现代煤化工废水近零排放技术是协调生态环境与能源需求矛盾的关键。目前生化处理技术从重视单元技术发展为统筹考虑工艺衔接、处理系统容量和源头治理的关键技术集成。膜分离+分质分盐处理技术可在提高水资源利用率的同时回收盐资源,因此是当下最可靠的煤化工浓盐水处理技术。分析了技术及应用现状,结合技术特点为现代煤化工废水近零排放处理难点解决和未来发展方向提供参考。
根据山东省发展实际,分析山东海水淡化产业发展现状、存在问题和发展环境,进行SWOT分析,从建立长效机制、推动自主创新、培养龙头企业、制定需求端为核心的政策、清洁生产等方面,提出促进山东省海水淡化产业发展的对策建议。
多酸作为一种温和的绿色光催化材料,因具有活性高、选择性好、无毒等优点而表现出很好的光催化应用前景。为方便回收与循环利用,近年来研究者一直致力于多酸基催化剂的异相化研究。介绍了多酸的结构和光催化作用机理,总结了制备异相多酸基催化材料的方法,并分类综述了非均相多酸催化剂在光催化领域的研究进展。
随着污水排放标准的提升,采用常规倒置A2/O工艺处理废水时,COD、NH4+-N、TN、TP的质量浓度无法全部达到排放标准要求。对该工艺存在的碳源竞争、进水碳源不足、SRT矛盾等不足进行优化改进,通过分段进水、投加外加碳源、MBR工艺联合运行的方式达到提高脱氮除磷性能的目的。同时,为及时处理各类水质突发状况,宜采取多模式运行理论。
采用玉米芯填料固体碳源生物膜反应器,应用同步硝化反硝化(SND)技术处理低碳氮比城市生活污水,考察反应器对实际污水的脱氮效果,并分析了反应器中沿程NH4+-N的变化过程和微生物数量特性。结果表明,反应器稳定运行后,系统出水平均CODCr、NH4+-N、TN分别为32.75、5.78、6.25 mg/L,平均CODCr去除率为65.41%,平均NH4+-N去除率为78.75%,平均TN去除率为77.46%。由荧光定量PCR可知,AOB主要集中在反应器的中端部,沿程氨氧化速率呈下降趋势,与沿程氨氮浓度及其去除率变化趋势一致。
以福州市大学城污水处理厂沉淀池污泥为培养基质,用单质硫粉作底物培养以氧化硫硫杆菌为优势菌种的接种液,采用生物淋滤法去除污泥中的重金属,研究底物投加量及驯化污泥接种量对污泥重金属去除效果的影响,并分析淋滤过程中重金属的形态变化。结果表明,当接种量为5%、硫粉投加量为5 g/L时,生物淋滤可使污泥中重金属元素Zn、Cu和Cr的去除率分别达到91.9%、62.1%、32.0%,大大降低了污泥中的重金属含量。生物淋滤后污泥中的重金属Zn、Cu和Cr主要以残渣态的形态存在,生物可利用性和迁移性降低。
为优化磁化除垢条件,进而提高磁化除垢效果,采用正交试验方法对饱和碳酸钙溶液进行磁化试验,并对磁化除垢效果进行表征。结果表明:初始钙离子浓度和电流频率为影响磁化效果的显著因素,磁化时间、线圈匝数和波形为不显著因素。磁化除垢的最优条件:初始钙离子为1 000 mg/L,频率为0.9 kHz,磁化时间为0.5 h,线圈匝数为150圈,波形为方波。
以污水生物处理工艺缺氧-好氧膜生物反应器(AOMBR)为参照,在AOMBR工艺污泥回流段增加厌氧反应单元(ASSR),组建AOMBR-ASSR厌氧侧流污泥原位减量工艺。AOMBR工艺及AOMBR-ASSR工艺运行120 d,对2个工艺污泥减量以及污染物去除效能进行分析。结果表明:相同条件下,相比参照工艺,减量工艺污泥减量率为19.5%。2个工艺的COD以及氨氮去除效果无显著差异,减量工艺的TN以及TP的平均去除率分别较参照工艺提高了5.63%、29.86%。
