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  • 罗旺, 卢伟, 何欢, 陈白杨
    摘要 (461) RichHTML (8) PDF全文 (236)

    有机卤是一类典型的有机污染物,能够给生态环境和人类健康造成危害,因此受到越来越多的学者和工程人员的关注。有机卤广泛存在于各种废水当中,具有种类繁多且难以降解的特点。现有的废水中有机卤分析方法因成本高、难以实现自动化等问题未能得到广泛应用。为促进对废水中总有机卤(TOX)分析方法的了解,综述了废水中TOX的来源及其污染程度,总结且比较了国内外主要的TOX标准分析方法,并对现有标准分析方法的不足给出了改进建议。此外,总结了TOX分析中分离、转化与检测步骤的研究现状及其影响因素,其中介绍了诸如电驱动膜分离法和真空紫外光解法等有利于实现自动化的新方法。最后对TOX分析方法的应用和研究方向进行了展望,以期对实现废水中TOX的高效监测提供参考。

  • 蔡涵颖, 王文龙, 吴乾元, 熊江磊, 巫寅虎, 黄南, 王琦, 胡洪营
    2023, 43(6): 1-6.
    摘要 (417) RichHTML (16) PDF全文 (381)

    电子级超纯水(Ultrapure water,UPW)是电子行业的基础性生产资料,需求量大且对水质要求极高〔电阻率>18.2 MΩ·cm,TOC<5 μg/L(以C计)〕。随着中国电子行业自主化发展的要求,电子级超纯水需求量将持续增加,水质要求也将日趋严格。然而,中国在电子级超纯水制备领域面临3大关键难题:(1)关键材料设备与技术工艺被国外厂商垄断;(2)水质标准体系与检测能力全面落后;(3)电子级超纯水的多样化供水水源导致反渗透产水中电中性小分子有机物浓度升高且组分更复杂,加剧了电子级超纯水的制备难度。为此,提出应加快国产核心材料设备与关键技术工艺的研发、试验与应用工作,建立水质指标先进标准体系及领先检测方法和平台,开发新型超高标准技术设备与工艺,以实现多样化水源生产的3条解决思路,支撑中国电子级超纯水自主化制备。

  • 张锐, 袁进, 李超
    2023, 43(6): 15-21.
    摘要 (412) RichHTML (7) PDF全文 (239)

    焦化废水处理过程中产生的浓盐水盐分含量高,处理难度大,是焦化废水能否实现零排放的关键问题。首先分析了焦化废水中盐分的来源和特征,然后分别介绍了主要的废水浓缩技术和盐分结晶技术的特点及其在浓盐水处理中的应用。废水浓缩是为了进一步提高浓盐水中的盐分含量,降低后续盐分结晶的成本,常用的浓缩技术包括电渗析、纳滤、反渗透等。浓缩后的浓盐水需要进行盐分结晶分离,才能实现零排放处理。与混盐结晶相比,分质结晶通过纳滤分离不同价态离子,将废水中的NaCl和Na2SO4分别回收,可以实现盐分的资源化利用,降低处置成本。最后对浓盐水零排放处理技术的未来发展进行了展望。

  • 王庆宏, 李湲馨, 张璇, 王雪, 朱帅, 李琢宇, 陈春茂

    我国石油与石油化工产业规模已稳居世界第二,是最大的工业废水来源。环烷酸(通式C n H2n+z O x )来自于原油中的酸性含氧化合物,是石油石化废水特有的一类高毒性难降解化合物,《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)对其最高排放浓度进行了专门限定。对环烷酸类污染物的高效去除一直是水污染控制领域重要的科研方向与工程热点。综述了近十年来国内外关于石油石化废水环烷酸去除方法及机理的研究进展,对环烷酸在强化分离(混凝和吸附)以及强化化学转化(高级氧化和生物降解)过程中的作用机制进行了归纳总结,并展望了强化环烷酸去除的技术发展方向,以期对提升石油石化行业废水治理技术水平、降低其有毒有害特征污染物排放强度提供参考。

