综述了分子生物技术在污水处理中的应用,包括对不同种类污水处理系统微生物种群的比较、不同污水生物处理工艺中的微生物种群结构分析、菌株的鉴定及在生物强化技术中的应用等研究进展。分子生物技术能够准确地检测污水处理过程中微生物群落结构多样性及其动态变化,克服了传统方法费时费力、培养条件苛刻等局限性。在指导调节实际工艺参数,提高难降解有机物的去除率,筛选和鉴定工程菌等方面具有指导意义。
海水淡化是解决我国水荒的重要途径,也是我国水资源的重要补充和战略储备。阐述了中国渤海、黄海、东海和南海海域与海水淡化工程密切相关的海水理化性质,归纳了各地区海水淡化的工艺技术条件和发展现状,针对各海域海水水质特点重点介绍了相应的海水淡化前处理工艺。最后指出,制定海水源水和淡化水水质标准,开发低能耗和低成本的高压泵、能量回收装置等,实施促进海水淡化的政策管理机制,建立浓海水循环利用经济体制是促进我国海水淡化产业健康、快速发展的重要举措。
鉴于海上低渗油田开发的重要性和紧迫性,介绍了海上低渗油田膜精细注水处理技术,对其核心部件膜材料进行详细介绍,探讨了不同精细过滤膜材料的特性和研究方向,指出了海上低渗油田膜精细注水处理技术开发过程中仍需重点解决的问题。
Fenton法是高级氧化技术的典型代表。采用Fenton法及其各种联合方法处理难降解有机废水,是水处理领域的一个研究重点。综述了Fenton法、超声波Fenton法、电Fenton法、光Fenton法、微波Fenton法等处理有机废水的研究进展,介绍了各种废水处理方法的特点及应用实例,并探讨了各方法存在的问题及今后的研究方向。
离子棒水处理器是水处理领域应用的先进水处理设备,其阻垢除垢效果十分显著,但关于原理阐述还存在一定矛盾。对离子棒阻垢除垢的工作原理进行分析,认为水分子在强电场作用下强制电离,生成的氢离子吸附在管路表面,导致附近局域的pH降低,形成不利于钙镁碳酸盐沉淀结晶的化学环境,从而起到阻垢作用;如果表面已经结垢,也会因局域pH下降,导致金属管路结合面处微观区域的钙镁碳酸盐优先溶解,使结垢逐渐脱落。
采用共沉淀法制备了Fe-Cu-柱撑黏土,应用X射线衍射、扫描电镜及比表面积测定对其进行表征,并以4-氯酚废水为处理对象,对该材料催化H2O2氧化降解4-氯酚的影响因素进行了研究。结果表明:Fe和Cu已成功插入黏土层间,形成高活性及高稳定性的柱撑黏土催化剂,60 min内即可催化4-氯酚完全氧化降解,而且能够循环使用6次。实验获得的适宜反应条件为:c(4-CP)=2 mmol/L、c(H2O2)=30 mmol/L、ρ(催化剂)=1 g/L、pH为2.7~6.8、温度40℃、反应时间2 h。
研究了磁场调质对污水厂活性污泥脱水性能的影响,在不同磁场强度和磁化时间下,考察了活性污泥沉降性能、污泥比阻、分形维数、污泥粒径等参数的变化规律。结果表明:磁化时间为20 min、磁场强度为55 mT时,污泥的沉降性能最佳,污泥结构最为密实,污泥比阻可由原来的2.03×1013 m/kg下降到9.5×1012 m/kg,能有效改善污泥的脱水性能。
针对难沉降低浊细泥悬浮液,采用有机药剂PAM,以出水浊度和絮体平均沉降速度为评价指标,对投加PAM-絮体强化PAM处理低浊细泥悬浮液的絮凝效果进行了试验研究。对比了单独投加PAC和PAM的处理效果,同时还研究了絮凝剂用量、PAM-絮体投加量、水力条件、药剂投加顺序以及水样浊度等因素对处理效果的影响。研究结果表明:向悬浮液中投加一定数量、适当大小的PAM-絮体,不仅能充分发挥PAM絮凝沉降时间短的优势,同时可显著降低出水浊度,减少药剂用量,降低成本,具有强化絮凝的效果。
采用硼掺杂金刚石(BDD)膜电极对氨氮废水进行处理,重点探讨了氨氮的氧化机理。结果表明:碱性条件下,氨氮在BDD电极上可直接氧化,其氧化率达6%。在氯离子存在条件下,氨氮氧化以间接氧化为主,氨氮去除率可达到87%,其中直接氧化率为8%,间接氧化率为79%,且在氧化过程中活性游离氯更易与氨氮发生反应,转化为N2或硝酸盐,而不是转化为氯酸盐或有害的高氯酸盐。