以腐殖酸(HA)作为溶解性有机质代表物,探讨了HA对17α-乙炔基雌二醇(EE2)光降解的诱导作用及其受环境因子的影响。结果表明:EE2在纯水和HA溶液中的光降解过程均服从准一级动力学规律,与EE2纯水溶液相比,HA能显著加速EE2光降解过程,但HA的这一促进作用不与自身浓度呈正相关关系。EE2在HA溶液中的光降解速率随溶液pH、离子强度和溶解氧浓度的增大而增大,且离子强度的积极作用与离子种类相关。
以马来酸酐(MA)、L-精氨酸(LAr)、氢氧化钠等原料制备了聚环氧琥珀酸衍生物(LAr-PESA),研究其对碳酸钙和硫酸钙的阻垢及缓蚀性能。探讨了LAr-PESA的生物降解性,以及碳酸钙和硫酸钙垢的晶型变化。结果表明:LAr-PESA阻碳酸钙、硫酸钙垢的性能和缓蚀性能明显好于PESA,当Ca2+分别为1 000、7 200 mg/L,LAr-PESA质量浓度为8 mg/L时,阻碳酸钙和硫酸钙的阻垢率分别达到91.2%、94.5%。质量浓度均为120 mg/L时,LAr-PESA的平均缓蚀率比PESA提高了10%。LAr-PESA是一种易降解的综合阻垢缓蚀剂。
利用响应面法(RSM)对过氧化氢强化水力空化(HC/H2O2)去除双酚A(BPA)工艺进行设计,建立拟合二次多项式回归模型。结果表明,多项式模型的3个因素对BPA去除效果的影响顺序:入口压力>过氧化氢浓度>空化时间。HC/H2O2技术去除BPA的优化条件:入口压力为0.31 MPa,过氧化氢质量浓度为10.31 mg/L,空化时间为138.81 min。在此条件下BPA去除率的预测值为36.36%,根据实际情况修正优化参数与预测值仅相差0.12%,说明回归方程拟合性较好,模型得到的工艺参数可靠。
对Fenton铁泥进行资源化处理,制备了FeSO4,探究了不同条件对合成产物产率、纯度的影响显著性,结果显示:对产率的影响显著性因素顺序为乙醇体积>酸溶温度>硫酸体积;3个因素对纯度的影响均不显著。通过XRD检测和催化Fenton实验,发现合成产品和商品FeSO4·7H2O的特征峰基本一致,晶相相似;合成产品催化Fenton反应对废水中COD的去除率为44.49%,略低于商品FeSO4·7H2O的47.75%,而对水中UV254的去除率则达87%左右,高于商品FeSO4·7H2O的去除率(85%)。
以环氧氯丙烷、二乙烯三胺和二硫化碳为原料,合成了新型阴离子型反相破乳净水剂,进行红外色谱表征、阴离子电荷含量与表面张力的测试。结果表明,用于含油污水处理,当净水剂产品的负电荷量为-8 700 μeq/L、表面张力为5.0 mN/m时,在温度为60 ℃、加药量为30 mg/L、沉降时间为30 min条件下,除油率高达95%,且对稠油原油的破乳脱水未产生不利影响,可与破乳剂配套使用。
藻菌共生可以改善彼此生存环境,以栅藻和雌激素降解菌嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)为实验对象,环境雌激素中最具代表性的雌二醇(E2)为标的物,研究藻菌共培养时的生长状况以及对E2的去除效果。结果表明,藻菌共培养不仅可促进彼此的生长,且对E2的去除率提高了10.1%~12%。藻菌的相互作用可以相互分担环境压力,改善彼此生存环境,提高生长繁殖速率,最终达到增强对雌激素的去除效果。
