为弥补强疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜在实际应用中的缺陷,从膜本体及膜表面2个角度入手,阐述了国内外对PVDF膜亲水化改性的主要方法。膜本体改性主要是将膜材料与亲水性聚合物或无机纳米材料共混,从而改善PVDF膜的亲水性能;而膜表面改性则主要是通过表面涂覆改性与表面接枝改性来实现。PVDF膜亲水性的增强,能有效改善膜的抗污染能力,从而大大提高膜的过水通量,并延长其使用寿命。
独到地分析了含油污水中油滴的材料聚结机理与水力聚结机理的区别和联系,综述了油滴的微观聚结行为。从聚结材料的选择与研制、表面改性与适当处理、聚结停留时间、材料聚结中的水力聚结作用4个方面,重点介绍了材料聚结技术的研究和应用。总结了材料聚结除油技术的不足,指出实现材料聚结和水力聚结的有机融合是材料聚结除油技术未来研究和发展的趋势。
近年来,淡水资源危机日益严重,淡水资源已成为制约国民经济发展和人们生活水平提高的重要因素之一。海水的应用是解决淡水资源危机的重要途径之一。针对海水环境,阐述了环境友好型缓蚀剂的发展现状,简要描述了其作用机理,重点介绍了其复配使用情况,并对发展趋势进行了展望。
海上聚合物驱采油污水成分复杂、乳化程度高、处理难度大,对清水剂的性能提出了更高要求,传统的清水剂性能评价方法已无法满足要求。分析了传统清水剂性能评价方法中存在的不足,结合海上油田现场采出液处理问题,分别从评价条件、水质性能、絮体性能、溶解及配伍性能方面探讨了海上油田含聚污水用清水剂的评价指标及方法,并提出对清水剂的絮体黏附性和流动性等应给予关注。
为了开发经济高效的生物脱氮工艺,在MBBR中进行了短程硝化反硝化的研究,考察了HRT与pH对短程硝化反硝化的影响。结果表明,在短程硝化反硝化过程中,在室温、不控制溶解氧的条件下,NH4+-N与COD去除率随着HRT的延长而增大,出水NO2--N随着HRT的延长先增大后减少,当HRT为8 h时出水NO2--N最高;当pH由5增加到10时,COD去除率的变化较小,NH4+-N去除率和出水NO2--N则随着pH的增大先增大后减小,pH在8~9时对NH4+-N的处理效果最好,出水NO2--N最高。
采用臭氧-水解酸化-内循环BAF组合工艺深度处理燃料乙醇企业二级生化出水,考察了臭氧氧化时间、臭氧投加速率、生化处理单元HRT对废水COD、NH3-N、色度去除率的影响。结果表明:当进水COD为230~270 mg/L,NH3-N为9.7~10.9 mg/L,色度为80~124倍时,在臭氧氧化时间为30 min,臭氧投加速率为1.40 g/h,水解酸化池和内循环BAF反应器HRT均为4 h的条件下,出水COD、NH3-N分别为45.9、3.13 mg/L,色度<4倍,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级排放标准的要求。
将小阴离子掺杂聚吡咯/活性炭(PPy/AC)复合电极与常规炭电极组装成非对称离子交换膜电容脱盐(MCDI)单元,研究了其对不同荷电量、水合半径离子的吸附性能差异。结果显示:当复合电极分别作为脱盐单元的正极或负极时,其电容吸附过程的离子尺寸依赖效应差异显著,这应该与复合电极氧化还原过程的孔径尺寸变化有关。
采用ABR+生物接触氧化组合工艺处理甲醇模拟废水,通过测定COD、SVI、MLSS、MLVSS等指标,对比考察了ABR和常规厌氧反应器处理有机废水过程中的污泥性能和减量效果。实验结果表明:ABR与常规厌氧反应器相比,其对废水有着更好的处理能力,且抗冲击负荷能力更强,ABR中厌氧污泥的沉降性能更稳定。另外,ABR在稳定运行过程中的无机泥比例更高,能够更好地实现污泥减量化,其中ABR 3#隔室以产甲烷为主的特点使其对污泥的减量化最明显。
