相对于传统生物脱氮技术,低能耗和低成本的厌氧氨氧化技术迅速成为市政污水脱氮领域的研究热点。介绍了厌氧氨氧化反应机理的最新研究进展,进一步分析和讨论了采用主流及侧流厌氧氨氧化工艺治理市政污水时氮源污染过程中存在的瓶颈。与侧流厌氧氨氧化工艺相比,主流厌氧氨氧化工艺在市政污水脱氮处理上具有更大的优势和潜力。最后,针对市政污水脱氮处理现状给出了厌氧氨氧化技术需解决的问题和未来发展方向。
电化学氧化是典型的环境友好技术,对难生物降解物质有较好的氧化效果。当前研究热点集中于阳极改性、电化学体系改进和过程参数优化,较少关注电流提供方式(即供电模式)。对电化学氧化技术的供电模式进行综述,介绍了4种供电模式:恒压供电、恒流供电、脉冲供电和动态电流调控;相比于前两者,脉冲模式可有效缓解电化学氧化过程的传质问题,反应效率大大提高。新型供电模式将为电化学氧化技术的进一步工程应用奠定基础。
从煤化工含盐废水一级浓缩技术、浓盐水二级浓缩技术、高浓盐水固化处理技术和结晶盐的处理处置4个方面,综述了国内外关于煤化工含盐废水处理的膜材料、膜浓缩技术设备、蒸发结晶技术设备和杂盐分质结晶回收工艺的研究现状、发展趋势及工程应用情况。着重分析各处理技术的优缺点和应用中存在的问题,同时展望了煤化工含盐废水处理技术的未来研究和发展方向。
研究了泥炭土对UASB处理含酚废水的影响,并对颗粒污泥特性和微生物群落结构进行分析。实验结果表明,泥炭土可提高UASB的运行性能和耐冲击能力。稳定运行期[HRT=20 h,OLR=5.31 kg/(m3·d)],投加泥炭土反应器的COD和总酚的平均去除率为86.26%、91.37%,比对照组提高了3.15%、2.32%。泥炭土可促进颗粒污泥EPS的分泌,提高了颗粒污泥的稳定性和沉降性。投加泥炭土有利于水解菌(Mesotoga)、酚类降解菌(Trichococcus)以及丝状菌(Longilinea和Leptolinea)的富集,促进酚类化合物的进一步降解和转化。
采用短程硝化-反硝化SBR处理模拟氨氮废水,通过调控pH、溶解氧(DO)、温度和曝气时间实现SBR快速启动,并用DO、ORP的一阶导数实时控制反应。结果表明:第20天亚硝化率(NAR)达到95%。采用一阶导数作为控制参数时,NH4+-N去除率与NAR维持在97%以上。通过Slope公式对一阶导数算法进行优化,可达到更加稳定的控制效果。污泥的16S rDNA测序表明,Chloroflexi、Bacteroidetes、Proteobacteria和Actinobacteria是污泥中的优势菌门。在控制污泥龄(SRT)及实时控制条件下,NOB被逐渐淘洗出反应器。
针对工业废水与市政污水协同处理的可行性问题,研究了液晶面板废水对2座不同污水处理厂(G和N)生化工艺各功能段的影响。结果表明,液晶面板废水好氧出水对2座污水处理厂好氧段功能(OUR、COD去除率、硝化作用)的影响均不大,对缺氧段(反硝化作用)和厌氧段(释磷作用)的影响则根据污水厂原效果的不同而不同。N污水处理厂在加入工业废水后反硝化和释磷速率略有降低,但整体功能仍可实现。
针对酸性矿山废水中硫酸盐含量高、pH低,且含有难去除重金属离子等特点,以麦饭石作为微生物固定化基质材料,开展了生物活性及铬离子去除的试验研究。结果表明,含麦饭石的1号固定化颗粒对SO42-、Cr6+和Cr3+的平均去除率分别为91.37%、70.1%、64.1%。与无麦饭石的2号颗粒相比,1号颗粒具有更好的生物活性、去除铬离子和调节pH的能力。
以铝箔酸洗废液为原料,通过酸溶-碱化-水解熟化工序制备聚合硫酸铁铝(PAFS)。用XRD、SEM对产品结构进行表征,并进行净水实验。实验结果表明,在酸浓度为9 mol/L、n(Fe3+):n(Al3+)为4:1、反应温度为110℃、反应时间为4.5 h、碱化度0.6、水解温度为70℃、水解时间4 h、熟化温度为50℃、熟化时间8 h的条件下,制备的聚合硫酸铁铝液体产品呈无定型、多晶体矿混合聚合物结构。污水净化结果表明,除浊率与现有聚合硫酸铁(PFS)的效果相当,COD去除率及沉降时间优于现有聚合氯化铝及PFS。
将纳米Fe3O4投加至上流式厌氧污泥床反应器中,强化厌氧活性污泥降解偶氮染料废水的性能。结果表明,相比于未投加反应器,纳米Fe3O4能显著提高厌氧活性污泥对偶氮染料废水的降解性能,COD去除率、色度去除率及产甲烷量分别提高了61.9%、10.1%和68.1%。同时,纳米Fe3O4增加了厌氧活性污泥的EPS含量,有利于酶F420产生,提升了污泥导电性,有利于活性污泥的稳定性和高效性,具有良好的实际应用前景。
