吸附法是应用最为广泛且成本低廉的工业水处理方法之一。传统吸附剂因其性能单一、不易分离回收等缺点在应用中受到诸多局限。磁性纳米吸附剂因具有粒径小、比表面积大、可再生和易于固液分离等优点受到广泛关注。综述了磁性纳米吸附剂的制备方法、吸附性能及其在废水处理中的应用研究进展,以期为相关领域研究提供参考。
为避免造成水体富营养化,污水排放前必须进行脱氮除磷处理。与传统技术相比,新型同步脱氮除磷技术具有能耗低、占地小等特点,是污水处理领域中新的工程应用方向。介绍了生物法、物理化学法、生物电化学法和生物诱导矿化法4类同步脱氮除磷技术的原理、特点及影响因素。其中,生物诱导矿化法作为新型的生物-矿物结晶耦合处理技术,在降低运行成本和磷资源回收方面具有较大的优势,成为污水脱氮除磷领域的研究热点。
对胞外聚合物(EPS)的形成机理、组成、分类进行了总结,并分析了其组分性质及其对EPS性能的影响。探讨了EPS在生物膜和颗粒污泥形成过程中的作用及对污水处理的影响,论述了影响污水生物处理过程中EPS产生和组成的因素,并对控制EPS产生和组成的方法和措施进行了阐述。
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物,具有良好的黏附性、机械性能和稳定性,广泛应用于纺织、食品和医药等行业。但PVA属于典型的难生物降解高分子物质,其废水COD高,可生化性差,直接排放会严重污染水体。简要介绍了PVA的生产分布和污染特征;统计分析了国内外关于含PVA废水处理的相关文献;综述了含PVA废水物化、生物及其组合工艺处理的研究现状;总结了含PVA废水处理的典型工程案例;揭示了当前工程应用中存在的若干问题以及行业发展方向。
大规模、集约化的水产养殖基地在养殖期间会定期以清塘的方式外排大量含氮磷、重金属等污染物的废水和固体废弃物,未达标处理的废水和固体废弃物极易导致周边水体等环境介质发生严重污染,给生态安全与人类健康带来潜在威胁。基于水产养殖废水及固体废弃物的组成与特点,总结了当前水产养殖污废的主要处理技术,同时介绍了近年逐渐发展起来的新型养殖模式——多营养级综合养殖模式及其优势,并对今后水产业的可持续发展进行了展望。
采用水热法将GO和TNTs复合,制备了一种新型还原氧化石墨烯/二氧化钛纳米管复合材料(rGO/TNTs)。采用BET、XRD、FT-IR对制备的材料进行了表征,并研究了rGO/TNTs协同降解水中Cr(Ⅵ)和苯酚的性能。结果表明,在Cr(Ⅵ)和苯酚共存二元体系中,rGO/TNTs对Cr(Ⅵ)和苯酚的光催化降解反应动力学常数约为其各自单体系的6.3倍和1.2倍;低pH可促进Cr(Ⅵ)和苯酚的去除,而共存无机阴离子对其具有抑制作用。·OH和空穴主导苯酚降解,光生电子直接还原Cr(Ⅵ)。
采用慢速滴碱法制备出新型无机絮凝剂聚合氯化钛(PTC)。采用FT-IR、SEM对其结构进行了表征,并研究了碱化度、pH、PTC投加量、温度、共存离子对PTC混凝处理水中F-效果的影响。结果表明,当pH为3~4,碱化度为1.5,PTC投加量(以Ti计)为1 000 mg/L时,混凝处理效果最好,F-去除率在95%以上。将其应用于实际水样,处理后水中F-含量符合国家排放标准的要求。
通过静态沉降实验,考察了氢自养反硝化细菌(HTB)在不同水质条件下对纳米零价铁(nZVI)沉降性能的影响。结果表明:当体系中腐殖酸(HA)质量浓度为10 mg/L时,1/3HTB对nZVI沉降性的抑制作用最明显。K+和Ca2+对nZVI的沉降有促进作用;K+浓度为3、6 mmol/L时,HTB对nZVI的沉降性有抑制作用,在不同浓度Ca2+条件下,HTB对nZVI的沉降性均有促进作用,可加速nZVI的沉降。
含铬废水蒸发系统结垢会给设备安全、连续、低成本运行带来不利影响,因此对含铬废水蒸发系统结垢趋势进行预测十分必要。在研究较为成熟的预测油田水结垢趋势的稳定指数(SAI)模型基础上,研究了铬化工行业产生的高浓度含铬废水结垢趋势预测问题。通过分析温度、硬度、铬离子浓度等因素对含铬废水蒸发系统碳酸钙结垢量的影响,并运用Matlab中cftool工具对实验数据进行拟合,实现了对SAI模型的优化与改进。优化后的稳定指数(SAII)可以对含铬废水蒸发系统结垢趋势进行更准确地预测。
以玉米淀粉和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,硝酸铈铵为引发剂,合成阳离子型接枝淀粉St-g-PDMC。通过正交实验对St-g-PDMC的合成条件进行了优化,并采用FTIR和SEM对产物的结构进行了表征。结果表明,St-g-PDMC的最佳合成条件:淀粉2 g,m(St):m(DMC)=1:1.25,引发剂质量0.6 g,反应温度60℃,反应时间5 h。在此条件下,合成的St-g-PDMC中氮为3.40%,接枝率101.8%。以质量分数为2%的高岭土悬浊液为模拟水样,研究了St-g-PDMC的絮凝性能。
