光合细菌污水资源化是一种新兴的有机废水处理及生物资源转化技术。光合细菌能够高效处理污水,同时把碳氮磷转化为有用的菌体细胞,可用于水产、畜禽养殖和农作物培育。从光合细菌污水资源化技术对营养型废水的资源化、对高氨氮废水的高效氮去除、对其他类型废水的处理、光合细菌污水处理重要影响因素、主要促进方法5个方面进行了综述。最后对未来的研究进行了展望。
碳源不足已成为人工湿地脱氮受限的重要因素,植物材料因其经济易得、安全有效的特点,被用作外加碳源应用于人工湿地脱氮过程中。通过综述植物碳源的特性、利用方式及其在湿地脱氮中的应用效果,揭示植物碳源的功能及使用机制,为提高人工湿地脱氮效率提供依据及建议。最后,归纳了该研究领域内存在的主要问题,并对今后的发展方向进行了展望。
氰化物是广泛应用于工矿生产的一类有毒危险化学品,对环境中不同形式的氰化物进行监测具有重要的实际意义。对近年来氰化物检测方法进行了综述,主要包括色谱法、光谱法、电化学传感器法、核磁共振法、荧光分子探针法以及流动注射分析等。对氰化物的检测方法重点从技术原理、操作特点、分析效果以及应用范围做了简单述评。最后对氰化物检测技术手段的发展趋势进行了讨论和展望。
微生物燃料电池能在去除污染物的同时产生电能,但其功率密度差、电子转移效率低。其中阳极是影响微生物燃料电池的一个关键部分,但通常所用的阳极材料对微生物吸附不充分,而且电子传递速率慢,限制了微生物燃料电池的电流密度。因此对阳极改性和开发新型阳极材料成为了研究的重要方向。综述了关于阳极改性和新型阳极材料开发的研究进展,并对阳极材料在未来的研究方向做出展望。
以电化学氧化法处理四氧化三锰生产废水中的氨氮。结果表明,在初始pH=9、电流密度12 mA/cm2、氯离子质量浓度1.0 g/L、极板间距5.0 mm时,反应120 min后氨氮去除率达96.8%,处理后废水中氨氮及总氮质量浓度分别由220、223 mg/L降至7.04、7.03 mg/L。间歇进水时氨氮去除效果最好,且处理能耗较循环进水、连续进水分别降低了4.68%、20.2%。
针对重金属含量严重超标的废弃钻井液,提出以β-环糊精与膨润土联合制备高效重金属吸附剂。β-环糊精/膨润土对Cd(Ⅱ)与Cr(Ⅲ)的吸附行为高度符合D-R方程,符合准二级动力学模型,吸附过程受化学及离子交换吸附控制。室温(25℃)下β-环糊精/膨润土投加质量浓度为9 g/L,处理结果可达《地表水环境质量标准》(GB 3838— 2002)Ⅱ类水体标准,吸附平衡时间为9 min。
构建SBR-污泥减量及同步回收磷系统,当厌氧停留时间为8 d,CaO2投加量为0.1 g/gVSS,初始污泥质量浓度为10 400 mg/L时,Ⅰ池污泥减量(以TS计)达20%。SBR剩余污泥在Ⅰ、Ⅱ池的分配比为4:6时,污泥上清液溶解性总磷从2 mg/L增加到8 mg/L。当初始pH为9、Ca/P物质的量比为2.7、反应时间为65 min时,污泥上清液中磷回收率达到95%,总磷排放达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18198—2002)一级A标准。
利用农业废弃物稻壳在773 K条件下制备稻壳生物炭,对铅离子的吸附行为特性进行了分析研究。实验结果表明,稻壳生物炭可以有效地去除铅离子;吸附等温线更符合Langmuir等温吸附方程,属自发的吸热反应;吸附动力学更符合假二级动力学模型,吸附限速是由表面扩散和内扩散共同控制的;去除稻壳生物炭的灰分后,平衡吸附量明显减小,无机组分对去除铅离子有重大贡献。
采用铜渣与双氧水构成类Fenton体系处理H酸废水,考察了铜渣投加量、双氧水投加量、铜渣粒径和初始pH等因素对处理效果的影响。结果表明,在n(H2O2):m(COD)=55 mmol/g、n(H2O2):m(铜渣)=10 mmol/g和初始pH=3的条件下,反应180 min,COD及TOC去除率分别为70%和40%,比其他矿物类Fenton体系对H酸废水的处理效果有明显改善。铜渣在酸性条件下是H2O2氧化有机污染物的有效催化剂,有工业应用可能性。
