随着铜在工业生产中的广泛应用,铜污染废水的排放量逐渐增加,由于溶解性铜的生物毒性,铜污染废水的处理日益引起人们的重视。针对近五年来对废水中铜去除的研究,文章介绍了沉淀法、吸附法、离子交换法、电化学法,并对已有文献中的技术特点进行了简要总结与分析。对水体中除铜的未来发展方向进行了分析。分析表明,结合原始水质特点,多种方法的工艺组合是从水体中去除铜的未来重点研究方向之一。
电吸附是一种相对新兴的水处理技术,其中电极是制约电吸附性能的关键因素,也是电吸附研究的热点。综述了近年来电吸附电极的研究情况,主要介绍了以活性炭(纤维)、石墨烯、炭气凝胶、碳纳米材料为原材料的电极制备研究进展。其中石墨烯和碳纳米材料基体电极具有良好的循环使用性能和高吸附容量,是目前最具应用前景的一类电吸附电极,是今后电吸附电极研究的主要方向。
Fenton试剂是由H.J.H.Fenton在120年前首次发现的,其通过Fe2+与H2O2反应,生产具有强氧化性的活性物种,将有机分子矿化为CO2和H2O,广泛应用于污水处理、地表水修复等领域,是一种具有广阔应用前景的污染物治理技术。关于其作用机理,目前尚未形成统一看法,总结了Fenton试剂在机理和动力学方面的研究成果,并对不同机理进行了评价,最后对该体系的理论研究进行了展望。
简述了石墨烯的基本结构以及氧化石墨烯在结构上的优越性。概述了氧化石墨烯的主要改性方法。针对不同的影响因素,总结了改性氧化石墨烯对废水中重金属的吸附效果。对去除水体中重金属的反应机理进行了归纳,指出了改性氧化石墨烯目前应用在污水处理中存在的问题及应用前景。
鉴于常规处理方法在高浓度有机废水处理方面存在的问题以及湿式氧化技术的巨大技术优势,文章介绍了国内外高浓度有机废水在湿式氧化处理的研究现状,评述了湿式氧化在催化剂失活、材料腐蚀、系统堵塞、投资成本过高等方面存在的问题以及控制方法,并给出了一些建议,以期对研究者有一定的参考。
用硝酸钙和氯化镧对磁铁矿进行改性,考察不同初始浓度、pH、作用时间对含磷废水的吸附效果,进而分析其吸附等温线及动力学特性。结果表明:Langmuir等温吸附方程能很好地描述其等温吸附特性,未改性、硝酸钙改性、氯化镧改性的磁铁矿对磷的吸附饱和量分别为0.068、0.409、2.157 mg/g;未改性、硝酸钙改性、氯化镧改性的磁铁矿分别在pH为12、pH为8~12、pH为4~10时,对磷的吸附效果较好;氯化镧改性磁铁矿对磷的去除率达95%以上且其吸附过程符合二级吸附动力学方程。
采用次氯酸钠氧化与铁盐沉淀组合工艺处理草甘膦模拟废水,总磷去除率大于99%,对草甘膦废水的处理有较好的应用参考价值。实验结果表明,在次氯酸钠溶液投加量为1.5 mL/L,反应pH为7,反应时间1 h的条件下,草甘膦的降解率为96.77%,无机磷的转化率为85.66%;次氯酸钠溶液氧化后再投加n(Fe3+):n (P)为1.2:1的铁盐,沉淀pH为5,可将溶液中转化的无机磷及剩余的草甘膦沉淀去除,总磷去除率大于99%。推测次氯酸钠氧化降解草甘膦的产物为肌氨酸和磷酸。
采用Fenton氧化法对高浓度废乳化液处理进行了研究,基于Box-Behnken响应面法,考察了初始pH、FeSO4·7H2O加入量、H2O2加入量的单独作用和交叉作用,并建立了COD去除率数学模型,结果表明:影响因子显著性FeSO4·7H2O加入量>初始pH > H2O2加入量,初始pH与H2O2加入量的交叉作用显著;数学模型回归性较好,预测最佳COD去除率为89.46%。确定了Fenton氧化最佳条件为:初始pH为4.1,FeSO4·7H2O加入量为22 mmol/L,H2O2加入量为636 mmol/L,验证试验结果为89.11%,与拟合的二次回归模型预测值基本相符。