  • 代朝猛,贾辰炎,胡佳俊,刘曙光,张亚雷,游学极

    过氧乙酸高级氧化技术(PAA-AOPs)能原位产生羟基(·OH)、有机自由基(R—C·)、超氧自由基(·O2-)和单线态氧(1O2)等高活性物质,可提高有机污染物的可生化性,甚至使其完全矿化。与传统水处理技术相比,PAA-AOPs具有操作简单、成本低和毒副产物少等优势,潜力巨大。对PAA-AOPs的反应机理、研究现状、特有性质和主要影响因素进行了全面分析。首先综述了光照、过渡金属和碳质材料等方式活化PAA的机理,并分析对比了三种活化方式的优缺点,然后对PAA-AOPs降解有机污染物过程中的优势活性物质、易反应结构和主要反应路径进行了总结;其次根据PAA-AOPs的工艺特点,系统阐述了pH、PAA浓度、Cl-、CO32-、NO3-和天然有机质(NOM)等因素对PAA-AOPs降解有机污染物的影响,并对其中的深层次机理进行了概述;最后在此基础上对该技术未来的研究方向进行了展望。

  • 王孝文, 王允东, 朱紫燕, 金龙, 李娟红, 刘忻

    在高级氧化过程中,相比于羟基自由基、硫酸根自由基可无差别地氧化降解有机污染物的性质,活性氧粒子单线态氧可以有选择性地降解特定有机污染物,这一特点为处理复杂水体污染提供了另一种可行方案。分别从光促进、通过活性中间体以及在催化材料中构造特殊结构这3个角度,系统梳理了当前文献中报道的单线态氧生成的主要途径,并就各生成途径的优缺点做了比对。光促进途径涉及气-液-固三相反应,光能利用率需进一步提高,通过活性中间体生成单线态氧的途径往往不易准确把握活性中间体的含量。与这2种生成方式相比,通过在催化材料中构造特殊结构的单线态氧生成方式局限性低,在未来更具实际应用价值。

  • 杨洋, 陶建国, 马若霞, 毛霖, 伍灵, 周怡人
    2023, 43(6): 81-85.
    摘要 (355) RichHTML (4) PDF全文 (157)

    为了应对核电站突发严重事故时产生的高含盐放射性废水,设计制造了一套处理量为5 m3/h的移动式放射性废水应急处理装置。该装置采用了“过滤+反渗透+离子交换”的组合工艺。配制Co2+、Sr2+、Cs+质量浓度均为100 mg/L,TDS=7 000 mg/L的模拟放射性废水,用于评价该处理装置的性能。结果表明,该移动式放射性废水应急处理装置对Co2+、Sr2+、Cs+的总去污因子(DF)分别为1.19×105、1.02×105、7.30×103,对3种核素的综合去污因子为1.74×104,3种核素的总去除率大于99.99%;同时,该装置对模拟放射性废水中的盐类也具有良好的去除效果。基于该移动式放射性废水应急处理装置对废水中核素的优异去除效果,其可以作为核电站放射性废水的应急处理方案。

  • 徐萍, 占晓建, 李凤祥
    2023, 43(6): 86-90.
    摘要 (345) RichHTML (4) PDF全文 (218)

    亚洲首座Nereda®好氧颗粒污泥污水处理厂(AGS-WWTP)在浙江省龙游县落地,并取得了良好的成效。好氧颗粒污泥(AGS)在长期运行过程中会形成稳定的粒径和元素组成,微生物群落结构发生演变并趋于平衡。为探究实际污水处理厂长期运行中产生的AGS与一般活性污泥(AS)的差异,通过有机元素分析和胞外聚合物(EPS)分析探究了AGS与AS在成分上的差异,通过高通量测序探究了AGS与AS在微生物群落组成上的不同。结果表明,相比于AS,AGS的有机成分相差不大,但是含有更丰富的EPS。AGS含有与AS不同的优势菌种,在AGS形成过程中γ变形菌(Gammaproteobacteria)、亚硝化螺旋菌(Nitrospirota)、Candidatus competibacter等能够进行脱氮的菌群得到富集;AGS中微生物种群多样性明显减少,表明AGS形成过程中会淘汰部分种群,从而降低污泥中微生物种群的多样性,同时功能菌群在此过程中得到富集。

