石墨烯气凝胶(GA)拥有以石墨烯为主体的多孔互联三维海绵状网络结构。作为一种新兴的纳米多孔材料,因其具有高疏水性、高比表面积、高孔隙率以及良好的化学稳定性,在吸附领域具有巨大的应用前景。结合相关研究,重点介绍了石墨烯、纤维素/石墨烯、碳纳米管/石墨烯、氮掺杂/石墨烯、金属氧化物/石墨烯等几种体系的气凝胶材料的制备方法,并对其吸附性能的研究进展进行了阐述。
使厌氧氨氧化系统适应碳源成分复杂的环境对推动其应用发展具有重要意义。在深入分析无机碳源、有机碳源对厌氧氨氧化影响的基础上,充分讨论了混合营养型厌氧氨氧化的可行性及影响因素。分析表明,低浓度的小分子有机酸可以刺激厌氧氨氧化菌的有机营养特性,低碳氮比进水诱导可实现混合营养型厌氧氨氧化。
N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种性能优良的有机溶剂,广泛应用于农药、医药、工业领域中。由于其具有毒性高、稳定性高、难降解等特点,近年来关于DMF废水的处理已成为国内外研究的重点和难点。综述了DMF废水的生物处理研究进展,包括国内外DMF高效降解菌、降解代谢研究进展以及DMF生物处理工艺研究进展,并对其未来发展前景进行了展望。
以溶解性COD(SCOD)为指标,对剩余污泥蒸汽爆破(汽爆)处理工艺进行优化研究。基于单因素试验,采用响应面法确定了汽爆处理最优工艺条件:汽爆压力1.50 MPa,维压时间245 s,污泥含水率40%。在此条件下,SCOD实际测定值为(71.86±1.15)g/kg,与未蒸汽爆破污泥样品相比,SCOD提高了482.33%。SCOD响应面分析模型预测值为72.25 g/kg,模型预测值与实际测定值接近,建立的模型具有实际指导意义。
在中试规模、中温(38℃)条件下,研究脉冲-混合厌氧消化反应器(IMD)处理餐厨垃圾浆液的效果。试验结果表明:在负荷4.0 kgVS/(m3·d)阶段,处理效果最好,VS产气率最高达到1.60 m3/kgVS,沼气中的甲烷体积分数最高为68.9%;IMD反应器可在负荷6.0 kgVS/(m3·d)下稳定运行,平均VS产气率为1.25 m3/kgVS,平均VS去除率为79.11%。与其他厌氧反应器相比,IMD反应器处理餐厨垃圾浆液的容积负荷较高,处理效果较好。
通过水热法制备Co改性沸石催化剂(Co/沸石),采用SEM、XRD、FTIR和BET等对制备的产品进行了表征,并利用其催化过硫酸氢钾(PMS)降解染料罗丹明6G。实验结果表明,Co/沸石可以高效催化PMS降解罗丹明6G。提高Co/沸石和PMS浓度,罗丹明6G降解效率增大;溶液初始pH在5~11范围内,均可获得较高的降解率;HCO3-对降解反应具有抑制作用;提高反应温度,有利于降解反应的进行。SO4·-和1O2是降解反应的主要活性氧物种。Co/沸石在重复利用3次后仍具有较好的催化性能。
采用有初沉池与无初沉池的两组AAO工艺反应器处理城市生活污水处理厂沉砂池出水,研究初沉池对AAO工艺处理城市生活污水效能及活性污泥微生物结构的影响。研究表明,两系统对水中COD、BOD5、NH4+-N和TP均具有良好的去除能力,处理出水均可达标排放;无初沉池的系统对TN的去除能力高于有初沉池的系统。高通量结果表明,有无初沉池对反硝化相关功能菌群的分布比例有显著影响,无初沉池的系统中反硝化相关功能菌群比例高于有初沉池的系统。
以酸化凹土(ATP)作载体制备壳聚糖/凹土(CTS/ATP),再采用溶胶-凝胶法负载TiO2制得TiO2/CTS/ATP。研究表明,TiO2/CTS/ATP等电点(pH=6.28)比ATP等电点(pH=2.55)高,更易达到最佳pH条件;比表面积和孔隙体积相比ATP增大,吸附容量提高。在pH为3~10,TiO2/CTS/ATP投加量为1.0 g/L条件下,对水中腐殖酸具有较好的吸附效果。相比单独吸附和超滤,采用吸附联合超滤去除腐殖酸效果更佳。吸附联合超滤既能减轻超滤膜负荷,又可缓解膜污染。
采用MIL-88(Fe)金属有机骨架材料湿法高效催化降解染料废水中罗丹明B。通过FT-IR、XRD和TEM等对MIL-88(Fe)金属有机骨架材料进行了表征,并考察了MIL-88(Fe)金属有机骨架材料催化降解罗丹明B的效果和催化机理。结果表明,在优化条件下,MIL-88(Fe)-H2O2反应体系对100 mg/L罗丹明B的去除率可达99.3%。MIL-88(Fe)金属有机骨架材料有望成为一种高效降解染料废水中有机污染物的类Fenton催化剂。