采用臭氧氧化-A2/O组合工艺对某企业含吡啶有机废水进行处理。小试试验确定臭氧氧化工艺的最佳反应条件:反应时间为120 min,反应初始pH为5,臭氧投加量为1.20 g/L。此时,废水中吡啶和TOC的去除率分别达到35%和36%,B/C由0.22提高至0.36。经臭氧氧化-A2/O组合工艺处理后,出水中的吡啶、TOC、COD质量浓度分别稳定在20、90、350 mg/L以下,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的三级标准,可以排入该企业所在的化工园区集中污水处理厂进行后续处理。
以自备羟基铁(FeOxHy)作为吸附剂,通过吸附剂预沉积超滤的方法,考察吸附磷酸盐前后对超滤膜过滤腐殖酸时的膜通量及膜出水水质的影响。实验结果表明:吸附剂预沉积超滤膜较膜滤,膜比通量升高,水质改善,且存在一个最佳吸附剂投加值0.45 g/L。吸附剂在吸附了一定量磷酸盐后,沉积层致密性变差、粗糙程度变大、膜比通量升高值少,膜出水水质也存在一定程度下降。
采用核桃壳和沸石组合作为曝气生物滤池填料,处理废水中的NH4+-N。试验期间,每天定时监测曝气生物滤池进水和出水的pH、溶解氧、COD、NH4+-N、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等水质指标。考察了核桃壳-沸石曝气生物滤池的脱氮性能,研究了水力负荷和气水比对曝气生物滤池去除NH4+-N效率的影响。此外,研究了曝气生物滤池的沿程特性。试验结果表明,核桃壳和沸石是可取的曝气生物滤池填料,具有较好的硝化能力,能有效地去除污染物。最佳水力负荷为0.04 m/h,最佳气水比为6:1,在此条件下,NH4+-N去除率保持在80%以上。填料层底部向上25~55 cm段为NH4+-N去除高效段。
稠油污水絮凝剂大都是阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),但该絮凝剂在稠油污水中高分子长链的伸展受到高温和高矿化度的影响,絮凝效果大大降低。探讨了一种温敏型絮凝剂PA在不同浓度、温度、及不同浓度无机盐(NaCl和CaCl2)条件下的絮凝作用并与CPAM进行对比。实验结果表明:温敏絮凝剂PA对稠油污水的乳化油和固相悬浮物的去除率较CPAM高,其主要原因是PA在较高温度下发生相分离使溶液亲水性降低、吸附能力增强;温度和无机盐(NaCl、CaCl2)能促进温敏絮凝剂PA对稠油污水中乳化油和固相悬浮物的去除效果。
水体的富营养化主要与硝酸盐和磷酸盐有关,但目前的处理方法大多只对其中一种污染物有去除效果。制备的负载型Fe/Ni双金属复合材料(DOW 3N-Fe/Ni)能实现NO3-和PO43-的同步去除。当NO3--N为20 mg/L,PO43--P为1 mg/L时,NO3-和PO43-的去除率分别可达70%和99%。探讨了DOW 3N-Fe/Ni同步去除NO3-和PO43-的机理,铁镍金属在还原NO3-的过程中被氧化为金属离子或金属氧化物及氢氧化物,并通过Lewis酸碱理论、静电作用及吸附作用去除PO43-,实现NO3-和PO43-的同步去除。
采用电催化氧化-化学沉淀耦合工艺处理化学镀镍废水。正交实验结果表明,电催化氧化优化条件为:槽电压17.5 V,初始pH为7,NaCl投加量为17 g/L,反应时间为90 min;单因素实验结果表明化学沉淀优化条件:不用调节pH,以CaO为沉淀剂,CaO投加量为3 g/L,反应时间30 min。在此工艺条件下,COD、镍离子、总磷去除率分别为94.48%、99.89%、99.96%,最终出水COD为43 mg/L,镍离子质量浓度为0.08 mg/L,总磷质量浓度为0.24 mg/L,可达到《电镀污染物综合排放标准》(GB 21900-2008)表3中水污染物特别排放限值的要求。
