电化学技术广泛用于工业废水的处理。电极材料是影响电化学处理效率的关键因素。因此目前的研究主要集中在对电极材料的开发制备与改性方面。主要从电絮凝、电氧化、电还原、电吸附作用机理来对电极材料进行分类,并介绍相关研究进展。电氧化阳极材料可分为基于吸附态和自由态·OH氧化原理的两类材料;而电还原阴极材料可分为基于直接还原和间接还原的两类材料。最后,对电极材料在水处理方面的发展方向进行了展望。
燃煤耦合污泥燃烧具有减量化、无害化、资源化、清洁高效和处置彻底等特点,是一种投资小、建设周期短、运行成本低、能源综合利用效率高的污泥处置方法。通过锅炉着火性能、锅炉燃烧稳定性、锅炉燃烧效率、锅炉受热面磨损、制粉系统、锅炉烟气污染物排放指标以及粉煤灰品质等方面的研究分析,燃煤耦合污泥燃烧在技术上是可行的。经工程实践验证,具有重要的工程推广价值。
以往活性污泥模型及污水处理厂设计计算都假设城市污水中微生物数量相对于活性污泥系统内的微生物数量可以忽略。而近期国内外研究表明,城市污水中微生物尤其是慢增长型微生物(如硝化菌)对活性污泥系统具有影响。主要介绍城市污水中硝化菌(原生硝化菌)的群落结构与硝化活性,重点论述了原生硝化菌对活性污泥中硝化菌性能及群落构建的影响,并对其在活性污泥模型开发及污水处理厂设计改进方面的应用和发展前景进行了探讨。
以石墨烯和壳聚糖为原料,采用冷冻干燥法制备出石墨烯/壳聚糖(G/Cs)材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对G/Cs进行了表征。以罗丹明B作为污染物,G/Cs为吸附材料,得出最佳工艺条件:在25℃、pH=4、材料用量0.1 g/L条件下,对400 mg/L的罗丹明B污染物反应12 h后的最大饱和吸附容量达856.95 mg/g。利用灰色系统理论对相关因素关联分析,得出污染物浓度因素对罗丹明B吸附容量的影响最大。
通过四氢呋喃和缩水甘油阳离子开环聚合制备端羟基超支化聚醚,以2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTCA)对羟基进行改性,得到改性聚醚产物(HBP-P),探讨了在高盐环境中阻垢剂用量、钙离子浓度、pH对HBP-P阻垢率的影响。结果表明,在高盐环境中HBP-P具有优异的阻垢效果,质量浓度为20 mg/L时,阻垢率达到99.74%。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)显示,HBP-P能使碳酸钙晶体发生变化,晶型由方解石晶型变为球霰石晶型,降低结晶度。
采用颜料蓝1为原料配制模拟水性油墨废水,在太阳光下对基底材料、水性油墨颜料初始浓度、光照强度进行光催化氧化影响作用的研究。结果表明:铝板作为基底的光催化降解效果强于其他板材;颜料蓝1质量浓度为75 mg/L、光强为65.32 W/m2时,水中污染物最高去除率可达98%;质量浓度为150 mg/L、光强为39.16 W/m2时,水中污染物最大去除量为360.7 mg/L;太阳光光催化反应体系受光照波动性影响较大,其中光照强度越强则水性油墨废水降解效果越显著。
采用CaSO4和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对污泥预处理,研究污泥预处理对污泥颗粒化和UASB处理含酚废水的影响。结果表明,污泥预处理加速颗粒污泥的形成,运行90 d,颗粒污泥的质量分数比对照组高40.3%。污泥颗粒化提高了UASB处理含酚废水的运行性能和耐冲击能力。污泥预处理促进了酚类降解菌(Syntrophorhabdus、Cryptanaerobacter、Syntrophus、Pelotomaculum和Pseudomonas)的富集,加速酚类化合物的降解。
简述了多孔碳-碳球材料(PC-CS)的制备方法。通过N2-吸附/脱附、SEM、TEM、XRD等测试及吸附实验分析PC-CS对K12、TX-100和AES三种表面活性剂增溶废水中甲苯的吸附性能,并探讨其吸附机理。研究表明:三种表面活性剂中,PC-CS对K12增溶废水中甲苯的吸附量最高,其最大吸附量为1 164.9 mg/g,吸附率达到97.1%,其吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学方程。
