重点分析了非稳态DO环境下废水生物处理效果,并对其研究发展趋势进行了展望。非稳态DO环境营造了良好的硝化/反硝化条件,不仅能显著提高系统去除有机物和脱氮的效率,而且能降低曝气能耗,减少剩余污泥产量,在保证出水水质的前提下降低污水处理费用。但非稳态DO环境下如何确定合适的运行周期和DO浓度,以减少生物处理过程中溶解性微生物产物(SMP)和温室气体N2O的产生量,将是未来值得探索的研究方向。
活性污泥作为非牛顿流体,其流变特性对污水处理工艺有着至关重要的影响。而活性污泥流变特性受多种因素影响,其中温度和浓度是最主要的因素,此外污泥的理化特性如表面电荷、EPS、粒径等,以及系统的运行条件如pH、通气量、预处理等也会影响污泥流变特性。这些因素在影响流变特性的同时会影响到传质过程、污泥管道输送以及污泥处理处置工艺等方面。因此,掌握各影响因素对流变特性的影响变化规律具有重要的实际意义。
农业废弃物是一种来源广泛、经济且环保的天然吸附剂,尤其对废水中的重金属离子有着很强的吸附能力。综述了几种农业废弃物和改性后农业废弃物吸附废水中重金属离子的研究进展以及影响因素,指出了该方法应用中存在的主要问题,提出了未来的发展方向。
随着近年来煤炭市场的萧条,我国煤炭企业面临着长期深度调整。可以预见,煤化工作为煤炭领域一个新的增长点,将在未来几年中得到广泛关注。然而,煤化工废水的处理,将成为制约企业发展的关键点。目前广泛采用的双膜法,虽然能够有效分离废水中的有机物和无机盐,但是所产生的反渗透浓缩液仍然难以处理。根据这一问题,探讨了现阶段可以采用的反渗透浓缩液深度处理技术和工艺,以及“零排放”技术面临的问题。
采用“one-pot”方法合成了含有30%巯基和10%~70%氨基的双官能化SBA-15。以红外、X射线衍射等测试手段对合成产品进行了表征,考察了不同含量的氨基和巯基对合成产品吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,探讨了氨基与巯基在吸附过程中发挥的作用。结果表明,当n(NH2):n(SH)为2:3时,合成的双官能化SBA-15对Cr(Ⅵ)的吸附性能最佳,吸附量达到了49.94 mg/g;氨基的加入不仅促进了SBA-15对Cr(Ⅵ)的吸附,还缩短了达到吸附平衡的时间。
针对船舶含油污水成分复杂、乳化较严重、处理难度大的问题,采用破乳-絮凝协同处理的方法对其进行处理。通过单因素实验筛选出高效破乳剂和絮凝剂,并优化了破乳与絮凝处理的工艺条件。结果表明,在pH为8,温度为40 ℃,6#破乳剂投加量为200 mg/L,破乳时间为30 min;三氯化铁投加量为150 mg/L,搅拌强度为250 r/min,搅拌时间为120 s的条件下,除油率可达90%以上,处理后实际船舶含油污水的含油质量浓度可达7.1 mg/L,低于《船舶污染物排放标准》(GB 3552-1983)的排放限值。
采用亚铁活化过硫酸盐氧化渗滤液尾水,利用单因素变量法研究了亚铁活化过硫酸盐氧化渗滤液尾水的工艺参数。结果表明,适宜的工艺参数:n(Fe2+)/n(S2O82-)为0.25,废水初始pH=4,过硫酸钠投加量为4.0 g/L,反应时间为12 h。在上述工艺条件下,渗滤液尾水的COD去除率和色度去除率可分别达到60%和95%。该项研究可为渗滤液尾水的处理提供一种技术选择。
针对稀土浸矿产生的高氨氮废水,采用吹脱法对其进行处理,通过单因素试验和正交试验对影响因素进行了研究。结果表明,各主要因素对吹脱效果的影响大小为pH >吹脱温度 >气液比;最佳操作条件:pH=11,温度为40 ℃,气液比为5 555.6:1,吹脱时间为100 min。吹脱出的NH3用H2SO4吸收,形成(NH4)2SO4溶液,可作为浸取剂返回生产中使用或者用于生产(NH4)2SO4肥料,实现资源回收利用。该试验工艺可作为脱氮除磷二级生物处理或一级强化处理的预处理。
针对电脱盐污水含油特征,提出了分步分级模块化聚结除油的方法,并进行了中试试验。结果表明,该方法对入口含油质量浓度为150~3 550 mg/L的电脱盐污水的除油率达90%以上,净化水出口含油质量浓度稳定<50 mg/L,表现出操作弹性大、快速高效及低压降的特点。该技术在电脱盐污水除油领域具有良好的适用性,为电脱盐污水除油处理提供了新的技术思路。
研究了吐温、鼠李糖脂、硫酸铜和乙醇等不同添加物对白腐菌处理黑液效果的强化作用,发现鼠李糖脂能够较好地强化修复效果,当其质量浓度在50~60 mg/L时处理效果最佳。将产生鼠李糖脂的铜绿假单胞菌与白腐菌共同接种黑液后培养,可将COD降低44%。本研究为黑液的微生物处理提供了新的思路。
