垃圾渗滤液中某些顽固性有机化合物以其紫外线猝灭特性降低了废水的紫外线透射率,进而干扰相关的消毒功效。紫外猝灭物质(UVQS)主要由腐殖酸(HA)、黄腐酸(FA)和亲水性有机物(HPI)三部分组成,不同的处理过程表现出各异的特征和行为。综述了UVQS的相关信息以及可行的技术处理UVQS的研究现状,结果表明,电催化氧化和光催化氧化的降解效果最佳,UVQS类物质去除率最高分别可达95%和98.95%。针对不同质量分数UVQS的去除进行协助优化处理,可以更好地认识和理解UVQS的降解对废水处理的重要性。
电(类)Fenton技术作为一种高级氧化技术,已经成为难降解有机废水处理领域的研究热点。其可通过阴极曝气的方式原位持续在线生成双氧水(H2O2),并与电极表面或溶液中的催化剂反应生成羟基自由基(·OH),实现污染物的高效降解。因此,阴极材料的研发是该技术的关键。综述了电(类)Fenton阴极材料的国内外研究现状及其在水处理中的应用,重点比较了其原位电生成H2O2的能力和存在的优缺点等,并对未来的发展趋势进行了阐述。
我国水资源供需矛盾突出,城镇污水再生回用是解决水资源短缺的有效途径。近年来,污水再生与利用技术发展迅速,实践应用逐步成熟。再生利用城镇污水逐步被广泛接受并应用于不同部门。全面综述了国内城镇污水再生利用的发展过程,系统梳理了主要水处理技术的工艺特点,对比分析了不同工艺的效果、应用和成本,以期为我国污水再生回用的进一步发展和应用提供参考。
信号分子是细胞间和细胞内信息传递的介质,在好氧污泥颗粒化和污泥颗粒稳定中发挥重要作用。简述了信号分子在好氧颗粒污泥中的分布特点,分析了不同类型信号分子对好氧污泥颗粒化和颗粒稳定性的影响,并对信号分子的调控方法进行了阐述,以期为今后的相关研究和应用提供参考。
传统电渗析工艺在去除有害离子和脱盐领域虽具有明显的技术优势却也存在一定的技术限制。近年来,研究者相继开发了可原位产酸碱的双极膜电渗析、利用膜特性进行离子选择性分离的选择性电渗析、具有重组和浓缩离子能力的复分解电渗析、将化学差势能转化为电势差发电的逆电渗析等新型电渗析技术,同时又将光电池引入装置缓解了能耗问题。综述了各种新型电渗析技术的最新研究和应用领域,以期推动电渗析技术的应用发展。
以乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成CdS@g-C3N4复合材料,利用SEM、XRD、UV-Vis等对其进行结构和形貌表征。以亚甲基蓝(MB)为降解底物,在模拟太阳光下考察了CdS@g-C3N4的光催化降解活性。结果表明,50% CdS@g-C3N4对MB的降解效率30 min就达到90%以上。在相同反应条件下,CdS@g-C3N4复合材料比纯g-C3N4以及CdS具有更高的催化活性。CdS在CdS@g-C3N4复合材料中的作用主要有:提高了材料的光吸收能力,提高了对有机污染物的吸附能力,同时促进了光生电子-空穴对的分离。此外,CdS@g-C3N4光催化剂在循环测试中表现出了足够的催化稳定性。
通过水热法制备了磁性复合材料Fe3O4-MnO2/Gh,并通过XRD、SEM、VSM和XPS等技术对其进行了表征分析。将Fe3O4-MnO2/Gh作为非均相电-Fenton催化剂应用于电催化体系,考察了非均相电-Fenton体系对氯乙酸的降解效果。结果表明,在Fe3O4和MnO2的协同作用下,Fe3O4-MnO2/Gh非均相电-Fenton体系实现了对氯乙酸的高效降解。在催化剂投加量为0.8 g/L、电流密度为8 mA/cm2,pH为5,反应时间为45 min,O2流量为200 mL/min时,其TOC去除率可达80.68%,有机氯的转化率为98%,且该催化剂具有较高的稳定性。
