脱氮是大部分废水处理系统中不可缺少的一环。与物理化学法相比,生物脱氮具有经济有效、操作方便以及无二次污染的优势。综述了各类生物脱氮技术的研究背景、机理及其存在的问题,并作了简单比较。结果表明,全程硝化反硝化应用广泛且稳定可靠。异养硝化-好氧反硝化对碳源需求较高(COD/N>10),而短程硝化反硝化可节约大量能源和碳源。厌氧氨氧化脱氮速率高且无外加碳源,但细菌富集和前期启动较为困难。
重金属的污染严重威胁着水生态环境和人类健康,需要研发更加高效、绿色的水处理药剂。高铁酸钾作为新一代的水处理药剂,以其独特的氧化和混凝效果已经得到了众多研究者的深入研究。文章综述了高铁酸盐的制备方法、高铁酸钾在水处理中对重金属的去除研究以及在处理其他污染物方面的应用。
垃圾渗滤液对周边地表水、地下水及土壤会产生较大的环境隐患。渗滤液排放标准中主要考察COD、BOD5、重金属等理化指标。但通过经济高效的生物毒性检测技术更能体现出渗滤液对环境的威胁程度。目前渗滤液生物毒性检测技术种类繁多,但缺乏系统的总结与对比。介绍了不同营养级生物作为垃圾渗滤液生物毒性检测受试生物的应用情况,分析了不同生物毒性检测技术的利弊,展望了垃圾渗滤液生物毒性检测技术的发展方向。
对正渗透在煤化工废水零排放工艺中的布置位置、汲取液优选、膜污染等方面进行了研究。结果表明,在没有废热可利用的前提下,与NH4HCO3和MgCl2相比,NaCl溶液作为汲取液具有明显的优势。利用正渗透浓缩生化进水时,高浓度酚的存在会损坏正渗透膜,因此,正渗透不宜设置在生化处理前端。利用正渗透浓缩生化出水时,2.5 mol/L NaCl溶液作为汲取液,系统运行平稳,最大水回收率高达91.1%;膜污染主要以有机污染为主,而无机污染则以铁盐污染为主。
实验成功制备了镁铝锆复合金属氧化物。考察了硼初始浓度、溶液pH、接触时间、温度、Cl-浓度对镁铝锆复合金属氧化物对溶液中硼吸附效果的影响。结果表明,Cl-浓度对硼的吸附影响很小,在温度为25℃,镁铝锆复合金属氧化物投加量为2.5 g/L,溶液pH为6,吸附时间为300 min,硼质量浓度为200 mg/L时,对硼的吸附效果最好,吸附量可以达到34.07 mg/g。镁铝锆复合金属氧化物对硼的吸附平衡符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。
采用生物法合成Pd/C催化剂,制备成bio-Pd/C气体扩散电极降解甲基橙模拟废水,考察了电流大小、pH、曝气条件对甲基橙去除效果的影响,探讨了bio-Pd/C气体扩散体系下的电催化降解机制。结果表明,所制备的催化剂中Pd以无定形态存在并高度分散在生物炭内部连通的孔隙中,形状比较规则,粒径为10~15 nm。反应30 min后,bio-Pd/C气体扩散体系对甲基橙的去除率达到99%、对TOC的去除率达到53%。增大电流、低pH、增加曝气均有利于甲基橙的降解,在bio-Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以强化甲基橙的降解。
采用混凝—臭氧催化氧化—曝气生物滤池—臭氧催化氧化组合工艺对垃圾焚烧发电厂渗滤液超滤出水进行深度处理。结果表明,该组合工艺对渗滤液超滤出水中的COD和氨氮均有良好的去除效果,整体去除率分别达到89%和78%,最终出水中的COD和氨氮平均浓度满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)