尝试在热解气氛中定量掺入空气制备生物炭,以提高其表面积,并用于吸附去除模拟废水中的磺胺嘧啶。结果表明,随着空气流量的升高,生物炭的微、介孔表面积和孔容均显著提高;当热解温度为700℃时所得生物炭的介孔表面积最大。2种介孔表面积较大的生物炭(BA50800、BA50700)对磺胺嘧啶表现出更强的吸附去除能力,用量为200 mg/L时,其对磺胺嘧啶的去除率接近100%。
采用膜分离技术对秸杆化机浆制浆综合废水进行处理,测定了膜污染物洗脱液的比紫外吸光度、总氮、金属离子含量等,并研究膜污染的形式与污染物构成。结果表明,秸杆化机浆废水经沉淀、微滤、超滤、纳滤、反渗透处理后,COD、电导率、SS、TS、色度分别由24 050 mg/L、8.36 mS/cm、5.8 g/L、18.6 g/L、13 700度降至43 mg/L、0.052 mS/cm、0、0、0,完全达到制浆造纸工业水污染排放标准要求,亦可回用于化机浆生产流程。微滤膜孔堵塞较严重,污染物主要为Si、Mg、Fe、Al、Ca和K;超滤膜污染较轻,Si与Al的胶体物质是主要污染物;纳滤膜污染物主要为Ca、Mg、K;RO膜的污染较轻,主要污染物为Si和Ca。
采用二级转子异形折流板超重力设备(RB2)/O3+H2O2工艺对橡胶促进剂M生产废水进行降解,对比了不同反应体系、反应时间、转速、H2O2浓度、初始pH、气液比对M生产废水COD去除率的影响。结果显示,采用RB2/O3+H2O2工艺,当反应时间为10 min、转速为1 400 r/min、H2O2浓度为50 mmol/L、初始pH为9、气液体积比为0.9时,对M生产废水COD的去除率最高,达到90.66%。
采用酸渗析改进Hummers法制备石墨烯(GR),并用溶胶-凝胶法制备了TiO2/GR复合材料。采用SEM、XRD、FTIR对制得TiO2/GR进行表征,在模拟太阳光下研究水中Cr(Ⅵ)的光催化还原去除,并探讨了太阳光下Cr(Ⅵ)光催化还原的机理。结果显示,GR的加入不会改变TiO2锐钛矿晶型结构,还能有效抑制TiO2颗粒的团聚,煅烧后的TiO2/GR结构稳定。在光催化过程中,GR能提高Cr(Ⅵ)在催化剂表面的吸附量,从而促进Cr(Ⅵ)的光催化还原,30 mg/L Cr(Ⅵ)溶液经过120 min光照后还原率可达84%。在反应体系中加入空穴清除剂EDTA-2Na并隔绝空气均有利于Cr(Ⅵ)光催化还原反应的进行。
通过富集培养从下水道污泥中分离出一株高效油脂降解菌LYC46-2。16S rDNA测序发现其与莴苣不动杆菌(Acinetobacter dijkshoorniae)有99%的一致性。分析该菌的油脂降解性能和影响因素,结果表明:在pH为7.0~10.0、温度为30~35℃、200 r/min条件下培养3 d,对体积分数为2%的花生调和油的降解率达95.7%,体积分数分别为4%、6%时对应的降解率达84.5%、59.7%。对其他餐厨油脂也有较高降解率,如对体积分数为2%的芝麻油、亚麻籽油降解率可达95%以上,对花生油、菜籽油、大豆油、葵花籽油甚至地沟油的降解率也在90%以上。
采用两步法制备了超支化聚羧酸。首先用马来酸酐(MA)和丙烯醇反应得到功能单体AMA,AMA与马来酸酐经自由基聚合得到超支化聚羧酸,考察了反应温度、时间、单体比例、引发剂用量等条件对超支化聚羧酸阻垢率的影响,得到最佳制备工艺。随后探讨了超支化聚羧酸质量浓度、pH、钙离子浓度和存放时长对阻垢率的影响。结果表明,超支化聚羧酸质量浓度在30 mg/L时对碳酸钙和硫酸钙的阻垢率高达95.2%、92.3%。溶液pH为5~9时阻垢性能优良,同时具有高钙容忍度。产物陈放145 d后阻垢性能仍然良好。
以人工合成废水为底物,市政污水厂污泥为接种物,建立单室无膜空气阴极微生物燃料电池(MFC),考察其对水中有机碳和NH4+-N的同步去除性能,并建立微生物电解池(MEC)进行性能对比。结果表明,MFC系统可实现最大的有机碳和NH4+-N去除率,分别为(97.5%±2.7%)和(54.9%±1.8%),最大产电效率为(478.9±32.1)mA/L。MEC系统最大有机碳去除率为(99.5%±0.8%),略高于MFC系统,但其NH4+-N去除率很低,最高仅为(10.2%±0.5%),远低于MFC系统。这是因为MEC系统仅通过厌氧微生物的增殖代谢需求去除NH4+-N,而MFC系统则通过部分硝化和直接氧化作用去除NH4+-N。