提出了微生物燃料电池(MFC)-非均相Fenton法处理染料废水的新概念。在双室MFC碳纸阴极上添加石墨烯和Fe3O4纳米颗粒(质量比1:1)复合物涂层,给阴极室曝气,在pH为中性条件下,阴极氧接受从阳极传递过来的电子原位生成H2O2,并与Fe3O4纳米颗粒发生非均相Fenton反应生成·OH,从而促进阴极室内甲基红溶液的脱色。实验结果表明,48 h内该方法对甲基红的脱色率达86.5%,同时MFC电压稳定保持在(0.238±0.007) V。实验过程中未检出Fe2+和Fe3+,说明未发生均相Fenton反应。
为解决油田三元驱采出水的回注问题,采用特种产酸酵母预处理与活性污泥的水解酸化-MBR组合工艺对采出水进行处理。结果表明,在酵母菌污泥质量浓度(MLSS)为5 000 mg/L、外加碳源1.5 g/L、反应时间3 h的条件下,酵母菌预处理效果最佳;当进水COD为1 710 mg/L、聚丙烯酰胺(PAM)为92 mg/L、含油74 mg/L时,处理系统对废水COD、PAM及油的去除率分别达到76.4%、95.0%、89.1%,中位粒径稳定在0.14 μm,悬浮物降至1.2 mg/L;出水可达到SY/T 5329-2012中的渗透层注水标准。
向5种不同来源污泥投加聚合氯化铝(PAC),通过比阻(SRF)的变化确定PAC最优投加量。探讨了污泥中束缚水含量、Zeta电位(ZP)对SRF的影响,并考察污泥胞外聚合物(EPS)中蛋白质、多糖含量与束缚水、ZP电位的关系。结果表明:污泥束缚水含量升高、ZP降低均不利于SRF减小。而EPS的多糖、蛋白质含量增加,导致原污泥的束缚水含量升高、ZP降低,PAC最优投加量增加。相对于蛋白质,多糖含量的变化对PAC最优投加量的影响更为明显。
采用溶胶-凝胶法在铝箔上制备WO3/ZnO复合薄膜,并用活性炭对其改性,以甲基橙水溶液模拟有机污染物,研究了WO3/ZnO薄膜的光催化降解性能。实验结果表明:白炽灯照射2 h、WO3质量分数为2.5%时,WO3/ZnO/铝箔对甲基橙的降解率达到78.54%;紫外光照射下降解率达到99.89%。当活性炭掺杂量为10 g/L时,制得的WO3/ZnO复合薄膜均匀一致且光催化性能良好,可见光照射下甲基橙降解率达到85.71%。
通过凝胶-溶胶法制备了Bi2O3-MgO复合材料,用可见光降解罗丹明B,考察了n(Bi):n(Mg)、反应温度、活化时间以及煅烧温度等因素对Bi2O3-MgO光催化性能的影响,并得出最佳制备条件:n(Bi):n(Mg)=2,反应温度90℃、活化时间15 h,煅烧温度500℃。
采用蒸气水解-H2气相还原的方法制备了Fe0并将其负载到活性炭上,用于含Cr(Ⅵ)模拟废水的吸附去除。实验结果表明负载Fe0活性炭对Cr(Ⅵ)的最大吸附量比普通活性炭提高了1.1倍,达到26.02 mg/g,对于低浓度的Cr(Ⅵ)去除率可达100%,氧化还原-共沉淀是其主要去除机理。
提出以膜曝气生物反应器(MABR)与絮凝联合工艺处理合成橡胶废水。在MABR工段,膜内曝气压力为0.08 MPa、料液循环流速为0.04 m/s时,COD、NH4+-N、色度的去除率分别达到78.7%、97.8%、24.1%。在一定范围内,增加膜内曝气压力及提高料液流速有利于MABR性能的提高。在絮凝工段,通过添加复合絮凝剂能进一步将COD降至45 mg/L、色度降至47倍。MABR-絮凝联合工艺是一种可高效处理合成橡胶废水的新型工艺技术。
在磁场除垢防垢应用中,管道材料性质的差异会导致流体介质内部的真实磁场大小与理论值存在一定偏差,即磁屏蔽现象,这会大大影响磁处理效果。因此,采用对照试验方法建立两套装置,研究螺线管缠绕段材料分别为铁管和塑料管时,磁屏蔽效应对磁处理效果的影响。试验结果表明,减小磁屏蔽效应,电子除垢仪的除垢、防垢及缓蚀效果得到了提升。
结合电厂循环排污水的实际情况,将电吸附除盐技术应用到电厂循环排污水的深度处理过程中,经电吸附除盐装置处理后的出水可达到回用目的。对装置进水及产水进行检测分析,结果表明电导率、氯化物、总硬度及碱度等均能满足回用要求,中试结果论证了电厂废水处理工艺应用电吸附除盐技术的可行性和技术优势。
荧光增白剂废水对人体和环境有很大危害。采用回收废酸、H2O2、石灰等廉价试剂,通过酸性净化-微波+Fenton氧化法-碱化-生物法联合方法,处理某化工厂的荧光废水,使其COD从5 480 mg/L降至75 mg/L。该方法以废治废,生产成本低,净化效果显著。
