饮用水氟化物超标对牙齿、骨骼、内脏等人体器官健康有重要影响,因此,除氟是饮用水处理技术的重要研究方向之一。目前常用的吸附、离子交换、化学沉淀、电絮凝、反渗透和纳滤等方法各自存在成本高、操作复杂等问题。电渗析除氟具有电流效率高(97%以上)的技术特性,是当前研究的热点之一。综述了电渗析除氟的基本概念、技术原理,系统阐明了初始氟化物浓度、电压和电流密度、进水流速、pH、温度、原水性质和浓度、电极溶液的成分和浓度,以及离子交换膜等因素对电渗析除氟效果的影响规律,并提出电流密度、流速是影响饮用水电渗析除氟的较关键因素。与氯离子相比,饮用水原水中的氟离子具有浓度低,水合离子半径、斯托克斯半径及吉布斯自由能大的特点,存在浓度竞争效应及竞争性迁移速率慢的问题,因此,提高氟离子竞争性迁移速率是关键问题。最后,展望性地提出氟氯离子竞争性迁移概念,给出选择性场控电迁移、选择性膜堆结构和选择性分离膜的三级强化选择性分离技术路线。
二级出水中的氮、磷浓度虽较低,但污水排放量大,是造成水体富营养化的原因之一;且二级出水的碳氮比低,采用传统反硝化工艺无法达到脱氮除磷的需求。利用硫/铁硫化物自养反硝化深度处理污水是有必要的。阐述了自养反硝化菌利用硫/铁硫化物进行反硝化脱氮除磷的基本原理,以及反硝化菌用铁硫化物作电子供体的反应途径,论述了水力停留时间(HRT)、温度、pH对硫/铁硫化物自养反硝化过程的影响。研究表明:增加HRT可以提高硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除率;反硝化菌群属于嗜温性菌,温度低于20 ℃明显抑制反硝化速率;pH为6.5~7.0时硫/铁硫化物自养反硝化菌群的活性最高,对氮、磷的去除效果最好;硫氮比、COD等也会影响硫/铁硫化物自养反硝化对氮、磷的去除效率。介绍了前人研究硫/铁硫化物自养反硝化过程中主要的微生物种类和相对丰度,总结了国内外关于硫/铁硫化物自养反硝化脱氮除磷的工程实际应用,并指出工艺中存在的问题及解决方向。
微生物燃料电池(MFCs)能够在降解有机物的同时将化学能转化为电能,近年来其独特的能源环境效应在降解藻类生物质方面引起广泛关注。然而,成分复杂的藻类细胞壁会阻碍藻类生物质在微生物燃料电池中的降解。为了提高微生物燃料电池降解藻类生物质的效能,通常需要对藻类生物质进行预处理,破坏藻类细胞壁使生物基质释放,并将难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机物。综述了目前应用于微生物燃料电池降解藻类生物质的预处理方法,包括机械法、加热法、微波法和超声波法等物理预处理法,酸、碱、氧化等化学预处理法,酶或微生物细胞(细菌或真菌)作催化剂的生物预处理法,以及上述多种预处理方法耦合的联合预处理法。评估了这些预处理方法的能耗和经济性,并对藻类生物质预处理过程与降解过程耦合的集成化或紧凑型微生物燃料电池系统进行介绍,以期为今后微生物燃料电池系统与其他藻类生物质预处理方法的结合研究提供一定参考和依据。
在工业用水中,循环冷却水用量占80%~90%,其长周期使用对循环装置构成严重威胁,因而循环冷却水的处理至关重要。电化学处理技术是一种主动的循环冷却水质量控制技术,其通过阳极和阴极分别电解产生强氧化性物质和预沉淀成垢离子,达到杀生和防垢的目的。电解技术不需要投加化学药剂即可改善循环冷却水的品质,且清洁无污染、运行成本低,具有非常好的应用前景。从循环冷却水中的杂质类型、腐蚀机制入手,阐述了循环冷却水电化学处理技术对除垢、杀菌和除藻的作用机理。详细介绍了循环冷却水电化学处理技术的核心问题,包括电极材料的选择与制备,阴、阳极材料的研究进展。目前阳极材料基本以钛为基底合成的复合电极为主,而阴极以廉价的不锈钢电极为主。此外,介绍了影响电极处理循环冷却水的因素以及电化学处理技术在循环冷却水中的实际应用。最后对循环冷却水处理技术存在的问题及其未来发展趋势进行总结与展望。
