乙烯废碱液产自石油化工的核心工序,主要包括Na2S、硫醇、硫酚醚等污染物质,具有高碱度、高盐、高硫化物含量等特点,对水体和生态环境造成潜在威胁。总结了乙烯废碱液的产出过程、组成特点和处理重难点,分析了现有乙烯废碱液脱硫处理手段如直接处理法、中和法、氧化法、沉淀法、生物法及综合利用法等的工艺过程和技术特点。基于沉淀法脱硫和沉淀浮选技术,提出了矿物沉淀—浮选脱硫的协同处理技术原型,为乙烯废碱液的经济高效脱硫提供新思路。
膜生物反应器(MBR)广泛用于处理市政污水,但膜污染仍是MBR的应用瓶颈。基于微生物群体感应(QS)理论的群体猝灭(QQ)技术是一种具有较好前景的膜污染控制方法。QQ技术可干扰微生物的QS系统,进而抑制胞外聚合物的分泌和生物膜的形成,从根本上达到控制MBR生物污染的目的。对利用QQ技术控制MBR生物污染的研究进展进行总结,提出该技术面临的挑战,并对今后采用QQ技术减缓膜污染的研究进行展望。
电容去离子(CDI)操作简单、节能高效、环境友好,在废水脱盐领域有巨大发展潜力。CDI电极常用的碳材料脱盐能力有限,仍有提升空间。总结了化学处理、元素掺杂和金属氧化物复合等改性方法,介绍了几种代表性的装置构型,包括膜电容去离子(MCDI)、流动电极电容去离子(FCDI)和混合电容去离子(HCDI),最后对CDI的发展和应用前景进行了展望。
近年来碘代X射线造影剂(ICMs)在水环境中被广泛检出,且被证明是碘化消毒副产物的前体物。ICMs结构稳定,无法被常规水处理工艺有效去除。综述了ICMs在国内外水环境中的污染现状,介绍了ICMs的几种检测方法及特点,重点总结了ICMs的去除工艺,包括传统水处理技术和高级氧化技术,最后对ICMs今后的研究工作进行展望。
随着城市污水处理厂数量和规模的不断发展,污泥的处理与资源化利用成为环保领域的热点问题。制备磁性纳米粒子/污泥基复合材料处理水环境中的污染物是污泥资源化研究的重要方向之一,可达到污泥资源化利用及环境修复的双重目的。综述了磁性纳米粒子/污泥基复合材料的制备方法、吸附实验研究方法、吸附影响因素及吸附机理,并对磁性纳米粒子/污泥基复合材料的发展前景及研究方向进行了展望。
陶瓷膜具有优良的热稳定性、孔稳定性、耐化学腐蚀性和机械强度高等特点,在废水处理领域受到广泛关注。根据近年来陶瓷膜处理废水的研究现状,介绍了改性陶瓷膜的策略及性能,并针对非改性陶瓷膜对离子/小分子过滤精度低的问题,重点介绍了二氧化钛、石墨烯改性膜的制备及应用。最后展望了陶瓷膜在此领域中的发展前景。
基于工业废酸废水的处理现状,提出在溶液体系直接还原沉淀单质砷的工艺,采用纳米零价铁直接处理铜冶炼含砷(Ⅲ)废酸。结果表明:酸性溶液体系中As(Ⅲ)、As(Ⅴ)以H3AsO3及H3AsO4形式存在,AsO33-与AsO43-存在于强碱性溶液体系中。热力学计算表明溶液体系中的砷可被直接还原为单质砷。纳米零价铁可将铜冶炼废酸中的As(Ⅲ)还原为As(0)。
用水热法和冷冻干燥法制备了MnFe2O4-rGO气凝胶催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生强氧化性的硫酸根自由基(SO4·-)氧化降解酸性红B。用SEM、XRD、FTIR、拉曼光谱仪、N2吸脱附等温仪对该催化剂进行表征,考察催化剂投加量、PMS浓度、初始pH对酸性红B降解效果的影响。结果表明,当催化剂投加量为0.15 g/L、PMS浓度为0.6 mmol/L、pH为7时,反应30 min后酸性红B的降解率为91.5%;且pH适用范围广,pH在3~9时降解率均在82%以上。投加自由基捕获剂叔丁醇和甲醇,结果表明在MnFe2O4-rGO气凝胶/PMS体系中起氧化降解作用的主要活性物质是SO4·-。紫外可见光谱表明酸性红B分子中的萘环结构和偶氮键被氧化;TOC表征结果表明MnFe2O4-rGO气凝胶/PMS体系对酸性红B的矿化率为30.8%。