明胶废水具有高钙、高COD等特点而难于处理。通过对明胶废水进行生物预酸化处理,研究了活性污泥法处理明胶废水过程中COD去除率、MLSS、MLVSS以及无机灰分的变化。结果表明,经过生物预酸化处理后,明胶废水的pH由11.8降至7.4左右,COD由1 058 mg/L降至671 mg/L。后续活性污泥法处理过程中,与未进行生物预酸化处理相比,MLSS、MLVSS呈明显下降趋势,最终COD去除率达到90%;同时由于反应器维持在较低的pH下运行,避免了曝气生成CaCO3沉淀,污泥无机灰分减少。生物预酸化处理对污泥减量化有明显贡献。
用废弃生物质制备生物炭以期提供处理含重金属废水的低成本、环境友好的材料。实验探讨了生物质炭的制备及生物质炭处理含Cr(Ⅵ)废水的影响因素。结果表明,相同的制备条件下,玉米芯生物炭的吸附效果优于松子壳生物炭。对于200 mL 50 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当pH=2,转速为100 r/min时,室温下0.2 g生物质炭在10 min内对Cr(Ⅵ)的吸附率可达99.20%。吸附反应较好地符合拟二级动力学。在功率为800 W的定频微波中对吸附后的样品进行解吸,30 min后样品中基本不存在Cr(Ⅵ)。
以天然铁矾土为原料制备得到改性铁矾土除砷吸附剂,考察了反应时间、pH、竞争离子对该吸附剂吸附砷效能的影响,并对吸附机理进行了分析。结果表明:该吸附剂对废水中的砷具有较高的吸附效能。在反应时间为60 min内,该吸附剂对砷的吸附呈快速上升趋势;该吸附剂对砷的饱和吸附量可达19.2 mg/g;酸性与中性的pH环境有利于砷的吸附去除;废水中的PO43-与砷存在较强的竞争吸附,而SO42-、NO3-与砷的竞争吸附作用较小。
通过离子交换和络合作用合成蒙脱石负载铜(Ⅱ)-水杨醛缩-β-丙氨酸复合材料[Cu(Ⅱ)-L/MMT]。采用XRD和FT-IR对该复合材料进行了表征,并考察了其对结晶紫的吸附性能及影响因素。结果表明,铜(Ⅱ)配合物已成功插入蒙脱石层间;溶液pH、复合材料投加量、吸附时间及结晶紫的初始浓度对复合材料吸附去除结晶紫有较大影响。与原土相比,[Cu(Ⅱ)-L/MMT]对结晶紫的去除效果明显提高。该复合材料对结晶紫的吸附等温线符合Langmuir模型,吸附行为符合拟二级动力学模型。
水环境的持续性恶化已严重影响了社会的可持续性发展,人工湿地作为地球之肺在美化环境、改善气候、涵养水源等方面越来越受关注,水生植物是人工湿地的核心之一。选取9种有代表性的水生植物作为研究对象,考察了水生植物对北方河流实验模型的净化效果,结果表明,人工湿地植物均有较好的净化效果,综合净化能力依次为沉水植物>浮水植物>挺水植物。
采用FeCl3预氧化-Fenton试剂氧化-Ca(OH)2中和技术处理草甘膦废水,研究了FeCl3投加量、H2O2投加量、预氧化-氧化时间及温度、中和pH等因素对草甘膦废水中甲醛、COD去除率的影响。结果表明,预氧化-氧化反应条件对甲醛去除率的影响较大,氧化-中和反应条件对COD去除率的影响较大。在最佳反应条件下,废水中甲醛的去除率可接近100%,COD去除率达到87%,处理出水达到《石油化工水污染物排放标准》(GB 4281-1984)的要求。