目前世界面临着生态环境污染及能源危机等诸多挑战,一系列环境问题对人类的生存和发展构成威胁,开发新型清洁生物质能源迫在眉睫。微藻作为第三代生物质能源应用前景广阔,可利用微藻处理污水并加以采收利用。一方面,微藻在自身生长过程中会消耗水中的氮和磷,净化受污染水体,同时将CO2作为碳源,释放出氧气,缓解温室效应引起的全球变暖;另一方面,微藻絮凝采收可以获得大量生物质,用于制备生物柴油、化妆品、饲料等,使污水净化、化学和生物能源回收得以同时实现,具有较高的商业价值。但采收成本高是制约其规模化生产的主要瓶颈。列举了多种絮凝方式,对微藻采收技术的机理、采收效率及优缺点进行系统阐述,分析了不同采收方法对生物质能源产出与利用可能存在的影响,重点介绍了藻-菌共生污水处理系统中各种微生物为介导的新型生物絮凝法,在实现污水处理的基础上,为微藻生物质能源的规模化生产利用提供高效低廉、环境友好的技术参考。
城市污泥成分复杂多变,除含有大量有机质、植物营养元素外,还可能浓缩重金属,微量有机污染物以及少量病原生物等有毒有害物质。随着我国环保要求的提高,污泥资源化利用已成为污泥安全处理处置的趋势。综述了城市污泥的组成、环境风险、传统污泥处置方法与资源化利用技术,重点阐述了污泥堆肥、建材利用、沼气利用及生物炭利用等污泥资源化利用技术的研究现状。其中,污泥堆肥产品可作为营养土满足环境生态修复的需要;建材利用技术可在实现污泥减量化的同时减缓黏土资源的消耗;污泥沼气利用技术发展历史较长、相对成熟,可实现工程应用;污泥生物炭利用技术在园林绿化、作物种植、水污染和气体污染治理方面具有可观效益,形成“以废治废”的生态链。上述污泥资源化利用技术具有广阔的应用前景,有望真正实现环境、社会和经济的多重效益。然而目前还存在着相关处理技术不成熟、设备运行成本过高等问题,需要进一步开展理论、技术与设备方面的研究,降低投资与运营成本,使上述污泥资源化利用技术真正达到技术可行、经济合理。
近年来随着农业和工业领域的高速发展,纺织、化学制造、农副产品加工、医疗等行业产生大量废水。这些废水中含有染料、重金属、持久性有机污染物、药物及个人护理品等多种污染物,排入水环境后造成自然水体的严重污染。生物吸附法具有高吸附量、低成本、环境友好等特点,常用于废水中各类污染物的吸附去除。然而,生物吸附法在净化废水过程中普遍存在吸附剂回收难、回收不彻底的难题,导致水环境发生再次污染。磁化改性技术可使磁性吸附剂与水溶液实现快速分离,解决生物吸附剂吸附后回收困难的问题。综述了磁性天然生物材料、磁性生物炭和磁性复合材料吸附剂的制备,以及该类吸附剂在废水处理中的应用现状和局限性。同时,对磁化改性技术在生物吸附研究领域的未来发展趋势进行了展望。未来的废水治理研究中,可围绕磁性吸附剂制备工艺优化、磁性吸附材料改性、吸附机制探究、中小试实验、生命周期分析等方面开展,以实现废水中各种有害污染物的无公害处理。
抗生素具有难降解特性,随着抗生素的广泛使用,其在水环境中的含量日益增加。由于传统污水处理厂无法高效去除污水中的抗生素,抗生素残留及活性污泥的营养环境为抗生素抗性细菌(ARB)的增殖和抗生素抗性基因(ARGs)的转移创造了有利条件。同时,氯化、臭氧氧化、紫外辐射等化学氧化和消毒工艺对ARB和ARGs的去除效率较低,某些情况下甚至会诱发抗生素耐药性的发展。近年来,高级氧化技术(AOPs)处理抗生素废水的相关研究受到研究者的广泛关注。在控制抗生素耐药性的蔓延、降低环境风险方面,AOPs发挥了重要作用。对抗生素废水的理化特性进行介绍,综述了不同高级氧化工艺在抗生素废水处理过程中对污染物的去除效率、降解机理和降解途径等。此外,评估了废水处理中化学氧化工艺、消毒工艺、高级氧化工艺对ARB和ARGs的去除效果。最后,探讨了抗生素废水的高级氧化处理过程中存在的关键问题,并给出建设性意见。
