随着纳米技术的发展,纳米材料的应用越来越广泛。纳米材料的基本结构决定其具有超强的吸附能力,因此纳米材料作为吸附剂去除水环境中的污染物有着广泛的应用前景。总结了近年来的相关研究资料,归纳了几种比较常见的纳米吸附材料在去除水污染物方面的研究进展,并指出目前纳米材料在应用过程中存在的风险,在此基础上对纳米水处理技术的发展方向进行展望。
近年来,采用Fenton反应高效处理废水中的有机物引起了广泛关注。传统Fenton反应存在产生铁泥和适用pH范围比较小等问题,目前的研究倾向于选择稳定的Fenton催化剂进行非均相反应。综述了近年来非均相Fenton催化剂的制备及应用情况,其载体主要包括碳基、分子筛、黏土等,并讨论了催化剂的活性、稳定性以及对有机物污染物的降解机理。
综述了近年来阳离子聚丙烯酰胺的聚合与应用研究进展,主要阐述了反相乳液聚合、双水相聚合、紫外光引发聚合以及模板聚合等聚合方法,介绍了阳离子聚丙烯酰胺在工业水处理、城市污废水处理、污泥脱水以及造纸工业中的应用,并对阳离子聚丙烯酰胺未来的发展趋势与研究方向进行了展望,为阳离子聚丙烯酰胺的进一步研究提供参考依据。
电絮凝过程是一种物理化学反应过程,能够有效去除水中的悬浮物、胶体、可溶物等各类形态污染物,具有去除率高、对环境影响小、污泥产率低、操作简单、化学药品投加量小等优势。介绍了电絮凝的主要作用机理,综述了电絮凝反应过程中影响处理效率的各类重要因素,如电源、电极材料、极板间距、pH、共存离子等,并提出目前电絮凝技术的局限性和未来发展趋势。
对零价铁的脱氮除磷机理、影响因素,以及与生物法、现有污水处理工艺结合等方面的研究进行了综述。零价铁脱氮的主要作用机理是表面吸附和氧化还原反应,除磷的主要机理是零价铁的表面吸附作用、Fe2+对磷酸根的化学沉淀作用及铁氢氧化物与磷酸根的共沉淀作用。影响脱氮除磷的主要因素有混合强度、酸度、零价铁浓度、初始硝氮(磷)浓度等。零价铁对微生物的除氮除磷过程有协同促进作用,不仅能提高去除速率和效率,并且能够促进产物转化为无害物质。零价铁与现有传统污水处理方式结合在污水处理领域具有广阔前景,这也是未来零价铁应用在污水处理领域的发展方向。
采用微波强化催化湿式H2O2氧化法降解喹啉,以负载型Cu-Ce/γ-Al2O3/TiO2为催化剂,考察了微波功率、反应温度、H2O2投加量和溶液初始pH对降解效果的影响。实验结果表明,在喹啉初始质量浓度为100 mg/L、微波功率为500 W、反应温度为60℃、pH=6、H2O2投加量为0.094 mol/L的条件下,反应18 min后,喹啉和TOC去除率分别可达100%、82.18%。微波可明显提高反应速率,反应体系中喹啉降解和H2O2分解均符合一级动力学。
构建了以土壤-煤渣分层装填的1#及土壤-煤渣-生物基质分层装填的2#两套地下渗滤系统(SWI)模拟装置,考察生物基质对SWI污水处理效果的影响。水力负荷为10 cm/d时,监测两装置进出水中COD、总磷、氨氮和总氮的变化情况。结果表明:当系统运行稳定后,装置处理效果显著,出水水质均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准,1#装置对COD、总磷、氨氮和总氮的去除率分别为89.75%、99.65%、93.66%、74.94%,2#装置分别为92.28%、99.85%、92.78%、84.49%。2#装置对TN的去除率较1#装置要高,添加生物基质可强化系统对TN的脱除能力。
为解决膜技术处理聚乙烯醇(PVA)废水时出现的膜材料孔道堵塞、设备反洗频繁等问题,以等体积浸渍法制备了Fe/活性炭(AC)催化剂,并采用H2O2催化氧化法预处理PVA模拟废水。结果表明,Fe/AC催化剂在H2O2催化氧化PVA废水工艺中能够高效降解水中的PVA,将0.2 g Fe/AC催化剂和4 mL H2O2加入到200 mL质量浓度为500 mg/L的PVA模拟废水中,PVA去除率达到91%。