以纤维素乙醇废水为研究对象,在底物COD与接种物VSS的质量比分别为0.13、0.27、0.40、0.54,初始COD分别为5、10、15、20 g/L的条件下进行了BMP测试。结果表明:厌氧发酵30 d后各样品的BMP测试结果分别为37.7、81.2、114.2、153.0 mL/gVSS,厌氧生物可降解率RA在80%以上。利用修正的Gompertz模型对累积产甲烷量进行非线性拟合,模型可以准确地预测出不同初始有机负荷下的最大产甲烷速率、厌氧启动延滞期以及合适的停留时间。BMP测试结束后,测得COD去除率达到80%以上,pH和碱度均显著提高。
焦化废水成分复杂、毒性大、色度高,是目前难以处理的工业废水之一。通过试验考察了一种新型强化铁盐混凝剂对华东某焦化废水生化出水的处理效果,并与传统聚合硫酸铁进行了比较。结果表明,新型强化铁盐混凝剂对焦化废水生化出水的处理效果优于传统聚合硫酸铁,当其投加量为2 000 mg/L,初始pH为7~8,快速搅拌时间为20 min时,COD、色度去除率分别达到76%和85%,出水COD、色度达到国家排放标准的要求。
以钛酸四丁酯以及固态和液态的氧化石墨烯(GO)为前驱物,分别制备了标记为TiO2-RGO(s)和TiO2-RGO(l)的复合光催化剂。对制备的2种复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为目标物,对比研究了2种催化剂的光催化效能。结果表明,TiO2-RGO(l)和TiO2-RGO(s)的能级带宽分别降低至2.8、2.9 eV;二者光降解MB的效能均优于TiO2自身,且降解效率随着GO含量的增加而增加;当TiO2与GO的质量比为1:0.06时,TiO2-RGO(l)和TiO2-RGO(s)对MB的降解率分别为96%和84%。动力学研究表明:TiO2-RGO(l)和TiO2-RGO(s)的准一级反应速率常数分别是TiO2的3.2倍和2.2倍。
在紫外光辐射下,以负载于γ-Al2O3上的银镍共掺TiO2为催化剂、H2O2为氧化剂的催化氧化体系处理硝基苯废水。通过单因素实验法,研究了pH、H2O2用量、光照强度、温度、反应时间、催化剂用量等因素对该体系催化氧化硝基苯效果的影响。结果表明,对于100 mL 250 mg/L的硝基苯废水,当pH=3,30% H2O2投加体积为2.0 mL,反应温度为60℃,光照强度为70 W,催化剂投加量为0.5 g,反应时间为50 min时,该体系对废水中硝基苯的去除率可达到99.3%,COD去除率为69%。
采用铝炭微电解法处理刚果红废水。动力学研究结果表明,铝炭微电解降解刚果红的脱色过程符合表观二级动力学方程。刚果红脱色反应速率随着溶液初始pH、铝粉投加量、温度、摇床转速的增大而提高,随着铝炭质量比的降低先提高后降低。在温度为15~35℃范围内刚果红脱色反应活化能为17.75 kJ/mol。采用铝炭微电解法处理某纺织印染公司实际印染废水,实验表明,在pH为11~12范围内,废水COD去除率不低于50%,反应后出水基本无颜色。
对聚驱采出液黏度上升、稳定性增强导致平台污水处理系统运行效率下降的问题,在实验室内模拟海上平台污水处理流程,建立了污水连续处理模拟装置,系统优化各操作参数,以提高污水处理系统的整体运行效果。实验结果表明,优化后的最佳工艺参数:斜管除油罐斜管倾角为50°,污水停留时间为20~60 min;气浮选器曝气量为5.9 L/min,孔径为30~60 μm;过滤器滤料为核桃壳,粒径1.6~2.0 mm,填料高度为石英砂垫层的5倍。
