固定化光合细菌因其处理效率高、抗环境影响因子强、稳定性好、便于存储与运输等优点在水污染治理中得到广泛应用。介绍了几种常见的固定化载体材料和固定化方法,并评述了固定化光合细菌反应特性变化。主要综述了国内外对固定化光合细菌在各类污水及底泥处理中的应用及研究现状,并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。
废水中的金属元素是污染环境的主要因素之一,对废水中的金属元素进行分离回收可以充分利用资源,减少污染。通过膜分离技术进行二次金属资源的回收和水的回用处理已有大量研究,并在工程实践中获得效益。综述了几种常见的膜分离技术,分析了各种技术在金属分离及回收中的适用条件和局限性,并对膜分离技术在金属废水资源化中的应用前景及发展进行了展望。
长江作为我国多个城市的工业用水和饮用水水源地,其水质直接影响到周边居民生活和工业生产。对长江流域药品和个人护理用品的污染现状、污染来源、污染控制及污染监测等方面进行总结和阐述,并与国内外地区进行了比较。药品和个人护理用品在长江流域的污染主要以抗生素为主,污水处理厂和养殖产业等是其污染的主要来源。
胞外聚合物(EPS)作为一种新兴的生物吸附剂,在废水处理中起着越来越重要的作用。由于其与细菌表面含有许多类似的物质及官能团,因此在吸附污染物性能方面与细菌相同甚至比细菌要好。介绍了EPS的组成成分、分类以及提取方法,并在此基础上论述了EPS吸附去除不同类型污染物时的吸附作用机理。阐明了EPS中不同组分及官能团在去除污染物时所起的作用,并对EPS作为生物吸附剂吸附污染废水这一技术进行了展望。
研究了200、500、1 000 mm/d 3种不同水力负荷条件下人工湿地-稳定塘组合系统对污水中污染物的处理效果,分析了组合系统的抗污染负荷能力。研究表明,水力负荷对人工湿地-稳定塘组合系统处理生活污水的去除效果有较大的影响,随着水力负荷的降低,去除率逐渐升高。CODCr、TN、NH4+-N去除率分别达到72.09%、51.68%、62.54%,组合系统具有较好的抗污染负荷冲击能力,出水能保持相对稳定。
使用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理牛血清白蛋白(BSA)溶液,研究了不同PAC投量下组合工艺的膜污染情况。结果表明,PAC本身对膜污染无明显贡献,PAC吸附BSA后使得膜通量急剧下降;PAC对改善BSA溶液通过超滤的膜通量和膜污染阻力均有一个最佳投加值;PAC在膜表面形成的滤饼层对膜通量改善作用明显;PAC滤饼层主要形成可逆污染,而水中BSA则是不可逆膜污染。
以过氧化氢为氧化剂、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)为混凝剂对高含硫废水进行控制氧化处理,考察了混凝强化机制对脱硫效果的影响。结果表明,在PDM投加质量浓度为1.0 mg/L,初始pH为6,过氧化氢投加量为9 mL/L,反应时间为15 min的条件下,混凝强化体系中硫化物去除率达99.09%,单质硫产量为1 588.5 mg/L,较普通反应体系分别提高了1%和14%;SO42-产量为209.69 mg/L,较普通体系降低了8%。
通过人工投加Cu2+对驯化污泥进行破坏性实验,观察了Cu2+对活性污泥氨氮、COD降解及其碘硝基四氮唑脱氢酶(INT-ETS)活性、比氧摄取速率(SOUR)、氨摄取速率(AUR)的影响。当加入1~10 mg/L Cu2+时,受到影响的微生物系统和活性污泥可在后期的培养驯化中恢复其相关功能,指标可恢复至未投加Cu2+时的水平;当Cu2+质量浓度达到25 mg/L时,系统受到较为严重的破坏,无法自我修复。
纳滤和反渗透膜表面形貌结构、亲疏水性的性质与膜脱盐率、水通量等性能存在一定关系。对几款商用纳滤、反渗透膜进行表面形貌结构、表面粗糙度、亲水性表征。结果表明,纳滤膜表面平整粗糙度低、亲水性强、脱盐率较低,但水通量高。反渗透膜表面存在大量疏松的峰谷结构,比纳滤膜粗糙度更大、亲水性强。对比两款海水反渗透膜,推测调整反渗透膜“叶片”大小和数量可调节反渗透膜的脱盐率和水通量性能。
利用石墨烯的还原性与过渡金属盐类的氧化性,制备得到分别负载有铬和钴的还原氧化石墨烯(RGO)复合材料RGO/Cr和RGO/Co,并将其应用于对Hg2+的吸附。结果表明:RGO/Cr比RGO/Co及RGO具有更大比表面积,负载铬和钴后RGO的亲水性能显著增加。Langmuir拟合RGO、RGO/Cr、RGO/Co对Hg2+的理论单层最大吸附容量分别为128.98、181.86、146.86 mg/g,同时吸附过程均符合伪一级和伪二级动力学模型。
