硫酸盐还原氨氧化(SRAO)反应可以在1个厌氧反应器中实现氨和硫酸盐的同步去除,为废水同步生物脱氮除硫提供了新思路。综述了SRAO反应近年来的国内外研究进展,主要包括SRAO反应的氨和硫酸盐同步转化特性、反应方程式、污泥中微生物菌群以及反应的影响因素,并指出了SRAO反应的未来研究方向以及该反应走上实际应用面临的挑战。
综述了湿空气氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法、电催化氧化法和臭氧氧化法等高级氧化方法在农药废水处理中的研究进展,介绍了不同高级氧化方法的优缺点和处理效果。同时对近年来出现的高级氧化法与微波及超声方法的联用工艺进行了介绍,并对今后农药废水处理需进一步研究的问题提出了建议。
随着膜分离技术在废水处理领域的不断深入,提高膜的抗污染性能已成为急需解决的问题。总结了近年来聚偏氟乙烯膜(PVDF)的无机纳米粒子改性材料,对改性后的复合膜处理含油废水的最新进展和应用进行归纳,并展望了改性PVDF膜处理含油废水的未来。
可渗透反应墙(PRB)技术是一种经济、高效、节能的地下水污染原位修复方法。阐述了PRB去除地下水中硝酸盐的反应机理、墙体结构,分析比较了零价铁还原原位修复、零价铁还原/生物反硝化联合原位修复、自养反硝化修复地下水氮污染以及适合地下水硝酸盐去除的异养生物反硝化的碳源材料等研究进展,指出了各工艺的不足之处和研究方向,展望了PRB技术原位修复地下水氮污染的发展前景。
通过厌氧产甲烷毒性实验和活性污泥呼吸抑制实验,分别研究了不同浓度2,4-二叔丁基苯酚对活性污泥微生物的厌氧和好氧毒性。结果表明:当2,4-二叔丁基苯酚质量浓度<13.14 mg/L时,对厌氧微生物无抑制作用;其质量浓度为13.14~40.56 mg/L时,为轻度抑制;质量浓度为40.56~152.41 mg/L时,为中度抑制;质量浓度>152.41 mg/L时,为重度抑制。2,4-二叔丁基苯酚对好氧微生物的半数有效抑制浓度(EC50)为49.61 mg/L。2,4-二叔丁基苯酚为0~250 mg/L时,好氧毒性大于厌氧毒性,质量浓度>250 mg/L时,厌氧毒性高于好氧毒性。
为了研究植物和基质级配对水平潜流人工湿地处理污染河水营养物的影响,构建了有/无植物两组多粒径配比水平潜流人工湿地。结果表明,种有植物的水平流人工湿地的脱氮除磷效果均优于未种植植物湿地;通过基质不同粒径的配比与植物的联合作用可以使湿地内部空间的脱氮除磷效果更具有均匀性;植物对营养物的直接吸收在湿地脱氮、除磷总量中所占比例分别为11.3%和17.4%,且略大于植物对湿地其他组成的间接促进作用。
采用臭氧高级氧化技术对煤气化废水进行了处理,考察各影响因子对其处理效果的影响。实验结果表明:在反应时间为40 min、pH为8.78、臭氧和H2O2投加量分别为126.2、57 mg/L的条件下,废水COD降到44.9 mg/L,去除率达64.42%;色度降到6倍,去除率达99.00%;浊度降到0.34 NTU,去除率达68.81%;B/C由0.04提高到0.34。O3/H2O2技术处理效果优于单独臭氧氧化技术,且最佳pH有所降低。保持H2O2总投量相同,多次投加的去除效果明显优于一次性投加,且逐渐增大的投加方式下COD去除率最高。
以Cd(CH3COO)2·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O及Na2S·9H2O为原料,采用共沉淀方法合成了Mn/CdS光催化剂,并用XRD、HRTEM对其进行表征。以甲基橙为光催化反应的模型,考察了Mn/CdS光催化剂的紫外光催化活性。实验结果表明:实验样品中Mn2+的质量分数对Mn/CdS光催化剂的紫外光催化活性有重要影响,当w(Mn)为0.50%时Mn/CdS光催化降解甲基橙的降解率达84.7%。
