随着时代的发展,抗生素在医疗行业、农业、畜牧业中的使用量逐年增加。污废水的排入增加了天然水体中的抗生素含量,对生态环境和人类健康构成严重威胁和潜在危害。治理水中的抗生素污染已成为国内外研究的热点,大量学者对抗生素的去除技术进行了研究。基于目前的研究现状,系统介绍了各种抗生素的来源、危害以及污染现状,重点阐述了饮用水处理领域国内外的抗生素去除技术发展,介绍了抗生素的去除技术(物理法、化学法、高级氧化法、生物法等)、机理和典型抗生素的降解路径,分析了这些抗生素去除技术的优缺点,并对水中抗生素的去除方法及技术未来发展方向进行了展望,以期为水中抗生素去除方法及技术的选用提供一定参考和借鉴。对于水中抗生素的去除研究,今后应通过各类工艺的组合或耦合联用开发出更加经济、高效的去除技术,同时应关注降解产物的生成及溶液毒性的变化。
随着矿床品位的降低,有色金属冶炼产生的含砷废水排放量逐渐增加。由于砷化物具有剧毒性,大量排放的含砷废液对人体健康产生巨大威胁。随着生活质量的提高,人们对含砷废水的排放要求也越发严格。因此,如何绿色、高效地脱除水体中的砷,是目前研究的重点。介绍了水体中砷的来源与危害,对国内外处理含砷液体的主要脱除技术进行归纳总结。水体脱砷技术按照脱除方式可分为化学法、物理法及微生物法。阐述了各种脱砷技术的基本原理,对不同脱砷技术的适用性及其优缺点进行分析,指出限制这些工艺在工业中应用的主要因素。同时,对化学法与物理法等结合工艺的前景进行了展望,以期为未来脱砷技术的发展提供一定参考。
目前虽未见海水淡化工程对其所在海域的生态环境造成严重破坏的相关报道,但由于浓盐水具有高盐度、高温的特点,且含有铝、重金属和杀菌剂余氯,会明显抑制部分浮游动植物的生长;而在浓盐水排放的相关海域中,鱼类丰度和物种丰富度有所提高。因此,需要进一步研究浓盐水排放对海洋生态环境的影响。综述了国内外海水淡化产生的浓盐水的排放现状和管理要求,重点分析了海水淡化工程浓盐水排放对海洋生态环境造成的影响,并提出减缓影响的相应对策与建议。通过梳理现有排放方式,发现通过优化浓盐水排放口设计,采用混合排放技术、综合利用与零排放技术等相应措施,可进一步减缓浓盐水排海的影响范围和程度。随着海水淡化产能的增加,建议在海水淡化工程取排水海域开展生态环境常规监测,以加强对海水淡化排放浓盐水的监测评估,对海水淡化管理的相关政策和标准进行研究和分析,以促进海水淡化产业健康、可持续发展。
许多研究致力于用生物脱氮技术去除污染水体中的氮。微生物固定化是采用物理或化学的方法,将微生物截留在某一特定区域的技术。该技术既可保证功能微生物在适宜条件下快速增殖,使其具有较高的抵御外界不利环境因素的优势,同时可提高功能微生物与本土微生物的竞争力。生物脱氮技术与微生物固定化技术相结合具有很大的应用潜力。综述了几种传统微生物固定化方法和新型微生物固定化方法的分类、原理、优缺点、应用范围及前景。在此基础上,以凝胶包埋法为例,介绍了微生物固定化技术强化生物脱氮的机理,如为微生物提供相应保护,加快微生物生长富集速度,在凝胶球内外形成不同浓度的溶解氧,以及额外提供功能微生物和营养物质等。以凝胶包埋法加快厌氧氨氧化菌生长富集速度,利用凝胶球内外溶解氧浓度差实现短程硝化-厌氧氨氧化为实例进行阐述。最后对微生物固定化技术强化生物脱氮目前存在的问题进行总结并提出展望,开发成本低廉且稳定性强的固定化材料具有重要意义。