考察了聚合氯化铝生产废渣改性前后的组分、性质,及其对污泥脱水性能的改善情况。对酸/碱改性含铝废渣的污泥调理效果进行比较,结果表明:酸改性未能明显改善含铝废渣的污泥调理性能;含铝废渣的碱改性最佳条件为1 mol/L Ca(OH)2,改性3 h,废渣投加量为20 g/L,污泥经调理后沉降比、毛细吸水时间及含水率分别由原先的88%、15.7 s、78.74%降至40%、12.9 s、58.67%。扫描电镜显示碱改性含铝废渣的空隙结构更松散。
采用高铁酸钾降解饮用水中的二氯乙腈(DCAN),考察了反应时间、高铁酸钾投加量、温度和pH对DCAN降解速率的影响。结果表明,当高铁酸钾投加量恒定时,DCAN去除率随时间延长而增加,反应30 min后DCAN去除率基本保持不变。DCAN初始质量浓度不变时加入高铁酸钾,DCAN去除率随高铁酸钾用量的增加而增大。pH对高铁酸钾去除DCAN效果的影响较大,pH为6.5时效果最好。升高温度能一定程度上促进高铁酸钾与DCAN的氧化还原反应。高铁酸钾去除DCAN符合一级反应动力学规律。
以陶瓷基功能超滤膜为核心材料,设计并建造了氧化石墨烯酸液清洗装置,研究了该装置对氧化石墨烯的水洗效果,对陶瓷基功能超滤膜技术参数进行优化,并进行稳定运行试验。
研究了Fenton-SBR组合工艺对实际盐酸溴己新生产废水的运行处理效果,并对SBR反应器抗负荷冲击作用进行分析。结果表明,系统连续运行30 d后,出水COD和NH3-N分别稳定在92、4.3 mg/L左右,且TP低于0.7 mg/L,三者去除率分别为98%、91%、94.5%,说明Fenton-SBR联合工艺对实际制药废水中的有机物有较好的处理效果且满足出水水质要求。反应器在1 400、1 800 mg/L的冲击负荷下,初期COD去除率下降,但末期恢复稳定,而冲击负荷为2 200 mg/L以上时,反应器处理效果显著下降,恢复原进水后恢复正常,说明工艺具有一定抗冲击能力。
传统的老化油处理方法大多存在处理成本高、污染环境、脱水率低、设备占地面积大等缺点,不能满足海上平台老化油的处理要求。构建了真空环境下薄膜对老化油进行快速蒸发的模型。研究结果表明,温度越高、流量越小,老化油的含水率越低。对于含水率为10%的老化油,进油流量为0.15 kg/min、温度为80℃时,老化油脱水率可达90%。经过2次循环脱水后老化油的含水率低于0.5%,达到原油外输标准。
以深圳市茅洲河某黑臭河道水质提升为目标,采用控源截污技术、造流循环系统、曝气增氧技术和生物膜降解技术组合工艺进行治理,经过近3个月的安装调试运行,水质提升效果最终达到预期要求:透明度> 25 cm,ORP > 50 mV,NH3-N < 8 mg/L,DO > 2 mg/L。河道黑臭气味消失,透明度增加,水质改善明显。该组合工艺在技术上切实可行,具有良好的社会与环境效益。
采用多工艺组合(物化、酸相厌氧、曝气沉淀等)对黄姜皂素废水中的硫酸根进行预处理,再用UASB-MBR工艺进一步处理,处理量100 m3/d。工程实践表明:预处理组合工艺对硫酸根有较好的去除率,整个工艺对COD的去除率达到92%,硫酸根去除率达到95%,出水各项指标均达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425-2006)排放标准要求。
介绍了广东某食品公司卤制品加工废水处理的优化设计与改造工程,将原主体生化处理工艺ABR池+好氧池改造为A2/O,并在二沉池后设置BAF保障出水水质。实际运行结果表明,工程出水水质稳定,COD为53.0~78.0 mg/L,SS为6.0~18.6 mg/L,NH3-N为6.1~9.1 mg/L,TP为0.10~0.45 mg/L,动植物油质量浓度为1.5~8.5 mg/L,pH为7.05~7.44,达到《水污染物排放限值》(DB 44/26-2001)中
采用超滤膜及反渗透膜工艺处理某化工集团产生的化工废水并回用。结果表明,系统对污染物去除效果较好,电导率去除率可稳定在98%以上。系统产水水质、水量稳定,产水可回用于化工生产工艺,满足化工工艺要求,实现了生产废水"近零排放"的目标。
研制了一种新型环保无磷水处理配方,进行静态阻垢试验、旋转挂片腐蚀试验和动态模拟试验。煤化工装置循环水场现场应用证明,该无磷配方的处理效果完全能够达到GB/T 50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》的技术要求,排污水可达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准要求。