介绍了煤化工废水的来源、水质特点和处理难题。针对煤化工废水主要处理技术,即分离技术、生物技术和高级氧化技术,综述了国内外有关研究的现状、发展趋势和应用。展望了未来的研究方向,指出各种处理技术的组合和优化,缓解废水对生物工艺的毒性抑制性,达到高效生物脱氮的效果,是实现煤化工废水“零排放”的必然趋势。
Accumulibacter是强化生物除磷(EBPR)系统中负责生物除磷的主要聚磷菌,其包含多个进化枝。文章就Accumulibacter各进化枝的研究现状进行了阐述和总结,包括进化枝的分类方式以及各进化枝对电子受体、碳源、温度等影响因素的选择特异性。根据Accumulibacter不同进化枝的生理特性,分析了不同进化枝的反硝化吸磷能力以及对PHA合成途径和厌氧化学计量数的影响。
饮用水消毒可以有效除去病毒、细菌等有害微生物,但消毒剂会与水中的有机物反应生成多种消毒副产物(DBPs),危害人类健康。基于对消毒副产物种类、生成及污染现状的探讨,归纳总结了DBPs的典型生物毒性及其毒性作用机制。为有效防控DBPs环境风险,深入探讨了针对去除DBPs前体物、优化消毒剂及消毒过程、DBPs毒性的调控策略。最后对DBPs生物毒性作用机制及调控策略的研究进行了展望,为DBPs污染防治提供理论与技术支持。
高效厌氧反应器具有占地面积少、容积负荷高、运行稳定等优点,广泛应用于市政和工业废水处理。厌氧颗粒污泥的快速形成是高效厌氧反应器启动的关键。文章介绍了近年来加速厌氧污泥颗粒化的方法,着重讨论了运行条件的优化、优势菌种的筛选和投加颗粒物、高聚物以及金属阳离子对加速厌氧污泥颗粒化的效果,并对今后研究提出了展望,旨在为厌氧污泥颗粒化的工程应用奠定理论基础。
有机污染物是阻碍反渗透RO浓水达标排放或资源化利用的关键因素之一。对RO浓水难降解有机物的去除方法进行概括总结,阐述了生物法、铁炭微电解法和高级氧化法的研究现状,尤其对高级氧化法的研究进展和存在问题进行了详细的分析。在此基础上,提出高级氧化-活性炭吸附、高级氧化-生物等联合技术是今后研究的主要方向。
通过水热法制备规则外形的MIL-53(Fe)金属有机骨架材料(MOF),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料进行表征。以刚果红作为目标物,研究所制得的MOF材料对其的吸附行为。结果表明,MIL-53(Fe)对刚果红的吸附动力学符合准二级动力学,吸附模型符合Langmuir吸附模型。MIL-53(Fe)材料对刚果红的最大吸附量为1 482 mg/g,是可望用于去除染料废水刚果红的高效吸附材料。
研究进水与曝气方式对SBR法去除效果和能耗的影响。采用传统SBR法和两次进水两次曝气运行方式的SBR法处理生活污水,分析去除有机物、硝化和反硝化过程中DO、ORP和pH的变化规律,以及相对应的出水水质变化规律。实验结果表明传统SBR法的COD去除率为91.82%,NH3-N去除率为97.34%,采用两次进水两次曝气的SBR法,总曝气时间减少了210 min,COD和NH3-N的去除率仍分别达到92.15%和96.46%。两种运行方式处理效果都较好,但采用两次曝气运行周期曝气时间减少了210 min,具有很好的节能效果。
纳滤作为一种先进的水处理技术日益受到重视和广泛应用。水经磁场预处理后其团簇状态及相关特性将发生变化,会对纳滤性能产生一定的影响。实验研究了磁化时间、磁场强度、磁化温度及去磁时间对纳滤膜通量的影响以及磁化预处理对软化除盐效果的影响。结果表明,膜通量与磁化时间、磁场强度呈正相关;在不同的温度下,磁化均能提高纳滤膜通量;进水磁化后再移除磁场,膜通量逐渐下降并恢复到磁化前的水平。在软化除盐方面,出水水质不变的情况下磁化能提高出水膜通量。
用KMnO4改性玉米芯生物炭,并用改性生物炭吸附水中的Cu2+和氨氮。结果表明:改性后,生物炭中的-OH基团数量增多且其表面有新生态MnO2生成,吸附能力增强;生物炭吸附Cu2+、氨氮的最佳pH为7;共存Na+不影响生物炭对Cu2+的吸附,但显著影响对氨氮的吸附。生物炭对Cu2+、氨氮的吸附分别遵循准二级、一级动力学模型。Freundlich模型能更好地模拟生物炭对Cu2+的吸附行为,Langmuir模型能更好地模拟生物炭对氨氮的吸附行为。
以NH3·H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用共沉淀法得到前驱体,分别在150、250、350、450、550℃锻烧前驱体制备了Fe2O3,借助拉曼光谱、热重分析仪、X射线衍射、透射电子显微镜和紫外-可见光谱对其进行了表征。通过降解偏二甲肼废水,比较了不同锻烧温度下所得催化剂光催化的活性。结果表明,Fe2O3的结晶性和粒径大小同时决定光催化性能,锻烧温度小于450℃时,结晶性起决定作用,锻烧温度大于450℃时,粒径大小起决定作用,450℃锻烧的Fe2O3光催化降解偏二甲肼废水的效果最好。