水热处理可以改善剩余污泥的脱水性能,提高减量化效果,副产的水热液含有高浓度有机物,可通过厌氧消化来回收能源。针对炼化剩余污泥水热液厌氧消化甲烷产率低的问题,并基于“以废治废”理念,开展了利用含油废白土热解残渣强化水热液厌氧消化产能的实验研究。结果表明,热解残渣(400 mg/L)可明显促进水解功能,CHO和CHNO类大分子有机物(分子质量>450 u)被有效降解;产酸性能被强化,挥发性脂肪酸(VFA)产率提高100%,质量浓度达到683 mg/L;厌氧消化的甲烷产率得以提升,每克COD的甲烷产量最高可达270 mL,较空白组提高了54%,伴随回收氢气137 mL/g。含油废白土热解残渣具有多孔结构,可为微生物附着提供位点,因此富集了Clostridium、Syntrophorhabdus等水解酸化细菌和Methanosaeta、Methanobacterium、Methanospirillum等产甲烷古菌。同时,其含有的金属元素可促进功能酶合成,并促进种间电子传递,使古菌可直接接收细菌产生的电子及H+并还原CO2产生甲烷,从而提高了甲烷产率。该研究结果可为炼化固废资源化利用和能量回收提供一定理论参考。
研究了采用EGSB反应器处理稀释垃圾焚烧厂渗滤液的快速启动与运行过程,并对初期与末期厌氧颗粒污泥的物化特征进行对比分析。研究结果表明,在接种颗粒污泥的情况下EGSB反应器22 d完成快速启动;反应器经过180 d的运行,在COD容积负荷为15 kg/(m3·d)、回流比为800%、HRT为8 h、反应器内部温度为30~35 ℃的条件下,对渗滤液COD的去除率达到90%以上,色度去除率为75%左右,此外,日产气量达到150 L左右,与理论计算值(72~150 L/d)基本一致,反应器运行状态良好。扫描电镜分析结果表明,颗粒污泥接种时内部丝状菌较多,球菌与短杆菌数量较少,内部结构松散;运行结束后以球菌和短杆菌为主,厌氧颗粒污泥内部结构紧密厚实,内部孔隙较接种时明显增多。高通量测序结果表明,与接种时相比,运行结束后颗粒污泥内的微生物种群数量和丰富度都大幅增加,拟杆菌门成为厌氧颗粒污泥内的主要优势菌种。
含氮污染物的去除一直是污水处理领域的难题。传统的周期循环式活性污泥法(CASS)处理工艺在污水处理厂中广泛应用,但其普遍存在对总氮处理效果不佳的问题。分别通过增加硝化液回流、添加聚氨酯海绵填料2种方式,对传统周期循环式活性污泥法处理工艺进行改进,研究了循环周期、曝气时间、排水比和内硝化液回流比等运行参数对CASS改进工艺中总氮强化去除效果的影响,并通过高通量测序分析不同工艺中微生物群落的差异。研究结果表明,改进工艺的最佳操作参数:循环周期为8 h、曝气时间为4 h、排水比为50%、硝化液回流比为35%。与传统CASS工艺相比,CASS回流工艺(RCASS)和CASS复合生物膜工艺(IFAS-CASS)对TN的去除率分别增加10%~15%和15%~37%,出水TN质量浓度分别低至14.8、4.65 mg/L。在最优运行条件下,2种CASS改进工艺能够发挥最佳的处理作用,强化TN的去除。IFAS-CASS工艺内的Actinobacteria(放线菌门)和Proteobacteria(变形菌门)丰度较高,因此IFAS-CASS工艺可以更好地强化去除含氮污染物。
随着工业化程度的加快,由重金属离子引起的环境问题日益突出,从源头上解决重金属环境污染问题意义重大。针对锰矿浸出液中重金属Co2+、Ni2+难以去除的问题进行δ-MnO2吸附研究,利用XRD、SEM、FT-IR和BET方法对δ-MnO2进行表征,研究了工艺条件对δ-MnO2吸附锰矿浸出液中Co2+、Ni2+的影响,根据表征结果进一步分析δ-MnO2的吸附行为机理。结果表明:结晶性较差、孔隙较多的δ-MnO2表面存在大量羟基结构,且孔隙结构较多,平均孔径较大,具有优异吸附性能的潜力。溶液pH对该吸附反应影响较大,吸附率随着溶液pH的升高而增加;随着反应时间的增加,吸附率先增加后减小;提高反应温度后吸附率提高。最佳吸附条件:反应温度80 ℃、反应时间60 min、pH为7,Co2+和Ni2+的吸附率分别为96.10%、87.25%。由表征结果分析可知δ-MnO2吸附锰矿浸出液中的Co2+、Ni2+主要受表面羟基的作用。δ-MnO2对锰矿浸出液中重金属Co2+、Ni2+具有良好的吸附效果,可减少锰矿浸出液中重金属离子的二次污染,为源头上解决重金属离子的危害提供一定研究基础。