采用低C/N污水驯化的污泥为试验对象,以比耗氧速率和脱氢酶活性为表征,研究在超声频率为20 kHz,功率密度为0~0.35 W/mL、辐照时间为0~60 min处理后污泥活性的变化。结果显示,当采用声能密度和辐照时间为0.2 W/mL和12 min时,提高污泥活性的效果最显著。探究最佳条件下超声处理后0~10 h污泥活性的变化规律,发现辐照后5 h污泥活性达到最大,随后逐渐下降,直到8~10 h促进作用基本消失。采用辐照污泥比例分别为5%、15%和25%时,得出的最佳辐照污泥比例为15%,COD、氨氮、总磷出水浓度比对照组分别降低39.6%、37.1%、14.9%。
考察了零价铁和生物填料的投加对洁霉素废水水解酸化处理效果的强化作用,试验在3个平行的反应器中进行:投加零价铁的反应器(R1)、投加生物填料的反应器(R2)以及普通反应器(R0)。结果表明:在稳定运行时期,R1和R2的COD去除率、酸化率和出水B/C均明显高于R0。零价铁和生物填料的投加都对水解酸化起到了强化作用,提高了废水的可生化性,同时也都提高了反应器抗水质冲击负荷的能力。
选取焦粉和活性焦两种类活性炭材料,采用HNO3氧化、HNO3-N2联用和负载TiO2对其进行改性。通过对焦化废水去除效果的比较,确定最佳改性方法。并采用SEM-EDS、XRD和FTIR对改性前后类活性炭材料的组成、晶体结构和表面官能团的变化进行分析。结果显示,焦粉采用HNO3-N2联用活化不仅可以增加其表面官能团,还能够增加内部孔隙率;活性焦采用负载具有催化氧化作用的TiO2可以有效提高对有机物的去除效果。
研究了利用新型多元微电解联合催化氧化技术处理高浓度制药废水。在制药废水pH=3.5时,随着微电解处理停留时间的延长,其COD去除率不断上升,最高可达60%。催化氧化过程中使用双氧水为氧化剂,最佳添加量和反应pH分别为0.2%、3.0。为保证微电解稳定高效,进行了两级微电解+催化氧化处理制药废水的中试研究。结果表明,两级微电解耦合催化氧化处理制药废水中试COD去除效果稳定,微电解停留3 h时,最高去除率可达68.5%。
以某工业园区印染废水处理厂二级生化出水为处理对象,采用预氧化+膜生物反应器(MBR)+反渗透(RO)的组合工艺对其进行深度处理,以达到企业回用水要求。实验结果表明,在进水COD为105~120 mg/L,色度为50倍的条件下,当氧化剂用量为3 mg/L,MBR水力停留时间为3~3.5 h时,组合工艺的出水COD ≤ 5 mg/L,色度≤ 5倍,电导率≤ 20μS/cm,出水水质满足企业回用水要求,RO浓水COD ≤ 120 mg/L,色度≤ 50倍,达到排放标准。
以海泡石为载体,采用化学沉淀法制备了负载型Bi2O3光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、UV-vis对光催化剂进行了表征。以孔雀石绿为模型降解物考察了光催化剂的光催化活性,重点研究了光催化剂投加量、孔雀石绿溶液初始pH及溶液初始浓度对降解效果的影响。结果表明:当光催化剂投加量为1.0 g/L,孔雀石绿溶液初始pH为7,溶液初始质量浓度为50 mg/L,光照30 min,孔雀石绿的降解率达到95.7%,孔雀石绿溶液初始浓度越高,越不容易被降解,但光照60 min,所有浓度的孔雀石绿基本降解完毕,通过重复实验发现,该负载型Bi2O3的稳定性较高。