研究了单一铁炭微电解预处理酯化废水的效果,通过正交和单因素试验考察了pH、水力停留时间、填料量和曝气时间等因素对处理效果的影响,并确定最佳反应条件,在此基础上进一步考察絮凝对COD去除效果的影响。结果显示:进水pH对处理效果影响最大,加碱絮凝适合处理酯化废水,在pH=2、HRT=2 h、填料量30%、曝气时间5 min、加碱(pH介于8.5~9.5)絮凝沉淀2 h的条件下,处理效果最佳,COD去除率达到30%以上。
通过投加PAC对驯化污泥的破坏性试验,研究了各浓度PAC对TTC-ETS、SOUR、AUR及COD去除率、TP去除率、氨氮去除率的影响,并测定水中残留的铝离子。结果表明,PAC投加量在0~60 mg/L时,对TTC-ETS和SOUR均有一定促进作用,COD及TP去除率达到或接近最大值。但随着PAC的增加,对TTC-ETS和SOUR呈现一定抑制作用,COD、TP的去除率也随之下降。不论PAC浓度高低,都会对AUR和氨氮的去除率产生一定的抑制。铝离子在水中的残留量会随着PAC投加量的增加而升高,但90%以上会被转移到污泥中排出。
采用A/O-MBR处理垃圾渗滤液,考察投加颗粒活性炭(GAC)对出水水质、膜污染的影响,以及不同投加量对出水水质的影响。结果表明:与不投加GAC相比,在A/O-MBR中投加0.75 g/L GAC时,出水平均COD从1 585 mg/L下降到1 484 mg/L,NH4+-N平均从25.6 mg/L下降到23 mg/L,出水水质有所提高。同时膜压增长速度减慢,膜表面泥饼层厚度减小,表明膜污染减缓。当GAC投加量从1 g/L提高到2 g/L时,出水平均COD从1 220 mg/L下降到840 mg/L,出水NH4+-N平均从20.8 mg/L下降到18 mg/L,说明增大GAC投加量有助于提高MBR出水水质,同时可大大减缓膜污染,并明显降低垃圾渗滤液后续纳滤、反渗透处理的污染压力。
为解决回注采出水中S2-去除困难、腐蚀严重等问题,以FeCl3、聚合氯化铝和KMnO4制成氧化性除硫剂CS-1,并通过正交试验及现场应用研究了除硫剂组成的影响、空气及氧化性杀菌剂的协同氧化作用。结果表明,各影响因素排序为曝氧时间 > 聚合铝含量 > KMnO4含量 > CPAM浓度。在最佳参数组合下,当除硫剂为30 mg/L时,室内模拟试验的除硫率达到91.97%;现场应用效果更好,除硫率达到97.9%,采出水的S2-低至0.7 mg/L,腐蚀速率同样达到采出水的回注标准要求。
采用微砂强化结团絮凝工艺处理模拟废水,研究了水力停留时间、处理量、投药量、加砂量对除浊性能的影响,并分析了载体增效絮体的形成机理。结果表明,凝聚池、加注池+熟化池、沉淀池以及总体装置的水力停留时间之比为1:3:7.3:11.3,浊度去除率与进水流量具有负相关性,PAC最佳投药量为1 g/L;最优投药量、加砂条件下的连续运行浊度去除率保持在98.5%~99.5%、处理出水浊度保持在1.7 NTU以下,明显优于上述最优投药量、不加砂条件时的连续运行处理效果,较好地展示了所加微砂的增效絮凝作用。
筛选获得一株高效产絮凝剂菌株WX-7,通过16s rDNA鉴定,该菌株隶属于微杆菌属。在pH为8.0、接种量1%、30℃、170 r/min条件下,添加蔗糖、玉米浆干粉,培养16~24 h生长最佳。WX-7菌株的絮凝活性主要分布于菌体,最佳助凝剂为Ca2+。在pH>11条件下,向0.5%的高岭土悬液投加3 mL菌液和3 mL 1%的CaCl2溶液,絮凝活性最高可达98%。絮凝剂成分对热处理不敏感。WX-7菌株所产絮凝剂能有效去除印染废水的色度和COD,脱色率和COD去除率分别为81%、42%,在废水处理中具有一定的应用前景。
