食品工业废水具有来源广泛、成分复杂的特点,因其中含有大量中、高浓度有机物,易对环境造成一定污染。从物化处理、生物处理以及物化-生物处理3个方面综述了食品工业废水处理技术的研究进展。其中,物化处理包括膜分离法、高级氧化法、电絮凝法等;生物处理包括好氧处理、厌氧处理、厌氧-好氧处理及生物膜处理;物化-生物处理是将二者相结合得到的新型废水处理技术。最后,对食品工业废水处理技术的未来发展方向进行了展望。
TiO2光催化剂因其耐用性、低成本、低毒性、超亲水性以及出色的化学稳定性,广泛应用于水中有机污染物的降解。但TiO2的带隙(3.2 eV)较宽,导致TiO2的光生电子-空穴对易复合,无法充分利用可见光,限制了其实际应用。染料敏化可将TiO2的光响应范围扩展到可见光区域,提高其光催化活性。综述了染料敏化TiO2光催化剂的原理、染料敏化剂的分类、不同染料敏化剂的应用现状及效果,以期为染料敏化在TiO2光催化剂中的应用提供参考。
豆制品生产废水是一种高浓度有机废水,具有COD高、pH低和生化性较好的特点。简要介绍了豆制品废水的排放情况和污染特征;剖析了国内外关于豆制品废水处理方法的研究现状,比如常规处理和高值利用;综述了豆制品废水处理的工程案例,目前主流工艺为“物化法+生物法”耦合工艺;概述了厌氧/好氧生物流化床联合处理新工艺工程案例;探讨了当前豆制品废水处理工程应用中存在的若干问题,并阐明了行业发展的方向。
膜曝气生物膜反应器(MABR)是一项利用氧气选择性透过膜提供氧气并作为生物膜载体的新型生物膜污水处理技术,该技术能够有效降低污水处理能耗,提高污水处理设施负荷,强化N、P营养物的去除,在处理高需氧量废水、挥发性有机污染物废水、高氨氮废水方面具有显著的技术优势。介绍了MABR的工艺原理、技术优势、应用领域及其在污水处理厂提标改造中的应用案例,并对该技术未来的发展方向进行了展望。
好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)具有较高的生物丰度、良好的沉降性能、高效的脱氮除磷及抗冲击负荷等优点,在废水处理领域得到广泛关注。但成粒速度慢,成粒后易解体是限制AGS广泛应用的技术瓶颈。因此,实现AGS快速颗粒化并维持稳定结构是AGS技术推广应用的关键。首先通过成粒模型假说总结了AGS典型的结构,分析了优势菌群及其空间分布特性,之后从宏观和微观2个尺度论述了关于AGS结构稳定性影响因素方面的研究进展,并指出了AGS技术今后的研究重点。
短程硝化-厌氧氨氧化工艺作为一种新型自养生物脱氮技术,在处理氨氮浓度高、碳氮比低的废水方面具有极大的经济优势。目前对于该工艺的启动方式以及高效稳定运行所需要控制的条件尚未进行很好的总结。基于此,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素、控制与启动进行了机理分析与总结,并对污泥菌群的生化过程进行了阐述,以期为后续开发更加稳定高效的短程硝化-厌氧氨氧化自养生物脱氮新技术提供理论参考。
水环境中有机污染物的治理是近些年研究的热点。石墨烯类材料由于其独特的结构和性能,在水污染治理领域具有巨大的应用潜能。综述了石墨烯类材料的种类,不同类型石墨烯的吸附机理,以及近年来石墨烯类材料作为吸附剂在有机染料污染物、抗生素类污染物以及其他有机污染物处理中的应用现状;分析了石墨烯类材料的回收及再生性能;最后,对目前石墨烯类材料在水中有机污染物处理领域存在的问题进行了分析,并对今后的研究方向进行了展望。
选取热裂解废弃轮胎作为生物填料,通过对填料外加低电压形成并联的方式,研究了新型电加热填料法对低温下UASB厌氧氨氧化脱氮效能的强化作用。实验结果表明,相较传统加热方式,填料电加热缩短了热传质途径,提高了微生物环境温度,进而提高了脱氮效能。在10℃的低温环境下,填料电加热方法能够将厌氧氨氧化的总氮去除率由16.9%提高至74.9%,填料周围温度能够稳定维持在(32±2)℃的范围内,更适合微生物代谢和生长。相较于传统外部电加热丝方式,填料电加热对于能量的利用率提高了17.5%。此外,通电过程中轮胎内芯的铁单质会以Fe2+/Fe3+的形式释放至水环境中,促进了铁氨氧化、铁氧化和自养反硝化等反应的发生,丰富了脱氮路径。填料电加热技术可为低温生物脱氮领域提供新的研究方向,具有较强的应用前景。