用CH3COONa溶液处理合成多级孔ZSM-5分子筛,对处理前后的样品采用XRD、XRF、BET、SEM进行表征,并分别负载Fe,进行高浓度有机胺废水的催化氧化降解。结果表明,采用CH3COONa溶液处理ZSM-5分子筛,具有碱改性的作用,且显著提高了催化氧化降解有机胺废水性能。在此基础上,运用正交试验对催化氧化降解有机胺废水条件进行优化,确定出试验范围内的最佳评价条件:反应时间为90 min,反应温度为95℃,催化剂用量为30 g/L,溶液初始pH为4,氧化剂H2O2用量为45 mL/L,经过3次验证试验证明,该反应条件具有高度的可靠性和重现性,在此条件下,COD去除率高达98.73%。
选用聚合氯化铝(PAC)、氢氧化钙对某工厂电镀过程中产生的稀释后的含油清洗废水进行混凝沉淀处理,考察不同混凝剂的最佳投加量与反应pH,确定最佳的混凝沉淀方式。结果表明:PAC、氢氧化钙的最佳投加量为30、10 g/L,最适pH分别为7.5、11.2;氢氧化钙与PAC联合投加时,氢氧化钙、PAC的投加量分别为10、7.5 g/L,除磷率可达99.7%,处理费用相对较低。处理后的水质得到改善,为后续选择生化处理提供了条件。
为解决污水处理中碳源不足的问题,采用稻草、玉米秸秆在25、35、55℃下厌氧发酵,以COD/TN分别为4、6、8添加发酵液作外加碳源,探讨其反硝化脱氮效果。结果表明:稻草、玉米秸秆发酵的最佳温度均为35℃;稻草、玉米秸秆发酵液的碳源投加量均在COD/TN为6时脱氮率最佳,分别为80.1%、97.3%。综上所述,秸秆发酵液是一种有潜能的优质碳源。
以某磷化工企业实际工业废水中的Ca2+、SO42-等为控制指标,研究纳滤循环系统回收率、纳滤浓水和原水体积比、pH对废水处理效果的影响,在此基础上对纳滤循环系统连续处理该废水展开了研究。结果表明,系统最佳运行条件:纳滤系统回收率为60%,纳滤浓水、原水体积比为1:1.5,pH为12。该系统稳定运行后,Ca2+、Mg2+、SO42-等的浓度无论在浓水侧还是淡水侧均没有出现不断富集的现象,可不断回用。
为降低含磷工业废水中的磷含量,采用电絮凝结合活性焦曝气技术处理含磷废水。考察通电时间、极板间距、电流密度、活性焦用量对除磷效果的影响。结果表明,加入活性焦和曝气环节可使电絮凝除磷效果有较大提高,在通电时间为40 min,极板间距为4 cm,电流密度为20 A/m2,活性焦质量浓度为0.45 g/L,曝气时间为40 min的最优试验条件时,除磷率可达到89.19%。
基于实验室制备秸秆-污泥基活性炭和中小城镇生活垃圾双解技术的研究,开发了一套制备水稻秸秆-污泥基活性炭的成套装置,并在最佳条件下制备得到了秸秆-污泥基活性炭。实验结果表明,秸秆-污泥基活性炭主要官能团有—OH、—C=C—、C—O,比表面积为902.6 m2/g,总孔容为0.303 0 cm3/g,微孔容为0.205 0 cm3/g。考察了活性炭对Pb2+的吸附效果的影响,结果表明,在吸附时间为200 min、pH为6、活性炭投加量为6 g/L的条件下对Pb2+的吸附量为12.79 mg/g,吸附过程符合二级吸附动力学模型。
针对高含CO2油田采出水的腐蚀问题,利用腐蚀电化学方法,分别研究了采出水中由硫酸盐还原菌(SRB)繁殖产生的S2-及开发过程由地层携带的S2-对碳钢的腐蚀行为,通过研究认识到SRB繁殖产生的S2-和开发过程由地层携带的S2-对碳钢腐蚀行为的影响差别不大;且少量的S2-对碳钢的腐蚀有抑制作用,但当污水中S2-质量浓度大于0.5 mg/L时,随着时间的延长S2-对腐蚀起一定促进作用。