采用气能絮凝(GEF)+电化学多元催化氧化(MCO)+缺氧/好氧-膜生物反应器(A/O-MBR)组合工艺对湿法腈纶聚合废水进行处理中试。结果表明,GEF对聚合废水的SS和COD去除率分别达90%、22%,MCO可将聚合废水COD进一步降低至300~450 mg/L,且能将废水B/C提高至0.28~0.44。腈纶聚合废水经组合工艺处理后可达到《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571-2015)的要求。
为探索电厂水汽系统中有机物含量对氢电导率的贡献值,在测定机组水汽有机物含量的同时,进行了水样离子色谱分析。根据离子色谱数据可以理论计算出水汽中无机离子变化对氢电导率的贡献,从而间接计算出有机物分解对氢电导率的贡献。分析表明:上述方法计算出的结果与实际值相符,水汽中的有机物对氢电导率存在较大影响。
研究了热电厂冷却塔黏泥中的硫酸盐还原菌和硝化菌的代谢特性。采用表面分析技术、腐蚀失重法、电化学技术分析304不锈钢在硫酸盐还原菌和硝化菌共同作用下的腐蚀行为。结果表明,混菌作用下304不锈钢表面形成均匀的生物膜,腐蚀速度小于单菌体系。
分析了pH对颗粒活性炭(GAC)吸附苯酚性能的影响。实验选择质量分数为1% NaOH溶液,采用微波辅助溶液再生的方法,对吸附苯酚的GAC进行再生研究,探讨实验因素对GAC再生效率的影响。实验结果表明:最佳的再生条件为微波功率520 W、再生时间1.5 min、NaOH再生辅助溶液用量10 mL,此时GAC再生效率为95.6%。在最佳再生条件下,经过6次再生后GAC的吸附能力依然很强。
探讨了常温下在固定床生物膜反应器中接种普通活性污泥、用人工模拟废水启动OLAND工艺的方法。实验温度控制在23~26℃,水力停留时间为2 d,初始进水NH4+-N为50 mg/L。结果表明,31 d首次出现总氮去除;第45天进水NH4+-N提升至60 mg/L,总氮和NH4+-N去除率分别达到89.54%、95.45%。第65天进水NH4+-N达到100 mg/L,总氮和NH4+-N去除率分别为77.64%、87.17%,总氮去除速率达到最大值38.82 g/(m3·d),标志着OLAND工艺成功启动。该技术可满足城市生活污水的除氮需求。
对污水厂SBR池曝气及后搅拌过程中的DO变化情况进行连续监测,取其中5个周期的数据进行分析,并考察曝气时序DO、pH与氮转化的相关性,计算SBR系统的OUR及SOUR值。结果显示曝气过程DO变化可分为3个阶段:第1阶段DO接近1.97 mg/L,波动较大;第2阶段DO稳定上升;第3阶段DO进入平台期。DO与混合液中有机物浓度负相关,有可能通过DO间接表示混合液中有机物浓度。DO和pH可以联合起来指示硝化过程的终点。
利用高温高压反应釜对生活垃圾填埋场渗滤液进行超临界水气化产氢处理。分析了反应温度、压力和停留时间对气化产氢效果、氢气产量以及COD去除率的影响。研究结果表明,在温度为470℃、压力为23.1 MPa、停留时间为10 min条件下,经超临界水气化处理后,渗滤液COD去除率达到75.6%,气体产物中CH4、CO2和H2分别达到32.34%、2.72%、61.88%。
以聚合前驱体方法制备了Ti/SnO2平板电极,用SEM和XRD表征了电极表面涂层形貌及结构。以自制Ti/SnO2电极为阳极,电解催化氧化法处理100 mg/L的含酚废水,试验表明电催化系统能够产生羟基自由基,自制Ti/SnO2电极具有良好的催化活性和使用寿命。当电流密度为0.01 A/cm2、极板间距为14 mm、初始pH为4,电解催化时间50 min后,出水苯酚去除率几乎为100%。