采用改良SBR工艺结合低曝气方法培养丝状菌颗粒污泥。实验结果表明,在低曝气条件下R1反应器运行60 d后能培养出丝状菌颗粒污泥且沉降性能良好。2个反应装置在不同曝气条件下,R1稳定运行超过40 d,其污染物去除效果与R2相当(COD去除率>90%,TN去除率为60%~70%,TP去除率为50%),比R2节约87.5%的曝气量。高通量测序结果表明R1优势菌种Trichococcus(23.0%)、Thiothrix(14.9%)和Desulfobulbus(7.6%)均为丝状菌。证实了丝状菌颗粒污泥有高效去除营养物质和低能耗等优势,在未来污水处理上有很好的应用潜力。
针对再生水生产和回用动力不足问题,将再生水回用的环境效益考虑在内,分别建立政府直接补贴再生水企业、政府直接补贴再生水用户的两阶段动态博弈模型,比较分析了不同补贴政策对再生水价格和市场需求量的影响。结果表明,两种补贴方式下,补贴力度均与市场需求量、企业收益呈正相关;而补贴力度与价格在政府补贴再生水用户时呈正相关,在政府补贴企业时呈负相关;2种补贴方式得到的社会总效益一致,但是补贴再生水用户时会给政府带来更大的财政压力。研究结论为再生水行业市场化运作初期的政府政策出台和企业管理决策制定提供参考。
通过添加Mg2+对羟基磷灰石(HAp)进行改性,制备出Mn2+吸附剂Mg-HAp,并探讨Mg-HAp对Mn2+的吸附特性。结果表明,75% Mg-HAp对Mn2+的吸附效果最好,其对Mn2+的吸附反应符合Langmuir方程,为吸热的单分子层均匀吸附反应;吸附动力学数据拟合结果表明吸附反应符合准二级吸附方程,为多种行为共同作用的化学反应。当75% Mg-HAp在煤矸石中的掺杂量大于5%,养护7 d后,煤矸石中的Mn2+已被全部固定。
以复合污染废水中有机砷[洛克沙胂(ROX)]及其降解产物无机砷[As(Ⅲ)/As(Ⅴ)]为研究对象,探讨了多功能处理剂高铁酸钾去除砷类复合污染废水的技术与机理。结果表明,最佳去除条件:pH为4,温度为30℃,铁砷质量比为10:1,反应时间为8 h,调节pH的碱性物质为Ca(OH)2,此条件下,无机总砷去除率达到96.66%,ROX去除率达到66.38%。氧化动力学研究结果表明,表观二级反应动力学速率常数为0.000 18,相关系数为0.906 03。
通过浸渍-热分解法制备Fe3O4/TiOx磁性颗粒,以表面形貌、元素含量、晶体结构及红外光谱等确定TiOx层在Fe3O4颗粒表面负载成功。以Fe3O4/TiOx磁性颗粒为外部颗粒,PbO2电极为主电极,构建2.5维电极体系。通过对比氧化降解效果、·OH浓度、金属元素释放量和废水生物毒性等指标,发现2.5维体系优于2维体系,并确定最佳颗粒投加量为0.4 g。该体系受电流密度和初始浓度的影响趋势与2维体系一致。
对中石化沧州分公司的炼化污水进行室内混凝净化处理实验研究,并从微观及宏观等多角度进行评价表征,结果表明:使用聚合氯化铝(PAC)的除油效率明显优于聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)和聚合硫酸铝(PAS)。PAC投加量为50 mg/L时的除油效率达到91.2%,较其他凝聚剂高10%以上。当阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为絮凝剂与PAC复配使用时,其最佳投加量为4 mg/L;在向紧凑型高效分离设备内协同投加化学混凝药剂时,应严格控制核心分离区的平均湍流强度,降低湍流剪切对絮体或矾花的剪切作用,提高混凝净化处理效果。