为解决河南某化工厂硝化棉高浓度有机废水处理困难问题,对串联ASBR反应器处理该废水的启动过程进行了研究。结果表明:控制水温为35℃,将进水COD从2 000 mg/L逐步提高到20 000 mg/L,HRT由10 d缩短为8 d,经过146 d,COD去除率可稳定在40%以上,实现反应器成功启动。启动过程中,出水VFA大部分保持在130mg/L以下,平均出水pH为7.2。反应器启动末期,出水B/C高达0.72,显著改善了废水的可生化性,为后续处理提供了有利条件。
以病死鲤鱼为原料在600℃下热解制备了鲤鱼肉骨生物炭(CMBB),探讨了CMBB对水中Cd2+的吸附特性。结果表明,CMBB对Cd2+的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附速率受内扩散机制控制;等温吸附过程符合Langmuir、Temkin和Langmuir-Freundlich等温吸附模型;该吸附为一个自发的熵增吸热过程。CMBB在较宽的pH范围(4~8)内对Cd2+具有较好的去除率(>98%);离子强度对Cd2+的去除影响不大。
以2-甲基咪唑、醋酸锌与硝酸铈为原料,在常温下制备了系列掺入Ce的ZIF-8金属有机框架材料,然后通过高温焙烧制得表面有缺陷的Ce-ZnO微纳米材料。利用XRD、TG、SEM等对制备的Ce-ZnO进行了表征,并以高压汞灯为光源,以有机染料罗丹明B为目标污染物,考察了Ce-ZnO的光催化活性。结果表明,相比于ZIF-8高温热解制得的ZnO,Ce-ZnO具有更好的光催化活性和稳定性,当Ce掺杂量为1.0%时,其性能最佳。
从动力学与热力学角度研究了膨润土浓度、吸附时间、温度对膨润土吸附Pb(Ⅱ)性能的影响。结果表明,膨润土对Pb(Ⅱ)具有较强的吸附性能。吸附速率k为0.09 g/(mg·h),服从假二级吸附动力学方程;吸附率随膨润土浓度、温度的升高而提高;膨润土对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型;该吸附是一个自发、吸热,物理表面吸附和化学离子交换吸附并存的吸附过程。
对比研究了2个平行的不同滤料生态滤池净化校园生活污水的效果、特性。结果表明:当HRT=8 h时,竹丝+凹土陶粒混合滤料生态滤池对TN、TP的平均去除率分别达到90.5%、93.7%;竹丝滤料生态滤池对TN、TP的平均去除率分别为81.8%和84.4%。对2个生态滤池氮素去除率进行回归分析,建立了相对稳定的NH4+-N、TN去除率回归方程。
采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对无活性烟曲霉菌体(AFB)进行化学修饰,对比研究了AFB和改性后的烟曲霉菌体(MAFB)对阴离子染料刚果红(CR)的吸附性能。结果表明,AFB和MAFB均可有效吸附溶液中的CR;相比于AFB,MAFB对CR的吸附效果明显增强。吸附过程符合伪二级动力学模型以及Freundlich等温线模型。氨基是吸附CR的主要基团,羟基和羧基则起着一定的作用。
为实现氧化铁红高氨氮废水的部分亚硝化-厌氧氨氧化处理,研究采用沸石序批式反应器(ZSBR),以获得高效稳定的部分亚硝化。ZSBR以碳酸钠作为外加碱度,通过调控FA与FNA实现稳定的亚硝化,并通过调节碱度投加比与出水pH控制反应器亚硝化进程。结果表明,启动后的ZSBR亚硝化率≥ 95%,出水m(NO2--N)/m(NH4+-N)保持在1.1~1.5,最高亚硝化负荷达到0.72 kg/(m3·d),实现了AOB的富集与NOB的抑制,其中AOB(Nitrosomoadaceae)的相对丰度达到51.5%,未检测出NOB。
某资源回收中心的废液中砷高达142 000 mg/L,铜为15 800 mg/L,废液pH < 0。该废液经NaHSO3还原、过滤、烘干可回收As2O3;所得滤液经铁置换可回收海绵铜。采用正交试验对As2O3、铜回收的工艺条件进行了优化。结果表明:在最佳工艺条件下,砷回收率达95.0%,所得As2O3质量分数达94.0%;铜回收率为98.0%,所得铜渣中铜质量分数达90.5%。回收所得As2O3、铜渣均达到工业原料标准。回收砷和铜的废液经后续处理后达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)要求。