为积极响应渤海海域清洁生产的倡议,进一步保护海洋环境,提出将海上平台水质较好的灰水处理后经由平台注水系统回注地层的新思路。采用Scalechem软件,模拟预测灰水回注过程中在生产处理流程和注水层位的结垢趋势,并通过实验分析灰水回注对生产处理流程的影响,同时提出应对措施。研究结果表明海上平台灰水回注可行。灰水回注可减少70%以上的生活污水排放量,从而削减生活污水的COD排放总量。
地层水与海水是海上注水开发油田的两类重要注入水水源。以A油田为例,结合区域内的地层水和海水特点,建立了海上油田注入水水源的选择方法和依据,并分析评价了不同水源对注水系统的腐蚀影响。研究结果表明,A油田如采用地层水为注入水源,存在硫化氢腐蚀风险,在满足细菌达标、溶解气达到行业标准的基础上,注水系统平均腐蚀速率低于行业标准,能够满足长期注水寿命要求;A油田如采用海水为注入水水源,存在盐和氧腐蚀问题,在满足细菌达标、溶解气达到行业标准的基础上,平均腐蚀速率仍高于行业标准。推荐该区域注入水水源采用地层水,并提出该水源条件下注水系统的腐蚀防护措施。
以硫氰酸汞作为沉淀剂,硫酸铁铵作为显色剂,采用光电计比色,通过水样对光的吸收程度来确定氯化物的浓度,并与硝酸银滴定法进行对比。实验结果表明,水中氯化物在10~300 mg/L时,光电比色法测定氯化物的结果与硝酸银滴定法测定结果较为接近。采用光电计比色测定氯化物的方法快捷、准确且重复性好。
针对某企业酸性饮料废水水质、水量以及pH波动大等特点,采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)+生物接触氧化工艺进行处理。生化处理系统(处理规模1 600 m3/d)运行30 d,COD平均去除率达到95%,出水水质稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准要求。
采用隔油-气浮-水解酸化-A/O-生物接触氧化-BAF-ClO2氧化-过滤工艺处理针状焦石化废水。工程实践运行表明:该处理工艺具有针对性,运行稳定性高、处理效果好、运行费用低、维护管理简单,处理后出水可达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)重点保护区排放标准。
采用混凝、生化、反渗透(RO)和三效蒸发器组合工艺,对某制药企业生产废水进行深度处理。通过混凝沉淀、生化处理去除部分有机物和氮磷,然后利用RO系统去除剩余的有机物、氮磷和盐分,最后采用三效蒸发器对RO系统浓水进行蒸发浓缩。研究结果表明,出水水质可满足企业生产工艺用水水质要求,并达到零排放的目的。
介绍了高密度澄清池+V型滤池+树脂软化+高效反渗透组合工艺处理某煤化工废水的效果、设计参数及调试运行情况。该工程设计处理水量为500 m3/h,主要去除水中的SS、硬度、COD。运行结果表明,高效反渗透(HERO)工艺具有回收率高、出水水质稳定的优点,其出水可满足工业循环冷却水补水水质的要求。
通过分析冲渣循环水系统历史运行参数和检查割管垢样,得出冲渣循环水系统出力下降的主要原因是冷渣水管和冲洗水管结垢严重。分析得到垢的主要成分为钙镁垢,清洗采用HCl+缓蚀剂+渗透剂。清洗后,冷渣水管和冲洗水管管壁洁净,冷渣水泵出口压力由0.80 MPa降至0.65 MPa,工作电流由70 A上升至89 A,系统恢复了出力,达到预期的清洗效果。
聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)是一种性能良好的水处理剂,已广泛应用于污水处理、污泥脱水处理中。参考BS EN 1408:2008 Chemicals used for treatment of water intended for human consumption-poly(diallyldimethylammonium chloride),并针对国内PDADMAC产品的生产状况,确定了该产品的技术指标及要求,以期强化技术标准对产业的支撑作用。