采用微电解-Fenton 氧化法对新诺明合成废水进行预处理试验研究。通过正交及单因素试验确定微电解法的最佳工艺条件为:Fe、C质量比3:1、Fe的投加量120 g/L、初始反应pH在3.0、反应时间3 h,废水COD为32 100 mg/L左右时,经预处理后COD去除率达27%以上;联合Fenton 氧化法确定最佳反应条件为:H2O2投加量4 mL/L、反应时间60 min,处理后出水总COD去除率达到55%以上,B/C由0.12提高至0.30。该废水经预处理后可生化性明显提高,为后续生化处理创造了条件。
针对一种新型磁性阴离子交换树脂(MIEX®)的再生工艺进行优化研究。探讨了不同再生方式对MIEX®性能恢复的影响,在最佳再生方式基础上,研究了再生液浓度及流量与MIEX®再生效果之间的关系,以及MIEX®的可再生次数。试验结果表明:MIEX®再生方式中以动态逆流再生效果最好,最佳再生液为质量分数10%的NaCl溶液,最佳流量为15 mL/min。随着再生次数不断增加,MIEX®处理效果小幅下降,当再生次数达到25次时,MIEX®性能明显下降,难以有效再生。
以Ag3PO4为前体,采用原位离子交换法制备了AgBr/Ag3PO4光催化剂,以甲基橙为模型污染物,研究了其可见光催化降解性能。考察了物料配比、甲基橙初始质量浓度和催化剂用量对光降解的影响,以及材料的循环使用性及降解机理。结果表明:复合催化剂对甲基橙的降解性能优于Ag3PO4,物料比为1:1时所得催化剂的性能最好。在甲基橙为5 mg/L、催化剂用量为2 g/L时,光照30 min降解率可达96%以上。该复合催化剂可重复使用。空穴和羟基自由基是该光降解反应中的主要活性物种。
冷轧含油和乳化液废水因油和有机物含量高,对下游水体污染严重,成为冶金工业急需解决的废水处理难题。对冷轧含油和乳化液废水的处理工艺进行了研究,根据某冷轧厂废水特点,提出了对乳化液废水进行分质处理,再与含油废水一起进行深度处理回用的工艺,并分析了处理效果。
曝气量、孔径和水深是影响微孔曝气充氧性能的3个重要因素。通过试验研究了曝气量、孔径和水深对氧总传质系数、氧利用率及理论动力效率的影响,并通过曲线分析优化出最佳参数组合。结果表明,安装水深为2.0 m时采用200 μm 孔径的曝气器和0.5 m3/h的曝气量具有最佳的充氧性能。
采用介质阻挡放电等离子体技术,以COD为评价指标,对十二烷基吗啉模拟废水进行降解。考察了废水初始质量浓度、pH、催化剂、曝气量、放电功率以及放电时间对降解效果的影响。结果表明,十二烷基吗啉废水最佳降解条件:废水初始质量浓度为20 mg/L,pH为5,曝气量为200 mL/min,放电功率为260 W,放电时间为4 h。在此条件下,十二烷基吗啉降解率达到85%。
研究了投加不同金属离子(Ca2+、Mg2+)在好氧污泥颗粒化过程中的作用,简要分析了颗粒形成过程中污泥的形态和物化性质变化,重点探究Zeta电位、胞外多聚物(EPS)的变化以及两者之间的关系。在接种普通活性污泥的2个序批式反应器中分别投加等量40 mg/L的Ca2+和Mg2+,培养运行34 d,2个反应器都已全部颗粒化,结果显示添加Mg2+更有利于缩短好氧颗粒污泥系统的启动时间,而添加Ca2+形成的颗粒污泥平均粒径较小,添加Mg2+更能促进EPS的分泌。底物匮乏期,添加Mg2+较添加Ca2+的微生物更易利用EPS作为碳源,且在饱食-饥饿期的交替阶段Mg2+对污泥表面Zeta电位造成的影响更大。