以硫酸氧钛为钛源,偏钒酸钠为掺杂离子前驱体,尿素为形貌控制剂,通过水热法直接一步合成钒掺杂孔洞空壳TiO2(V/TiO2)的光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等技术对样品进行表征。研究表明,钒元素能够可控地掺杂到TiO2孔洞空壳结构中,并且不影响其形貌。紫外可见光谱表明钒元素的掺入导致吸收峰红移。对V/TiO2降解甲基橙的光催化进行了研究,实验表明V/TiO2孔洞空壳结构拥有更好的光催化性能。
为了准确、快速分析水质中化学需氧量(COD),在分光光度法基础上,提出根据图像颜色特征值测量COD的方法,同时开发了基于图像技术的检测装置。以该装置为平台,进行了水质COD测定条件的优选,并在优选条件下建立最佳颜色特征值与COD浓度的关系模型。最后进行重复性检测和测量结果对比分析。结果表明:该方法相关系数R2=0.99526,检测范围为40~550 mg/L。该装置比国标法和快速法测COD操作简便,并具有较高的准确性。
通过工程实例探讨预处理工艺“气浮-Fenton-混凝沉淀”对于成分复杂、COD浓度高的STP树脂废水的重要性,并验证后续“水解-接触氧化-二沉”生化工艺对该废水处理的可行性。结果表明,该组合工艺处理效果良好,运行稳定可靠,出水水质达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)的三级标准,满足化工园区接管要求。
嘉兴某印染企业采用“水解酸化+A/O+超滤+反渗透”组合工艺对1500 m3/d低浓度印染废水处理装置进行深度处理及回用改造。结果表明:在进水COD、色度和SS均值分别为450 mg/L、80倍和600 mg/L时,RO出水COD、色度和SS分别为15 mg/L、3倍和1 mg/L,系统COD、色度和SS去除率分别达96.7%、96.3%和99.8%。工程总投资489.78万元,运行成本3.53元/m3。一年来系统回用率稳定在53%左右,年节约用水24万t,年减少支出150万余元。
介绍了处理对硝基苯乙酮生产废水的化学/生物/深度处理组合工艺及相关反应条件。其中化学法采用混合酸析和Fenton催化氧化法,通过小试发现,对硝基苯乙酮生产废水混合酸析最佳pH为2.0,Fenton催化氧化的最佳反应条件为pH 3.0、H2O2质量分数0.9%、FeSO4·7H2O 2.5 g/L、反应时间2 h。经过混合酸析-Fenton催化氧化-水解酸化-A/O-臭氧氧化-接触氧化工艺处理后,出水的COD、硝基苯、色度、总氮等指标达到国家污水综合排放三级标准(GB 8978-1996)。
近年来随着发电机组供热量不断增加,机组水汽品质恶化,超过GB/T 12145-2008规定的标准值。介绍了在供热机组锅炉补给水中使用的脱气膜装置的脱气膜结构及安装应用情况,为大容量供热机组解决汽水品质问题提供解决方案。
以山东某大型焦化厂焦化废水常规生化处理出水为原水,采用多介质过滤器-中空纤维超滤膜-DEC吸附树脂过滤器-反渗透膜工艺进行深度处理。结果表明:DEC吸附树脂过滤器出水COD小于60 mg/L,COD去除率大于69%,总氰化物 < 0.2 mg/L,NH3-N < 5 mg/L,SS < 5 mg/L,色度 < 20倍,稳定运行周期大于36 h,出水满足GB 16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》排放要求。DEC吸附树脂过滤器冲洗和再生废水采用纳滤膜回收,产水用于DEC冲洗和树脂再生补水。反渗透膜处理系统水回收率大于65%,稳定运行周期大于70 d。产水电导率小于100μS/cm,浊度小于0.1 NTU,COD小于10 mg/L,满足《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335-2002)中循环水冷却水补水水质标准要求,可回用焦化生产。