以亚甲基蓝(MB)为研究对象,采用等体积浸渍法制备了不同相对含量的Mn-Ce双金属/活性炭,催化臭氧化处理MB废水,并对催化剂的孔结构和表面性质进行表征。研究表明,MB的氧化降解符合准一级动力学。与单独臭氧化和单金属催化臭氧化相比,Mn-Ce双金属之间的协同作用可以促进对MB的降解活性。在20 ℃、催化剂投加量为0.4 g/L、pH为6、MB初始质量浓度为200 mg/L的条件下,反应时间为33 min时MB去除率可达100%,COD去除率可达76.1%。催化剂循环使用5次后仍表现良好的催化活性。
采用微波强化催化H2O2的组合工艺处理印染废水生化处理出水,考察微波功率、温度、H2O2投加量及pH对反应效果的影响。最佳反应条件:微波输出功率为500 W、温度60 ℃、H2O2浓度为0.095 mol/L、水力停留时间18 min,此时COD去除率为79.89%。此外,在最佳反应条件下,采用XAD-8/XAD-4树脂联用技术分析进出水中疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质的去除情况,结果表明,微波强化催化H2O2能有效去除这4类物质。
通过实验探究了废铁屑和还原铁粉对污泥厌氧消化上清液中挥发性脂肪酸(VFAs)、溶解性化学需氧量(SCOD)、氨氮(NH4+-N)以及总磷(TP)的影响。研究表明:与还原铁粉相比,废铁屑更能促进污泥厌氧消化水解产酸的效果,并增加污泥的SCOD,第5天SCOD达到最大,较投加还原铁粉提高了33.51%;投加废铁屑和还原铁粉均能促进污泥厌氧消化水解过程中NH4+-N含量的升高,但废铁屑的效果优于还原铁粉;废铁屑和还原铁粉均可抑制污泥厌氧消化过程中TP的释放,还原铁粉的效果优于废铁屑,对磷的去除率达到93.6%。
探讨了饱和吸附氨氮天然沸石的再生机理和最佳化学再生条件。结果表明,沸石的再生存在2个途径:碱性溶液对NH4+的解吸,以及碱性溶液对沸石表面形态的改变。饱和吸附沸石的最佳再生条件:NaOH质量分数为4%,再生时间4 h,再生温度60 ℃。沸石经过25次再生后,吸附能力保持在85.2%,每次再生平均丢失0.6%,具有工业应用的可行性。
制备了Mo-Na复合催化剂用于催化湿式氧化处理医药废水。结果表明:Mo-Na复合催化剂具有较大的比表面积,热稳定性较好。随着催化剂用量的增加、反应温度的提高及反应时间的增加,催化湿式氧化对废水中污染物的去除效率均逐渐提高,且反应过程中催化湿式氧化体系的去除效率明显高于湿式氧化体系。反应温度190 ℃、催化剂为1.5 g/L、反应时间3 h时,催化湿式氧化体系对废水TOC与COD去除残余率分别为0.103 9、0.137 1。随着催化剂回用次数的增加,催化剂反应活性降低,催化湿式氧化对废水的去除效果逐渐下降。
在不同季节条件下用菖蒲人工湿地处理含油废水,研究湿地微生物数量的变化及COD、TN和石油类等污染物的去除效果。结果表明,菖蒲湿地对污染物的去除效果高于对照湿地。菖蒲湿地中石油类污染物的去除率与季节呈极显著的相关关系;湿地中细菌的数量高于真菌与放线菌,两组湿地的微生物数量均与水温呈极显著性正相关(P < 0.01);两组湿地微生物数量与COD去除率均呈现显著正相关性(P < 0.05);菖蒲湿地的放线菌数量与TN去除率无相关性。