开展了厌氧与缺氧/好氧交替式SBR处理实际印染废水的小试研究。厌氧SBR处理印染废水的COD平均去除率为75%,平均出水COD为237 mg/L。缺氧/好氧交替式SBR采用分段进水和外加碳源的方式处理厌氧SBR出水,两段进水分配比为800 mL:200 mL时,处理效果较佳,仅因反硝化碳源不足导致出水总氮未满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4278-2012)的直接排放标准;外加葡萄糖的实际与理论投加量之比为3时,处理效果最佳,出水平均COD为79 mg/L、氨氮为0.4 mg/L、总氮为13.5 mg/L、总磷为0.14 mg/L,均满足直接排放标准。
利用光催化技术降解氧氟沙星,是处理喹诺酮类抗生素废水的有效途径。通过固相扩散法将TiO2微球(MS-TiO2)负载于沸石上制备MS-TiO2/沸石复合催化剂,采用XRD、SEM、UV-Vis对其进行表征。以模拟太阳光催化降解水中氧氟沙星考察其催化活性。结果表明,当TiO2负载量为35%,煅烧温度为450℃,催化剂投加量为1.5 g/L,废水初始pH为6.5时,光催化氧氟沙星的降解率达到最佳,为95.1%。氧氟沙星光催化降解过程符合一级动力学方程。
通过构建双水相萃取体系,从马铃薯淀粉加工废水中萃取过氧化物酶,再经透析、冻干得马铃薯过氧化物酶固体酶粉,用于催化H2O2快速降解双酚A(BPA)。结果表明,在室温,pH为6,200 U/mL马铃薯过氧化物酶催化1.0 mmol/L H2O2氧化初始浓度为0.8 mmol/L BPA的条件下,反应10 min后,BPA的降解率可达99%以上,对于修复水体具有极大的潜在应用价值。
针对某污水厂导流墙偏置改造后对低速推流器应用效果影响的研究,选取典型沟型建立三维氧化沟及低速推流器模型并进行非结构化六面体网格划分。基于N-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,计算出导流墙不同偏置距离下,池内流速、推流体积的分布情况及漩涡数的个数。结果表明:在池型一定的情况下,导流墙的偏置距离设置优化对改善隔墙背部及导流墙背部的水流低速区和消除漩涡区有促进作用。
某蒽醌生产企业污水处理项目采用混凝-生化-Fenton处理工艺流程,设计处理量为100 m3/d,实际系统运行不稳定,出水达不到园区排放要求。研究了酸析-混凝沉淀-离心-Fenton-絮凝组合预处理工艺,通过考察pH、药剂投加量、反应时间对COD、TDS去除率等的影响,来确定该工艺的稳定性和可靠性。结果表明,通过该工艺预处理后,COD、TDS去除率可分别达到55%、67%,B/C由0.04增加到0.51,显著提高了可生化性,更加利于后续的生化运行。
开发了3种不同表面负电荷量的温敏磁性纳米颗粒NP1、NP2、NP3,并用作正渗透汲取剂。正渗透实验中三者均表现出良好的汲取性能,特别是NP3,平均产生8.77 L/(m2·h)的水通量。通过高温条件下的磁回收,三者回收率均达到90%以上。此外,重复使用10次后,3种汲取剂性能未出现明显衰减。细胞毒性实验表明3种汲取剂均无细胞毒性,具有良好的生物相容性。
采用高温热解法制备石墨相氮化碳,采用XRD对制备样品进行表征,并将g-C3N4催化剂用于超声协同下光催化降解罗丹明B。探究了超声与光催化对降解罗丹明B的协同作用,以及超声功率、溶液初始pH、光催化剂浓度和罗丹明B初始浓度等对罗丹明B降解效果的影响,对催化剂的循环催化性能进行了测试,并对超声协同光催化降解罗丹明B的主要活性物质和机理进行讨论。结果表明:超声功率为300 W,溶液初始pH=4,g-C3N4质量浓度为4 g/L,罗丹明B初始质量浓度为15 mg/L时,对罗丹明B的降解效率最佳,100 min去除率能达到近100%,且主要活性物质为·OH和·O2-。