微塑料在水环境中能够吸附重金属污染物并作为重金属污染物的载体,在全球淡水系统和海洋系统中广泛传播,对全球水环境造成严重影响。因此,了解微塑料对重金属的吸附行为、机理以及吸附后对环境中生物的毒性影响十分必要。微塑料对重金属的吸附性能取决于微塑料本身的物理化学性质,如塑料类型、比表面积和结晶度等。此外,环境因素如pH、离子强度、溶解性有机质浓度和老化作用也会显著影响微塑料吸附重金属的能力,使得微塑料对重金属的吸附过程十分复杂。基于此,详细综述了微塑料对水环境中重金属吸附行为的最新研究进展,归纳了微塑料对常见重金属的吸附行为,分析了吸附过程的影响因素、重要机理及吸附后对生物的毒性影响。最后对微塑料与重金属污染物研究进行了展望,以期为两类污染物的理论研究和环境行为提供一定借鉴。
低碳高效的Anammox技术在污水处理中对实现“双碳”目标具有潜力,并为污水处理厂工艺带来技术变革。对传统脱氮和Anammox脱氮进行了比较,指出Anammox在节能降耗和温室气体减排中具有优势;分析了实现短程硝化Anammox(PNA)和短程反硝化Anammox(PDA)稳定获得NO2-的控制策略,其中游离氨(FA)、温度、DO和间歇曝气是PNA的重点调控因子,而碳氮比是PDA的重要控制因素。基于控制原理,Anammox技术在多种污水中具有应用前景,但PNA更适合污泥消化液、污泥脱水液和垃圾渗滤液的处理,PDA则更适合低温、低NH4+-N的主流污水,以及城市污水和NO3-污水混合污水的处理。未来研究的重点在于:界定适于PNA和PDA的污水种类,考察污水组分对PNA/PDA的影响及响应,中试验证各种污水的PNA/PDA,改造升级传统脱氮以实现PNA/PDA。
以农林废弃物水稻秸秆作为生物炭原料,在400、550 ℃的热解温度下制备生物炭,探究CaCl2、MgCl2改性生物炭(CBC-400、CBC-550、MBC-400、MBC-550)对磷的吸附性能。研究结果显示,MBC和CBC对磷的吸附特点不同:MBC对磷的吸附速率慢但吸附量大,而CBC的吸附速率快但吸附量小。等温吸附实验结果显示,MBC-400和MBC-550的饱和吸附量分别为67.08、60.17 mg/g,高于CBC-400和CBC-550(5.97、18.51 mg/g)。根据吸附动力学结果可知,CBC的吸附过程符合准一级吸附动力学,MBC对磷的吸附分为表面扩散和吸附两个阶段进行。在初始pH为3~11范围内,由于CaHPO4和Ca(H2PO4)2的表面沉淀作用受pH的影响,CBC吸磷量随pH的升高而略微上升,而MBC在静电吸附作用下吸磷量随着pH的升高而下降。采用XPS、SEM、BET、FTIR、XRD对生物炭的吸附作用进行分析,结果表明CBC吸附磷主要是依靠表面吸附以及CaO颗粒与磷之间的表面沉淀作用来实现,而MBC主要依靠MgO与磷酸盐之间的化学反应。
以LED-UV365/PDS为研究体系,考察了对碘帕醇(IPM)的降解效能。实验结果表明,单独PDS、单独UV365辐照基本无法降解IPM,LED-UV365/PDS体系可显著促进IPM的降解,且反应过程符合假一级反应,这主要得益于反应体系产生的活性物种(HO·、SO4·-、O2·-和1O2),其中HO·的贡献最大。研究了PDS浓度、pH、天然有机物(NOM)和阴离子(HCO3-、Cl-)浓度对IPM降解效果的影响,结果表明IPM的降解率随PDS浓度的增加逐步升高。在酸性、碱性、中性条件下,LED-UV365/PDS体系均可高效降解IPM。NOM因具有内滤波效应以及对活性物种的捕获作用,可明显抑制IPM的降解效果;通过实验与计算获得NOM在365 nm处的吸光系数为26.52 L/(g·cm);阴离子存在会轻微抑制IPM的降解。测定出14种有机产物,推测IPM主要通过脱碘反应、夺氢反应、取代反应、氨氧化和酰胺水解等方式逐步被降解。利用明亮发光杆菌评估了急性毒性变化,发现IPM及其有机产物基本无急性毒性。