尝试构建了以非碳源依赖性偶氮染料降解菌为接种物的简易无膜单室微生物燃料电池(MFC),并对不同运行条件下微生物燃料电池的产电特性和脱色效果进行了研究。结果表明该MFC对1-苯基偶氮-2-萘酚-6,8-二磺酸钠(橙黄G)的脱色速率优于单纯细菌脱色速率,12 h内的脱色率最高可达65.1%,COD去除率最高可达82%,MFC稳定运行时的最大输出功率为1.28 mW/m2。虽然非碳源依赖性偶氮染料降解菌为接种物的MFC处理偶氮染料废水时电能输出水平较低,但无需额外碳源,且加快了脱色速率,有一定应用价值。
研究了水体中天然有机质(NOM)及常见阴阳离子对磁性海绵铁超声降解染料酸性蓝9(AB9)的影响。结果表明:pH为5.0和9.0、NOM质量浓度低于40 mg/L时,随着NOM浓度增大,对AB9降解的抑制作用逐渐增强;用NaCl模拟水溶液背景离子强度(IS)发现,IS对降解的影响可忽略不计;阴离子SO42-、NO3-、CO32-和PO43-对降解抑制强度排序为:PO43->CO32->SO42->NO3-,阳离子Ca2+、Mg2+、K+和Zn2+对降解效率有不同影响;NOM和硬度离子共存时,在一定浓度范围内降解率略有提高。
开发了一种酰胺类无磷缓蚀剂,在中碱度中硬度水质中进行了缓蚀应用研究。选用A3碳钢作为测试对象,采用旋转挂片失重法和电化学阻抗法对酰胺类无磷缓蚀剂的缓蚀性能进行研究。测试结果表明,该酰胺类无磷缓蚀剂在中碱度中硬度的循环水水质下具有良好的缓蚀性能,能够有效地满足循环水系统的金属缓蚀需求。
针对某厂食糖精炼废水特点,设计了附加循环IC反应器。现场启动附加循环IC反应器处理食糖精炼废水,由于启动过程中水质、水量与设计参数相差很大,在有限条件下研究了启动效果。结果表明,反应器COD容积负荷可达5 kg/(m3·d)以上,出水COD在2 000 mg/L左右,COD去除率达到80%左右,出水VFA的浓度变化更能体现反应器的运行状况。试验历时50 d,启动成功。
电催化氧化技术是水处理领域的一门新兴技术,具有环境兼容性好的优势。采用Ir-Ta-Sn掺杂电极作阳极、不锈钢电极作阴极处理垃圾渗滤液,并考察极板间距、电催化氧化电压、起始pH和电催化氧化时间对电解效果的影响。实验结果表明,酸性条件下进行降解较有利;极板电压和极板间距对降解效果均有不同程度的影响;电解时间超过4 h时,对COD的降解没有显著影响。当pH为3、极板电压为24~36 V、极板间距为1.5~2.0 cm及反应时间为4 h时,对垃圾渗滤液的COD去除率可达50%左右。
采用复合式活性污泥—生物膜共生系统进行炼油废水有机物和氨氮处理的中试研究,卍字形嵌套填料形成的生物膜系统可高效去除COD和氨氮,利用前置排泥技术可消除石油类对微生物的影响。研究表明,在卍字形填料投加率为30%、停留时间为18 h的工况下,试验进水COD为580~779 mg/L、氨氮48.4~70.4 mg/L、石油类14.1~23.6 mg/L时,出水COD<50 mg/L、氨氮<8 mg/L、石油类<3 mg/L,挥发酚及硫化物去除率也在60%以上。与传统活性污泥法相比,系统内污泥浓度提高了2倍以上。
采用厌氧/好氧/缺氧模式运行的SBR工艺处理人工配水模拟生活污水,分析了泥龄、温度、曝气量对反硝化除磷过程的影响。结果表明:温度为30℃、SRT为25 d、曝气量在64 L/h时,发生明显的反硝化除磷现象,缺氧段吸磷速率可达到0.054 0 mg/(g·h)。