针对目前国内利用磷酸铵镁(MAP)法回收废水中磷的研究主要集中于高浓度含磷废水这一现状,对好氧颗粒污泥破胞释磷后上清液含磷质量浓度为30~80 mg/L的废水,采用MAP法回收低浓度含磷废水中的氮、磷。研究了初始pH和温度对氮、磷的去除效果及MAP结晶形成的影响。结果表明,不同温度条件下的最适宜pH范围均为9.5~10.0,考虑到回收MAP晶体的纯度,初始pH为9.5可作为MAP结晶回收磷的控制条件。
以金属有机骨架(MOFs)MIL-53(Fe)为模板,合成了一种多孔金属氧化物FeOx。这种材料保留了MOFs的多孔性和高比表面积(934 m2/g),还具有一定的磁性(35.10 emu/g)和耐酸碱性,使其具备了在恶劣环境下催化氧化降解有机染料的性能。在H2O2和NH2OH存在的条件下降解亚甲蓝的实验结果表明,在pH=3.0,NH2OH浓度为10 mmol/L,H2O2浓度为10 mmol/L的条件下,降解性能最优,与其他材料相比,表现出了较高的催化性能。
采用磁性活性炭(CuFe2O4/AC,MACC)活化S2O82-深度处理焦化废水生化出水,考察了m(CuFe2O4):m(AC)、MACC投加量、K2S2O8初始质量浓度以及溶液pH对焦化废水生化出水中TOC和色度去除效果的影响,并采用响应面法中的CCD实验设计对反应条件进行优化。结果表明:最佳反应条件为1.5-MACC投加量为5 g/L,K2S2O8初始质量浓度为6 g/L和初始pH为8.3,在此条件下反应360 min后,TOC、色度去除率分别为85.4%、95.2%。响应面分析结果表明,最佳条件下的TOC去除率与模型预测值接近。
以废弃甘蔗渣为碳源制备了ZrO2掺杂介孔活性炭材料,并对其除磷性能进行了研究。采用FT-IR、XRD、SEM和N2吸附-脱附实验对材料进行了表征,结果表明,该材料成片状,具有高比表面积和介孔结构。吸附实验结果表明,锆的最佳掺杂量为甘蔗渣质量的10%,理论最大吸附容量为41.41 mg/g(308 K)。材料对磷酸盐的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,且为吸热过程,包含物理吸附和化学吸附,遵循静电吸附和离子交换机制。
通过梯度驯化,从土壤中分离筛选出能以毛用活性红PW-6g为唯一碳源的4株菌株,对其进行偶氮还原酶、苯胺双加氧酶、苯甲酸-1,2-双加氧酶、邻苯二酚-1,2-双加氧酶、邻苯二酚-2,3-双加氧酶活性测定,确定综合酶活性较好的菌株,鉴定其为Bacillus subtilis spp.菌株。对该菌株的脱色反应条件进行研究,结果表明,当PW-6g初始质量浓度为600 mg/L时,在pH为7.5、温度为35℃、接种量为4%、盐质量浓度小于40 g/L的条件下,Mabhk-3脱色48 h对PW-6g的脱色降解率可接近100%。通过HPLC分析,均检测不出脱色液中含有苯二胺、苯胺、邻苯二甲酸、苯甲酸和邻苯二酚,达到排放要求。
开发了一种新型萃取剂乙酸辛酯,并提出酸化萃取—脱酸脱氨—溶剂回收的煤气化废水处理新工艺。研究发现:降低萃取pH可大大提升溶剂的脱酚效率。该工艺用从脱酸脱氨塔采出的CO2酸化废水,将pH降至8左右,废水总酚质量浓度降至200 mg/L;酸化萃取后的废水送入单塔加压汽提侧线脱氨单元。在溶剂回收单元中,该工艺利用碱反萃来回收萃取相中的溶剂。该流程具有较高的脱酚效率,能耗低且粗氨产品中的酚质量浓度低,工业应用前景较好。