利用简便的水热法制备Bi2WO6光催化材料,研究光照条件下Bi2WO6活化PMS降解橙黄Ⅱ溶液的效果,考察了Bi2WO6投加量、PMS质量浓度、初始pH、共存阴离子及腐殖酸(HA)对降解效果的影响。采用XRD、SEM和FT-IR对材料的晶体结构、表面形貌及反应前后结构进行表征分析,结果显示该材料在反应后表现出良好的稳定性。当Bi2WO6投加量为0.6 g/L、PMS质量浓度为0.8 g/L、橙黄Ⅱ质量浓度为10 mg/L、pH为7.5时,反应60 min内橙黄Ⅱ的降解率超过97%。实验体系在弱碱性条件下的降解效果最佳。共存离子实验结果表明,溶液中的Cl-能促进橙黄Ⅱ降解,NO3-对降解的影响不明显,SO42-、HCO3-、H2PO4-和腐殖酸则对降解有抑制作用。猝灭实验结果显示O2·-、1O2和h+为体系中的主要活性物种。通过电化学阻抗测试对比了不同体系的电子传输效率,光照能有效提高PMS均相体系的电子转移。Bi2WO6经过5次循环实验后,依旧表现出良好的降解效果。
为进一步提升对含盐染料废水的处理效率,在3组SBR反应器(R1、R2、R3)中分别投加NaCl、还原蓝4(VB4)、NaCl+VB4,并逐步提高其投加浓度,探究在不同盐度和染料浓度的驯化条件下,活性污泥对模拟废水的处理效果以及微生物群落的组成结构。结果表明:盐度增加至3%时,R1和R3的COD去除率开始大幅降低;在仅投加染料的反应器R2中,COD的平均去除率为95.5%;各反应器的氨氮平均去除率在90%以上。随着盐度和染料浓度的提升,系统稳定性下降。盐度和染料质量浓度分别达到1%、40 mg/L时,污泥对染料的脱色性能开始下降。高通量测序分析结果表明,随着盐度和染料的增加,活性污泥的微生物群落多样性降低,降解 COD及染料的功能菌群主要受系统含盐量的影响,氨氮降解菌群受环境变化的影响不大。在各反应器运行过程中,norank-f-norank-o-saccharimonadales、Propioniciclava、Micropruina3个菌属的丰度最高,对盐和染料表现出较好的耐受性,为含盐印染废水处理系统的优势菌群。
为解决TiO2光催化降解水体中萘普生时易团聚、低活性的问题,对P25 TiO2和石墨烯进行表面修饰,直接混合制得改进TiO2催化剂,随后将其用于光催化降解水体中的萘普生,并研究降解动力学、作用机制以及生物毒性。XRD、FTIR、SEM表征结果表明,TiO2经过修饰后引入了氨基,与改性石墨烯引入的含氧基团之间存在静电引力和化学键力,在这些力的作用下,TiO2较好地接枝在石墨烯的表面。暗吸附、生物毒性、催化和猝灭实验结果表明,在500 W氙灯光照条件下,依靠石墨烯的协助,TiO2在50 min内能将10 mg/L的萘普生接近完全矿化,矿化方式主要为h+与•OH协同氧化,生物毒性由母体的25.23%降至11.67%。实验结果表明改进TiO2的制备方法直接、简单、可靠,可较好地解决P25 TiO2易团聚、低活性的问题,是一种具有潜在应用前景的光催化材料。
采用过硫酸钾-聚丙烯酰胺(PAM)-硅藻土联合调理污泥,研究联合调理对污泥脱水性能的影响。以污泥比阻(SRF)为脱水性能评价指标,通过响应曲面优化法(RSM)确定联合预调理时各药剂的最佳用量。结果表明,在单位质量的绝干污泥(DS)中,过硫酸钾用量为60.3 kg/t、PAM用量为4.2 kg/t、硅藻土用量为150.8 kg/t时,SRF最低可降至4.84×1012 m/kg,污泥脱水性能明显改善。对其脱水机理进行分析,表明过硫酸钾能氧化破坏污泥的胞外聚合物(EPS),改变污泥中有机物的种类和含量,PAM发挥吸附絮凝作用,硅藻土起到骨架作用,建立良好的脱水通道,三者共同作用下改善了污泥脱水性能。