采用溶胶-凝胶法制备LaCoO3钙钛矿型催化剂用于紫外-催化湿式过氧化氢氧化煤化工废水膜浓缩液,表征了催化剂的结构,并考察了各因素对催化氧化效果的影响。结果表明,当H2O2投加量1.2 mL/L,催化剂投加量0.8 g/L,反应温度120℃,反应压强0.5 MPa,pH=3,反应时间60 min时,COD的去除率为89.7%,TOC的去除率为84.6%,UV254的去除率为97.2%。
焦化废水中的间甲酚质量浓度可达90 mg/L,为了高效处理工业含酚废水,以间甲酚为目标污染物,采用基于硫酸根自由基的HA/Fe2+/PMS类Fenton体系,考察了各因素对间甲酚降解效能的影响。采用Box-Behnken响应面法优化了反应条件并拟合出回归模型,在反应溶液初始pH=4时,得出最佳反应条件:Fe2+浓度0.5 mmol/L,PMS投加量5 mmol/L,HA浓度2.5 mmol/L,在此优化条件下,间甲酚去除率为92.84%。
采用溶剂热-共沉淀两步法制得环境友好型磁性吸附剂四氧化三铁/镁铁类水滑石复合物(Fe3O4@Mg-Fe-LDH)。以甲基橙(MO)为模拟污染物,研究了各因素对Fe3O4@Mg-Fe-LDH吸附性能的影响。结果表明,MO的初始质量浓度为140 mg/L时,Fe3O4表面包覆Mg-Fe-LDH为55%、吸附溶液的pH控制在4.5~7.0时吸附效果最佳,且吸附规律符合Langmuir模型。
脱硫废水中残留的水质稳定剂是影响其回用的重要因素。选用ClO2为氧化剂,PAC为絮凝剂,以TP、OP去除率为指标,研究了二氧化氯投加量、PAC投加量、氧化时间、pH和温度对水中两种常见水质稳定剂(PBTCA、HEDP)去除效果的影响。结果表明,当二氧化氯投加量为9 mg/L,PAC投加量为180 mg/L,pH为7.5,温度为40℃,氧化时间为1 h时,水质稳定剂的去除效果最佳;PBTCA比HEDP更易被二氧化氯氧化降解。
采用纳米Fe3O4活化Na2S2O8-NaClO联合体系处理垃圾渗滤液生化尾水,考察了各因素对氧化效果的影响。实验结果表明:两种氧化剂具有显著协同作用,当pH=7、Na2S2O8投加量为2 g/L、NaClO投加量为30 mL/L(有效氯为>10%)、Fe3O4投加量为0.4 g/L时,COD和氨氮去除率分别为75%和86%。通过三维荧光光谱分析得出:经过Na2S2O8-NaClO体系处理后的垃圾渗滤液污染程度明显下降。
以石墨碳毡为阳极,采用氧气-阳极协同氧化法对亚甲基蓝(MB)、结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)进行降解,研究了不同电压下染料的降解动力学和降解途径。结果表明,染料在降解初期符合一级动力学特征,且其降解速率随电压的升高而加快。1.8、2.0 V电压下,MB和CV在12 h内脱色率达到100%,而RhB在3 h内脱色完全。染料在体系中主要通过N-去甲基化/去乙基化和发色团解离途径被部分降解。
以牛粪生物炭为支撑材料,构建固定化上流式厌氧污泥床(UASB)系统,考察其对中药废水有机物的处理性能。与对照组相比,固定化UASB系统能有效缩短系统的启动周期并提高有机物去除能力。启动成功后,固定化UASB系统的COD去除率达到91.3%±1.9%,高于对照组的79.5%±1.5%。生物炭投加能促进厌氧颗粒污泥的形成,并提高其对pH变化的耐受性。在低pH(5.6)下,固定化UASB的COD去除率达到86.1%±2.1%,高于对照组的59.8%±1.7%。
通过采用A/O+MBR工艺对某盐化工业城污水处理厂水解酸化池出水进行处理,与现有生化工艺进行对比。实验证明,A/O+MBR可以有效提高系统对TN和TP的去除率,均能达到72%左右,出水TN满足提标要求;出水TP进一步降低,减少后续化学除磷的成本。该工艺具有自动化程度高,出水水质好且稳定等优点,具有良好的应用前景。
考察了两组厌氧富集培养系对苄嘧磺隆(BSM)的厌氧降解情况,结果表明,厌氧颗粒污泥稳定培养系的降解效果略好于农药污泥稳定培养系;随着BSM浓度的增加,农药污泥稳定培养系的降解率逐步增加,而厌氧颗粒污泥稳定培养系的降解率则递减;温度的升高有利于提高两组厌氧培养系的降解率。鉴定结果表明:两种稳定培养系中占据优势菌群的门均为Spirochaetes、Bacteroidetes、Synergistetes、Euryarchaeota。