建立了利用2,4-二硝基苯肼(2,4-DNPH)衍生,液相色谱/紫外检测器检测(HPLC/UV),工作曲线法测定水和土壤中醛酮类化合物的定量方法。比较了标准曲线法(包括衍生标准曲线法)、工作曲线法和标准加入法的测定结果。结果发现,在30~1.50×103 μg/L范围内各曲线线性相关系数均大于0.990,标准曲线法线性最好,均大于0.999 9;标准曲线法、工作曲线法、标准加入法对实际样品加标测定的回收率分别为47.5%~92.6%、82.6%~105%、91.0%~103%。使用建立的工作曲线法对实际加标样品测定,结果发现检测范围、准确度、精密度、检出限等结果良好。
采用铁碳微电解+厌氧折流板反应器(ABR)+改良CASS工艺处理诺氟沙星类制药废水。运行结果表明,该工艺处理效果好,对COD、NH3-N、SS的平均去除率分别达到95.9%、71.1%、91.0%,最终出水COD、NH3-N、SS分别为145、13、18 mg/L,出水达到DB 41/756—2012《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》的要求。
惠州某公司加工高含酸重质原油产生的加工污水成分复杂,污染物、无机盐和难生物降解有机酸浓度高,处理难度大。多年来,该公司污水处理设施出水需调和部分达标含油污水(COD≤30 mg/L),无法实现直接达标排放。经过改造,在原工艺的基础上增加了生物曝气滤池(RBF)、水解酸化罐和臭氧催化氧化工艺,停用原工艺中的活性炭吸附工艺,实现了达标排放或回用,增加了经济效益和环保效益。
针对石灰除磷工艺产生的污泥量大、污泥处置费用高的现状,介绍了一种以酸洗磷化废水中的主要污染物组分铁盐为除磷试剂的新型除磷工艺,该除磷工艺在未投加除磷药剂的情况下达到了除磷的目的,实现了污染物的内源消化。与石灰除磷工艺相比,新型除磷工艺产生的污泥量减少了30%,有效地减少了企业的污泥处置费用。
利用臭氧高级氧化+反渗透(RO)工艺将污水车间经过RO处理后的浓水再深度处理进行回用,处理规模为75 m3/h。运行结果表明:膜系统稳定,臭氧氧化对COD的去除率为53.5%,RO对污染物去除效果显著,电导率去除率为96.2%、硬度去除率为93.5%、氯离子去除率为86.3%、COD去除率为98.0%、氨氮和浊度基本完全去除,出水进入已有超滤产水箱,处理成本为3.09元/t。
承钢的2台高压锅炉主要用于向汽轮机供给蒸汽,蒸汽带动高炉风机运行并发电。运行一段时间后,2台高压锅炉出现蒸汽泄漏的现象,通过查找泄漏点,进行问题分析,提出用吗啉代替氨水调节pH,投加水合肼作为除氧剂,采用药剂连续投加方式,使用食品级磷酸三钠,安装混床处理冷凝水,将操作压力调回到9.5 MPa的解决方案。改进运行1 a后,锅炉运行良好,检修期间均未发现明显的腐蚀现象。
结合华润电力(渤海新区)有限公司工程的实际情况,研究了循环冷却系统淡水/海水在线切换技术。试验结果表明,在海水体系中,缓蚀阻垢剂SW203A可以起到良好的结垢控制作用,与缓蚀阻垢剂FW240具有良好的兼容性。在海水注入淡水循环水过程中,补水中投加12 mg/L的FW240,可以起到良好的结垢控制作用。制定了淡水/海水在线切换技术方案,并将此技术应用于工程现场,结果显示凝汽器无垢质出现,机组温差、端差数值正常。