以农村黑臭水体及底泥为研究对象,通过设置不同的处理模式,研究了曝气及曝气联合菌剂对农村黑臭水体污染物及黑臭底泥的治理效果,并对各运行工况下的水质提升效果进行了评价。结果表明,与静置组相比,采用各工况处理后,水质均显著提升,由初始的重度黑臭提升至非黑臭水体,其中,普通强度曝气技术(工况2a)对上覆水水质的提升效果最好,且简便易行;采用各工况处理后,底泥色泽逐渐由黑色变为土黄色,气味由强烈变为微弱,底泥有机质含量减少。
采用单因素实验法和响应曲面法,以杨木碱浸渍废液的木质素去除率和B/C为评价指标,探究了漆酶与杨木碱浸渍废液在充氧条件下的最佳作用条件。单因素实验通过设置多个实验梯度确定因素最佳范围,再在最佳范围内每个因素设置3个水平进行响应曲面分析,探讨了漆酶投加量、反应温度、反应时间3个因素对处理效果的影响,从而确定出最佳作用条件。实验结果表明,最佳作用条件:漆酶投加量157 U/L,反应温度37℃,反应时间4.56 h,在此条件下,预测木质素去除率为42.66%,B/C为0.758;验证实验得到的木质素去除率为43%,B/C为0.75,与预测值偏差不超过1.06%,优化结果可信。各因素对木质素去除率和B/C影响的大小顺序为漆酶投加量>反应时间>反应温度。
以木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠为原料制备了具有重金属吸附性的木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂,并研究了其对水中重金属离子Pb2+和Cu2+的吸附性能。首先研究了引发剂用量、反应时间、反应温度等制备条件对吸附树脂接枝率的影响;其次对制备的吸附树脂进行了SEM、XRD及FTIR表征;最后考察了接枝率、pH、吸附时间、初始金属离子浓度对吸附效果的影响。结果表明:最大接枝率为81.7%;制备的吸附树脂对Pb2+和Cu2+的最大吸附率分别为93.28%和91.46%,饱和吸附容量分别为25.338 1、23.675 9 mg/g。
以氯球为基体,加入2-氨基-5-氰基吡啶反应得到树脂APN,然后在碱性条件下APN与盐酸羟胺发生胺肟化反应,制备得到偕胺肟吡啶螯合树脂(APO)。探究了不同酸度、不同盐度条件下制备的APO树脂对溶液中Cu(Ⅱ)的吸附性能。实验结果表明,当溶液pH为5和2时,Langmuir模型模拟得到的最大吸附量分别为1.21、0.33 mmol/g。随着酸度的升高,吸附量略有降低;随着盐度的增加,吸附量会逐渐增大。APO树脂主要是通过吡啶N原子和肟基中的O原子对Cu(Ⅱ)进行螯合去除,其具有较好的抗盐和抗酸特性。
从印染废水活性污泥中筛分出一株还原蓝4(VB4)染料降解菌株,并对其降解条件进行优化。通过微观形态、生理生化和16S rRNA鉴定种属,利用单因素实验初步确定了VB4降解的影响因子,进一步应用PB实验、最陡爬坡实验、CCD实验及响应面法对其降解条件进行了优化及预测。结果表明:该菌株为Pseudomonas aeruginosa属细菌;最佳降解条件:pH=7.35,尿素质量浓度0.95 g/L,温度35.37℃,该条件下VB4脱色率可达97%,与预测值97.24%相差0.24%。建立的模型对处理VB4染料废水的预测效果较好,也为后续印染废水的处理提供了理论基础。
研究了粉末活性炭(PAC)主要性能指标对其吸附去除水中2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)效能的影响。结果表明,影响2-MIB和GSM吸附量的主要因素是活性炭特定孔径区间的比表面积,其中,2-MIB和GSM吸附量分别与1.0~1.2 nm、0.64~1.0 nm孔径区间的比表面积显著相关;活性炭碘值与2-MIB吸附量及1.0~1.2 nm孔径区间的比表面积均具有良好的一致性,可以作为衡量2-MIB吸附量的参考指标。本研究结果可为供水企业选购PAC用于应对水源季节性嗅味问题提供技术参考。