利用多乙烯多胺、己二酸、二硫化碳等合成了二硫代氨基甲酸盐型净水剂,并对药剂作用机理进行探讨。实验结果表明:向含聚污水中投加50 mg/L该药剂,除油率达63%,除浊率可达90%,悬浮物去除率达87%,COD去除率达54%,且具有一定的杀菌缓蚀性能。
挠性印制电路板生产过程中产生的电镀混合废水是多种络合剂与铜、钯、铅、锡、氟等共存的络合废水,其形成的络合物很难除去。采用还原-凝聚共沉法对电镀混合废水进行处理,结果表明该方法处理多种络合剂共存的含铜、钯、铅、锡、氟等的电镀混合废水是切实可行的,取得了良好稳定的除铜及其他重金属的效果。
介绍了一种生产水处理用紧凑型气浮技术,基于该技术的处理设备因结构紧凑、性能高效,尤其适用于海上石油平台。现场测试结果表明,该设备采用两级串联能将生产水中的油从2 000 mg/L以上降至20 mg/L以下,总水力停留时间仅为5 min,相较于常规处理设备体积至少减小50%,处理优势明显,值得继续开展产品优化及系列化设计,以加快工程应用进程。
建立了快速准确测定循环水中羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物TH-3100浓度的分析方法。研究了十二烷基二甲基苄基氯化铵浓度、pH和反应时间等对吸光度的影响,确定最佳测定条件。同时探讨了循环水中共存物质对TH-3100测定的影响,结果表明:除Ca2+、Mg2+和六偏磷酸钠(SHMP)外,循环水中其他物质(SO42-、Cl-、PO43-、Fe2+、Zn2+、HEDP、ATMP、BTA及MBT)对测定几乎没有影响;Ca2+、Mg2+可通过加入EDTA二钠进行掩蔽,SHMP的影响可通过加酸蒸煮消除。这种方法简便、准确,应用性强。
采用生物接触氧化(BCO)-序批式膜生物反应器(SBBR)-人工湿地(CW)工艺处理猪场沼液,处理规模150 m3/d,总投资101.45万元,运行费2.11元/(m3·d)。运行结果表明,该工艺处理后COD、BOD5、SS、NH3-N、TP去除率分别为91.7%、94.5%、93.2%、92.6%、86.2%,出水各项指标满足GB 18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》要求。
采用IC厌氧反应器-亚硝化反硝化-A3/O3工艺处理天津大港第二垃圾焚烧厂的垃圾渗滤液,介绍了该工艺的重要构筑物及其设计参数。实际运行结果表明,工艺运行稳定,出水水质可达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1997) 的三级标准要求,对COD、氨氮的去除率分别可达99.2%、99.6%,并对工艺运行的经济性进行了分析。
根据印度尼西亚龙目岛2×25 MW电厂除盐水用水情况,进行了配套化水站的相关设计。重点阐述了化水站的过程工艺设计,包括工艺过程水量平衡分析、工艺设备参数的确定与设计选用、主要工艺设备材质选用等,最后列出了项目成功运行1个多月来各工艺段的产水水质数据,并分析了吨水直接成本费用。
山东济南市某城市生活垃圾焚烧发电厂产生的渗滤液COD和NH3-N浓度高,且其处理后尾水需直排入海。针对该水质特点及排海要求,采用预处理/生化处理/深度处理三段式多级串联强化生物处理组合工艺进行处理。工程运行实践表明,多级串联强化生物处理法对垃圾渗滤液的处理效果良好,COD、NH3-N去除率极高,出水水质高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准,可直排入海。
介绍了反渗透技术在浙江某化纤厂污水回用项目中的应用情况。该公司以当地污水厂达标排放的污水为水源,采用反渗透技术作为主要脱盐处理工艺制备工厂所需的工艺用水。运行情况表明,反渗透系统运行良好,运行成本较低,且实现了污水的可持续利用,为推进化纤厂的绿色转型做出了贡献,同时也会带来良好的社会和经济效益。
介绍了某钢铁企业连铸连轧系统的含油污水处理工艺,根据循环水系统的补充水水质情况,对生产实际中发现的问题进行分析, 指出该工艺存在的不足, 并提出了相应的改进建议,从而使系统稳定运行。