为了解决国内某油田SAGD采油污水油水分离的难题,对SAGD采油污水的水质特性和乳化特性进行研究,针对该污水开发并筛选出最优的高效破乳剂,考察了投加量对污水破乳效果的影响,并进行破乳-絮凝复配试验。试验结果表明:该油田SAGD采油污水的油、悬浮物、硫、Fe2+含量均较高,乳化程度严重且具有极强的乳化稳定性,油水分离困难;当破乳温度为65℃、停留时间为2 h时,投加500 mg/L无机药剂2#时除油率为87.7%,在破乳后的水样中投加2.5 mg/L的PAM6#,油可降至27.0 mg/L,悬浮物降至9.8 mg/L,处理后水样达到该油田回注水的水质标准。
建立了一种利用酸化吹脱捕集-离子色谱测定水中金属硫化物的分析方法。通过正交试验优化了水样中金属硫化物测定的前处理条件,如水样加入量、吸收液用量、吹气方式等,考察其对测定回收率的影响,同时使用离子色谱对处理后水样进行定量检测。该方法在0.005~1.0 mg/L范围内线性良好,线性相关系数为0.999 6,平均加标回收率超过90%,且相对标准偏差均<5%(n=6),检出限为0.82 μg/L。该方法操作简便、回收率好,精密度和灵敏度高,用于测定校园周边3条河流水样的金属硫化物含量,可获得满意结果。
将某玻璃企业的生产废水及办公楼、浴室的生活污水进行混合,收集处理后全部回用,处理工艺采用水解酸化—曝气生物滤池—超滤组合工艺。运行结果表明,出水水质可满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050—2007)中规定的再生水作为间冷开式系统补充水的水质指标要求,以及《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002)中城市绿化、道路清扫和冲厕的水质指标要求,实现了厂区污水零排放,年减少COD 排放量12.41 t,年节水1.44×105 m3,实现了环境效益和经济效益的双羸。
汽车制造企业排放的机械加工废水具有有机物成分复杂、矿物油浓度较高且具有一定毒性等特点,采用气浮—混凝沉淀—生物法—反渗透工艺进行深度处理后部分回用。工程实践表明:当进水COD为1 000 mg/L左右时,在系统维持相对稳定的情况下,反渗透产水可满足企业生产工艺用水水质要求,而反渗透浓水达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)三级标准。
江苏某化工企业设计采用铁炭微电解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工艺处理医药中间体生产废水。连续运行结果表明,在进水流量为320 m3/d、高浓进水COD为15 000 mg/L、中浓进水COD为 1 200 mg/L左右条件下,经过该工艺处理,出水COD稳定在380 mg/L左右,pH在6~9,出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的Ⅲ级标准。
采用臭氧催化氧化技术对大庆炼化公司丙烯腈废水进行深度处理,处理能力为20 m3/h。在实际进水COD远远高于设计进水浓度条件下,臭氧催化氧化装置对COD的去除总量大大高于设计值(1 kg/h),平均为1.88 kg/h。在高负荷条件下,该装置处理效果优于预期,但同时也存在催化剂污染等问题。通过每周1次的定期气水联合反洗,可保证装置稳定运行并维持良好的处理效果。
采用过程系统工程思路对西北某煤化工企业水系统进行测试分析和系统优化,结合节水新技术的应用,减少了该企业单位产品耗水量,为煤化工企业节水减排提供了指导帮助。
针对炼化废水回用中存在的膜污染和膜浓水处理瓶颈问题,以及近年来因原油劣质化造成的废水高盐和波动大的不利影响,开发了双膜废水回用和膜浓端水高效催化氧化组合技术,并进行工程应用实践,最终实现了双膜系统的长周期稳定运行,企业污水回用率在80%以上,实现反渗透浓水稳定达标排放。