喹啉、吡啶等含氮杂环化合物是焦化废水中主要的难降解有机物。以喹啉、吡啶作为目标污染物,研究了筛选出的高效降解菌红球菌(Rhodococcus sp.)KDPy1对焦化废水A/O2生物处理工艺的强化作用。结果表明,与对照组相比,红球菌的添加使O1池的COD、喹啉、吡啶去除率分别增加了11.4%、17.3%、14.0%。经生物强化后,系统内微生物群落多样性增加,且有机污染物降解菌如Stenotrophomonas和Ochrobactrum等更具优势,证实了红球菌(Rhodococcus sp.)KDPy1在焦化废水处理中的巨大应用前景。
针对污水处理反硝化过程碳源不足导致的脱氮效率低的问题,以美人蕉、芦竹、香茅、香蒲4种天然植物材料为研究对象,首先通过静态释放实验探究了经预处理的不同植物材料的释碳性能和氮磷释放规律;然后以4种经预处理的植物材料作为外加碳源,考察了其反硝化脱氮能力;最后利用扫描电镜对预处理前后植物材料表面微观结构进行了表征。结果表明:不同植物材料水解释碳存在差异,其中香茅释碳量最大,芦竹次之;相较于美人蕉和香蒲,以芦竹和香茅作为外加碳源的反硝化脱氮效果更好,平均NO3--N去除率分别达到90.53%和89.46%;碱处理后的植物材料表面粗糙程度由大到小依次为香茅>芦竹>美人蕉>香蒲;芦竹和香茅更适宜作为碳源材料。
采用氢氧化钠对ZSM-5分子筛进行碱改性,并结合SEM、XRD、BET、FT-IR、UV-Vis等技术对其进行了分析。利用改性后的ZSM-5分子筛负载Fe、Mn、Co等活性组分制备了Fe/ZSM-5(1)、Mn/ZSM-5(1)、Co/ZSM-5(1)负载型催化剂,并用其催化臭氧降解工业废水,考察了3种催化剂的催化降解效果。结果表明,Co/ZSM-5(1)负载型催化剂的催化降解效果最佳。处理200 mL COD为400~500 mg/L的工业废水,当Co/ZSM-5(1)催化剂投加量为1.0 g/L,温度为40℃,pH为6~7,臭氧质量浓度为4 mg/L,臭氧通量为25 L/h,反应60 min时,废水COD降解率可达89.7%。该催化剂性能较为稳定,循环使用4次后仍具有较好的COD降解效果。
针对常规超滤膜组件在高温凝结水处理过程中存在的耐温性差的问题,研究采用热致相分离(TIPS)法制备的PVDF超滤膜组件对高温凝结水进行处理。结果表明:在运行温度高达90℃,进水浊度为30~350 NTU,运行通量为35 L/(m2·h)的条件下,该膜组件可实现低压稳定运行;出水水质稳定,产水浊度≤0.1 NTU,SDI15(淤泥密度指数)≤5,可有效去除原水中的悬浮物和胶体,满足后续工艺要求;该膜组件经过碱洗和酸洗后,膜通量恢复性能良好,恢复率可达98%。
采用具有二维平板电极的电化学软化设备对循环冷却水进行处理,存在软化效率低下的问题。通过将二维电极替换为三维的多孔泡沫镍阴极,有效地提高了CaCO3的沉淀速率,并降低了能耗。这主要依赖于泡沫镍较大的电极面积以及失活后可为沉淀物结晶提供大量表面的内部区域。当电流密度为100 A/m2,流量为0.4 L/min时,沉淀速率可达39.0 g/(m2·h),相比普通镍板提高了120%。1个运行周期结束后,采用脉冲电流的方法对失活的泡沫镍阴极进行再生。由于阴极再生的不彻底,10个连续周期内平均沉淀速率持续下降,同时能耗不断提高。因此,亟待开发更为有效的适于三维电极的再生方法。
研究设计了一种梯级电化学强化油水分离反应器,并以含油污水为处理对象,研究了梯级电化学强化油水分离技术的净水效果。结果表明,该技术能够有效减少清水剂的投加量并降低系统能耗,在最优条件下,梯级电化学强化油水分离技术对含油污水的除油率达约86%,比清水剂的除油率高出约38%,比直接电破乳工艺的除油率高出约74%,能耗仅为3.64 kW·h/t,具有良好的稳定性,经济和社会效益显著。该研究为含油污水的处理提供了一种新的处理技术。
采用重铬酸钾法测定废水中的CODCr,其中的氯离子也会被重铬酸钾氧化,从而使测定结果产生正误差,氯离子含量越高误差越大。在现有标准分析方法(重铬酸钾法)的基础上进行改进,通过增加掩蔽剂的方式掩蔽高浓度的氯离子,采用快速密闭消解法测定高氯废水中的CODCr。采用改进方法测定CODCr标样(含氯离子质量分数8%),RSD分别为6.58%(n=10)、5.47%(n=8)和5.02%(n=8);采用改进方法测定废水样品(含氯离子质量分数7.76%)和加标样,平均加标回收率为93.9%。经验证,改进方法对于高氯低有机物废水中CODCr的测定具有良好的精密度和准确度,据此建立了氯离子质量分数不高于8%的高氯低CODCr废水CODCr的标准测定方法,方法CODCr检出限为6.3 mg/L,定量下限25 mg/L。该研究为高氯低CODCr废水无害化处理提供了快速可靠的CODCr测定方法。