对烟柴杆废渣吸附Pb2+性能进行研究,考察了吸附剂用量、溶液pH、吸附时间和Pb2+初始浓度对烟柴杆废渣吸附水溶液中Pb2+的影响,并对吸附平衡数据进行了拟合。实验结果表明,烟柴杆废渣对Pb2+具有良好的吸附性能,在Pb2+质量浓度为50 mg/L,吸附剂质量浓度为2 g/L,pH为5.5,吸附时间为10 min条件下,烟柴杆废渣对Pb2+的去除率达到92.8%。烟柴杆废渣对Pb2+的吸附过程符合Langmuir等温吸附。烟柴杆废渣吸附Pb2+主要是由于静电引力,红外谱图分析表明,烟柴杆废渣吸附Pb2+的官能团主要为羟基和羧基等。
以苯、1,4-二氯苯、硝基苯和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为目标有机化合物,开展人工湿地去除混合溶液中有机化合物的现场试验。结果表明,人工湿地系统对苯的平均去除率为88%左右,对1,4-二氯苯的平均去除率在92%左右,对硝基苯的平均去除率为46.85%~61.13%,对DBP的平均去除率为65.75%~80.96%。冲击负荷试验表明,在一次性高浓度进水条件下,页岩陶粒人工湿地能拦截90.4%的苯;砾石人工湿地能拦截83.3%的1,4-二氯苯;黄沙人工湿地对苯和1,4-二氯苯的拦截能力相当,拦截率分别为91.4%和90.0%,对硝基苯和DBP的拦截能力相当,拦截率分别为60.5%和61.3%。
研究了水下加热方式、雾化喷嘴数量及给水含氧质量浓度对除氧器除氧性能的影响规律。对于所研究的除氧方式,试验结果表明:在一定给水流量和给水过冷度下,除氧器均能在初步除氧阶段将给水加热至饱和状态,说明该除氧器对给水的加热性能良好;给水流量为13.5 t/h时,单喷嘴雾化除氧效果略优于4喷嘴雾化除氧效果;当分别以蒸汽、热水作为除氧热源时,一定给水含氧质量浓度下,热水加热除氧效果优于蒸汽加热除氧效果。
采用臭氧-载铜活性炭催化氧化法处理黄金尾矿闭库淋溶液,探讨了活性炭在臭氧氧化过程中的作用机理及pH对臭氧催化氧化降解氨氮的影响。试验结果表明:催化剂的投加显著提高了氨氮的去除率。初始pH为9.57时,O3氧化对氨氮的去除率仅为54.38%,而投加活性炭和载铜活性炭后,氨氮的去除率分别提高到63.92%和70.67%;随着废水的初始pH由7.2增加到11.43,氨氮的去除率由28.35%增加到99.45%。
对采用气浮-酵母菌生物膜法-水解酸化-好氧-砂滤-超滤组合工艺处理三元驱采出水进行中试研究,考察了该套以生物法为核心的处理工艺的除油效果、降黏效果、以及提高废水可生化性的作用等。结果表明:废水经酵母菌生物膜法处理之后,B/C由小于0.1提高至0.23,pH由9降至8,黏度由5.3 mPa·s降至3.3 mPa·s;水解酸化段出水B/C由0.23提高到了0.35,进一步提高了可生化性;该中试系统对油、COD、SS、黏度的平均去除率分别为99%、90%、99%、80%,出水达到了SY/T 5329-2012中渗透层注水标准。
针对腈纶废水有机成分复杂、B/C低和生物毒性大的特点,采用微电解-Fenton-BAF组合工艺进行腈纶废水生化出水的深度处理试验,并优化工艺。结果表明:在优化试验条件下,最终出水色度可维持在30~50倍,出水COD维持在50~80 mg/L;同时,充分利用组合工艺特点,无需反复调节废水pH和投加铁粉,节省工艺成本。
针对某机械制造厂机械加工过程中产生的高浓度切削液废水进行破乳预处理试验,比较8种絮凝剂的混凝破乳效果,研究了投加助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)以及调节pH对混凝破乳的影响,通过正交试验,综合技术可行性,优选出最佳破乳条件。结果表明,聚合氯化铝(PAC)为最佳絮凝剂;废水加浓硫酸酸析,pH降至6后,PAC投加量为6 g/L,PAM投加量为0.1 g/L,混合快搅5 min,絮凝慢搅5 min,静沉30 min后,废水COD去除率可达61.2%。
考察了不同硫酸盐浓度对好氧反硝化菌铜绿假单胞菌CP1反硝化过程的影响。结果表明,随着硫酸盐浓度的增加,菌株CP1反硝化时间逐渐缩短,脱氮速率加快,硫酸盐为300 mg/L,菌株CP1获得最优的脱氮效果;当硫酸盐增加到750 mg/L时,反硝化时间大大延长,脱氮速率降低。在硫酸盐为450 mg/L时,菌株获得最大的脱氮速率,可达到48.83 mg/(L·h)。在0~1 200 mg/L硫酸盐质量浓度范围内,出水均无NO2--N累积。硫酸盐含量在整个反硝化过程中无明显变化。