以棉花秸秆作为前驱体,用K2CO3活化后制备出改性生物质炭K2CO3@BC,置于FeSO4溶液中形成悬浮液,干燥并煅烧,制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K2CO3@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K2CO3@BC进行表征,并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物,将Fe/K2CO3@BC催化剂和H2O2组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝,探究了溶液pH、Fe/K2CO3@BC投加量、H2O2用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化剂Fe/K2CO3@BC中的Fe物种主要以Fe3O4形式存在,具有一定的耐酸耐碱性,稳定性好。Fe/K2CO3@BC-H2O2类Fenton系统可高效催化降解水中的亚甲基蓝,且H2O2用量少,体系pH适应范围广。催化剂循环使用5次后,对亚甲基蓝的去除率仍达到85%以上。动力学研究表明该降解过程符合准二级动力学方程,证明亚甲基蓝的去除是由Fe/K2CO3@BC-H2O2体系中的氧化还原反应决定的。催化剂活化H2O2分子,产生羟基自由基,是高效降解亚甲基蓝的主要原因。
以市政污泥为研究对象,探究了低温耦合次氯酸钠对污泥的破解效果,以及后续减量化及可生化性的影响。在反应温度为80 ℃、NaClO投加量为166.7 mg/g、反应时间为60 min的实验条件下,破解液中SCOD可以达到13 210 mg/L,COD破解率达到42.54%。破解液中的多糖及蛋白质质量浓度可达到587.3、376.8 mg/L,说明该方法可有效破解污泥,药剂投加成本仅为0.029元/g。污泥SS去除率达到30.71%,可有效减少污泥预处理成本,实现污泥减量化,并缩减污泥后续处置成本。经加热处理后液相中的余氯在1.0 h内可降至0.37 mg/L,破解液的碳氮比由10.04提高到28.97,但BOD5/SCOD仅为0.282。结合反应过程中TCOD和蛋白质的变化,以及三维荧光光谱表征,推测可能是ClO-与部分易降解有机物发生矿化反应,导致破解液的可生化性有所降低。研究结果表明该方法对污泥减量化效果显著,药剂投加成本低,可生化性可接受,可为污泥的减量化及资源化利用提供一定参考。
短程硝化工艺具有节约硝化需氧量和反硝化碳源等优势,是目前水处理领域的研究重点。研究游离亚硝酸(FNA)预处理法实现短程硝化的快速启动和稳定运行符合节能低碳的理念。在6个相同的移动床生物膜反应器(MBBR)中分别投加质量浓度为0、3.2、6.4、9.6、12.8、16.0 mg/L的FNA,对生物膜浸泡12 h进行预处理,并以预处理前的反应器作为对照,研究FNA预处理浓度对功能微生物群落的影响,以及最佳条件下短程硝化的运行稳定性。实验结果表明,25 ℃、FNA质量浓度为6.4 mg/L、预处理12 h,是降低亚硝酸盐氧化菌(NOB)并维持氨氧化菌(AOB)活性的最佳条件。高通量测序和qPCR结果显示,经过FNA预处理后,NOB的相对丰度和丰度均显著减少。在FNA最佳条件下预处理生物膜,并将其接种在MBBR中,验证其运行稳定性。实验结果表明,FNA预处理生物膜可实现稳定的短程硝化,使亚氮积累率稳定维持在85%以上。
