以微孔炭、介孔炭及大孔炭为代表的多孔炭材料,因其三维多孔结构和良好的热稳定性而具有优异的吸附性能,其主要制备方法有活化法、软硬模板法等。在介绍了三种多孔炭材料制备方法与特点的基础上,综述了多孔炭材料作为吸附剂在重金属离子废水、染料废水和其他废水处理中的应用研究进展。
硝化-反硝化过程是人工湿地脱氮的主要途径。如何同时保障硝化-反硝化这一重要脱氮机制的畅通是提高湿地脱氮效率的关键。对溶解氧和碳源在人工湿地脱氮中的作用及其主要来源进行了描述,重点论述并分析了溶解氧和碳源在人工湿地脱氮中的耦合关系,合理调整进水中的碳氮比被认为是提高湿地脱氮效率的关键。
针对日益严重的污泥问题,从污泥减量效果、出水水质及污泥性质等方面归纳和总结了以“源头控制”为目标的化学解偶联剂污泥减量技术的研究现状,阐述了化学解偶联剂污泥减量技术的机理及化学解偶联剂的种类和特点,详细讨论了化学解偶联剂的污泥减量效果及其对COD、N、P去除和污泥沉降性、活性、絮体结构与微生物群落结构等的影响及影响因素,并指出了这种污泥减量技术目前存在的问题和今后的发展方向。
焦化废水的处理对于钢铁企业减少污水排放量和新水用量,提高废水循环利用率具有重要的意义。介绍了几种常用的焦化废水深度处理技术,如混凝沉淀法、吸附法、生物化学法、高级氧化法、膜分离法等,并对目前国内外的焦化废水处理工艺现状进行了描述,展望了焦化废水深度处理技术的发展方向。
通过采用锰盐对普通颗粒活性炭进行改性,添加少量铁屑后,获得了对电镀废水中重金属铬具有更强吸附能力的改性活性炭铁吸附剂。该吸附剂具有吸附速度更快、吸附量更大以及适应pH范围更宽的特点。对低浓度含铬废水,改性活性炭铁吸附剂能在pH为6~7、接触时间为1.5 h实现90%以上的总铬去除率。
采用双膜三室电解法处理含镍废水,阴极电沉积金属镍,同时可得副产品盐酸,并研究各因素对电解过程的影响规律。结果表明:在电流密度为60 A/m2,pH为4,温度为40℃,Ti/IrTa作为阳极,电解时间为4 h条件下,镍回收率可达82.3%,电流效率高达85.3%,中隔室盐酸浓度为0.5 mol/L,处理后出水经离子交换富集循环使用。
研究了D201树脂对石油化工生化尾水中COD的去除率。实验结果表明:在相同的实验条件下,D201、D301、D001、D113、NDA-88、NDA-99、NDA-150、H103八种树脂中D201树脂对石油化工生化尾水中COD去除率最高。D201树脂对石油化工生化尾水COD的去除率在pH为8.38时达到最大值。随着温度的升高,D201树脂对石油化工生化尾水中COD的去除率降低。当吸附时间达到12 h后,COD的去除率基本达到平衡。D201树脂对相对分子质量大于8 000的尾水COD的去除率明显高于其他相对分子质量的尾水。
分析了氧化改性型纳滤膜元件的透盐率、产水量、膜压降这三项性能指标在运行及清洗过程中的稳定性,进行了氧化改性型纳滤膜与标准反渗透膜的性能稳定性比较,证明了氧化改性型纳滤膜元件具有较好的稳定性,可以用于实际系统运行。
以疏水性无孔硅橡胶管为膜曝气组件,通过长期的运行试验,对硅胶膜曝气生物反应器中实现同步短程硝化反硝化的可行性进行了研究。结果显示:在温度为32℃,pH为7.5~8.0,溶解氧为0.5 mg/L, HRT为12 h,进水COD为300 mg/L,NH4+-N为60 mg/L时,SMABR具有最佳去除效果,此时出水NO2--N为7.3 mg/L,NO3--N未检测到,NH4+-N、TN、COD去除率分别为82.9%、71.0%、90.0%。研究结果表明:SMABR通过改变反应条件能稳定实现同步短程硝化反硝化。
