP去除效果不佳的情况,优化调整了CASS工艺运行参数。调整后COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP的去除率分别为94.2%、88.6%、93.7%、69.9%、96.8%、78.4%,各项出水指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准。
对乾北118区块水质、现场腐蚀产物进行了分析,结果表明影响该区块腐蚀的因素以CO2腐蚀为主、SRB细菌腐蚀为辅,沉积垢轻微。根据腐蚀主控因素筛选了适合该区块的缓蚀阻垢剂,配方以咪唑啉7019缓蚀剂为主,磷酸酯类EM阻垢剂为辅,筛选出的缓蚀阻垢剂能够抑制乾北118区块的腐蚀结垢趋势。