选择中药通草残渣作为生物吸附剂,对水中亚甲基蓝染料(MB)进行吸附,探究其吸附效能和吸附机理。采用响应面法中Box-Behnken Design,考察吸附剂投加量、pH、MB溶液初始质量浓度和吸附时间对通草残渣去除MB的影响,并对实验参数进行优化。在最优参数组合条件下,通过实验验证其预测值和实验值符合度一致。吸附等温线与动力学模型拟合结果显示:通草残渣对水中亚甲基蓝的吸附过程符合Langmuir模型(R2=0.997)和准二级动力学模型(R2=0.999 8),其吸附量为115.72 mg/g,表明该吸附过程以均匀的单层吸附为主,对亚甲基蓝的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散共同控制。同时,该吸附过程存在Na+、K+、Ca2+的交换情况,对Cl-、SO42-的影响不明显。表征结果显示,通草残渣吸附水溶液中的亚甲基蓝后,出现比表面积增大、孔容加深、孔径缩小、电荷强度变小、红外基团变化不大的特点,提示通草残渣对水中亚甲基蓝是以静电吸附作用为主的单层吸附类型。
针对水体中存在的抗生素污染现象,以小粒咖啡果壳为原料,采用限氧裂解法在500 ℃下制备了生物炭MCS-1,随后分别用KOH和H2SO4改性MCS-1,制得改性生物炭MCS-2和MCS-3,研究了3种生物炭对磺胺噻唑(ST)的吸附特性和吸附机理。实验结果表明:3种生物炭均具有多层级孔隙结构,与未改性生物炭MCS-1相比,MCS-2和MCS-3具有更发达的孔道结构和比表面积。3种生物炭对ST的吸附均符合准二级动力学模型和Freundlich模型,表明吸附过程主要为物理化学作用,且吸附速率主要受薄膜扩散控制。等温吸附和吸附热力学表明3种生物炭对ST的吸附是自发进行的多层吸附。在298 K时,MCS-1、MCS-2、MCS-3对ST的最大吸附量分别为0.77、1.12、0.47 mg/g;pH为2时,3种生物炭对ST的吸附量均达到最大,表明对ST的吸附适合在酸性环境下进行。碱改性后的咖啡果壳生物炭(MCS-2)对ST吸附效果较未改性的MCS-1和酸改性的MCS-3生物炭强。
将自制铁酸钴(CoFe2O4)颗粒投入含过二硫酸盐(PDS)的溶液中,构建PDS/CoFe2O4催化氧化体系,处理四环素(TCH)有机废水。X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征结果显示成功制备出CoFe2O4颗粒。在PDS/CoFe2O4/TCH体系中,重点考察了PDS投加量、CoFe2O4投加量、TCH初始浓度和初始pH等因素对CoFe2O4活化过硫酸盐催化氧化水中四环素的影响,以及自制CoFe2O4颗粒的重复利用性。实验结果表明:四环素的去除率与PDS和CoFe2O4的投加量呈正相关,与TCH初始浓度呈负相关;酸性条件有利于TCH的去除,中性和碱性条件下TCH的去除率略有下降;自制CoFe2O4颗粒在活化过硫酸盐体系中重复利用10次后,对TCH仍表现出很好的去除效果,说明自制CoFe2O4颗粒具有较高且持续稳定的催化活性。CoFe2O4颗粒活化PDS催化氧化去除TCH有机废水的体系以非均相催化反应为主。此外,将CoFe2O4催化剂应用于自制的连续流管式反应器中,利用CoFe2O4颗粒自身磁性可实现催化剂的快速固定化。水力停留时间为31 min时,25 mg/L四环素废水的去除率稳定在90%以上。