采用鼓风氧化工艺成功制备了不同n(Fe):n(Al)的固体PAFS。测定了其形态分布、红外光谱和XRD。为考察产品的混凝性能,进行了高岭土模拟浊度废水的去浊度实验和酸性大红溶液的脱色研究。结果表明:PAFS较PFS具有更好的去浊能力和脱色效果;在去浊度测试中,絮凝剂的最佳投药量18 mg/L,最佳pH为9,去浊率达98%;在脱色研究中最佳投药量为32 mg/L,最佳pH为9,脱色率达95%,絮凝效果与PAFS的成分具有一定关系。
1,4-丁二醇(BDO)生产废水含甲醛,难降解、毒性大、水质水量变化大,处理难度高。试验构建了预曝气水解酸化-高效厌氧反应器-接触氧化-膜生物反应器组合系统处理BDO废水。预曝气水解酸化可有效降低甲醛浓度,降低废水毒性。同时预曝气水解酸化和高效厌氧反应器均可提高废水的可生化性。系统对废水COD的去除率达到90%以上,出水COD满足国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。
采用SBBR反应器,接种普通污水厂剩余污泥,以人工配制含NH4+-N和NO2--N的低氨氮废水为进水,NH4+-N、NO2--N分别为24.3~32.0 mg/L、31.9~37.5 mg/L, pH为7.60~7.75,水温为(32±1)℃,考察低基质条件下厌氧氨氧化反应器启动及稳定运行特征。结果表明:经100余天后,SBBR厌氧氨氧化反应器成功启动。进水TN为60.8~68.7 mg/L时,平均去除率为88.3%,NH4+-N和NO2--N的去除率均达到95%以上。稳定运行期间,NH4+-N去除量、NO2--N去除量和NO3--N生成量的质量浓度之比为1:1.37:0.27,出水pH略高于进水,稳定在7.95左右。
采用共沉淀法制备了磁性PAC。通过扫描电镜(SEM)、表面积测定(BET)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、磁滞回归线等对磁性PAC进行表征,并考察吸附剂投加量、溶液pH和温度对磁性PAC吸附草甘膦的影响,此外,研究了磁性PAC的再生性能。结果表明:磁性PAC的饱和磁化强度为26.52 emu/g;制备的磁性PAC对草甘膦的最佳吸附量为134.5 mg/g,为原PAC的两倍以上;采用微波联合Fenton试剂再生,磁性PAC再生3次后,对草甘膦的吸附能力依然与原土初次吸附效果相当。
采用阴极电沉积法在泡沫镍上负载Zn2+掺杂TiO2,制得Zn/TiO2/泡沫镍光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis、CA对其进行了晶体结构、表观形貌、光学及光电特性的分析,并研究了可见光催化氧化As(Ⅲ)的反应性能。结果表明,掺杂Zn2+将TiO2禁带宽度减少0.05 eV,使起始吸收带边红移。Zn/TiO2/泡沫镍光电流密度为非掺杂的5倍。Zn/TiO2/泡沫镍可见光催化氧化As(Ⅲ)的去除率为非掺杂的1.8倍,羟基自由基在光催化过程中起重要作用。光催化后溶液未检测到镍基材溶出,可应用于处理饮用水。
以污水处理厂生物污泥和化学污泥等为原料制备出复合污泥基活性炭(CAC),与纯生物污泥基活性炭(BAC)和商品活性炭(AC)对比,分别考察了吸附、催化臭氧氧化和自由基抑制剂存在时催化臭氧氧化对水中罗丹明B的去除效果,进而研究了pH和臭氧投加量对CAC催化效能的影响。结果表明,三种活性炭均能提高臭氧氧化降解罗丹明B的效率,CAC催化效能最好。CAC催化臭氧氧化罗丹明B的反应遵循羟基自由基机理,随着pH的增大和臭氧投加量增加,CAC催化效能得到提高。
采用溶胶-凝胶法在玻璃片/铝箔上制备SnO2/ZnO复合薄膜,以甲基橙水溶液模拟有机污染物,在可见光及紫外光下研究了SnO2/ZnO薄膜的光催化降解性能。实验结果表明:以铝箔为载体比以玻璃为载体时降解效率要有明显提高;当SnCl4在溶胶中的质量浓度为0.05 g/mL时,SnO2/ZnO/铝箔的降解效率最高;光照2 h时,在紫外光照射下降解效率为98.91%,可见光照射下降解效率达到了82.62%。