研究了好氧颗粒污泥处理印染废水的效果,并对系统中微生物菌群进行了分析。结果表明:颗粒污泥长时间运行会发生解体,但具有自修复潜力。该体系的COD、氨氮、总磷、色度的平均去除率分别为92.53%、56.65%、95.12%、69.03%。微生物测序结果显示:颗粒污泥解体前后的微生物群落发生了显著变化,体系中的优势菌门为变形菌门,其中磁螺菌属Magnetospirillum对染料降解和COD去除起到了重要的作用。
考察了UASB-SBR组合工艺处理硫酸新霉素废水的潜能和运行特性。结果表明:硫酸新霉素质量浓度大于1 200 mg/L时对厌氧产生中度抑制。UASB工艺容积负荷5.2 kgCOD/(m3·d),COD去除率约73.5%。SBR工艺COD和NH3-N去除率分别约65%和95%,最终系统出水COD 415~448 mg/L,NH3-N 12~16 mg/L,满足《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903—2008)间接排放标准要求。
采用一步共沉淀法合成了磁性石墨烯(MRE)复合材料,通过XRD、SEM和VSM等技术对其进行了表征分析。将MRE与阴极区域原位生成的H2O2组成电Fenton体系,考察了不同因素对3-氯代丙二醇(CP)去除率的影响。结果显示,溶液中氯离子的去除率为99.58%,COD的去除率为89.30%,TOC的去除率为70.32%。
考察了A/O/O以及O/A/O两种工艺对PAHs削减行为的影响,分析发现A/O/O工艺对水相中总PAHs的去除率为95.85%,高于O/A/O工艺的88.50%;两种工艺中污泥均表现出对4环及以上PAHs的富集;A/O/O工艺对于高环PAHs(4环以上)的生物降解表现出更佳的效果;A/O/O工艺对于总PAHs削减能力为73.44%,高于O/A/O工艺的64.64%,说明A/O/O工艺在PAHs的削减方面要强于O/A/O工艺。
以超声波预处理的市政污泥为底物建立两相厌氧消化系统,考察牛粪生物炭添加对两相厌氧消化性能的影响。试验结果表明:对于产酸反应器,添加生物炭能够有效提高系统的运行性能;而对于产甲烷反应器,系统最优的生物炭质量浓度为10 g/L,得到的VSS和SCOD去除率分别为49.3%±1.5%和57.8%±1.3%。但更高的质量浓度(14 g/L)会导致丙酸的大量累积,从而使产甲烷反应器运行性能下降。
实验室无机废水中含有低浓度重金属离子,为降低污染与实验教学运行成本,并将环保意识镌刻于学生内心,实验室开发了三段式操作装置自行处理无机废水。该装置能将低浓度重金属废液进行有效处理,反应后的废液酸度可得到大幅降低,经CaCO3中和过滤后,最终流出滤液接近中性并且无色透明。经离子检测分析,滤液可达到重金属排放要求,最终确定废液适宜处理量为5.0 L/h。
以焦化废水中典型污染物间甲酚为对象,采用烧杯实验,确定水溶液中高铁酸钾〔Fe(Ⅵ)〕氧化降解间甲酚的最佳反应条件,并建立化学反应动力学模型。实验结果表明,当Fe(Ⅵ)和间甲酚的物质的量比为8,溶液pH=9,温度为14℃时,反应180 s后间甲酚的去除率为91.84%。前30 s的反应过程符合准一级反应动力学模型,反应速率常数k=0.062 7,磷酸盐会抑制Fe(Ⅵ)对间甲酚的氧化降解。
采用臭氧催化氧化耦合MBR工艺对生化后的垃圾渗滤液进行深度处理,以钴锰煤粉作为催化剂,考察了各部分工艺对废水COD的去除效果。臭氧催化预氧化不仅有效地去除了COD,也提高了废水的可生化性,经MBR工艺处理后废水COD达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)要求,二者有良好的协同性。再经臭氧催化深度氧化,最终出水COD能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准。
构建了玉米麸基质的组合式浮床(IFB-CF)和轻质陶粒基质的组合式浮床(IFB-LC),研究了组合式浮床对氮磷的去除效果以及水生植物(水芹)营养水平和微生物种群特性。结果表明:IFB-CF对TN、COD的去除率分别为67.55%、66.06%,IFB-LC对TN、COD的去除率分别为31.37%、86.89%。采用Miseq高通量测序表征发现,玉米麸表面具有比轻质陶粒更丰富的微生物种群和微生物量;IFB-CF和IFB-LC内水芹营养水平也存在一定的差别。