  • 肖天宇, 王凯, 武道吉, 刘德钊

    移动床生物膜反应器(MBBR)由于具有结构紧凑、操作简单、运行稳定和反应速度快的优点,在污水处理工艺领域得到了广泛关注。填料在MBBR反应器中起着至关重要的作用,它直接影响生物膜的生长,进而影响处理效率。介绍了无机填料、有机高分子填料和天然可降解高分子填料3种类型的填料并对不同类型填料的水处理效能进行了分析比较,总结得出聚乙烯填料是MBBR工艺的首选工程应用材料,但其也与其他种类材料一样存在处理效率需进一步提升等问题。基于此,针对原始填料,深入分析了填充改性、共混改性、物理改性、化学改性及复合改性等填料改性方法在废水生物处理优化和反应器效率提升中的应用,提出开发商业生产经济可行的亲水性有机填料和营养缓释型填料并尽快实现工程化应用为该领域未来的重点研究方向。

  • 陈付爱, 牛纪娥

    太阳能热脱盐(Solar thermal desalination,STD)是一种极具潜力的低能耗、可持续海水淡化新方法,可用于在能源基础设施不完备的干旱地区生产清洁淡水。目前,通过改进太阳能吸收材料和系统设计来提高STD效率受到越来越多的关注。系统地介绍了各类高效光热转换材料的特点及其在利用太阳辐射进行海水淡化方面的应用,然后从隔热结构和冷凝结构设计等不同的角度讨论了STD系统的热能管控措施,并进一步阐明了潜热回收的重要性,最后,总结了STD系统工艺现有的局限性和提高STD系统脱盐效率的有效途径,并对STD系统的实用性和经济性进行了展望,以期为开发更高产水率、更低能耗的可再生能源脱盐新工艺提供参考。

  • 杨东豫, 李济源
    2023, 43(6): 111-116.
    摘要 (326) RichHTML (3) PDF全文 (184)

    为优化预涂动态膜工艺处理城镇污水处理厂二级出水膜污染的主要运行条件,首先通过单因素实验研究了硅藻土平均粒径、跨膜压差及涂膜液质量浓度对动态膜形成过程中膜通量的影响规律;其次采用Box-Behnken Design二阶模型优化设计多因素实验,通过回归模型建立及方差分析,得出优化条件及模型预测值;最后验证在该优化运行条件下模型的可靠性。结果表明,硅藻土平均粒径与跨膜压差之间的交互作用显著,各因素对膜平均通量的影响顺序依次为涂膜液质量浓度>硅藻土平均粒径>跨膜压差;根据模型方程得出的优化运行条件为硅藻土平均粒径23.75 μm、跨膜压差0.08 MPa、涂膜液质量浓度0.39 g/L,膜平均通量达到36.85 L/(m2·h),与预测值的误差为0.94%。因此,采用响应面法优化预涂动态膜工艺处理城镇污水处理厂二级出水是切实可行的。

  • 张志军, 成鹏, 谢智翔, 束蒋成

    使用NiO做中间层,并掺杂稀土元素(La)对Ti/PbO2电极进行改性,制备了Ti/NiO/PbO2-La电极。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X光电子能谱对电极表面进行表征,结果表明Ti/NiO/PbO2-La电极表层形貌致密、规整,具有较大的活性比表面积,因此具有较Ti/PbO2电极更多的活性位点,且La以La2O3的状态被掺杂在PbO2中。通过循环伏安法(CV)、线性伏安法(LSV)和交流阻抗(EIS)一系列电化学分析,证实以NiO修饰钛基、活性层掺杂La均可以改善电极的电化学性能,且二者具有协同作用。将Ti/NiO/PbO2-La电极用于对四环素(TC)的电催化氧化,初步分析了溶液pH、电流密度和TC初始浓度对电催化氧化反应的影响,结果表明,Ti/NiO/PbO2-La电极对TC的电催化降解过程符合准一级动力学模型,当溶液pH为4.5,电流密度为20 mA/cm2,TC初始质量浓度为10 mg/L时,反应90 min后,TC去除率可高达98.4%。

  • 冯尚华, 蒋波, 张建平, 赵仕华
    2023, 43(6): 32-44.
    摘要 (319) RichHTML (5) PDF全文 (183)