构建异质结是促进光生载流子分离的有效途径,并可提高半导体光催化材料的光催化活性。采用水热法制备了BiOBr和BiOIO3,用超声浸渍法制备BiOBr/BiOIO3复合光催化材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、FT-IR和PL等表征方法分析了材料的多相结构和化学键。以罗丹明B和环丙沙星为目标污染物,通过降解实验分析光催化材料的活性和降解机理。结果表明:可见光照射60 min后,1.4-BiOBr/BiOIO3对罗丹明B的降解率,达98%,降解速率常数为0.068 94 min-1,且5次重复实验后降解率仍可达到85%;可见光照射120 min后,1.4-BiOBr/BiOIO3对环丙沙星的降解率可达82.6%。以上实验结果可归结为BiOBr/BiOIO3异质结构在BiOBr和BiOIO3之间存在协同作用,异质结的形成拓宽了半导体的可见光吸收范围,阻止光生电子-空穴的复合。自由基捕获实验表明O2·-和h+是降解过程的主要活性物种。提出了BiOBr/BiOIO3材料光催化降解罗丹明B的可能机理,以期为设计和制备高效、绿色、稳定的光催化剂提供新的途径。
以二乙二醇丁醚(DGBE)为唯一碳源,采用阶段性提荷的方式,对好氧活性污泥进行培养驯化,考察好氧活性污泥法对DGBE模拟废水的降解效果和耐受浓度,并对其降解动力学进行分析。实验结果表明:以农药生产废水处理工艺的好氧段污泥进行接种,DGBE进水COD为600~700 mg/L,驯化初期微生物可较快适应DGBE模拟废水。随后以200 mg/L的理论COD提升进水负荷,在一定浓度条件下COD去除率均可达90%~95%,整体降解效果较好。当进水DGBE质量浓度低于620 mg/L时,DGBE可在5~6 h内完全降解,之后随着进水DGBE质量浓度的升高,降解时间逐渐延长。在该实验条件下,好氧活性污泥对DGBE的最高耐受质量浓度在1 103 mg/L左右,继续提高进水DGBE,好氧活性污泥的降解效果及状态均变差,并出现COD降解迟滞期。活性污泥对DGBE的降解符合一级动力学特征,DGBE及COD的降解速率随浓度的上升均呈先快后慢的趋势,说明高浓度的DGBE对微生物具有抑制作用。
通过共价交联、原位沉积以及光致还原反应得到Ag@AgCl/GO/CA不溶性光催化颗粒材料,采用SEM、TEM、FT-IR、Raman和BET对该光催化材料的形貌、元素组成及比表面积进行表征。通过光电流及电化学阻抗分析(EIS)评价光催化材料的光电性能,利用ESR自由基检测和猝灭试验分析其光催化机理。结果表明,Ag@AgCl纳米颗粒呈团簇状分布在GO/CA的褶皱状结构上,且Ag和AgCl比例约为1∶1。因存在配位交联作用,Ag@AgCl/GO/CA光催化材料的含氧官能团明显减少,GO的两个特征峰变弱。该材料具有较小的光生电子转移电阻和较低的光生电子-空穴复合率,表现出良好的光催化性能。在模拟废水的降解实验中,Ag@AgCl/GO/CA呈现良好的吸附性能、可见光吸收性能以及优良的循环使用稳定性能。在可见光下,Ag@AgCl/GO/CA对模拟废水中的RhB、MB和MO均有较高的催化降解活性,12 min内均可完全降解,且催化降解过程均符合准一级反应动力学关系。在光催化降解RhB过程中,产生的空穴(h+)、超氧离子自由基(O2·-)是光催化降解污染物的主要活性物种。