采用电絮凝工艺处理石油裂化催化剂生产废水,考察了电解时间、电流密度、pH、极板间距等因素对废水COD去除率的影响。结果表明:在最优工艺参数(初始pH=9.0,极板间距为1.5 cm,电流密度为25 mA/cm2,电解时间为25 min)条件下,废水经电絮凝处理后,COD去除率达到30%以上。电絮凝主要成本为铝阳极损耗,为0.093 5 kg/m3,占总处理成本的59.57%。电絮凝法可实现对石油裂化催化剂生产废水的预处理,减轻后续生物处理单元的负荷。
以3-氨基酚和乙酰乙酸乙酯为原料,经过两步合成得到一种新型香豆素荧光单体--N-(4-甲基-2-氧代-2H-苯并吡喃-7-基)丙烯酰胺(FM);以FM与丙烯酸(AA)共聚制备了新型荧光示踪型共聚物FM-AA。通过红外光谱和热分析等方法对合成的FM-AA进行了表征,并对FM-AA的阻垢性能进行了研究。结果表明,合成的FM-AA对碳酸钙盐具有较好的阻垢效果,当其投加量为20 mg/L时,对碳酸钙的阻垢率可达81.3%。
用磷酸活化山核桃外果皮制备的生物质炭吸附剂处理碱性染料废水,研究了该吸附剂对废水中孔雀石绿(MG)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能。结果表明,该吸附剂为高效的碱性有机染料吸附剂,当其投加量为 1 g/L时,318 K条件下对初始质量浓度为300 mg/L的MG的去除率达99.20%,303 K条件下对初始质量浓度为200 mg/L的MB的去除率达98.48%;吸附动力学符合准二级动力学方程;等温吸附模型符合Langmuir方程。
采用聚合硫酸铁(PFS)混凝组合次氯酸钙〔Ca(ClO)2〕氧化对焦化废水进行深度处理。通过单因素实验确定了最佳工艺条件:不调节废水pH,PFS投加量1.4 mL/L,Ca(ClO)2投加量0.8 mg/L,氧化反应时间30 min,在此条件下,处理后出水COD为78 mg/L,浊度在 1 NTU以下。紫外吸收光谱分析结果表明,废水中有机物浓度有了明显降低。该组合工艺为开发低成本焦化废水深度处理工艺提供了新途径。
以浸渍法制备了系列Fe2+/活性炭材料,X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电子电镜分析结果表明,形貌未变的活性炭载体负载了铁离子。将所制材料应用于类Fenton体系降解废水中苯酚的实验研究,结果表明,在焙烧温度为500 ℃,铁离子负载量为0.49 mmol/g条件下制备的Fe2+/活性炭材料的催化活性最高,其与双氧水组成的类Fenton体系在60 min内对苯酚的降解率为83%。该材料在循环使用时稳定性好,经5次使用后其活性仅下降8%。
通过实验研究了活性污泥在缺氧及好氧条件下对萘普生、苯扎贝特、布洛芬及罗红霉素的去除行为。结果表明,在采用活性污泥去除萘普生及苯扎贝特的过程中吸附与生物降解共同作用,以生物降解作用为主。活性污泥对4种药品的吸附作用大小依次为罗红霉素 >苯扎贝特 >萘普生 >布洛芬。在缺氧及好氧条件下,活性污泥均能有效地生物降解苯扎贝特和萘普生。罗红霉素对活性污泥的致急性毒性浓度值高于布洛芬。
采用臭氧氧化-BAC工艺深度处理鲁奇炉煤制气废水,对影响处理效果的主要因素进行了研究,并考察了工艺的稳定运行效果。结果表明,当臭氧发生器电流为0.5 A,两级反应柱臭氧投加体积比为2:1时,臭氧氧化对废水CODCr、色度和UV254的去除效果最佳;适当延长BAC滤池的水力停留时间有利于污染物质的去除。稳定运行期间,废水CODCr平均可从298 mg/L下降到57 mg/L,平均CODCr去除率为81%;NH3-N和TN的去除主要依靠BAC滤池中生物膜的硝化和反硝化作用,平均NH3-N和TN去除率分别为26%和37%。
提高有机缓蚀阻垢剂的生物降解性能,合成环保型缓蚀阻垢剂,对于保护生态具有重要意义。以次磷酸钠(SHP)、马来酸酐(MA)、尿素(UREA)为原料,水为溶剂,H2O2为引发剂,金属盐类为催化剂合成出低膦马来酸酐-尿素三元共聚物MA-SHP-UREA(PMASU)。应用紫外光谱和红外光谱表征了PMASU的分子结构,探讨了PMASU合成的最佳工艺条件,以及合成的PMASU的阻垢缓蚀性能和生物降解性能。该共聚物在10 mg/L的质量浓度下,阻垢率达92%以上,缓蚀率达81.3%,且具有良好的生物降解性能。
考察了几种吸附载体对炼油废水COD降解菌的吸附效果,确定以麦麸作为该菌种的吸附载体。固态菌剂保存在5 ℃条件下存活菌数较高,添加脱氧剂对菌种存活有促进作用。固态菌剂保存1 a后,菌种浓度仍能达到8.3×108 CFU/g,比液态保存菌种高4.15×103倍。以保存期为1 a之内的固态菌剂降解炼油废水,其效果与新培养的液态菌种相当,COD去除率均在82%以上;当保存时间>1 a时,固态菌剂对炼油废水的降解效果有所下降。