针对印染废水膜浓缩液含盐量高、可生化性差等特点,以铁碳陶粒为催化填料,耦合微电解和非均相Fenton工艺进行处理。中试运行结果表明,CODCr、苯胺、总磷、氨氮、总氮最高去除率分别达到87.8%、95.3%、90.6%、76.9%、72.8%,色度可降至15倍以下,出水满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287—2012)
以磺胺嘧啶为目标污染物,考察厌氧生物对磺胺嘧啶的降解性能。结果表明,在25℃、pH为6.0、外加100 mg/L碳酸氢钠的条件下,微生物对20 mg/L磺胺嘧啶的降解率为99.7%,磺胺嘧啶的降解过程符合零级反应动力学特征。降解途径分析显示,厌氧生物通过3条平行途径降解磺胺嘧啶,将磺胺嘧啶逐渐转化为低毒和无毒的化合物,其中2-氨基-4-羟基嘧啶是主要降解产物。
采用水热法制备了负载NiAlFe层状双氢氧化物(LDHs)的硅酸镍空心球(NiSiO@NiAlFe),用于去除水中不同类型的抗生素。研究结果表明,pH为4~8时,NiSiO@NiAlFe对四环素(TC)和环丙沙星(CIP)的吸附效果较好,吸附过程更符合Freundlich模型。15℃下,NiSiO@NiAlFe对TC和CIP的最大吸附容量分别为35.7、35.3 mg/g。吸附热力学表明该吸附过程是自发吸热过程。NiSiO@NiAlFe对TC和CIP的吸附机理为静电引力和络合作用。该材料对水中抗生素的去除有较大潜力。
用掺硼金刚石(BDD)电极对硫酸盐进行阳极活化,结果发现,在循环阳极电极模式下,BDD阳极电活化硫酸盐去除阿特拉津(ATZ)的速率较直接电解去除ATZ的速率高出约14倍。当电流密度为30 mA/cm2、Na2SO4电解质浓度为0.1 mol/L时,电活化硫酸盐产生的SO4·-对ATZ降解的相对贡献率可达90%以上。
采用液相还原法制备糯米粉负载纳米零价铁(GR-nZVI),用SEM、XRD、XPS对材料进行表征。探讨了接触时间、U(Ⅵ)初始浓度、温度对溶液中U(Ⅵ)去除效果的影响,并进行吸附动力学、热力学和等温吸附分析。结果表明,GR-nZVI吸附U(Ⅵ)是自发且不可逆的吸热反应,符合准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich等温吸附模型对该过程的拟合程度都较高,表明GR-nZVI对U(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附并存,单分子层吸附和多分子层吸附并存的过程。
研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)3种表面改性剂对溶气气浮微气泡特性的影响。结果表明:微气泡平均直径减小主要得益于小尺寸微气泡数量的大幅增加。CTAB投加浓度能显著影响微气泡的直径及并聚概率,对微气泡上升速度有略微影响。投加阳离子聚合物可使微气泡间的并聚现象增多,对微气泡直径及上升速度影响微弱。3种改性剂在微气泡表面的附着效率以CTAB最大,PDADMAC最小。不同改性剂分子产生的电荷量及其在微气泡表面的吸附效率有较大差异。
