水中铀的分析是环境领域重要的研究方向,对保障公众健康、保护自然环境而言意义重大。近年来,新的实际应用场景不断催生新的测量需求,水中铀的分析方法相应地取得了较快的进展。总结了近十年来国内外水中铀分析的主流方法,阐述了各种方法取得的进展,对其适用性以及优缺点进行了系统总结,最后对水中铀分析方法的未来发展趋势进行了展望。
全程自养脱氮工艺(CANON)因其具有无需碳源、脱氮效率高和节省基建及运行成本等优点受到研究者的青睐,被视为极具工程应用前景的新型废水生物脱氮技术。对CANON工艺的反应原理应用现状进行了阐述,对应用障碍进行了分析,并总结了基于CANON工艺的典型耦合技术的研究及应用进展。在此基础上,指出了CANON工艺工程应用的瓶颈并提出了其未来的发展方向。
与人类生活密切相关的小微水体,不断地受到人类活动的干扰,使其黑臭现象日趋严重,已成为河湖库等水体的污染来源和死角。而现有的修复和治理技术存在着各自不同的技术弊端和技术瓶颈,使其处理效果不能持续,治标不治本,常规的市政污水处理工艺也难用于此。综述了黑臭小微水体的物理、化学和生物等技术和综合治理技术的研究现状,并对黑臭小微水体治理新技术及其发展趋势进行了展望,以期为各地正在开展的黑臭小微水体的综合整治提供有意义的参考。
氟喹诺酮类抗生素作为喹诺酮类药物的第三代产品,已被广泛用于医疗和养殖业中。近年来,氟喹诺酮类抗生素使用量较大,在水环境中的检出频率逐年升高,对生态环境和人类健康也产生了潜在危害。对国内外氟喹诺酮类抗生素污染现状及在水中的降解进行阐述,总结了不同污水处理工艺对氟喹诺酮类抗生素的处理效果,最后展望了该领域未来的研究方向。
抗生素类污染物对环境产生的危害日益严重。利用活化过硫酸盐氧化工艺处理抗生素废水已经成为国内外的研究热点。综述了近年来国内外利用金属催化剂、负载型金属催化剂、炭材料、UV、热处理、Cl-活化、电活化、超声活化、联合活化等过硫酸盐常规及新型活化工艺在处理抗生素废水中的最新研究进展,并讨论了不同因素对废水处理效果的影响。最后提出了活化过硫酸盐工艺在废水处理中所面临的问题和未来的发展方向。
在电场作用下,双极膜内的水能快速解离产生H+和OH-,这一电化学特性使双极膜电渗析(BMED)逐渐发展为一种新型膜分离技术。首先介绍了BMED的基本工作原理,综述了其发展历程,接着介绍了近年来其在酸碱生产、污染控制、与其他化工技术耦合作用等方面的研究进展,最后提出目前应用中存在的问题,并对BMED的未来发展进行了展望。
碳化硅(SiC)陶瓷膜除了具有无机膜的一般特性,还具有优异的机械强度、耐酸碱腐蚀性、生物相容性和化学惰性。随着膜制备工艺的不断发展和成熟,SiC陶瓷膜的结构和性能也在不断地改进和优化。在膜分离技术的发展与应用上,SiC陶瓷膜因具有渗透通量高、反冲洗效果好、易化学清洗且清洗周期长等特征,在能源、化工、冶金、石化、造纸、印刷、烟草和制药等领域显示出巨大的应用前景。对近期国内外SiC陶瓷膜分离技术的应用研究进展进行梳理,同时对当下SiC陶瓷膜分离技术的应用研究遇到的瓶颈性问题进行分析和讨论。
将硫酸钙作为添加剂与污泥共热解制备硫酸钙/污泥基生物炭(SBC),并使用BET、SEM、FTIR和XRD表征,研究了其对Pb2+的吸附去除特性。结果表明,硫酸钙已负载在生物炭表面并对去除Pb2+有促进作用。当温度为25℃,初始pH为5,SBC投加量为0.4 g/L,吸附时间为240 min时,Pb2+去除率可达99.69%。Langmuir等温吸附模型能更好地描述SBC对Pb2+的吸附过程,最大吸附量为280.899 mg/g;SBC对Pb2+的吸附更符合准二级动力学模型,该吸附过程可能以化学吸附为主;热力学分析表明SBC对Pb2+的吸附是自发的吸热过程,升温有利于吸附。
蛋壳粉对废水中铅和镉的吸附符合Langmuir吸附等温式和拟二级吸附动力学模型,且无明显解吸特征。基于此特征开发出强化吸附工艺,建立了可计算出水浓度的强化吸附数学模型,并进行了实验验证。当铅和镉的初始质量浓度为10 mg/L,经强化吸附后,铅和镉出水平均质量浓度分别为0.88 mg/L和0.98 mg/L,且实验值与模型计算值吻合良好。相比于传统吸附,铅和镉的出水平均质量浓度可分别降低14.54%和44.58%。