丁辛醇废水(BOW)是一种新型煤化工废水,含有高浓度的难降解有毒有机污染物,对人体健康和生态环境造成危害。萃取法、焚烧法、空气催化氧化法等物化法可用于丁辛醇废水的处理,但成本较高、流程复杂。厌氧消化是丁辛醇废水的绿色、高效处理技术之一,然而传统的厌氧工艺易受有毒污染物、高盐等因素影响。对高盐条件下厌氧颗粒活性炭折板工艺(GAC-ABR)处理丁辛醇废水的启动、盐冲击与恢复过程及其微生物菌群变化进行探索。结果表明,与厌氧折板反应器(ABR)工艺相比,GAC-ABR工艺可提高丁辛醇废水厌氧处理的甲烷产量并缓解酸化现象。在GAC-ABR工艺中,污泥的嗜乙酸产甲烷活性提高了1.94~2.27倍,且污泥的电子传递系统活性提高了13.1%~16.4%。微生物群落结构分析表明,GAC-ABR工艺中富集的电活性互营微生物Syntrophomonas和Methanosarcina是提高丁辛醇废水处理效果的关键;其中,Syntrophomonas表现出良好的耐盐性,而Methanosarcina的耐盐性弱于Methanosphaera和Methanobacteria。
通过溶胶-凝胶法制备了颗粒活性炭(GAC)负载过渡金属和氮元素共掺杂改性的TiO2(X-N-TiO2/GAC,X=Fe或Cu或Mn),以光电协同催化处理甲基橙废水。阳极为铱钽钛板,阴极为钛板,长弧氙灯作光源,以20 mg/L模拟甲基橙废水在180 min时的降解率为评价指标,优化材料的制备条件和反应电压,并进行SEM和XRD表征。结果表明,锐钛矿型改性TiO2成功负载到GAC表面,溶胶-凝胶法的负载效果良好,掺杂均匀。在过渡金属离子掺杂方面,与Cu-N-TiO2/AC和Mn-N-TiO2/AC相比,Fe-N-TiO2/AC表现出更高的催化效率。在Fe掺杂量为0.6%、N掺杂量为10%、反应电压为14 V、反应时间为180 min的条件下,甲基橙降解率可达到92.27%,高于光催化降解率(32.81%)和电催化降解率(55.79%),也优于P25光催化的处理效果。Fe和N的掺杂使TiO2/GAC产生可见光波段的响应。GAC负载后的改性TiO2虽然光催化效率有所下降,但具有易回收的优点,且可充当粒子电极,在光电协同催化体系中降解污染物,大幅提高降解效率。
针对低碳氮比废水往往因碳源不足而导致脱氮效果不佳的问题,以香茅/聚砜缓释碳源作为外加碳源,考察用SBR反应器对其进行脱氮处理时的最佳HRT,进水NO3--N负荷及不同种类废水对脱氮效果的影响,选用MiSeq平台对SBR反应器中反应前后的污泥样品进行高通量测序,以确定微生物群落结构的变化。结果表明:当进水为合成废水,NO3--N负荷维持在50 mg/L以下,投加120 g缓释碳源时,SBR反应器的最佳HRT为12 h,此时NO3--N去除率维持在80%以上,出水COD稳定在50 mg/L以下,满足《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2016)排放要求。对于实际废水的处理,在最佳运行条件HRT为12 h、投加120 g缓释碳源的情况下,NO3--N去除率达到84.1%;由于实际废水含有一定量的碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物,导致出水COD略微上升至60 mg/L。高通量测序结果显示,投加缓释碳源强化了反硝化过程,反硝化菌丰度增加,群落结构更加丰富。
随着我国城市化进程及工业的加速发展,污染物排放量随之增加,污水处理的相关排放标准愈发严格,城市污水的深度处理已成为研究热点。COD和氨氮是城镇污水中含有的最主要的两种污染物。通过小试及中试探讨了非均相催化臭氧氧化工艺在某污水处理厂深度处理去除COD和氨氮中的应用。通过基于中心组合设计的响应面法,考察了臭氧投加量和接触反应时间的影响及其交互作用。同时建立了以COD和氨氮去除量为响应值的二次响应曲面模型,并用方差分析对模型进行验证。结果表明,DL-002催化剂可催化臭氧氧化同时去除COD和氨氮。臭氧投加量对COD和氨氮去除量的影响更显著,增加臭氧投加量或延长接触反应时间可提高COD和氨氮去除量。优化结果显示,在接触反应时间为20 min、臭氧投加量为25 mg/L的条件下,COD去除量为10 mg/L、氨氮去除量为0.65 mg/L。采用专属催化剂代替催化臭氧氧化池中现有的催化剂,同时去除COD和氨氮并实现达标排放的方案完全可行。
