金属-有机骨架材料由于具有独特的结构和性能特点,在水处理中的应用逐步成为热点研究领域。介绍了金属-有机骨架用于荧光传感检测、吸附去除水体中的有机污染物及重金属离子、高级氧化降解有机污染物、光催化还原六价铬、杀菌除藻等领域的研究进展。同时还对金属-有机骨架在水处理领域的研究趋势进行了展望。
高铁酸钾作为一种多功能绿色化学试剂,具有高氧化还原电位、自身及还原产物无毒的优点,在水处理领域有巨大的应用前景。主要介绍了3种高铁酸钾制备方法,包括熔融法、次氯酸盐氧化法和电解法,其中电解法又包括间接电解法和直接电解法,同时分析和比较了各种制备方法的优缺点,得出直接电解法是比较理想的制备方法,并对未来高铁酸钾制备的研究方向进行了展望。
近年来我国诸多地区的污水厂迎来了以“准Ⅳ类”为排放标准的新一轮提标改造任务。从新标准的变化入手,结合我国实际情况,分析了在各种因素制约下提标改造中的困难所在,建议以提高进水浓度为目的的源头控制、以优化内部碳源分配利用为核心的工艺改造,以及以强化污泥和深度处理并举的生物脱氮等措施,以期为新一轮的提标改造提供借鉴与参考。
以城市污水处理系统中DOM为分析对象,综述了DOM的分析检测技术方法,包括树脂/超滤膜分离技术、紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱(3D-EEM)等,并就含碳气态化合物(CO2和CH4)的资源化利用和液相中DOM,尤以溶解性微生物代谢产物(SMPs)的环境行为研究进展进行了总结,以期为准确评估和客观分析城市污水处理系统中DOM的环境行为提供参考。
在不同污泥龄(SRT)条件下同时运行4套复合式膜生物反应器(HMBR)处理生活污水,考察SRT对HMBR处理效果、膜污染过程的影响,采用FTIR分析仪对反应器内混合液、悬浮填料和膜丝表面的附着物进行官能团检测分析。结果表明,SRT对污染物质的去除有重要影响,也显著影响了膜污染过程和胞外聚合物的成分及分布状况;过长和过短的SRT均会加剧膜污染,最佳的SRT为30 d,对应的膜组件运行周期为41 d。
考察了电絮凝-膜分离反应器(ECMR)去除水中腐殖酸(HA)的效果。研究了不同电化学参数对腐殖酸去除率的影响、ECMR平板陶瓷膜和EC-MF平板陶瓷膜抑制膜污染的作用机制,并进行了比较。结果表明,在电流密度为10 A/m2、初始电导率1 000 μS/cm、初始pH=6、电解时间30 min、初始HA质量浓度5 mg/L时,ECMR工艺对水中HA的去除率为88.3%,ECMR平板陶瓷膜膜通量高于EC-MF平板陶瓷膜20%,HA去除率高8%,所用时间较短。
考察了6种不同规格的颗粒活性炭(GAC)对饮用水消毒后产生的副产物(DBPs)的吸附效果及毒性控制情况。结果表明,投加1.5 g/L GAC、pH=7时,对DBPs吸附效果为:卤乙腈>卤乙酰胺>卤代醛、3卤代DBPs > 2卤代DBPs、Br-DBPs > Cl-DBPs,表明GAC对DBPs的吸附效果与DBPs的极性有负相关性;不同粒径的GAC对DBPs吸附效果和毒性降低效果存在差异,粒径最小的GAC-F对Cl-DBPs和Br-DBPs吸附量和毒性降低效果均最高。
以六羟甲基三聚氰胺、二硫化碳和氢氧化钠为原料,合成了一种新型重金属离子螯合剂2,4,6-(N-五羟甲基氨基)-2-(N-甲基黄原酸钠)-1,3,5-三嗪。将乙基黄药和该螯合剂分别用于处理50 mg/L Cu2+模拟重金属废水,通过单因素实验法研究了其对Cu2+的去除效果。平行对比实验结果表明,在pH=6,反应温度25℃,反应时间30 min的条件下,该螯合剂对Cu2+的去除率达到99.25%,而在对应条件下乙基黄药对Cu2+的去除率仅有75.08%。
针对澄清器处理煤泥水时沉降速度慢、溢流浊度高的问题,提出并设计了一种新型溢流挡板型锥盘旋流澄清器,进行了澄清器增加挡板前后的对比试验研究,并分析了锥盘个数、锥盘插入深度等结构参数对澄清器分离性能的影响。且经中试试验,某煤矿现场洗车废水SS在500 mg/L左右,经处理后溢流可降至75 mg/L以下,而底流为80 000 mg/L,SS去除率可达85%。