以某铜冶炼公司废水处理工程为实例,针对其现有工艺除氟效果不满足国家《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467-2010)规定的F-质量浓度≤ 5 mg/L标准要求的问题,采用混凝沉淀法进行试验,通过投加铝盐(硫酸铝、聚合硫酸铝铁、聚合氯化铝)实现深度除氟。结果表明,F-去除率随着铝盐投加量的增加而增大;硫酸铝+石灰/片碱法不仅可以实现深度除氟,还能使出水中的Cu、As、Zn浓度满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467-2010)要求。
以聚乙烯亚胺为起始剂,氢氧化钾为催化剂,与环氧丙烷和环氧乙烷聚合开发出一种非离子清水剂FQ-503,从清水性能、Zeta电位、界面扩张模量和污水中聚合物含量变化等方面,与在该油田开展过试验的阳离子清水剂YQ-351进行对比,结果表明,YQ-351的水中含油量(OIW)去除率更高,水体清澈透亮,但絮体黏稠、流动性差;FQ-503的OIW去除率相对较低,但絮体分散,流动性好。在渤海L油田的现场应用结果表明,在油气水分离器入口加注20 mg/L、斜板除油器入口加注50 mg/L FQ-503,能显著降低污水系统OIW,同时污水系统聚合物保留率接近100%,无聚合物析出形成胶状物,应用效果稳定,解决了现场污水处理问题。
以十六烷和硬脂酸模拟石油类和动植物油类,基于重量法原理,通过一系列前处理操作测定水中的石油类和动植物油类,研究了液液萃取、净化柱分离、旋转蒸发、干燥、称量等对测定结果的影响。结果表明,当萃取剂体积为50 mL,震荡萃取2 min,萃取1次,旋转蒸发蒸除萃取剂,浓缩瓶烘干1 h时,可以达到最优实验条件。此时方法检出限为5 mg/L,相对标准偏差范围为3.2%~17%,加标回收率为90.0%~110%。
针对印染废水处理中总氮与总锑难达标、产泥量大等问题,采用物化+厌氧+兼氧+两段好氧+物化工艺进行改造,改造后出水各指标均达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)间接排放要求,且废水处理站的产泥量较改造前缩减了50%。工程实践表明,该工艺具有处理效果好、运行稳定、污泥减量效果显著、改造简单易行等优势。
针对某焦化企业规模为30 m3/d脱硫废液的处理,采用创新性工艺"催化氧化-脱色-蒸发浓缩-分步结晶与离心分离"提取一级品NH4SCN及合格品(NH4)2SO4产品,总结工艺运行过程中存在生产连贯性低、粉末活性炭难回用、产率及质量不高、管道设备堵塞腐蚀等问题,并提出蒸汽机械再压缩技术(MVR)代替蒸发浓缩、改用颗粒状活性炭、分步结晶法联合醇析法、合理设计管路、增设管辅设施、选择耐腐材质等优化措施,运行费用分析表明年增加纯收益557万元。
针对低温多效海水淡化离子阱长期运行中产生的腐蚀污堵问题,采用XRF分析了填料铝环垢样的元素组成,根据溶垢率和腐蚀速率对比筛选出清洗介质,并设计现场清洗方案,最后通过监测铝环的表面形貌分析、溶垢率及腐蚀速率以及清洗前后对Fe3+去除率的对比等对清洗效果进行了评价。结果表明:采用质量分数为2%的氨基磺酸为清洗剂进行循环清洗,能够有效去除离子阱铝环表面垢样,溶垢率达80%以上,同时控制铝环腐蚀速率小于0.41 g/(m2·h),远低于HG/T 2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》的要求,且清洗后的离子阱处理Fe3+的效率显著提高,去除率可提高4倍。
随着大庆外围油田零散区块滚动开发力度的增大,产生的采出水具有水量小且分散不集中,受施工作业影响水质水量波动大以及硫化物含量较高等特点,为此进行了可移动搬迁并能重复利用的橇装一体化水处理装置的设计开发,利用该成套装置在某零散区块进行了13个月的生产应用,累计处理了1×105 m3含油污水。相比于新建固定站,占地面积减少70%以上,施工周期缩短70%以上,搬迁一次工程费用节省60%以上。