采用化学共沉淀法制备了生物炭负载纳米Fe3O4(Fe3O4@WB)材料,用于提高厌氧消化过程中电子传递效率进而加速活性红2(RR2)的降解。采用XRD、FTIR等检测方法证实了纳米Fe3O4已成功负载于生物炭。厌氧降解结果表明,Fe3O4@WB显著提高了对RR2废水的厌氧消化性能,与空白组相比,COD去除率、CH4产量和RR2的降解率分别提高了14.42%、42.64%和26.81%。同时,电子传递体系(ETS)活性、辅酶F420含量及污泥电导率的提高进一步证明了系统的电子传递得到增强。
采用水热法制备了Ag2O/Ag2MoO4复合催化剂,并对其进行表征。成功构建了Ag2O/Ag2MoO4-H2O2催化体系降解有机染料孔雀石绿(MG)。实验结果表明,在催化剂投加量为0.5 g/L,H2O2浓度为50 mmol/L,溶液初始pH为4.5,反应温度为25℃,MG质量浓度为30 mg/L的最佳反应条件下,催化体系对MG的催化降解率高达99.8%。所制备的Ag2O/Ag2MoO4催化剂能在较宽的pH范围内(2.5~6.5)保持很好的催化活性,且催化剂具有优异的稳定性,经过5次重复使用后,MG的降解率仍可达到93%以上。
分别以香蕉秸秆(BS)、木薯秸秆(CS)为原料,采用限氧热解法在不同热解温度下制备生物炭,采用元素分析、Boehm滴定、BET、FTIR、XRD等方法分析了生物炭的基本特性,研究了生物炭对Cd2+的吸附特性和作用机制。结果表明,热解温度能显著影响生物炭的产率、灰分、pH、孔径结构以及元素分布等性质;生物炭吸附过程符合准二级动力学;生物炭对Cd2+的吸附作用机制主要表现为络合作用和沉淀作用,K+、Na+、Mg2+、Ca2+共存会影响Cd2+的吸附,且热解温度越低,影响作用越大。
为了得到处理压裂返排液的优良絮凝剂,采取共聚法分别合成聚硅酸硫酸钛(PTSS)、聚硅酸硫酸钛铝(PTAS)、聚硅酸硫酸钛铁(PTFS)。考察了n(金属):n(硅)、n(钛):n(金属)、熟化时间、投加量对合成絮凝剂性能的影响,并分别采取正交实验得到最佳合成条件。结果表明,PTAS的处理效果最好,去浊率为99.28%,TOC去除率为69.63%,COD去除率为78.51%。絮凝剂的结构、形貌、絮凝机理的研究结果表明,絮凝剂中有Ti—O—Si键、Al—O—Si键和Fe—O—Si键形成,絮凝剂的表面结构显著改变,孔隙度增大;PTAS产生的絮体尺寸及分形维数更大,因此其絮凝效果更好。
通过城市污泥热解制备污泥生物炭(BC),采用FeCl3溶液浸渍污泥生物炭后制备出磁性污泥生物炭(MBC),对比了BC与MBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的能力。考察溶液初始pH、吸附时间、吸附温度以及Cd(Ⅱ)初始浓度对BC和MBC去除Cd(Ⅱ)效果的影响。结果表明,BC和MBC均符合拟二级动力学吸附模型;Langmuir吸附等温模型能够更好地描述BC和MBC去除Cd(Ⅱ)的过程。在溶液初始pH为6.0,生物炭投加量为10 mg,Cd(Ⅱ)质量浓度为10~150 mg/L的溶液25 mL,吸附时间为360 min,温度为25℃的最佳条件下,BC和MBC对Cd(Ⅱ)最大的吸附量分别为76.93 mg/g和167.42 mg/g。经过5次吸附解吸试验,MBC的Cd(Ⅱ)去除率保持在90%以上,BC的Cd(Ⅱ)去除率在55%左右,说明MBC具有更好应用于去除含Cd(Ⅱ)废水的能力。