考察了膨胀颗粒污泥床厌氧反应器(EGSB)在不同运行条件下对化学制药废水的处理效果。结果表明:在容积负荷为2.3~15.5 kgCOD/(m3·d)的范围内,EGSB的COD去除率和甲烷产率呈现先升高后下降的趋势,并在容积负荷为11.6 kgCOD/(m3·d)时达到最高,分别为90.5%和4.12 L/(L·d)。在容积负荷为11.6 kgCOD/(m3·d)条件下,降低进水碳硫比能够导致系统COD去除率和甲烷产率的下降,最佳碳硫比为8.0。
以玉米淀粉(St)和两性离子单体(ZM)为主要原料,通过溶液聚合和化学交联制备了两性离子接枝共聚淀粉(ZS)。使用FTIR、TGA-DSC、XRD、SEM-EDS对产物进行了表征,评价了产物对Cu2+的静态吸附效果。结果表明:St从结晶态转变为无定型态,产物在270℃以下热稳定性良好,对Cu2+的最大吸附量为63 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型。产物在高浓度Cu2+溶液中不聚沉,吸附性能良好。
利用经过生物强化的短程硝化反硝化工艺处理煤化工废水中的总氮。当间歇曝气比为3、DO小于1.2 mg/L时,一段曝气结束的亚硝酸盐氮积累率在67%~88%,能够实现短程硝化。在水力停留时间为6 h的条件下,氨氮进水质量浓度和负荷分别为80 mg/L和0.34 kg/(m3·d)左右时,出水氨氮低于8 mg/L;总氮进水质量浓度和负荷分别为85 mg/L和0.33 kg/(m3·d)左右时,出水总氮低于40 mg/L。
研究了6种湿地植物对中药废水的净化效果及生理响应。结果表明,制药废水显著抑制湿地植物生长,其中梭鱼草抑制程度最轻、抗氧化能力提升最高。湿地植物具有明显的净化作用,以梭鱼草对COD、NH4+-N和色度去除率最高,而三棱水葱则对BOD5和固体悬浮物去除率最高;梭鱼草-三棱水葱-芦苇-灯心草组合效果最佳,对COD、BOD5、TN、NH4+-N、固体悬浮物、色度去除率分别达到82.36%、80.65%、85.38%、86.69%、96.33%、80.49%。
在常温条件下采用自制厌氧反应器处理乳品废水,研究了反应器的启动特性、颗粒污泥的形成、反应器高效稳定运行条件。结果表明,运行第30天完成反应器启动;启动完成的同时培养出性能良好的颗粒污泥;厌氧反应器高效稳定运行临界负荷为14 kgCOD/(m3·d)(水力停留时间为5.1 h),临界泥量为26.7 g/L(约为反应器体积的1/2)。
采用纳米Fe3O4/聚合氯化铝(PAC)混凝和催化氧化技术处理新型制药废水(羧甲基壳聚糖季铵盐类),CODCr为5 500~6 000 mg/L。当pH 5~6,PAC投加质量浓度为1.2 g/L,Fe3O4投加质量浓度为0.8 g/L时,混凝段CODCr去除率为45.8%;当Fe2+投加质量浓度为2 g/L,过硫酸钠投加质量浓度为2~3 g/L时,反应时间为8 h,氧化段CODCr去除率为60.40%;实验对CODCr的总去除率87.78%。废水的CODCr降低到700~1 000 mg/L。
通过反相悬浮交联法合成了磁性壳聚糖(MCS),并通过FTIR、SEM对MCS进行了表征。通过吸附和混凝实验,得出吸附剂磁性壳聚糖对小分子水杨酸的最佳去除率为74.6%,明显高于对腐殖酸的去除率(16.9%);混凝剂Al(SO4)3对大分子腐殖酸的去除率为67.4%,高于对水杨酸的去除率(15.2%);磁性壳聚糖-混凝联合工艺能提高水处理材料去除有机物的效率,对腐殖酸和水杨酸的去除率分别为75.5%和78.7%。
以活性炭纤维(ACF)为载体,制备了负载活性氧化铝(γ-Al2O3)的吸附材料(Al-ACF),利用SEM、FTIR对其进行表征分析,并探讨了氮磷在Al-ACF表面的吸附固定机制及γ-Al2O3晶体结构变化。ACF作为载体,有利于γ-Al2O3获得高分散度且增大其晶格缺陷程度,ACF与γ-Al2O3之间的协同作用也提高了Al-ACF脱氮除磷性能。Al-ACF脱氮除磷体系中以离子交换为主导,静电吸引和孔隙吸附也同时存在。
探究了合成辣椒素对序批式反应器(SBR)的冲击情况,并研究了复合菌剂修复合成辣椒素冲击的效果和原理。结果表明在100 mg/L合成辣椒素的作用下,反应器的处理效率显著下降,活性污泥微生物群落受到冲击。复合菌剂的使用可能通过降解合成辣椒素,改善功能菌群的生存条件,恢复功能菌群的种类与含量,进而恢复了群落代谢功能,最终显著提高了SBR反应器的运行效果。
