三次采油污水是伴随三次采油技术的应用而产生的新型污水,目前已成为油田采油污水处理的难点和相关领域研究的热点。作者从除油、除聚合物的技术研究和新型絮凝剂的研制等方面入手,对我国三次采油污水处理技术的研究状况进行了介绍,着重对提高除油技术和去除聚合物方法方面的研究进行了综述,对各技术方法的优缺点进行了分析和探讨,并对三次采油污水处理技术的发展前景进行了展望。
介绍了膜分离技术及其优点,有机膜、无机膜和复合膜在油田含油污水处理中的应用研究进展;分析了膜处理含油污水过程中的破乳机理、影响含油污水处理效果的各种因素、产生膜污染的原因及其控制措施;探讨了膜分离技术的研究方向和发展前景。最后指出,深入研究分离膜的分离过程和机理,探索合适的清洗周期,研究合适的清洗剂和清洗工艺,明确分离膜的预处理指标要求,合理安排工艺流程,开发新型膜及膜组件是膜分离技术在油田含油污水处理中应重点解决的问题。
目前食品工业和农业排放的有机废液,未经处理或很少处理就被排放到河流中或环境中,其污染给人造成了巨大的直接和间接的危害。与传统的处理高浓度废水工艺相比,利用高温菌进行的好氧处理系统具有一系列优点:(1)具有更快的生物降解速率,高温下微生物具有更高的活性,代谢速度更快;(2)更高的废水处理效率;(3)残留生物固形物浓度很低;(4)能有效地杀灭病原菌。但是由于高温改变了水体的生理生化性质,使得处理过程更为复杂。阐述了高温菌和高温菌耐热机制,以及在高温环境下处理有机废液的优缺点和动力学方程,列举了部分高温废液处理的实例,对其应用前景进行了初步的探讨。
近几年来,好氧颗粒污泥的研究得到人们的广泛关注,但其研究规模主要局限于小试,还很少有工业应用的报道。回顾了好氧颗粒污泥的研究成果,分析了好氧颗粒污泥的形成机理及应用,并探讨了好氧颗粒污泥的特征及其颗粒化过程的主要影响因素。指出,好氧颗粒污泥是近期发现的在有氧条件下自发的细胞自固定化过程,是生物膜的特殊生长形式,具有良好的沉降性能、较高的生物量和生物活性。
以酸洗废液为原料制备了海水淡化预处理絮凝剂聚硅酸氯化铁(PFSC),考察了制备过程中的铁硅比[n(Fe)/n(Si)]、熟化时间、熟化温度等因素对模拟水样絮凝效果的影响。结果表明,当n(Fe)/n(Si)=1.5、40℃熟化1.5h、pH值为0.5时制备的产品有较宽pH适用范围,形成絮体速度快,颗粒粗大密实,易沉降。对渤海海水进行了预处理应用研究,发现PFSC在pH5-9的范围内均有很好的除浊效果,絮凝效果优于市售聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁,特别是在低投加量时表现更为明显。
以环氧氯丙烷和二甲胺为原料,加入交联剂合成了有机絮凝剂聚环氧氯丙烷-二甲胺,利用红外光谱(IR)和电子透射电镜(TEM)对聚合物的结构形貌进行了表征分析,对模拟染料废水进行了脱色效果实验,并对炼油厂含油废水进行了除油效果实验。结果表明,聚环氧氯丙烷-二甲胺具有较强的吸附架桥能力和电中和作用,对于染料废水有较好的脱色效果,对含油废水也有较好的除油效果,是一种高效絮凝剂。
以亚硫酸氢钠、环氧氯丙烷为主要原料,合成中间体3-氯-2-羟基丙磺酸钠(ES),ES与乙二胺反应生成乙二胺双-2-羟基丙磺酸(EDHPS)。通过元素分析、红外光谱、核磁共振等手段对合成的产物进行了结构鉴定。用静态阻垢法和旋转挂片失重法对产物的阻垢性能、缓蚀性能进行了评价。结果表明:EDHPS具有优良的阻垢、缓蚀性能,属于一种低氮、无磷的新型水处理剂。