为了考察温度变化对不同碳源驯化的颗粒污泥形态结构、污染物去除能力以及微生物群落结构的影响,采用SBR反应器,对10、20、25℃条件下的乙酸钠和丙酸钠强化生物除磷(EBPR)颗粒污泥系统进行了研究。结果表明,温度升高使得2种颗粒污泥系统均发生了污泥解体现象,污泥沉降性能恶化,平均粒径均由650 μm降至200 μm;PO43-去除率由99%以上分别下降至56%和88%,COD去除率变化较小;微生物丰度与多样性在20℃时最高,25℃时最低,其中变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门、浮霉菌门这4类在温度变化中总共均能占两系统中所有菌门的95%以上;乙酸钠系统除磷恶化是由于聚糖菌的增长,而丙酸钠系统的恶化可能与聚磷菌自身代谢的迁移有关。
采用低温水浴法制备了花簇状纳米ZnO,并对样品进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物进行光催化实验。结果表明:水浴2 h,温度为45℃,n(OH-):n(Zn2+)=8的条件下所制备的花簇状纳米ZnO的光催化性能最强;光催化反应的最佳反应条件分别为:催化剂投加量0.6 g/L,pH=9,反应150 min,MB溶液初始质量浓度为3 mg/L。当催化体系加入H2O2或Na2S2O8时,产生的·OH和SO4·-对MB的去除有促进作用;废水共存离子CO32-对MB去除的抑制作用强于HCO3-。催化剂循环利用4次后仍有较好的稳定性,MB去除率仍达89.3%。
采用铁碳-Fenton法预处理邻硝基对甲苯酚废水,并通过实验及工程论证,确定最佳工艺参数。结果表明,铁碳工艺的最优参数:pH为2.5,填料区停留时间为4 h,曝气气水比为4:1;Fenton工艺的最优参数:pH为3~3.5,H2O2投加量为36.36 g/L,Fe2+投加量为1.6 g/L。经铁碳-Fenton协同耦合处理后,COD的总去除率为52%,B/C由0.11提升至0.32。GC-MS图谱进一步验证,邻硝基对甲苯酚等有机物经铁碳-Fenton处理后,污染物浓度下降,且难降解物质转化为易生化小分子物质。
在优化投加量的基础上,考察化学沉淀和颗粒活性炭(GAC)组合对二级出水树脂脱附液的处理及回用效果。结果表明,BaCl2和CaCl2投加量分别按n(Ba2+):n(SO42-)为0.9和n(Ca2+):n(P)为0.6确定,GAC投加量为5 g/L。2次投加和1次投加药剂,无机阴离子和有机物去除效果无显著差异,残留Ba2+和Ca2+无明显增加。1次投加药剂处理脱附液回用时,8个周期内树脂的去除和再生效果良好。该组合方法处理脱附液并回用,减少了脱附液体积,还可降低处理成本。
以L-胱氨酸、牛磺酸和聚环氧琥珀酸(PESA)为原料,采用三元共聚法合成了一种PESA衍生物LC-T-PESA,通过红外光谱和核磁碳谱表征了LC-T-PESA的分子结构,结果显示与理论产物一致,制得的三元共聚物黏均相对分子质量为1 700,符合水处理药剂要求。LC-T-PESA的阻垢性能测试结果表明:当LC-T-PESA投加量为10 mg/L时,阻碳酸钙垢率为99%,当LC-T-PESA投加量为20 mg/L时,阻磷酸钙垢率为94%左右,较商品级PESA都有显著提高。通过XRD和SEM分析研究了LC-T-PESA的阻垢机理,结果表明,随着LC-T-PESA投加量的增加,钙垢晶型发生改变,逐渐由方解石向尺寸更小的霰石结构发展,且LC-T-PESA明显抑制了碳酸钙垢晶体的生长。
建立2个反应器(R0、R1)培养好氧颗粒污泥,并通过向R1投加生物质炭促进颗粒污泥的形成。结果表明:投加1.5 g/L的生物质炭可加速颗粒化进程,在第11天形成以生物质炭作为晶核的颗粒污泥;与R0相比,R1中的颗粒污泥结构更致密、表面更光滑。然而生物质炭的投加对反应器性能无明显影响:2个反应器的COD和总氮去除率都可达到95%和65%以上;在一个反应周期内反应器中均无NO3--N和NO2--N积累,表明2个反应器均实现了同步硝化反硝化脱氮。