采用低饱和共沉淀的方法合成了n(Fe):n(Mg):n(Al)=1:1:1的铁镁铝三元类水滑石。研究其对磷的吸附特性,考察了吸附时间、投加量、温度、pH等因素对吸附效果的影响。结果表明:此类水滑石对磷的吸附在前20 min吸附量急剧增加,40 min之后趋于稳定;当投加量为1.0 g/L时,吸附率和吸附容量都相对较高;初始pH为3~10时,对吸附效果无明显影响;温度对吸附效果影响较大,温度升高吸附量增加,表明此吸附过程是吸热过程。此类水滑石对磷的等温吸附数据与Langmuir方程的相关系数很高,45℃时饱和吸附量高达13.15 mg/g,同时吸附过程符合二级动力学模型。
采用9%聚乙烯醇+0.5%海藻酸钠包埋耐盐菌群的固定化生物硅藻土小球投加到循环式活性污泥(CAST)反应器中,对比传统CAST工艺和投加固定化小球的CAST工艺对含盐污水COD和氨氮的去除效果,考察固定化生物硅藻土小球强化CAST工艺处理含盐污水性能。试验结果表明:在相同运行条件下,投加固定化生物硅藻土小球的CAST工艺出水COD、氨氮去除率基本维持在88%和90%以上,与传统CAST工艺相比分别提高了15%和10%。同时,向CAST工艺添加固定化生物硅藻土有助于维持反应器中微生物浓度稳定,提高出水水质及其稳定性。
为提高粒状活性炭(GAC)的吸附效果,采用微波技术对GAC改性处理,并对GAC和微波改性活性炭(W-GAC)进行表征分析。将COD去除率作为吸附效果的评价指标,以亚甲基蓝溶液作为处理对象,考察了GAC与W-GAC对其吸附性能。结果表明:W-GAC的比表面积与总孔容略有减小,表面酸性含氧基团含量明显减少,碱性基团含量上升。活性炭吸附亚甲基蓝废水的吸附等温线与Langmuir方程拟合较好。
选用煤渣和沙子两种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,并结合表面流人工湿地处理含磷废水的效果,研究了煤渣和沙子对磷的吸附特性以及两种基质在表面流湿地中的除磷效果。结果表明:吸附实验中,Freundlich和Langmuir方程均能较好地拟合两种基质对磷的吸附特性,一级反应动力学方程能够很好拟合沙子的吸附动力学曲线,煤渣的动力学拟合情况较差。以煤渣为基质的表面流人工湿地对磷的平均去除率(35.79%)低于以沙子为基质的表面流人工湿地对磷的平均去除率(48.25%),并且沙子湿地除磷的稳定性好于煤渣湿地。
以自制Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3为催化剂,采用催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)预处理有机磷农药废水,通过单因素和正交试验研究了过氧化氢投加量、起始pH、反应温度和反应时间对COD的去除效果及影响规律。结果表明,反应最优条件为H2O2投加量2 mL、起始pH=5、反应温度80℃、反应时间40 min,在此条件下COD的去除率可达85.8%,可生化性提高到B/C=0.43。运用一级动力学模型和Arrhenius经验公式,建立了催化湿式过氧化氢氧化降解COD的动力学方程。
以衣康酸、丙烯磺酸钠、马来酸为单体,采用微波辐射法合成了IA-MA-SAS三元共聚物。分别利用热重、透光率测试、静态阻垢法和电导法测定分析了其热稳定性、分散氧化铁性能和阻垢性能。通过扫描电镜和X衍射观察分析沉积物形貌,探讨了阻垢机理。结果表明:IA-MA-SAS具有良好的阻垢性能、热稳定性和分散氧化铁性能;其阻垢机理主要有晶格畸变、螯合和分散作用;与聚天冬氨酸有很好的协同效应,阻垢率可达95%以上。