随着环境污染和水资源短缺的加剧,对于工业废水的排放要求日趋严格,常规的废水处理技术已无法满足废水的处理要求,尤其是高含盐、高有机物、高毒性的难降解废水,其有效处理仍然是难点。为满足国内对高难度废水的处理要求,采用MVR蒸发技术,通过卧式降膜蒸发装置,分别对高盐废水、焦化废水RO浓缩液和垃圾渗滤液NF浓缩液进行中试处理。结果表明,该技术可对上述废水进行10~20倍的有效浓缩处理,减量化效果明显,且蒸馏水出水水质良好,可满足排放或回用的要求。废水处理产出1 t蒸馏水的最高电耗为25.1 kW·h,电价按0.6元/(kW·h)计,运行成本可控制在15.1元以下,与管网式反渗透(STRO)工艺处理焦化废水的运行成本(吨水处理成本为10.48元,按最佳水回收率55%折算,产水成本为19.05元/t)相比,具有一定的节能优势。采用MVR卧式降膜蒸发技术作为废水的深度处理技术是可行的,具有广阔的应用前景,值得深入研究和推广。
针对某城市污水厂经常出现的低浓度制药废水冲击问题,在分析其进水水质和有机物分子质量分布的基础上,研究了低浓度制药废水冲击对于污水厂AAO工艺的污泥活性、出水水质和去除效果等方面的影响,并评估了所采取的工艺调控措施的效果。结果表明:低浓度制药废水含有芳香烃、长链烷烃和酰胺类大分子有机污染物,B/C为0.13,B/N为1.07,可生化性差,难降解且有生物毒性;低浓度制药废水冲击导致活性污泥中毒老化、性能变差,7 d左右污泥性能及出水水质显著变差;COD去除率从79.10%降至46.66%,氨氮、总氮去除率变化不大。常规工艺调控措施短期内对缓解COD去除效果不明显,对稳定氨氮、总氮的去除效果较好;采用应急投加活性炭、Fenton工艺等措施对于稳定COD去除的效果较好。研究结果可为应对低浓度制药废水冲击,制定相应工艺调控措施提供一定基础。
泡排产出水是涪陵页岩气田气井增产过程中出现的气井污水。与增产前的普通页岩气产出水相比,泡排产出水中的有机物含量显著增加,潜在环境风险加大。目前对此类产出水的有机污染物组成特征的认识还十分缺乏。以同一区域普通页岩气产出水为对照,分别从水质、二维荧光光谱和溶解性有机物(DOM)分子组成特征方面,详细研究了泡排产出水的化学特性。结果显示:泡排产出水的CODCr与氨氮含量明显升高,急性毒性激增;二维荧光光谱分析表明,普通产出水的有机物含量上升主要与类蛋白质有机物有关,而泡排产出水相比普通产出水含有更多的腐殖质;采用傅立叶变换离子回旋共振质谱对两类产出水的DOM组成进行检测,分析结果显示泡排产出水的DOM中脂肪类和蛋白质有机物相对偏高,有机物总体饱和度更高,分子组成更为复杂,且含氧官能团较少,更不易被氧化。因此,需要更加关注泡排产出水的环境风险,在产出水的处理与回用过程中重视难降解有机物的有效削减。
针对现行测定高氯水中COD的标准方法(氯气校正法)存在的检出限高、适用范围窄等问题,研究了氧化剂浓度、消解回流吸收装置、取样体积、碱液端氯气吸收导管、加热温度等实验条件,优化后方法的检出限由原方法的30 mg/L降至4 mg/L,与地表水环境质量标准相衔接,拓宽了方法适用范围,解决了当前高氯离子、低COD地表水无相应监测方法的技术盲区,满足当前水环境管理需要。优化方法的试剂使用量较原方法减半,减少了试剂对环境的二次污染。研究发现,对同一水样进行多次平行测定,氯气校正值和表观COD并不一定相同或相近,但表观COD扣除氯气校正值后,真实COD具有很好的精密度和正确度,从微观角度解释了产生该现象的机理。指出测试中需重点关注的加热温度、消解回流吸收装置气密性和材质等关键问题,方法准确可靠,精密度和准确度满足要求,具有普适性,易推广使用。对高氯地表水和废水水样的测定相对标准偏差范围为3.6%~6.5%,加标回收率在92.4%~94.3%,结果令人满意。