为降低出水COD,提高采油废水的可生化性,采用O3、O3/H2O2组合工艺对某油田采油废水进行处理,考察氧化反应时间、O3质量浓度、pH、H2O2投加量、n(H2O2):n(O3)对废水处理效果的影响。结果表明,单独使用O3处理油田采油废水时,在O3为20 mg/L、反应时间为60 min、废水pH为8.50条件下,COD去除率为28.5%,B/C由0.08提至0.248;O3/H2O2组合工艺的处理效果更显著,在O3为30 mg/L、反应时间为60 min、H2O2投加量为0.24 g/L、废水pH为8.50的最佳条件下,COD去除率达到55.4%,B/C提升至0.440。氧化处理不仅降低了废水COD,还可提高废水的可生化性,是一种较为有效的预处理技术。
以自制1.0 g树枝状聚酰胺-胺化合物和马来酸酐-丙烯酰胺共聚物为原料,通过酰胺化反应合成一种非离子型多支化清水剂产品PM,并对其结构进行红外光谱表征。以SZ36-1含聚污水为处理对象,用瓶试法对PM进行清水性能研究。结果显示,PM适于含聚污水的处理,在温度为60 ℃、加药量250 mg/L条件下可取得最佳清水效果。
建立了聚丙烯酰胺中尿素的测定方法。用亚铁氰化钾和乙酸锌将样品中的聚丙烯酰胺沉淀后,滤液中的尿素与4-二甲基氨基苯醛(4-DMAB)显色剂反应生成黄色物质,用分光光度法对尿素含量进行测定。合成了一系列不同含量尿素的聚丙烯酰胺样品,精密度和回收率实验显示,6次测定结果的RSD < 3%,相对测量误差均≤4.73%。方法简便、快速,为聚丙烯酰胺的质量控制提供了一种准确可靠的检测方法。
2,2-二羟甲基丁酸废水的COD及甲醛含量高,采用Formose法聚合+铁碳微电解+Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物滤池工艺对废水进行处理,介绍了工艺选择依据、工艺流程、工艺参数及效果。调试运行结果表明,该处理工艺对COD、甲醛去除率分别达到98%、99.9%,出水COD≤500 mg/L,甲醛质量浓度≤1.0 mg/L,满足工业园区污水处理厂接管标准。
三元前驱体生产过程产生的废水中,母液氨氮浓度高、盐分高,洗涤水氨氮浓度低、盐分低。传统处理工艺成本高、处理效果差,难以满足环保要求。研究了汽提+反渗透膜+MVR组合工艺处理三元前驱体废水,采用反渗透膜工艺处理洗涤水、汽提工艺处理母液水和反渗透膜浓缩液、MVR工艺蒸发结晶硫酸钠,回收废水中的钴、镍、锰金属、氨水、硫酸钠、中水和蒸馏水,可达到废水零排放、所有污染因子资源化的效果,实现绿色生产,降低废水处理成本。
针对吡拉西坦原料药生产废水成分复杂、污染物浓度高且难降解的特点,采用气浮—微电解—Fenton氧化—UASB—A/O—生物滤池组合工艺对其进行处理。工程运行结果表明,在进水COD≤10 000 mg/L、NH3-N≤200 mg/L、甲苯≤100 mg/L的条件下,出水COD、NH3-N和甲苯的去除率可达99.6%、97.5%、99.9%。该工艺处理效果稳定,经济效益高,可为其他制药企业废水的处理提供参考。
介绍了CM大面积块片式陶瓷超滤膜在电厂化学水处理系统的中试和应用情况。中试结果表明,对于经混凝过滤预处理后的河水,CM陶瓷超滤膜可在333 L/(m2·h)高运行通量和50 min过滤时间下稳定运行;对于未预处理的河水,陶瓷超滤膜也实现了原水直接过滤下稳定运行。超滤改造时采用CM-151TM陶瓷超滤膜替换原有机中空纤维膜,CM陶瓷超滤膜的实际运行通量高于260 L/(m2·h),反洗水量和化学加强反洗(CEB)频率较原有机超滤膜减半,浊度< 0.1 NTU,SDI < 2,完全满足后续反渗透系统的进水要求。