采用NaF沉淀剂实现了对工业硫酸锰中钙、镁离子的有效净化,探讨了PAM对沉淀物沉降性能的改善作用,并通过Box-Behnken响应面法优化了反应条件。实验结果表明,PAM的添加缩短了CaF2和MgF2的沉降时间,各反应条件对钙、镁去除效果的影响程度依次为:NaF过量系数> pH >温度,其最佳反应条件为:pH=6.3、NaF过量系数2.0、温度75℃,钙去除率和镁去除率的平均值分别为81.64%、94.75%,与模型的预测值基本吻合。
采用CaO/NaAlO2预处理-微电解-Fenton工艺对经物化-生化处理后的精制棉废水进行处理。当控制n(Ca2+):n(Al3+)比为4:1,n(Ca2+):n(Cl-)为11:1时,氯离子去除率达84.11%,COD去除率达81.25%,高于Fenton法、Fe/C微电解法、Fe/C微电解-Fenton联用的较优COD处理效果(42.5%、20.21%、65.625%),GC-MS分析表明,经CaO/NaAlO2-微电解-Fenton处理后废水中有机物大量减少,只有少量γ-谷甾醇残留。
天然气和页岩气开采废水含盐高、含氨氮和易挥发有机物也较高,现有方法脱氨氮处理效果不佳。利用氨与水分子相对挥发度的差异,研制出针对高含盐废水的脱氨氮技术及装置。通过试验验证,可有效分离高含盐废水中的氨氮,最终实现产出水回用或达标排放,解决了天然气和页岩气高含盐开采废水氨氮的脱除问题,并可进一步推广应用于其他含盐含氨氮废水处理领域。
设计了一种简易斜板除油器,对采用有机阳离子清水剂处理含油产出水的絮凝过程进行动态模拟,考察了不同因素对黏性絮体产生的影响,分析了絮体形成机理。结果表明:产出水中HPAM含量越多、HPAM分子质量越大、固悬物浓度越大、固悬物粒径越小、含油量越大,黏性絮体的生成量越大;HPAM和固悬物会发生协同作用,黏性絮体的生成量会急剧增大。黏性絮体的生成与HPAM和有机阳离子型清水剂之间的静电作用有关。
米桑油田开发产生大量的高温采出水,为满足油田生产和环保要求,需配套建设采出水处理系统,处理规模为2万m3/d。原油脱水系统来水含油量≤ 1 000 mg/L、悬浮物≤ 500 mg/L、硫化氢≤ 200 mg/L。针对采出水物性,工艺采用"调储缓冲+聚结除油+混凝沉降+气提脱硫+两级过滤"压力式流程对采出水进行处理,全流程密闭隔氧,处理后净化水达标用于油田注水。项目投产运行两年多,装置运行效果稳定,具有很好的工程借鉴意义。
针对油田高含聚污水悬浮固体含量测定时存在过滤速度慢,测定结果明显偏高,基于聚合物对含聚污水悬浮固体测定结果的影响机理,通过正交实验探讨了聚合物有效降解参数。结果表明:当聚合物质量浓度不大于500 mg/L时,对含聚污水的聚合物先进行预处理降解,再按照相关标准进行测定。该方法减少了抽滤时间和被截留在滤膜上聚合物的质量,消除了滤膜烘干过程中卷曲、破损现象,测量结果重现性好,更为接近真实值。
产业集聚区污水厂尾水处理选用垂直流人工湿地工艺,湿地床内铺设石灰石、硫磺、硫铁矿混合基质,日处理水量4万m3,水力停留时间24 h,监测分析了湿地稳定运行后的净化力。研究结果表明:垂直流人工湿地对COD、TN的平均去除率分别为18.93%、56.83%,出水TN、NO3--N、NH3-N、NO2--N分别在7.60~13.99、4.17~7.29、0.81~2.17、1.01~4.07 mg/L,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。
采用混凝软化沉淀与生化联合工艺处理乙二醇废水,生化工艺采用预水解和膜生物反应器(MBR)的组合。在进水CODCr、SS、NH3-N、TN、硬度(以CaCO3计)分别为6 065、71、566、821、529 mg/L时,出水各项指标均达到后续反渗透(RO)的进水要求。运行结果表明,该组合工艺运行稳定,抗冲击负荷能力强,处理效果好,运行成本低。
采用催化臭氧氧化工艺对以糖精钠生产废水为主的混合高含盐废水进行深度处理,介绍了处理工程的设计及运行情况。两年多的工程运行结果表明,系统出水水质稳定,COD ≤ 50 mg/L,色度≤ 30倍,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放要求。该工艺对低浓度难降解高含盐有机废水的处理效果稳定、技术先进、无二次污染。
某热轧厂的浊环水处理系统自投运以来,系统对污泥没有很好的处理和解决方案,导致该浊环水处理系统无法正常运行。为提高回用水水质、降低生产成本,该厂引入稀土磁盘分离净化设备,改造浊环水系统工艺,取得了很好的成效,不仅实现了浊环水系统闭路循环,提高了热轧产品质量,同时实现了氧化铁皮的有效回收,属于节能环保综合项目。