通过构建黄铁矿垂直流人工湿地(PCW)和对照组湿地(CW0),考察黄铁矿强化人工湿地对含氮废水的处理效果,分析最佳脱氮条件下不同形态氮的沿程变化,探索氮转化去除途径。结果表明:PCW的脱氮效率优于对照组,NO2--N、NH4+-N和SO42-积累显著降低。碳氮比为6、HRT为12 h时PCW脱氮效果最好,对NO3--N、TN和COD的去除率分别为95.6%,92.1%、83.0%,比CW0提高了7.5%、14.1%、5.5%。沿程变化表明NO3--N、TN浓度沿水流方向明显降低。湿地上部10~30 cm处COD大部分得到去除,底部NO2--N、NH4+-N维持在较低水平。
以乌海某污水处理厂焦化废水为研究对象,考察不同载体对SBR反应器处理焦化废水效果的影响。结果表明:添加PFMF载体的SBR反应器处理效果最佳,其对COD、NH3-N和TN的平均去除率较普通SBR反应器分别提高15.47%、11.48%、19.55%。在26℃、运行周期48 h的条件下,采用好氧12 h、缺氧36 h并适量投加碳源的运行方式,PFMF载体强化SBR反应器的出水NH3-N、TN分别为5.97、20.73 mg/L,达到《炼焦化学工业污染物排放标准》要求,出水COD为273.44 mg/L,可减轻后续深度处理压力。
采用电絮凝技术去除超稠油高温采出水中的有机物和悬浮物,研究极板面积、电流强度和电压、进水pH、水温对处理效果的影响。结果表明,去除有机物尤其是石油类时,应增大极板面积,提高反应电流,保持反应温度,并在pH中性条件下运行。去除悬浮物,应后置固液分离单元强化絮体去除。电絮凝法能有效去除超稠油高温采出水中的有机物,且不需额外加入药剂,不会恶化循环利用采出水的水质。
为强化厌氧池放磷环境,提高除磷效率,以某水解酸化+改良氧化沟+深度处理工艺污水厂为例,对比了反冲洗系统改造前后的除磷表现。结果表明:将反冲洗废水回流到深度处理单元前端、增加厌氧区水力停留时间,能够改善生物池厌氧环境。改造后厌氧池平均ORP由-116.75 mV降至-333.82 mV,厌氧池末端TP和水厂TP去除率分别由9.24 mg/L、69.54%提升至13.32 mg/L和75.47%。TP去除率与水厂日排泥量显著相关,与碳源富余量关系不大。
根据燃煤电厂高镁型脱硫废水的水质特点,针对目前软化工艺存在的运行问题,提出三级加药“离子平衡”方案。结果表明,脱硫废水中的n(Mg2+):n(SO42-)调节至1:1时,与未进行水质调节的现有化学软化法相比,石灰乳Ca(OH)2的利用率从81%提高到94%,后续Na2CO3的加药量减少72%。该方案对多种水质均有明显的成本优势,并进一步提出2座均化池的组合设计,便于实际应用在工程项目中。
采用电-生物耦合技术处理制药废水,研究极板间距不变时电压对COD去除效果的影响,对最佳电压下阴、阳极处的生物膜以及0 V时生物膜的微生物种群多样性进行分析,研究电场作用下微生物的多样性变化。结果表明,电压为10 V时COD去除效率最高。10 V时反应器阴、阳极板两侧生物膜和0 V时生物膜的菌落多样性呈较大差异。电-生物反应器极板附近的优势菌群耦合电氧化作用,可协同处理制药废水中的难生化降解有机物,提高对制药废水COD的去除率。
根据间歇实验、连续流实验、工程运行情况评估了机械搅拌方式下铁碳微电解还原硝基苯的效果及稳定性。结果表明:采用机械搅拌方式,硝基苯去除率可达到90%以上,较曝气搅拌方式提高了约10%。硝基苯的还原符合一级动力学,机械搅拌下反应速率常数为0.554 h-1,是曝气搅拌反应速率的1.8倍。反应后废水ORP由690.3 mV稳定降至100 mV以下,达到水解酸化的适宜条件。工程运行中,机械搅拌方式下铁碳微电解单元硝基苯的去除率在88%~97%,去除效果稳定。