按照碳源优配原则优化分配进水流量,进行多段进水和进水比例可变条件下SBR脱氮效果研究。实验结果表明,采用SBR三段进水模式,当进水流量比为3:2:1时,系统脱氮效果最佳,此时NH4+-N、TN去除率分别为80.5%、67.4%。采用碳源优配原则对实际高氮印染废水处理工程进行提标改造,最终出水TN和NH4+-N均能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4278-2012)的间接排放标准。
使用Fluent欧拉-欧拉多相流模型对电磁力作用下的油-海水混合流进行了数值模拟,并对电磁分离装置的分离特性进行了详细分析。分析结果表明:油水分离率随入口速度及油珠体积分数的减小而增大,随油珠粒径的增大而增大,并且存在一定的电磁力密度使其达到最大。入口速度及入口油珠体积分数越小、电磁力密度及油珠粒径越大,收油口含油率越高、排污测含油率越低。
对比研究了A/O和A/O复合生物膜工艺处理石油炼化废水的效能,并对其微生物群落结构进行了分析。结果表明,A/O复合生物膜工艺对废水中COD、NH4+-N和TN的去除率分别为99%、95.5%和94.5%,高于A/O工艺的95%、80%和79%。投加填料提高了污泥VSS/TSS值和SVI值,同时促进了系统石油降解菌(缺氧池:Xanthomonas、Clostridium、Anaerolinea和Alcaligenes;好氧池:Clostridium、Pseudomonas和Comamonas)和硝化反硝化菌(缺氧池:Enterobacter、Zoogloea和Hyphomicrobium;好氧池:Nitrospira、Pseudomonas和Burkholderia)的富集。
合成了一种高效反相破乳剂MH-9,并将其与破乳剂MC-9368配合使用处理采油污水。瓶试实验结果表明,当MH-9与MC-9368投加量分别为30、40 mg/L时,脱水率高达95.3%。中试实验结果表明,MH-9与MC-9368配合使用能够将三相分离器的水相出口含油量降低50%左右,同时将分水速率从200 m3/h提升到300 m3/h。该复合配方优化了平台集输系统,解决了陆地联合站高负荷海洋平台来液的问题,并且综合加药量低,环保,经济性好。
提出了采用离子色谱法同时检测热力系统水汽中的甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸及无机阴离子。选用IonPac AS11-HC阴离子分析柱对样品进行分离,并用KOH溶液作为淋洗液进行梯度淋洗。研究表明,9种组分的质量浓度在0.05~0.8 mg/L范围内呈线性,方法检出限为0.009~0.02 mg/L,各组分测量值精密度为0.77%~1.50%。采用该方法测定腐殖酸的高温分解水样,并进行实际样品回收率试验,测得回收率在85.0%~110%。
根据河南郑州某中药生产企业废水的排放特点和水质,并结合类似废水处理的实际工程经验及实验研究结果,确定采用"混凝沉淀+ABR(厌氧折流板反应器)+UBF(上流式污泥床过滤器)+曝气沉淀+A/O"的主要处理工艺及"曝气生物滤池+过滤"的深度处理工艺对其进行处理。实际运行结果表明,最终处理出水水质能够稳定达到《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB 21906-2008)表2规定的排放标准。
介绍了上海天山水质净化厂升级改造工程的设计、改造措施及运行情况。该污水处理厂改造工程设计采用改良型两段活性污泥工艺。实际运行结果表明,改良后的污水处理工艺对污水中COD、BOD5、NH4+-N、TN、SS和TP的去除率分别稳定维持在87.8%~90.7%、93.2%~94.7%、91.3%~96.9%、64.2%~78.8%、91.7%~93.5%和78.0%~86.4%,各项出水水质指标相较改造前都明显降低,除TP外,其余各项水质指标均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准。工艺运行稳定高效、抗冲击负荷能力强。
某1 000 MW汽轮机启动后不久,中低压缸导汽管2#膨胀节突然发生爆破,被迫紧急停运。通过对波纹管膨胀节爆破部位进行积盐化学分析以及金相检查、SEM和能谱分析,查明膨胀节底部大量积盐和异常积水提供了氯离子腐蚀环境,其与316L不锈钢敏感材质和应力共同作用,导致膨胀节发生应力腐蚀破裂。
某火电厂循环水系统有多种补水水源,其中之一为铝冶炼厂蒸汽凝结水。由于在生产过程中发生液碱漏入凝结水系统,受污染的凝结水又回用补入循环水系统,导致该火电厂循环水受到污染。通过采取科学合理的应对处理措施,循环水水质恢复正常,未造成设备腐蚀、结垢等不良后果。