    针对苯胺废水,首先介绍了其产生原因、危害及处理方法,重点介绍了物理法、化学法和生物法,包括各种方法的工作原理和技术特点。物理法主要包括吸附法、萃取法、膜分离法等,一般用于预处理阶段;化学法包括湿式氧化法、化学氧化法、电催化氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法等,通过传质与化学反应,将水中的有机污染物分离或分解为无害物质;生物法适合处理低浓度苯胺废水,对废水的pH、物质组成、温度等都有比较严格的要求。其次,介绍了几种用于苯胺废水处理的新型方法以及联用方法,如Fenton氧化法、电子束辐照降解技术等。最后,提出了目前苯胺废水处理面临的问题,并展望了苯胺废水处理的发展前景。

  • 张芳, 曹志敏, 吴昊
    2023, 43(6): 45-55.
    摘要 (319) RichHTML (4) PDF全文 (166)

    水体重金属污染问题日益严重,易对水生系统与人类健康造成威胁,去除水环境中的重金属离子已成为迫切需要。农林废弃物(AFW)是一种来源广泛、价格低廉、环境友好的吸附材料,在处理废水中重金属离子方面具有广阔的应用前景。结合国内外相关研究成果,总结了不同类型AFW吸附材料对重金属离子的吸附性能;分析了溶液pH、重金属离子初始浓度、吸附时间、反应温度和吸附剂用量等因素对AFW吸附材料去除废水中重金属离子的影响,并阐述了吸附机理;最后,对今后的研究方向进行了展望,以期为AFW去除废水中的重金属离子及资源化利用提供一定的科学依据和理论指导。

  • 崔兵, 金怡, 杨泽坤
    2023, 43(6): 150-155.
    摘要 (316) RichHTML (2) PDF全文 (184)

    含氟废水会对环境造成巨大危害,但传统钙盐法难以实现含氟废水达标排放。为解决某光伏企业的高氟废水处理问题,本研究对实际生产废水进行研究,确立了一级钙盐联合二级混凝的工艺路线,并对高氟废水进行单因素实验和正交试验,以钙盐种类及投加量、反应pH、混凝剂种类为变量,以出水残氟质量浓度为考察指标,为工程应用确定了一种合适的除氟工况。结果表明,影响除氟效果的因素依次为钙氟物质的量比>二级混凝反应pH>复合除氟剂(DAMW-03)用量>一级钙盐反应pH。最优除氟工况为:一级钙盐反应以CaCl2为钙源,钙源投加量为理论钙氟物质的量比(0.5)的1.25倍以上,并使用Ca(OH)2调节pH=8;二级混凝反应可添加50 mg/L PAC或复合除氟剂(DAMW-03),控制pH在5~7,最终可实现中性出水且出水ρ(F-)可稳定小于5 mg/L。一级钙盐法联合二级混凝法可使高氟废水稳定达标排放,具有处理效率高、试剂易得、处理成本较低等优点。

  • 梁茹婷, 庄海峰

    厌氧生物技术具有应用范围广、能耗低与资源回收等突出优势,是实现废水有机污染物“减污降碳协同增效”最有效的绿色技术之一,广泛应用于废水处理领域。但传统厌氧技术出水可生化性差,系统易酸化。如何提高厌氧生物技术的高效性及系统稳定性已成为国内外的研究热点。通过国内外文献调研,分别介绍了磁性炭、微电流以及微电流耦合炭材料这3种方式用于强化厌氧生物技术的研究进展,分析了磁性炭及微电流强化厌氧生物降解有机物存在的强化机理以及目前该技术的应用进展,讨论了微电流耦合碳材料构建二维、三维生物电化学系统对强化厌氧生物降解有机污染物的促进作用,并提出了厌氧生物技术今后研究需关注的重点,以期为厌氧生物降解有机污染物的未来研究提供参考。

  • 陈佼, 李晓媛, 刘钰洁, 陆一新

    分别在300、500、700 ℃条件下对废弃槟榔渣进行慢速热解180 min制得槟榔渣生物炭ARB300、ARB500、ARB700,探讨了其对水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能及动力学、热力学特征,并通过电镜扫描、比表面积分析、红外光谱分析等手段对吸附机制进行了解析。结果表明,当溶液初始pH为9,ARB300、ARB500、ARB700投加质量浓度分别为1.0、0.7、0.5 g/L时,MB去除率均高于95%。准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能更真实地反映MB在ARB上的吸附行为特征,该吸附行为符合单分子层化学吸附规律。热力学分析表明,吸附反应的ΔG<0,ΔH>0,ΔS>0,反映出ARB对MB的吸附是自发、吸热且熵驱动的过程。具体吸附机制涉及静电引力、孔隙填充、π-π作用、氢键作用等。ARB700对MB的理论最大吸附量达86.51~97.78 mg/g,分别比ARB300、ARB500相应的值提高了72.54%~85.37%、6.31%~8.30%,可作为废水中MB的高效吸附材料。