我国西部高原地区的自然条件普遍较差,需加强水资源的保护利用。某高原污水处理厂原为四级A/O工艺,采用移动床生物膜反应器(MBBR)进行改造后,在常年低温和超水量运行的情况下,出水中的COD、BOD5、氨氮、总氮、悬浮物和总磷浓度均可稳定达标。改造项目施工迅速、占地紧凑,采用原池改造,土建费用低。不停水进行改造的施工方式,使得污水厂在正常运行的情况下,实现生物池的升级。悬浮载体对硝化菌属的富集能力强于活性污泥,因此悬浮载体的硝化能力强于活性污泥;活性污泥对有机物的去除能力及对聚磷菌属的富集性均高于悬浮载体。二级MBBR悬浮载体对氨氮的去除能力要强于一级MBBR,而一级MBBR悬浮载体对有机物的去除性能强于二级MBBR。改造后,项目运行电费为0.322元/m3,直接运行费用为0.378元/m3,可为后期高原地区污水处理项目的实施提供一定数据支撑和技术借鉴。
介绍了正渗透膜浓缩(MBC)工艺在煤化工厂综合排放废水回用工程中的应用。工程运行结果表明:MBC系统可将TDS为54 000 mg/L的高压反渗透浓盐水浓缩至240 000 mg/L,经蒸发结晶系统制备出含固率>80%的结晶盐。MBC的产水回收率可达到75%,TDS为11 200 mg/L。MBC系统产水经两级反渗透脱盐后,TDS低于100 mg/L,脱盐后的产水可回用至循环水系统,从而实现煤化工废水的零排放。MBC的吨水蒸汽耗量仅为158 kg,远低于四效蒸发器,具有较低的运行能耗。采用氨水和二氧化碳作为汲取液,通过氨回收塔回收循环再利用,可节约药剂使用量。运行数据表明,以正渗透技术为核心的MBC工艺能够替代传统的四效蒸发器,保障零排放系统的稳定运行,在达到煤化工综合废水零排放的同时,极大地节约零排放处理过程中的能耗,可为煤化工企业带来良好的社会效益和经济效益。
根据水质对生物脱氮工艺的设计参数进行优化,对于提高脱氮处理效果及降低运行成本具有重要意义。某些特定行业产生的高含氮废水中,硝态氮的浓度远大于氨氮,对于这种情况,在考虑生化脱氮工艺时,可以选用UASB反应器作为形成缺氧条件的主反硝化罐。UASB反硝化罐的设计参数选取可参考:1.875≤碳氮比≤3.75(乙酸钠为碳源),TN容积负荷取1~2.5 kg/(m3·d),自循环回流比为50%~100%,回流点在三相分离器以下悬浮区以上,反应罐内上升流速为1~3 m/h,高径比1~5。实例中,处理水量为250 m3/h,进水硝态氮为350 mg/L,出水硝态氮为55 mg/L时,项目总设备投资在6万元/t左右(含全部附属工艺段),运行费用为10.17元/t。采用该工艺处理高含氮废水时,相比同等水质条件下的AO工艺更节省用地,从而可节省土建投资。选用该工艺时,污泥产率系数和剩余污泥量的估算,以及混合液回流比的选择是否可沿用AO法的公式等,仍需进一步研究。
我国是全球水资源短缺的国家之一,污水再生利用是缓解水资源短缺的重要途径。根据《水污染防治行动计划》的要求,工业生产要优先使用再生水。国内某煤化工有限公司将生产用水的水源由水库水更换为污水处理厂尾水后,水处理系统的产水水质不断恶化。通过对系统的工艺设计及运行状况进行调研分析,确定污水处理厂尾水中残余的有机污染物、氨氮等物质是导致系统运行不良的主要原因。针对工业水处理单元,增设了BAF池、高效沉淀池,以消除有机污染物、氨氮对系统的不利影响;针对除盐水处理单元,增设超滤-反渗透系统,提高了除盐水系统的预处理效果,减轻离子交换除盐水装置的系统负担。改造后,系统出水中COD≤30 mg/L,氨氮≤5 mg/L,除盐水系统出水Na+≤10 μg/L,电导率(25 ℃)≤0.2 μS/cm,系统可连续稳定运行,满足工厂的正常生产需求。该工程实现了污水处理厂尾水在煤化工企业的高质量回用,为煤化工行业的中水回用设计优化作出了有益探索。