含油清洗废水的深化处理及清洗剂回收再利用一直是工业废水处理领域关注的焦点。清洗剂具有既亲水又亲油的特点,其高效回收受到限制。同时,由于清洗废水所含油品种类复杂,很难匹配到合适的处理方法。为解决该难题,深入研究了过滤精度、跨膜压差、温度、浓度等因素对超滤膜法处理含油清洗废水及清洗剂回用效果的影响。研究结果表明,适宜过滤精度的膜元件、合适的跨膜压差和温度可实现较高的清洗剂回用率和石油类截留率。此外,废水中清洗剂的含量越高,产水中的清洗剂越多;石油类含量越高,清洗剂的回用率越低,膜受污染程度也越严重。结果表明,超滤膜法是一种回用效率高、对废油截留效果佳的清洗废水处理方法,与传统处理工艺相比,兼具环保和经济实用性优势,可应用于工业含油清洗废水、船舶舱底油污水以及其他含油清洗废水的净化及回用处理。
换流阀冷却系统均压电极结垢会造成管路堵塞、泄漏等问题,给换流阀的稳定运行带来较大的隐患,严重时甚至会导致直流闭锁停运。目前换流站主要采取人工定期取出电极清除表面结垢物的方法来解决该问题。由于换流站电极数量众多,除垢工作任务繁重。为了减轻换流阀维护工作量并缓解均压电极结垢现象,提出了一种基于电吸附原理的换流阀均压电极抑垢方法,设计了一种电吸附抑垢装置,将其接入换流阀内冷水系统模拟实验平台,对该方法的可行性进行实验验证,并进一步研究该抑垢装置的电极板电流密度和入口水流速度对抑垢效果的影响。研究结果显示,模拟实验平台接入抑垢装置后,与无抑垢装置相比,相同时间内单只均压电极的结垢量从0.5~0.7 mg减少到0.1 mg以下,表明电吸附抑垢法可以减缓换流阀均压电极结垢的进程。此外,当抑垢装置电极板电流密度为5~50 A/m2时,该装置的抑垢效率随电极板电流密度的增加而先增大后减小;当入口流量为8~14 L/min时,装置抑垢效率随水流速度的增加而减小。
随着我国经济的发展和城镇化进度的加快,污水处理行业也在快速发展。污泥是污水处理过程的产物,具有发臭、水分高、有机物含量高、结构复杂等特点,且含有大量有毒有害物质,需及时处理,否则会对环境造成二次污染。污泥脱水是污泥处理过程的关键环节。而生物壳粉末作为污泥调理剂可以有效提高污泥的脱水性能。采用两种生物壳粉末(蛋壳粉及贝壳粉)进行单独调理污泥、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)单独调理污泥、贝壳粉联合CPAM调理污泥的脱水试验,试验结果表明:与蛋壳粉相比,贝壳粉更适于污泥调理;贝壳粉与CPAM联合调理后污泥的脱水效果要优于贝壳粉或CPAM单独调理时的脱水效果。优化了贝壳粉和CPAM联用的投加条件,当贝壳粉添加量为污泥干质量的15%、CPAM投加量为10 mg/L、投加顺序为先添加贝壳粉后添加CPAM时,与未经调理的污泥相比,污泥比阻降低了58.6%,泥饼含水率降低了17.3%。
河道水体是地球水资源的重要组成部分。对河道进行治理可以满足工农业生产的发展需求,以及人们基本生活的需要。以天津市马厂减河治理示范项目为例,采用膜曝气生物反应器(MABR)+微纳米曝气组合技术对河道进行治理,既可提升河道水的溶解氧含量,又能实现水体的净化。该河道共设置MABR组件160组、曝气管12套、鼓风机24台(12用12备)、微纳米曝气设备7台,具有一定的抗冲击能力。结果表明:系统稳定运行6~8周后,水质达到稳定。其中,DO、COD、NH3-N、TP分别为2.21、33.92、1.88、0.37 mg/L,COD、NH3-N、TP的去除率分别达到47.00%、44.38%、13.95%,DO增加31.55%。对该河道实施治理后,水质可达到地表水环境质量Ⅴ类标准。该组合技术具有工程、成本及运行管理方面的优势,特别适于河道、湖泊等流域的治理,其应用可为类似中小河道水质净化的工程项目提供技术模式和实践经验。