通过混凝和Fenton相结合的方法处理伪装涂料废水。以COD为考察指标,讨论了混凝剂的种类、投加量、pH、助凝剂的添加等因素对混凝实验的影响及pH、H2O2和FeSO4投加量对Fenton氧化实验的影响。混凝-Fenton氧化法可有效地降低废水的COD,使其达到《污水排入城市下水道水质标准》(CJ 3082—1999)的排放要求(≤500 mg/L),COD的总去除率可达98.7%。
研究了电解电压对电多相催化法处理染料废水的影响。结果表明:在模拟染料废水质量浓度为300mg/L,pH为6.8,反应时间为1 h,极板间距为6 cm,曝气量为0.08 m3/h,Na2SO4投加质量浓度为800 mg/L的条件下,染料脱色率最高可达到94.36%,CODCr最大去除率为43.6%。电解电压是电多相催化氧化法中的重要影响因素,合理选择电解电压对于提高电流效率、降低能耗、加快有机物去除率尤为重要。
采用缺氧(A)-平板膜生物反应器(A-MBR)中试设备于不同负荷下连续运行处理实际焦化废水,并与柳钢缺氧-好氧(A-O)活性污泥处理工艺的去除效果进行了对比。结果表明,运行期间A-MBR工艺的处理效果优于A-O工艺。随着运行负荷的不断提高,A-MBR工艺对COD去除率基本高于A-O工艺。A-MBR工艺对NH3-N、酚类和氰化物均有较高的去除率,化学在线清洗可有效缓解平板MBR膜污染。
采用Fenton-NaClO组合氧化法对煤制甲醇污水进行深度处理。确定了最佳的Fenton氧化条件:H2O2投加量为90 mmol/L,Fe2+浓度为30 mmol/L,pH=4,反应时间为60 min。最佳的NaClO氧化条件:pH=6,NaClO浓度为40 mmol/L,反应时间为60 min。经Fenton-NaClO组合氧化法处理后,出水COD、氨氮分别从280、130 mg/L降到43、8 mg/L,均可满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中规定的一级排放标准。采用Fenton-NaClO组合氧化法对煤制甲醇污水进行深度处理。确定了最佳的Fenton氧化条件:H2O2投加量为90 mmol/L,Fe2+浓度为30 mmol/L,pH=4,反应时间为60 min。最佳的NaClO氧化条件:pH=6,NaClO浓度为40 mmol/L,反应时间为60 min。经Fenton-NaClO组合氧化法处理后,出水COD、氨氮分别从280、130 mg/L降到43、8 mg/L,均可满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中规定的一级排放标准。
以电厂粉煤灰为原料,在传统碱熔-水热法中引入脱硅工艺制备粉煤灰基方钠石,运用XRD和SEM对其进行物相和形貌表征,并通过研究不同因素条件下Pb2+的吸附行为来考察Pb2+在粉煤灰基方钠石上的吸附特性。结果表明:在碱度4.5 mol/L、晶化时间12 h、晶化温度100 ℃条件下能够合成出较高纯度的粉煤灰基方钠石;合成的方钠石相比原状粉煤灰吸附能力显著提高,对Pb2+具有显著的去除效果,可作为重金属处置的高效吸附剂。
针对神华煤化工某循环水系统的特点,模拟现场运行水质,通过静态阻垢分散实验、旋转挂片腐蚀实验、动态阻垢缓蚀实验开发出采用新型羧酸类共聚物接枝天然高分子化合物和聚环氧琥珀酸为主要成分的无磷水处理药剂。与传统含磷药剂和无磷药剂实验比较,新型无磷水处理药剂缓蚀、阻垢处理性能均优于传统含磷配方药剂,在煤化工循环水系统现场应用,取得良好的处理效果。
将具有螯合功能的黄原酸基和酰胺基接枝到交联淀粉分子结构中,制备了高分子重金属螯合絮凝剂ISXA。螯合絮凝实验结果表明,单独投加ISXA能够有效螯合水中游离态与络合态重金属离子。在处理含浊重金属水样时,浊度得到了明显的去除,同时提升了重金属的去除率。ISXA对重金属离子的螯合表现出明显的选择性,优先顺序为:Cu2+ > Pb2+ > Cd2+ > Cu-EDTA。同时对ISXA的实用性和经济性进行了评价。
研究开发了一种绿色环保的复合有机稳定剂,可替代铜盐用于异噻唑啉酮杀菌剂产品(Ⅱ类产品),从而避免重金属对环境的危害。且采用新稳定剂的异噻唑啉酮Ⅰ类产品可以直接加水稀释成Ⅱ类产品,不需要补加铜盐或其他稳定剂。采用新稳定剂的异噻唑啉酮杀菌剂产品(Ⅰ类和Ⅱ类),不仅具有更好的稳定性,而且具有更高的杀菌效率。