考察了铁碳微电解+A/O组合工艺对实际有机硅废水的处理过程。结果表明,铁碳微电解降解符合一级反应动力学;组合工艺对COD总去除率达到了96%,出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)表4的一级标准,说明该组合工艺具备稳定达标运行的能力。三维荧光分析表明,原水中存在难降解峰峰A、峰B,微电解和厌氧处理后出现了易降解峰峰C和峰D,最终出水中仅保留与原水强度相当的峰B。
采用水热法和共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4/MnO2复合材料并作为光催化剂使用,运用XRD、FESEM、VSM等手段对该光催化剂进行表征,并将其用于光催化处理造纸废水生化出水。研究了催化剂的投加量、反应初始pH等因素对废水深度处理效率的影响。实验结果表明,在优化条件下,造纸废水CODCr的去除率可达57.67%,出水CODCr为50.84 mg/L。该光催化剂具备一定的可循环性,可以作为一种新型的非均相光催化剂用于造纸废水生化出水的深度处理。
共沉淀法合成了镨掺杂的氧化锌(Pr-ZnO),并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外可见光吸收光谱对Pr-ZnO进行了表征。降解苯酚试验结果表明:超声波催化与紫外光催化具有协同作用。Pr掺杂量为0.1%时,使用0.15 g/L的Pr-ZnO 180 min内降解10 mg/L的苯酚,降解率达到99%。催化剂经过4次重复利用后,苯酚降解率仍超过75%。
基于传统石灰法处理冷轧酸洗废水,对比研究了重金属捕集剂投加位置、重金属捕集剂联合“石灰+铁盐”深度处理工艺、重金属捕集剂联合高密度污泥深度处理工艺对冷轧酸洗废水中总铬和总镍去除效果的影响。实验结果表明:重金属捕集剂联合高密度污泥处理澄清池出水,当重金属捕集剂、高密度污泥投加质量浓度分别为40、2 500 mg/L时,处理出水满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456—2012)水污染物特别排放限值的要求。
采用两种新型生物填料AMC和PBG复合多级MBBR工艺对某高校生活污水进行处理,研究该工艺对COD和NH4+-N的处理效果,并通过填料表征污泥微生物的变化,同时对污泥产量进行衡算,评价该工艺污泥减量化处理效果。研究结果表明:系统在容积负荷1.5 kgCOD/(m3·d)下连续运行20 d,对COD和NH4+-N的去除率分别达到82%和97%;载体表面和内部负载大量球菌、丝状菌,极大提高了系统内的污泥微生物保有量和微生物多样性;污泥产率仅为0.043 kgMLSS/kgCOD,具有明显的污泥减量效果。
高锰酸盐指数是一个相对性的条件指标,不同的条件因素都会影响其测定结果。为找出准确测定高锰酸盐指数的方法,从实验用水、加热时间、高锰酸钾标准溶液的浓度、反应体系的酸度以及滴定条件的控制等方面进行分析,提出测定高锰酸盐指数的最佳条件,并指出测定过程中的注意事项,对准确测定高锰酸盐指数具有重要意义。
针对河北省某河道的污染情况,确定采用运用多级AO与化学除磷的组合工艺进行治理,使河水水质明显改善。工程实践表明:出水中污染物CODCr、氨氮和TP均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类地表水水体标准。该河道的成功治理,可为黑臭水体治理提供技术借鉴和工程示范。
随着煤化工工业的快速发展,反渗透技术大量地应用于煤化工废水处理项目上。通过阐述双级反渗透系统在煤化工高盐废水处理中的应用,指出其在煤化工高盐废水处理上应用的可行性。双级反渗透的预处理系统采用“化学软化+过滤+离子交换”为主的工艺,运行结果表明,双级反渗透系统在进水电导率为50 000~65 000 μS/cm条件下,浓水和产水电导率分别可以达到100 000 μS/cm和200 μS/cm,各指标达到系统要求,系统运行稳定。
分析了各种给水处理方式的原理和特点,介绍了给水弱氧化处理的技术原理及要点。对660 MW超临界直流炉机组实施了给水弱氧化性处理,探讨了WOT的工况控制,并进行了效果评估。结果表明:采用WOT给水处理方式可明显降低热力系统的结垢、积盐速率和氧化皮生长及剥落,显著提高了机组安全运行水平及腐蚀防护水平,取得了良好的经济效益和环境效益。