针对焦油化工企业高浓度废水的水质特点,选择预处理和ClO2/UV多级氧化消解相结合的工艺方法,尤其是引入紫外光(UV)催化光源,对氧化消解反应的作用效果明显,有机物和COD去除率都较ClO2单独氧化废水时有很大提高,可有效降低废水中COD和氨氮的含量,使其达到进入生化处理系统的水质要求,且运行成本较常规ClO2氧化工艺大幅减少。
研制一种新型的轴向动态反冲洗过滤器,并开展了过滤含聚污水现场试验,考察了油和悬浮物的去除效果、反冲洗强度、反冲洗历时及滤料反洗再生效能。试验结果表明:该技术过滤含聚污水效果良好,油和悬浮物去除率分别为96.0%和78.1%。反冲洗强度8.8 L/(s·m2)、反洗历时15 min时,过滤器内截留油排除率96.23%,核桃壳滤料油去除率为98.93%,反洗前后滤料表面油量变化明显。
试验用IC反应器处理制浆洗草废水,负荷为1.95~4.69 kg/(m3·d)时,出水挥发性脂肪酸(VFA)为192.0~533.0 mg/L,厌氧过程体现酸化趋势,研究了VFA检测时氯离子的干扰对检则结果带来的影响。对含乙酸质量浓度不同的废水水样,投加不同量氯化物后检测VFA,结果表明氯离子对VFA检测有一定干扰,检测的VFA均有所增加。乙酸质量浓度为208.8~1 044.0 mg/L的标准水样,投加氯化物的质量浓度小于1 000 mg/L时,测定VFA的增加值均小于40.0 mg/L,VFA增加率在0.07%~5.07%;投加氯化物质量浓度在1 000~5 000 mg/L时,对VFA测定的干扰值未超过80.0 mg/L,VFA增加率在1.50%~32.87%。
针对苏州某生物科技有限公司生产的谷物蛋白废水有机物浓度较高、可生化性能好的特点,选择内循环厌氧反应器(IC)-A/O工艺对其进行处理,经调试运行,出水COD、氨氮、SS达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。该组合工艺运行稳定,自动化程度高,处理效果好,运行费用低。
焦化行业由于具有耗水量大、污染物成分复杂、环境污染严重等特点,严重影响着社会环境及地区发展。随着《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)的实施,对焦化废水的深度处理成为各企业亟待解决的难题。着重介绍了全膜法在焦化废水深度处理中的应用情况,一年来的运行效果表明该方法对经生化处理后的焦化废水进行再回收利用有着良好的应用效果。
为执行《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB 27631—2011),四川某白酒企业对原污水处理系统进行了改造,主体工艺在原“UASB+接触氧化”的基础上增加了A2/O单元,并给UASB增加了回流。为提高化学除磷效果,在投加聚合氯化铝的基础上,加投了聚丙烯酰胺。改造后系统出水中COD、NH3-N、TN、TP、色度等指标均实现了稳定达标排放。
通过对工艺流程现状的调查分析,明确了双河联合站污水处理系统水质不达标、腐蚀结垢严重的原因。通过实验研究得出处理药剂方案:污水pH 调节为7.5、除硫剂投加量为40 mg/L、PAC投加量为80 mg/L、有机絮凝剂投加量为1 mg/L、无机与有机絮凝剂加药间隔为30 s。联合站改造方案:重力除油、重力混凝沉降、三级过滤处理工艺。处理后水质悬浮物、含油质量浓度可达5.0 mg/L以下,满足回注水要求。
膜法水回用技术能为石化企业节约大量的水资源,但在实际应用中也暴露了很多的问题,在这些问题的解决上需要从不同的尺度进行研究。在膜材料方面,需要对膜材料的孔径、亲水性、形态和荷电性进行表征,并全面掌握污水中污染物的成分,使膜材料与污水体系相匹配。膜组件和膜装置优化主要是改善膜表面流动状态,降低膜污染。膜工艺和膜预处理工艺的合理设计不仅可以降低装置建设和运行成本,还可以提高膜装置运行水平。