采用失重法研究了2-巯基苯并咪唑、三乙醇胺、碘化钾单独使用时在0.5 mol/L硫酸中对碳钢的缓蚀效果。研究表明,单独使用3种缓蚀剂添加量较大。为了减少缓蚀剂用量,降低成本,进行了三元复配。通过正交及平行实验得到最佳三元复配缓蚀剂,当2-巯基苯并咪唑、三乙醇胺、碘化钾三者质量浓度比为1∶10∶3,总用量为140 mg/L时,缓蚀率可达到96.58%。同时对缓蚀剂的缓蚀机理及各组分间的协同作用进行了探讨。
采用化学共沉淀法制备Fe3O4纳米颗粒,并对其组成和形貌进行了表征。结果表明:Fe3O4颗粒近似球形,粒径20 nm,呈立方晶型。在磁场作用下,200 mg/L的Fe3O4与150 mg/L的阳离子破乳剂LY复配使用,使模拟含油污水中的油由413.4 mg/L降至27.4 mg/L,除油率达到93.3%。Zeta电位测试表明,Fe3O4与LY复配可中和油滴表面电荷。Fe3O4用乙醇、去离子水超声水洗再生,重复使用3次,其除油率仍在60%以上。
利用自制的膜电极进行膜电容去离子(MCDI)实验,并对离子交换膜的性能指标进行了表征。探讨了各因素对膜电容去离子效果的影响,确定了最佳参数。研究结果表明,对于安装1对电极、电极面积共400 cm2的实验装置,电吸附的最佳操作条件:施加电压1.2 V、进水流速17.0 mL/min、Zn2+ 45 mg/L,最佳条件下对Zn2+的去除率为97.64%。在对矿山开采废水处理时,MCDI的TDS吸附量为26.61 mg/g,高于电容去离子(CDI)的18.75 mg/g。
针对高盐高硬稠油污水回用需求,结合注汽锅炉用水标准,比选出蒸馏法作为污水脱盐首选方案。根据同一水性和产水规模,分别采用机械压缩、热力压缩、多效蒸发等蒸馏工艺进行脱盐装置设计,从装置规模、公用需求、产品能耗等方面进行对比,并从投资和运行成本角度进行综合评价。结果表明,在蒸汽昂贵,电价便宜地区,采用机械压缩占绝对优势;废蒸汽场合采用多效蒸发较为经济;廉价高压蒸汽场合,宜采用热力压缩。
在硫酸介质中以及在十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)存在条件下,对痕量Cr(Ⅵ)催化溴酸钾氧化孔雀石绿褪色的反应进行了研究,建立了测定痕量Cr(Ⅵ)的新方法,研究了影响褪色反应的因素。在优化实验条件下,方法的线性范围0~60 μg/L,检出限为7.5×10-4 μg/L。该法用于测定电镀废水中的铬(Ⅵ),相对标准偏差(n=6)为2.1%,结果与原子吸收法相符。
介绍了喷水织造废水的中水回用工程,该工程采用了絮凝气浮+深层过滤+钠离子交换+电渗析为主体的工艺,阐述了各处理阶段的设计、运行参数和经济技术指标等,设计处理规模为3 000 m3/d。实践证明,喷水织造废水经过该工艺处理后,出水COD≤30 mg/L、硬度≤60 mg/L、电导率≤850 μS/cm,可以满足喷水织机的用水要求。该工程可为大型喷水织造企业回用污水厂的设计、建造和运行提供参考。
采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反应器(MBR)+过滤+反渗透(RO)组合工艺,对某电镀企业生产废水进行深度处理和回用。首先通过混凝沉淀、生化和过滤去除重金属、有机物和悬浮物,然后利用RO系统去除剩余的有机物和盐分。实际运行结果表明,RO淡水水质可满足企业生产工艺用水水质要求,RO浓水水质达到了《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)表2中的新建企业水污染物排放限值。
介绍了超滤技术在某纺织有限公司喷水织机废水回用项目中的应用。实践表明,超滤膜运行通量48L/(m2·h)以下,化学加强反洗加入400 mg/L次氯酸钠、400 mg/L氢氧化钠、500 mg/L盐酸能有效控制膜污染,系统运行稳定,超滤直接运行费用为0.249元/t,系统出水水质符合喷水织机用水要求,超滤技术在喷水织机废水回用中具有先进性和可靠性。
天津大港区某化工企业使用淡化海水作为循环冷却水的补水,针对淡化海水腐蚀性强的特性,使用补水管道缓蚀剂和循环水系统缓蚀剂,同时配合杀菌剂,提出循环水成套处理方案。经过4 a的现场应用,该循环水系统总铁平均质量浓度低于0.5 mg/L,碳钢挂片和监测管的平均腐蚀率为0.012 mm/a,监测管沉积速率为6.08 mcm,符合《工业循环冷却水处理设计规范》(GB 50050—2007)要求。
以内蒙古某生物公司热电厂内的纯水生产系统为例,分析了其反渗透工艺在运行过程中出现的膜污染问题。在现有工艺的基础上进行调整,保证反渗透工艺的稳定运行。系统在调整前,反渗透膜的运行周期仅1个月。通过对系统加药量的控制和工艺的改进,延长了反渗透膜的运行周期,降低了反渗透膜的化学清洗费用。