为了去除水体中的铀污染,以毛竹为原料,采用化学活化法制备改性竹基生物炭吸附材料。考察了吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始pH和初始铀浓度对吸附效果的影响。通过扫描电镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱等分析手段,研究了改性竹基生物炭材料对铀吸附前后表面性质的变化。研究结果表明,改性竹基生物炭材料适用于pH为4.5的含铀水溶液的处理,并且该材料对铀的去除率远远高于竹基生物炭材料。
利用来源广泛、绿色无污染的海洋材料海藻酸钠为碳源,经湿法纺丝、高温碳化和水洗制备了海藻酸钠基碳气凝胶W-SACA。W-SACA具有丰富的孔洞结构和高达1 143.77 m2/g的比表面积。以阳离子染料亚甲基蓝(MB)、阴离子染料甲基橙(MO)、溶剂染料油红O(ORO)为代表考察了接触时间、染料浓度、温度、pH对吸附效果的影响,结果表明,W-SACA对这3种染料的吸附量分别高达196.500 9、198.921 6、194.320 2 mg/g。此外,W-SACA也成功地应用于油水混合物和乳液的高效分离。
根据海上某高产中心生产单元生产污水处理中呈现的问题,再结合该中心生产单元注水水质不达标的原因分析结果,确定了三级清污装置清污能力达不到要求、流程设计存在缺陷、流程管理不配伍等因素是导致中心生产单元生产污水处理不合格的主要因素。从清污装置内部优化和流程管理升级等方面提出解决方案并展开研究,为全面解决海上中心生产单元生产污水处理问题进行探索实践,并提出今后同类项目的探索和研究的方向。
以二甲胺与环氧氯丙烷为原料,乙二胺为交联剂,合成了高含量的低分子质量阳离子清水剂,进行了中试放大和结构表征,并进行了矿场应用试验。结果表明:小试产物与中试产物经红外光谱和1HNMR的表征结果一致。使用小试产物与中试产物对含油污泥水进行处理,效果优于聚铝清水剂,与阳离子聚丙烯酰胺的处理效果一致。合成产物作用时的絮体沉降速率介于聚铝清水剂和阳离子聚丙烯酰胺清水剂之间,絮体紧密度适中。在矿场应用中解决了以往由于絮体紧密度过高而导致的流程中断问题。
建立了离子色谱法同时分离检测煤化工废水中F-、Cl-、NO3-、NO2-、Br-、SO42-、PO43-共7种无机阴离子浓度的分析方法。采用Ion Pac AS14离子色谱柱对煤化工废水进行分离,Na2CO3和NaHCO3为淋洗液。结果表明,F-、Cl-、NO3-、SO42-检出限分别为0.03、0.21、0.55、0.86 mg/L,加标回收率为95%~104%,相对标准偏差(RSD)小于3%。该方法具有灵敏度高、操作简便、结果准确、重现性好等优势,适合于煤化工废水中无机阴离子的检测。
针对目前污水厂产生大量含水率较高的污泥,且填埋场地较为紧张的问题,提出应用以“氯化铁+石灰”为改性剂并引进高压带式连续污泥深度脱水技术,降低污泥含水率的措施。以云南省昆明市某水质净化厂改建工程为例,水质净水厂连续6个月的运行结果表明:高压带式连续污泥深度脱水技术使污泥含水率由80%降至60%左右,污泥由160 t/d降至87.2 t/d,污泥减量率达45.5%。高压带式连续污泥深度脱水技术能够满足国家对污泥减量化、稳定化等的要求,该工程实例可为相似工程污泥减量处理提供借鉴。
深入分析了中石化天津分公司综合废水深度处理工程高效生物反应器(ABR)技术的工作原理、工艺流程和运行参数、以及两年来长期运行数据,结果表明,ABR技术是一种高效、低运行成本(< 0.3元/m3)的难降解有机废水深度处理技术,特别适合低负荷COD(小于200 mg/L)、难生物降解(B/C < 0.2)和高严格排放要求的深度处理,并提出适合复杂废水深度处理的以ABR为核心的ABR-反硝化滤池、ABR-高级氧化等组合工艺解决方案。
通过对江西省2个工业园区水污染治理设施的运营现状进行实地调研和数据分析,发现导致园区污水处理出现问题的核心原因在于园区污水处理厂与排水企业之间缺乏有效沟通和衔接。针对工业园区水污染治理的“评—策—商—管”系统化管控模式,提出从企业污水预处理技术评估入手,制定“一企一策”的企业排放标准,在园区污水厂与企业之间建立协商排放机制,通过技术手段和社会监督实现对园区水污染的精细化管控。