传统再生工艺双膜法存在过度处理与高耗能的现象。对此提出了印染废水全程多级臭氧气浮(DOIF)与部分双膜法耦合处理的“臭氧气浮与旁路膜”协同再生新工艺,并优化了运行参数。结果表明,DOIF将进膜水COD和UV254分别降低30%±4%和15%±6%,将RO产水周期从15 d提升至28 d。通过分析出水水质可知COD为影响再生回用效果的主控因素,最佳旁路处理率为50%。此时总出水水质满足相关回用限值要求,产水率提高约12%。
脱氨膜是一种高效的膜分离技术,具有可模块化、不产生二次污染,自动化程度高等优点,具有广阔的应用前景和良好的环境效益。以某农药厂废水为处理对象,采用脱氨膜进行中试实验。结果表明,控制废水pH 11~12,水温45~50℃,三级串联脱氨,采用硫酸做为吸收剂,在废水氨氮小于535 mg/L条件下,氨氮的去除率达到90%左右,单级膜的氨氮去除率达到50%以上,为脱氨膜在高氨氮废水处理中的应用提供了参考。
通过水热反应及高温烧结制备了Gd/Fe-C材料,探究了Gd/Fe-C材料对老龄垃圾渗滤液的降解效果,并分析了老龄垃圾渗滤液的组成成分。结果表明,Gd/Fe-C材料处理垃圾渗滤液对COD、TOC、UV254降解率为69.75%、58.13%、95.52%,对色度的去除率为97.37%,老龄垃圾渗滤液中的主要成分为类富里酸和类胡敏酸。经处理后,大部分的类富里酸被降解,芳香族不饱和度和腐殖化程度降低,可生化性提高,更容易被生物吸收利用。
采用原子吸收法测定了高矿化度压裂返排液水样中钠、钙、镁、铁、钡、铝、锰等7种金属元素的含量,通过分析Ca2+、Mg2+、Fe3+对疏水缔合聚合物溶解能力的影响,确定了Ca2+是主要因素。室内开发了能络合游离Ca2+的处理剂,使其形成水溶性螯合物,消除金属离子对疏水缔合聚合物溶解能力的影响。在长庆油田15口井进行了现场应用,回收处理液3 900 m3,不仅促进了水资源的循环利用,而且减少了环境污染。
采用微乳共沉淀法制备磁性离子液体石墨烯(MILG),将其作为磁性固相萃取吸附剂,结合超高效液相色谱-串联质谱法实现对环境水样中7种三嗪类除草剂的定量分析。通过对影响因素的优化,在中性溶液中采用10 mgMILG作为萃取剂,吸附20 min萃取效果最佳。7种三嗪类除草剂的检出限为1.1~2.8 ng/L,实际水样中加标回收率为57.8%~101.2%,相对标准偏差在9.1%以内。
针对中药生产废水药渣含量高、有机污染物成分复杂、可生化性低等特点,并结合处理类似废水实际工程经验和研究结果,设计采用滚筒筛网—铁碳微电解—催化氧化—A/O生化联合工艺进行处理。运行结果表明:该工艺稳定性强,处理效果好,系统出水CODCr、BOD5分别为65~83、12~15 mg/L,出水达到《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB 21906—2008)的要求。
以苏州市某二甲医院一般医疗废水和传染科室医疗废水为对象,采用生物接触氧化工艺进行处理,处理规模为600 m3/d,实际出水水质达到设计要求,满足《医疗机构水污染物排放标准》(GB 18466—2005)中的排放要求。介绍了工程的设计和运行情况,且工程运行效果稳定,运行期间吨水处理费用为1.26元。
以内蒙古某光伏科技有限公司全厂综合废水处理系统为目标,从工艺设计、现场运行状况分析得出:加药软化可以将总硬度降低到200 mg/L以下;离子交换可以将硬度降低到10 mg/L以下,但化学软化受原水波动影响较大,存在投药量过量或不足的情况;膜系统在高pH情况下运行1.5 a左右,脱盐性能衰减不明显。总体来说,复合式软化及膜浓缩技术在光伏综合废水处理中的应用是可行的。
基于二级反渗透系统低给水含盐量、低污染物浓度、高膜平均通量、高浓差极化度、高系统回收率的两低三高特征,指出了一级系统用高压膜、二级系统用低压膜的技术特点;明确了85%收率二级系统应采用整倍于3-1/4结构,即8 m短流程;分析了二级浓水加压回流至一级系统给水泵后端工艺的经济性。