采用正交试验法研究不同电极、电压、电流对电化学去除污水中磷的影响。结果表明:磷的去除率随电压的增加而增大,电流的影响不显著。对于磷质量浓度为0.500 mg/L的中水,最佳电解条件为:铁作正极、铝作负极,电压25 V,电流0.5 A,电解时间40 min,磷去除率为96.0%。电解磷质量浓度为12.97 mg/L的废水,最佳电解条件为:铁作正极、铝作负极,电压30 V,电流1 A,电解时间为60 min,磷去除率为96.77%以上。处理后水中磷的浓度可达到国家排放标准和回用要求。
采用搅拌棒吸附萃取,建立液相色谱-质谱法(LC-MS/MS)测定环境水体中二氯吡啶酸残留量。结果表明:二氯吡啶酸在1.0~100.0 μg/L内与其质谱响应值呈线性关系,线性回归方程为y=7.28×107x+1.02×106,相关系数为0.999 8,检出限(3S/N)为0.3 μg/L,定量限(10S/N)为1.0 μg/L。在1.0、50.0、100.0 μg/L水平的添加浓度下,加标回收率在88.83%~98.80%,相对标准偏差(n=6)为1.2%~5.9%。
采用SSSAB—AFB—MBR工艺处理20 m3/d豆制品生产废水,进水CODCr为3 500~7 500 mg/L、氨氮为80~140 mg/L时,平均去除率分别为99.3%、98.3%,出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准要求。设施运行成本为2.75元/m3,吨水占地1.25 m2,总占地面积约25 m2。该工艺中SSSAB的CODCr容积负荷高达17.8 kg/(m3·d),出水CODCr≤500 mg/L,CODCr去除贡献率高达93.7%;AFB氨氮负荷达0.263 kg/(m3·d),出水氨氮≤15 mg/L,氨氮去除贡献率高达99.5%;MBR反应器的CODCr平均去除率为70.5%,氨氮平均去除率为54.4%。
以某海岛类生活污水处理厂为例,针对其TN高达150 mg/L、碳氮比 < 3的高总氮类水质特点,选择适合的水处理工艺。介绍了AAOA—MBR系统及碳源投加系统的主要设计参数,并分析工程投资估算和运行成本。全地下水厂结构投资占比大、水厂规模小、加药成本高、运输费用高等是经营成本较高的主要原因。工程实际运行结果表明,采用AAOA—MBR工艺处理该海岛生活污水,出水水质可稳定达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A水质标准要求。
上海某水质净化厂设计污水处理远期规模1.5×105 m3/d,近期规模7.5×104 m3/d,出水执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。其进水以工业污水为主,约占70%,且进水水质波动大,超标风险高,难降解COD、TP、TN浓度高。设计采用事故调节池+水解酸化池+改良AAO+MBBR+磁混凝高效沉淀池+反硝化深床滤池工艺进行处理。近1年的运行数据表明,该厂运行稳定,出水水质全部优于设计出水标准,对水质、水量冲击负荷有较好的承受能力。
联合使用在线化学仪表检验装置、痕量TOCi分析仪和离子色谱仪,从仪表测量准确性、有机物污染和无机离子污染等方面分析了某供热机组发生凝结水、给水氢电导率异常波动及超标的原因。根据计算得到的凝结水脱气氢电导率,判定凝结水是否因携带CO2造成氢电导率偏高。分析认为,导致机组氢电导率异常波动及超标的主要原因是凝结水受到余热凝汽器疏水和定排扩容器炉水的污染,从而携带大量无机离子。另外,凝结水脱气氢电导率的计算值略低于氢电导率的测量值,表明凝结水携带少量CO2。