介绍了某钢铁企业焦化厂酚氰废水处理站的工艺设计、特点与运行效果。废水站设计进水量为150 m3/h,采用重力除油+加压溶气气浮+SDN(A/OO+二沉池)+混凝沉淀的核心处理工艺,出水水质稳定达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)中的新建企业间接排放标准的要求,其可回用于高炉冲渣等低水质要求工序,节水效果显著。废水站所产的剩余污泥、含油泥渣废物回用于配煤炼焦,站区无废物外排。
针对合成制药废水具有的高有机物、高盐分、高氨氮以及较高生物毒性的特点,采用复式兼氧-好氧-缺氧-MBR的生物处理工艺对小规模合成制药废水进行处理。该组合工艺省去了传统的铁碳微电解、Fenton氧化、加药沉淀等物化环节,由此解决了物化环节能耗大、运行成本高、操作管理复杂、易产生大量危废污泥等问题。工程实践表明,最终处理出水满足浙江省《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB 33/887—2013)和《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的三级标准。该工艺对于复杂多变且有毒性的合成制药废水的处理,具有运行成本低、管理简单、处理效果好等优点。
河南省某化工企业的煤气化废水具有水量较大、污染程度小、细小悬浮物较多的特点,采用常规的混凝沉淀工艺很难对其进行有效处理。采用磁混凝工艺对原有煤气化废水预处理工艺进行改造。运行结果表明,改造后处理效果明显改善,预处理段出水COD的90%保证率值为251.5 mg/L,出水SS的90%保证率值为9.6 mg/L,SS去除率为85%~95%,且工艺运行稳定。该工艺段所耗药剂费在0.058 5~0.109元/m3。通过磁混凝技术改造,有效地解决了煤气化废水悬浮物混凝沉淀困难的难点,并减小了该类细小悬浮物对后续生物处理系统的影响。
介绍了某热电厂脱硫废水旁路烟道蒸发系统工程设计开发及其应用情况。通过热力模拟计算分析发现,利用烟气蒸发不能消耗现有全部脱硫废水,需要对脱硫废水进行减量处理。本工程设计采用软化浓缩工艺对脱硫废水进行减量处理,所得淡水回用,而浓盐水去旁路烟道蒸发系统。运行结果表明:反渗透浓水中钙离子浓度控制在4 mmol/L以内,能满足反渗透装置长时间运行;蒸发塔抽取的最大热烟气量可以达到5%~6.5%,蒸发塔运行压差均小于空预器压差;喷枪的耐磨性要好于雾化盘。
某电厂330 MW机组从SCR与空预器之间引出一定量的热烟气进入干燥塔,利用旁路蒸发技术实现了脱硫废水的零排放处理。对脱硫废水旁路蒸发技术的应用进行了评价,结果表明,满负荷工况下,蒸发5.1 m3/h的脱硫废水需引出热烟气量约64 896 m3/h,干燥塔烟温由335℃降至205℃,干燥产物含水率为0.15%,脱硫废水氯去除和氯挥发的质量分数分别为87.7%和12.3%,粉煤灰中氯的平均质量分数约为0.28%,锅炉效率下降约0.55%。
针对当前化学强化除磷自控系统的短板,并结合疫情防控常态化背景下污水厂消毒设施的改造升级,从3个方面开展了对化学强化除磷自控系统的优化试验研究:一是将投药点后移至深度处理滤池与接触消毒池之间;二是用当前可快速在线测定的正磷酸盐(OP)替代总磷(TP)作为自控参数,建立总磷与正磷酸盐的相关关系;三是基于化学除磷效率与投药量之间的半经验关系,建立CEPRM模型算法,以取代PLC控制器传统的PID算法。结果表明,优化后污水厂出水总磷稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18919—2002)一级A标准,化学除磷投药量明显降低,隔膜计量泵可适时稳定调频变速,整个除磷自控系统鲁棒性好。