  • 钱媛媛,王永杰,杨雪晶

    在环境保护压力和国家政策的双重推动下,太阳能光伏技术作为一种低碳排放和低碳足迹的方法成为了当前研究的热点,污水处理厂因其独特的空间分布和处理流程很适合嵌入光伏技术。介绍了国内外的光伏-污水厂应用现状和实例,其中国外的光伏-污水厂技术相对成熟并逐步实现了电力自给自足,而国内的光伏-污水厂自2011年在政策鼓励下开始发展,目前发电量和强度结构等问题仍待进一步研究;总结了光伏和水务结合过程中的具体关键技术,如非晶柔性薄膜电池组件、钢结构支架、柔性支架、储能技术,以及“光伏+水务”的智能化管理技术;最后介绍了国家在光伏技术与污水处理领域所推进的相关激励政策。光伏-污水厂具有显著的能源替代优势,虽然存在一些供电不稳定和运作上的问题,但在政策激励和技术创新的推动下仍能在当前获得较大的收益。

  • 周林碧, 郝围围, 王辉
    2023, 43(6): 74-80.
    摘要 (308) RichHTML (0) PDF全文 (161)

    采用过硫酸盐-氧气(K2S2O8-O2)耦合技术处理苯并噻唑(BTH)、苯并三唑(BT)、苯并咪唑(BM)、吲哚(ID) 4种苯并杂环混合物的模拟废水。160 ℃时,1.0 g/L的BTH、BT、BM、ID及混合污染物转化为球形聚合物的产率分别为66%、62%、57%、60%及68%,溶液中COD去除率分别为92%、90%、86%、91%及94%;进一步提高反应温度,几种污染物溶液的COD脱除率均达90%以上。利用密度泛函(DFT)理论对反应物分子结构、化学键长及其电负性进行了研究,结果表明,键长越长的反应物,其生成的聚合物微球尺寸越大;电负性越大,反应活性越高,越有利于COD去除。苯并杂环类污染物降解后生成的聚合物经碳化处理后转化为碳材料,可用于催化过硫酸盐氧化去除苯酚。相比不加催化剂体系,N、S共掺杂碳材料(BTH碳材料)对苯酚的去除率提高了将近48%,N掺杂碳材料(BM、BT碳材料)对苯酚的去除率达到40%以上,且3轮循环使用后各掺杂碳材料活性仅有小幅改变。因此,K2S2O8-O2耦合技术处理有机废水尤其是杂环有机废水具有显著优势,可同时实现碳资源循环利用和COD去除双重目的。

  • 张洪涛, 刘涛, 杨宗建, 蔡书涵, 王振昌, 陈鹏, 胡志军, 张欣
    2023, 43(6): 22-31.
    摘要 (307) RichHTML (6) PDF全文 (185)

    环境中富集的各种有机污染物对生态系统和人体健康存在较大威胁。近年来,基于过硫酸盐(PS)的高级氧化技术(AOPs)因操作简单、成本较低且氧化还原能力强,在高效降解有机污染物方面展现出巨大潜力。铁基生物炭(Fe-biochar)由于具有吸附和催化的双重优势,在活化PS降解有机污染物领域得到了广泛应用。简述了Fe-biochar复合材料的制备方法,介绍了Fe-biochar活化PS过程的影响因素,分析了污染物降解过程中存在的反应机制。Fe-biochar不仅可以通过吸附作用去除污染物,还可以通过高效的电子转移来介导Fe-biochar/PS体系中自由基途径和非自由基途径对污染物进行降解。同时,对Fe-biochar的重复利用性和稳定性进行了讨论,提出了几种Fe-biochar高效再生的方法。最后对Fe-biochar用于活化PS降解有机污染物的实际应用进行了展望,以期为难降解有机污染物处理及生物质高值化利用提供参考。