针对化肥废水难生物降解的特性,采用超临界水氧化(SCWO)法对其进行处理。通过响应面法(RSM)对影响处理效果的各因素进行了研究,建立了NH3-N去除率的二次回归模型,优化了处理条件。结果表明,各因素对NH3-N去除率影响的显著性依次为温度>过氧比>压力>反应时间。在优化条件下,NH3-N去除率预测值为97.11%。对比实测值与模型预测值,二者偏差介于-3.88%~2.14%,采用该模型预测值代替实验值进行分析具有较高的可信度。
利用中心组合设计考察盐度、温度及其交互作用对Anammox脱氮效能及其特性的影响。结果表明,盐度、温度对总氮去除负荷(NRR)影响显著,低温下适量盐度会促进Anammox菌体脱氮;在温度为15℃,盐度为4 g/L条件下,NRR预测值为0.355 kg/(m3·d),NRR预测值是空白组(15℃,无盐度)的2.8倍,NRR试验值为0.340 kg/(m3·d)。低温下低盐度可以强化Anammox颗粒污泥,使其沉降性更好。
以聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂,研究了硅藻土强化混凝处理城市河道水的效果,考察了硅藻土对PAC混凝去除水中浊度、有机物、磷的影响及对沉降性能的改善作用,并采用响应曲面法优化了水力条件。试验结果表明,硅藻土能强化PAC对水中污染物的混凝效果,浊度、DOC、TP去除率相较于未加硅藻土分别提高了12.8%、15.5%和10.7%。最优水力条件:快搅速度243 r/min,慢搅速度62 r/min。在此条件下,浊度、DOC、TP去除率均值分别为72.4%、66.9%、92.1%,与模型预测结果较为吻合。
采用纳米零价铁(NZVI)和厌氧微生物(AD)组合体系降解废水中的硝基苯,研究了该组合体系对硝基苯的降解效果,考察了影响降解效果的主要因素,并对降解机理进行了探讨。结果表明,相比单独NZVI体系、单独AD体系,NZVI-AD体系对硝基苯的降解效果更好。其最佳处理条件:初始pH=4,初始硝基苯质量浓度200 mg/L,NZVI投加量0.6 g/L。在最佳条件下,硝基苯降解率达到72.5%。厌氧微生物和纳米零价铁之间存在明显的协同作用。
以微波预处理污泥为底物,厌氧消化污泥为接种物,构建单室无膜微生物电解池(MEC)进行批式实验,考察外加电压对系统运行性能的影响。结果表明:在外加电压为0~1.2 V的范围内,系统甲烷产量、溶解性有机物(SCOD)去除率及挥发性悬浮物(VSS)去除率均随电压的升高而升高,最大值分别为286 mL、85.1%和59.6%,比0 V电压组分别提高了89.4%、56.9%和39.9%。更高的外加电压(1.6 V)则对微生物代谢活性产生抑制作用,导致系统运行性能下降。
根据环氧树脂生产废水的特点,采用Fenton氧化联合耐盐组合菌的SBR工艺对其进行处理。通过Fenton氧化预处理试验确定了最佳反应条件:pH 4.0,温度70℃,H2O2投加量80 mL/L,n(H2O2)/n(Fe2+)为0.007 6,反应时间75 min。在此条件下,COD去除率达79%,废水可生化性得到显著提高,B/C由0.018提高至0.33。Fenton氧化出水经稀释进入含耐盐组合菌的SBR工艺,连续驯化运行36 d,系统保持较高的耐盐性和COD去除率。
为解决钴湿法冶金废水中较高的有机物影响Na2SO4回收质量问题,开展了电催化氧化处理钴湿法冶金废水研究。以COD去除率为考核指标,通过单因素实验,探讨了COD去除率与反应时间、电流密度、反应初始pH和极板间距的关系;通过响应面优化实验,得到目标范围内的最佳处理条件,在此条件下,COD去除率可达71.72%。结合反应能耗再次进行优化实验,优化条件下,COD去除率为69.75%,反应平均能耗为0.173 5 kW·h/g。
分别以聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁(FeCl3)为絮凝剂,采用絮凝-超滤工艺处理城市污水厂二级出水,考察了絮凝-超滤联合工艺对污水中有机物的去除效果,分析了有机物的三维荧光特征,并探讨了絮体的分形维数及对超滤膜通量的影响。实验结果表明,絮凝预处理强化了超滤对污水中有机物的去除率,FeCl3+UF对UV254和DOC的去除率分别可达62.1%、79.6%,PAC+UF对UV254和DOC的去除率分别可达68.6%、85.4%。PAC形成的絮体分形维数比FeCl3要小,形成的絮体更加疏松,更有利于延缓膜通量的下降速度。
在传统生物接触氧化法基础上,通过投加铁絮凝物实现对涂料废水的强化处理。结果表明,赋铁工况下其COD去除率有效增幅稳定在4%~5%。镜检发现,赋铁生物膜中的生物种群更为丰富,结构更为密实。污染物生物降解动力学研究表明,赋铁后生物接触氧化法中饱和系数Ks由213 mg/L降至107.4 mg/L,单位面积填料最大基质去除速度Umax由1 250 g/(m2·d)降至714.3 g/(m2·d)。赋铁生物接触氧化法能有效降低或消除涂料废水中有毒物质对微生物的毒害或抑制作用,有利于微生物对污染物的降解。