餐厨废水具有污染物浓度高、成分复杂、含油量高、有机物和氨氮浓度高等特点,处理难度大。以西南地区某餐厨垃圾处理厂为例,分析了该厂厌氧消化液脱水滤液的水质特点,选择适合的处理工艺。该厂污水处理站主要处理厌氧消化液脱水后的沼液及其他生产废水,处理规模为60 t/d。拟采用隔油+气浮+调节池+水解酸化+AOAO+外置UF系统+Fenton高级氧化+混凝沉淀工艺进行处理。对该工程的系统主要设计参数进行介绍,并分析工程运行情况和运行成本。结果表明,餐厨废水经处理后,最终出水的CODCr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP、动植物油平均分别为260、95、20、67、19、2、70 mg/L,系统出水水质可稳定达到纳管标准及与下游污水厂的协议标准要求。该工程经营成本为41.70元/t。碳源投加成本较高、超滤膜更换费用较高、工程规模较小等因素是其经营成本高于常规餐厨处理工程的主要原因。
某食品加工厂主要生产豆腐、豆皮和卤制豆干等豆制品,生产废水排放量为500 m3/d。该生产废水具有COD、氨氮和悬浮物含量高,渣滓多、易酸化和可生化性较好的特点。在废水处理过程中,水质水量波动较大,原水COD平均为9 000 mg/L,BOD5为5 400 mg/L,NH3-N为100 mg/L,SS为2 200 mg/L,pH为6~9。采用微滤+气浮+厌氧反应器+Bardenpho工艺对该豆制品生产废水进行处理。经几个月的调试运行,处理系统能达到良好的稳定运行状态,对污染物的去除率高,出水水质可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级排放标准要求。工程实践表明,该工艺具有出水效果稳定可靠、吨水投资费用低的优点,同时系统管理简单、易操作,吨水运行费用低,占地相对较少,环境效益明显,有较高的推广价值。产生的沼气可用于厂内锅炉,无二次污染,具有较好的经济与环境效益,可为同类型废水处理提供一定借鉴。
香料香精广泛应用于食品与日用品行业,是重要的添加剂之一。其生产过程中产生的废水具有水质复杂、有机物浓度高、可生化降解性差等特点。香料香精废水的传统处理工艺为隔油+气浮+水解酸化+接触氧化工艺。采用此工艺处理香料香精废水时具有一定局限性:停留时间长、占地面积大、出水水质较不稳定;同时,由于缺少深度处理工艺,在现行环保标准提高的形势下,传统工艺已很难达到最新排放标准的要求。为此,针对香料香精废水的特点,提出在常规废水处理工艺的基础上,增加分质预处理、厌氧、纯氧曝气和深度处理等工艺。工程实践表明,分质预处理、厌氧、纯氧曝气和深度处理等工艺联合可很好地处理此类废水,并能在较高的污染负荷下稳定运行。香料香精废水经过处理后可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的二级标准要求,同时符合污水厂的相关纳管标准要求。
采用萃取+膜耦合工艺对有色锌冶炼过程产生的污酸废水进行处理。采用4级逆流连续萃取,当有机相组分为25%(体积分数)N235、75%(体积分数)异辛醇,相比为1∶1时,污酸中氯的去除率>98.3%,氟去除率>84.5%。萃取处理后,料液可返回至污酸净化系统循环使用,降低对补充水的需求量。萃取有机负载相经氢氧化钠反萃解吸后循环使用。在反萃液中加入氯化钙,以氟化钙的形式除氟并资源化回收利用;在滤液中先后加入碳酸钠和离子交换树脂,实现钙、镁和重金属离子的深度去除;料液达到双极膜电渗析进料要求后,由双极膜电解技术将精制反萃解吸液转化成混酸和液碱,产生的碱液可用作有机负载相的解吸剂,混酸(盐酸和硫酸混合物)通过纳滤膜实现盐酸和硫酸的分离。回收的稀盐酸可用于软化树脂解吸,硫酸液加入石灰制备石膏产品。与传统的直接中和工艺相比,该工艺的药剂成本低、废液资源化利用水平高,可减少外购药剂。