针对BZ34油田有效注水开发的水质控制要求,从设计指标和设计方法两方面对油田回注水控制指标进行了实验研究,并结合典型低渗油田的注水水质推荐指标及现行标准,建立了海上低渗透油田水质标准体系。研究结果表明,为实现BZ34油田有效注水,将伤害程度控制在20%~40%时,水质控制指标中悬浮颗粒粒径应<3 μm,悬浮颗粒质量浓度应<5 mg/L,含油质量浓度应<15 mg/L。
在pH为3.5的邻苯二甲酸氢钾-盐酸缓冲溶液中,在聚乙烯醇存在下,钼(Ⅵ)与邻苯二酚紫(PV)形成的配阴离子[Mo(PV)2]2-与结晶紫(CV)阳离子结合形成的离子缔合物具有较强的共振瑞利散射光谱。其最强共振瑞利散射峰位于647 nm处。基于共振瑞利散射峰的逐渐增强,建立了测定痕量钼(Ⅵ)的共振瑞利散射法。该方法钼(Ⅵ)质量浓度在0.1~0.6 mg/L范围内与共振瑞利散射光强度呈良好的线性关系,检测限为1.5×10-4 mg/L,可用于水样中钼的测定。
介绍了江苏某厂植物油废水处理工程的工艺参数、调试过程和运行效果。该厂采用隔油-混凝-气浮-IC-MBR的组合工艺处理植物油废水,处理出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的二级标准。
内蒙古蒙维科技有限公司废水处理工程设计规模为200 m3/h,采用带选择器的活性污泥法作为废水处理的核心工艺。介绍了废水的水质水量、处理工艺流程和各处理单元设计参数,并对设计和运行中的经验进行了总结。运行实践表明,该废水处理工程运行良好,处理效果稳定,处理出水达到《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335-2002)中“再生水用作冷却用水的水质控制指标”,全部回用作循环冷却水。
结合工程应用实例,介绍了A2O-MBR工艺深度处理液晶TFT-LCD废水及回用的工艺流程、工艺设计参数、工程运行和处理效果,并对工程投资和运行成本进行了分析。该工艺不仅为液晶TFT-LCD废水的深度处理提供了一种高效可靠的技术路线,对于其他高浓度、难降解废水的处理也具有较好的推广前景。
江西某生化公司以生物发酵法生产赤霉素,在生产过程中产生大量高SO42-有机废水,该公司采用IC+两级UASB+AO的组合工艺处理该有机废水。运行实践表明,在系统稳定运行条件下,当工艺进水萃余液COD、NH3-N、SO42-分别为25 100~27 350、165~199.7、12 020~22 225 mg/L时,处理出水COD、NH3-N、SO42-分别为78.2~87、2.2~3.5、75.5~85.2 mg/L,出水水质优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准。
钠离子交换器调节松床、再生、清洗等步骤的运行时间需要依据其所产水的硬度指标,而目前对水质硬度的检测大多采用人工完成,不仅操作繁琐,而且不能实时监测软化水的硬度指标。为解决这一问题,以微控制器STM32F103RB为核心,通过专门设计的检测容器中的钙离子选择性电极对交换器的出水硬度进行实时监测,根据检测到的硬度指标自动调整各步骤的运行时间,达到降低成本、提高效率的目的。
煤化工废水具有含氨氮浓度较高、水质波动较大的特点,易对其生化处理系统造成冲击而使外排水氨氮超标。通过使用外源硝化菌剂和有机营养剂,可使因生产事故冲击而性能恶化的生化处理系统得到快速恢复。研究表明,连续投加外源菌剂可使硝化细菌在土著微生物中快速建立优势,使用有机营养剂可强化普通异养菌功能,间接促进硝化反应。同时使用外源硝化菌剂和有机营养剂,可使生化系统4 d内恢复正常,而自然恢复则需20 d以上。