对采用蒸馏-铁炭微电解-吹脱工艺预处理实际乐果废水的效能进行了研究。保持工艺条件为:蒸馏温度为105℃,搅拌速度为100 r/min;铁炭微电解进水pH=3,铁炭质量比为1:1,气水比为10:1,反应时间为120 min;吹脱过程pH=11,温度为35℃,气液比为300:1,吹脱时间为120 min。结果表明,工艺对废水的COD去除率达78.56%,TP的去除率达99.86%,TN、氨氮的去除率分别为93.91%、95.91%,B/C由0.08提高到0.32。采用蒸馏-铁炭微电解-吹脱对乐果废水预处理效果较好,有利于后期生化处理。
针对海上移动设施生活污水处理装置出水难以满足新标准排放要求的情况,开发了“电解+膜分离”成套处理装置,并进行了常温试验、低温试验、高温试验、倾斜试验和故障试验。结果表明,装置出水COD为60~105 mg/L,BOD5为4~9 mg/L,TSS为3~13 mg/L,100 mL水中含大肠杆菌0~1.5个,TN为8~19 mg/L,TP为0.4~1.0 mg/L,pH为6~8.5,完全满足IMO MEPC.227(64)排放要求,应用前景广阔。
以醋酸锌、硝酸镧和硝酸钇为原料,丙烯酰胺为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到镧、钇共掺杂的ZnO纳米粉体。用紫外灯作为光源,以15 mg/L甲基橙溶液为光催化反应模型污染物,研究了不同掺杂量的纳米ZnO的光催化性能,并用XRD、TEM、XPS、BET等对其进行表征。试验结果表明:当镧、钇的掺杂比分别为0.12%、0.23%时,光催化降解效果最好,反应1 h对甲基橙溶液的色度和COD去除率分别达到95.7%和87.8%。
以氢氧化镁和水合铝盐作为沉淀剂,采用实验室配制的模拟工业废水,对废水中硫酸根的去除进行研究。考察溶液中氢氧化镁投加量、铝离子的投加量、反应时间、硫酸根的初始浓度、反应温度等因素对硫酸根去除率的影响,并且设置三因素三水平正交试验,在SO42-初始质量浓度为2 000 mg/L,溶液体积为50 mL的情况下,得出最佳工艺条件为Mg(OH)2投加量1.4 g,Al3+投加量0.284 g,反应时间40 min,去除率95.84%;工艺最高去除率可达97.68%。经XRD分析测得沉淀物为镁铝水滑石。
采用抑制电导离子色谱方法,同时测定了工业废水中苯甲酸、对苯二甲酸、对甲基苯甲酸、苯磺酸、对甲基苯磺酸5种芳香酸。工业废水稀释一定倍数后,经0.22 μm的过滤头和RP前处理柱处理后进行离子色谱分析。使用阴离子交换色谱分离,抑制器电导检测模式。5种芳香酸在3~40 mg/L范围内呈良好的线性,检出限低,加标回收率范围合理、操作简单、灵敏度高、重复性好、无污染,应用于工业废水中芳香酸污染物的监测,结果令人满意。
某公司采用物化预处理-UASB-水解酸化-生物接触氧化-活性炭生物滤池工艺处理化工废水,运行结果表明,预处理工艺可明显降低高浓度废水的COD和盐分,整个工艺处理出水水质达到接管要求。
辽宁某能源有限公司投资建设的生物柴油项目生产废水包括含油污水、净化及含盐污水、以及不可预见的其他废水。通过对企业生产的产品类型及生产工艺分析,决定采用预处理-A/O-MBBR-臭氧催化氧化-一体化O3-BAF处理废水,出水水质达到《辽宁省废水综合排放标准》(DB21/1627-2008)一级标准。
研究了缺氧-MBR-混凝工艺处理旅游景区生活污水的应用效果。研究结果表明:COD、BOD5、NH3-N、TP的去除率均在85%以上,出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准排放限值。部分出水经氯片消毒后回用于绿化浇灌和景观用水,以替代新鲜自来水。
某电厂凝结水精处理高速混床投运后不久出现树脂扰动大、出水水质差、运行周期短、达不到设计负荷等诸多问题。经检修发现是进水布水水帽污堵、一次挡板设计不当、进水多孔板严重变形所致。查明问题原因,并采取有效的措施进行改进处理,经处理后的高速混床运行效果良好,树脂层面稳定,制水量及运行周期均有显著提高。
火力发电厂是工业耗水和排水大户,节水潜力较大。利用水系统集成技术对某电厂的现有水网络进行优化改造,优化后水网络节水效果明显,且实现了电厂污水的近零排放。提出了水网络优化的基本路线和科学方法,为火力发电厂用水网络优化设计和改造提供理论依据。