以上海某污水厂剩余污泥为研究对象,通过测定污泥毛细吸水时间(CST)、沉降性能及含水率等参数研究了不同相对分子质量的CPAM及CPAM与FeCl3联用对污泥的脱水性能的影响。实验结果表明,在30 mg/L相对分子质量为8×106的CPAM(CPAM-B)调理下,污泥脱水性能最好;若污泥所受强剪切作用时间较长,可采用测定CST由减小至增大的转折点的方法,确定最适宜的CPAM-B投加量;CPAM-B与FeCl3联用的污泥脱水效果优于CPAM-B单独调理。
利用掺杂态聚苯胺(PANI)所具备的导电性,以及它可提供交换能力的性质,采用浸润法对以聚合热压法制备的PVDF阳离子交换合金膜进行改性。采用FT-IR和SEM对改性产品进行了表征,并分析了改性产品的性能。结果表明,通过浸润法在PVDF阳离子交换合金膜表面成功引入了聚苯胺颗粒;改性后的PVDF阳离子交换合金膜的交换容量、含水率以及电导率相比改性前均有明显提高。
采用生物模板法制备分级多孔结构TiO2,再通过水热法制得Fe3O4/生物模板TiO2复合材料。采用XRD、SEM、EDX、VSM等对制备的材料进行了表征,并考察了Fe3O4/生物模板TiO2光催化-Fenton降解水中四环素的性能及稳定性。研究表明,制备的复合材料由锐钛矿型TiO2和磁铁矿型Fe3O4组成,饱和比磁化强度为45.51 emu/g,具有优异的磁回收性能。当pH为7时,Fe3O4/生物模板TiO2光催化-Fenton降解四环素的效果最佳,降解率为99.22%。复合材料重复使用7次后,四环素降解率仍达98.9%以上,具有较好的催化稳定性。
油田注水水质中悬浮物指标普遍采用重量法测定,但重量法存在操作复杂、耗时长等不足。经试验,水中悬浮物浓度与其吸光度具有良好的相关性(相关指数R2=0.998 6),测量误差可控制在5%以内。采用分光光度法测量油田污水中悬浮物浓度操作简单、耗时短,可用其监测污水处理系统的运行状态。
简要介绍了江西某制药厂高浓度制药废水处理工程实例以及耐盐菌改良处理流程后污染物去除率的变化。企业根据工业废水特点,采用pH调节+臭氧预处理+水解酸化+IC反应器+A/O+BAF的主体处理工艺,并在稳定运行后在A/O段加入耐盐菌。运行实践表明,该工艺路线设计合理,运行稳定,在A/O段加入耐盐菌后,该处理阶段COD和氨氮去除率明显提升,最终出水水质稳定达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904-2008)的要求。
针对维生素C生产废水COD高、盐度高、色度高、可生化性差等特点,经过MVR预处理后,采用中温UASB厌氧反应器和HTO好氧工艺处理该废水。结果表明,UASB反应器在温度为(35±2)℃,pH为6~9,COD容积负荷为4.5~6 kg/(m3·d)时,COD去除率达84%以上;HTO好氧反应器在COD容积负荷为0.68 kg/(m3·d),氨氮容积负荷为0.12 kg/(m3·d)时,COD、NH3-N去除率分别在85%、90%以上。最终处理出水可达CJ 343-2010的C级排放标准。
河南某煤化工企业采用分质预处理和多种工艺组合方式深度处理煤化工废水,即采用水解酸化+UASB预处理乙二醇废水,两级破氰技术预处理煤气化废水,经预处理的废水与其他生产废水、生活污水混合后采用A/O生化处理;对生化出水、循环排污水和除盐排污水的混合水采用臭氧氧化+曝气生物滤池(BAF)组合工艺深度处理。结果表明,最终出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准。
控制沿海电厂海水循环冷却系统中的贝类污损生物具有重要的工程意义。探讨了复配型杀贝剂SW401的性能。研究表明,在4 mg/L的质量浓度下该药剂即可有效杀灭贝壳类污损生物,其对系统材料无腐蚀,与阻垢剂协同作用良好。该药剂具有生物降解性,低毒环保。工业应用试验表明,SW401与次氯酸钠共同作用具有良好的杀贝效果。
某600 MW机组停机检修,对凝汽器不锈钢管机械清洗后进行汽侧灌水查漏,发现多根凝汽器管存在点蚀。经分析得出以下原因:凝汽器不锈钢管材质不满足S31708要求,具有自钝化作用的合金成分Ni、Cr、Mo达不到对应牌号的指标要求,材质耐蚀性能差;部分点蚀分布在不锈钢管正常成形位置,不锈钢管的加工质量对腐蚀造成影响;点蚀穿孔处存在腐蚀性成分富集,高含量Cl-存在于严重缺陷部位的局部蚀坑处;凝汽器管结垢,加速了垢下腐蚀的发生。