利用Fenton+MnO2+A/O组合工艺处理过氧化甲乙酮生产废水。在Fenton+MnO2预处理阶段对影响废水COD去除率的主要因素进行了考察,得到反应的最佳条件:pH=2.7,30%H2O2投加量为0.1 L/L,FeSO4·7H2O投加量为5 g/L,MnO2投加量为8 g/L,MnO2氧化反应时间为45 min。废水经Fenton+MnO2氧化预处理后可生化性由0.14提高到了0.25左右。废水经Fenton+MnO2+A/O组合工艺处理后,出水COD稳定低于500 mg/L。
选用高温焙烧、硫酸、硫酸镁改性天然沸石和膨润土,考察了3种改性方法对沸石和膨润土吸附氟离子性能的影响。实验结果表明,高温焙烧、硫酸改性和硫酸镁改性均提高了沸石和膨润土对氟离子的吸附能力。改性沸石对氟离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型;硫酸改性、硫酸镁改性膨润土对氟离子的吸附可用Langmuir模型和Freundlich模型描述,高温焙烧改性膨润土对氟离子的吸附则符合Freundlich模型。
采用多级生物处理-Fenton流化床组合工艺处理某石化企业的炼油污水,重点考察了水力停留时间对多级生物处理系统的影响以及pH、n(H2O2)/n(Fe2+)、H2O2投加量对Fenton流化床处理效果的影响。结果表明,在最佳工艺条件下,当组合工艺总水力停留时间为45 h时,出水COD始终低于30 mg/L,平均COD去除率达到96.54%;出水氨氮维持在0.05 mg/L,平均氨氮去除率为99.72%,处理后出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级排放标准。
用环己烷、环己烯和苯分别配制3种类型的模拟水样,采用四氯化碳萃取红外分光光度法测定水中的油含量,研究了盐析效应对饱和烃、不饱和烃与芳香烃含量测定的影响。结果表明,盐析效应对饱和烃含量测定的影响非常小,而对不饱和烃与芳香烃含量测定的影响比较大。在此基础上研究了盐析效应对石化废水和油田废水中油含量测定的影响。
采用TMT-20重金属捕集剂沉淀+氧化沉淀+精滤工艺对冶炼废水进行深度处理与回用,工程改造及调试运行结果表明,处理出水可满足《铅锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)水污染物特别排放限值的要求。处理后废水全部回用于冲渣工段及湿式除尘系统,每年可回用水21.6万m3,节约新鲜水费108万元。该项目年减排CODCr12.96 t,总锌319.68 kg,总铅15.12 kg,总镉14.04 kg,总砷41.04 kg,总汞1.94 kg。该综合治理工程具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。
采用MBR/反渗透为主体的工艺处理园区再生水,一期处理规模为1 500 t/d。运行结果表明,当进水pH为6~9、COD≤1 200 mg/L、SS≤400 mg/L、TN≤100 mg/L、NH3-N≤35 mg/L、TP≤8 mg/L时,处理出水pH为6~9、COD≤30 mg/L、SS≤5 mg/L、TN≤1.5 mg/L、NH3-N≤1.5 mg/L、TP≤0.3 mg/L,出水水质达到《地面水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅳ类标准。该工程运行成本为2.76元/t。
某污水处理工程针对硫氰酸红霉素生产废水成分复杂、含量高、生物降解性差的特点,采用“催化微电解、水解酸化、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、循环活性污泥处理系统(CASS)、Fenton氧化、曝气生物滤池(BAF)”的工艺路线对其进行处理。调试运行结果表明,经该组合工艺处理后,出水各项指标均低于《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)的要求。该工艺可满足大规模硫氰酸红霉素生产废水处理需要。
某电厂反渗透系统运行中出现压力偏高、出力偏低以及清洗频繁等问题,对反渗透膜片的ICP、SEM-EDX以及GC-MS等分析结果表明,有机污堵是造成反渗透系统故障的主要原因。采用NaOH、EDTA和SDS对膜片进行静态清洗试验,结果表明,EDTA碱洗对反渗透有机污堵清洗效果最好。采用EDTA碱洗和酸洗相结合的清洗方案对工程设备进行清洗后,反渗透运行压力和产水量基本恢复至初始状态。此外,结合电厂的实际运行情况,对水处理系统提出了运行优化方案。
除盐水箱出水电导率升高在电厂时有发生,针对除盐水箱出水电导率升高现象,通过理论计算和案例介绍,从3个方面进行了原因分析。分析原因包括:除盐水箱顶部密封不严,水箱内壁防腐层缺陷,以及锅炉补给水系统出现设备异常。在对各项原因进行分析的基础上,指出了相应的解决方法。