采用内电解—MBR工艺对制药废水进行处理研究,内电解法作为预处理主要降低有机污染物污染负荷,同时可以转化难降解有机物抑制的毒性,提高废水的可生化性。MBR工艺具有污泥浓度高、抗冲击负荷能力强、降解充分、降解速率高,对难降解物质也可使之分解去除的特点。通过试验研究得出在原水COD为12000mg/L左右时,内电解对该废水COD去除率可达40%左右,MBR的出水可使COD<300mg/L。
研究了以Al2(SO4)3为改性剂对钠基和钙基膨润土改性,以改性后的膨润土为絮凝剂,研究了其对化工含酚废水的去除效果,并确定了最佳用土量、pH值、搅拌时间等。实验表明,改性膨润土对含酚废水有较好的絮凝效果,对酚的去除率可达78.5%,对废水中的COD和油去除率分别为75.2%和94.2%。
就几种高分子复合絮凝剂对活性染料废水的脱色性能进行了研究。当聚丙烯酰胺(PAM)的阳离子度为50%时,脱色率可达到90%以上,过多的阳离子会导致胶体颗粒重新稳定;1mg/L相对分子质量为1.2×107的PAM与150mg/LPAC复合可达到98.2%的最佳脱色效果,分子链过长的PAM分子由于空间位阻效应使颗粒间互相排斥;1mg/L壳聚糖(CTS)与100mg/LPAC复合后脱色率即可大于90%,过多的CTS分子因吸附空位的饱和无法发挥作用。通过SEM观察发现在PAC单纯的电中和作用下,絮体呈较为平坦的均匀连续絮状形态。加入有机高分子絮凝剂后,由于分子链的桥联卷扫作用,呈现出不同特点的聚集形态,形成比表面很大的絮体,从而强化对颗粒的吸附和架桥作用。
三聚氰胺分子中含有三个自由氨基和三个芳香氮原子,具有很大的重金属离子吸附潜力。重点研究了三聚氰胺对银离子的吸附性能,讨论了吸附时间、吸附温度、溶液pH值这三个因素对三聚氰胺吸附性能的影响,揭示出三聚氰胺具有良好的银离子吸附性能。对于30℃下25mL浓度为0.042mol/L的硝酸银溶液,50mg三聚氰胺对其中的银离子吸附容量可达到820mg/g,且表现出了较快的吸附速度,经0.5h的吸附即可达到饱和吸附容量的91%以上。良好的综合吸附性能和廉价的优势,使得三聚氰胺在银离子废液处理和回收领域具有广阔的潜在应用前景。
采用均相沉淀法制备了半导体纳米材料α-Fe2O3。通过XRD﹑TEM等手段对该材料进行了分析。研究了烧结温度、光催化剂的用量、光照等因素对催化剂光催化降解活性染料的影响。并用红外和紫外的分析方法验证了光催化降解效果。结果表明,在适当的用量和350℃烧结并在紫外光照射下,α-Fe2O3对活性染料B-RN蓝﹑活性艳兰K-NR有极强的光催化降解活性。
研究了改性木薯淀粉和聚胺复合物在高浊度、高SS及高色度的石材加工废水中的絮凝性能。实验结果表明,复合物的用量为8mg/L、沉降时间为30min时,可使废水(pH=9)的主要污染指标达到国家污水排放二级标准,其处理成本分别是聚合氯化铝(PAC)、CPAM和聚胺的44%、36%和50%,对石材加工废水处理显示出优越的性价比。
电厂铜材的腐蚀问题日益突出,引起铜腐蚀的原因是多方面的,其中水质工况是非常重要的因素之一。从水中主要阴离子、阻垢剂、缓蚀剂、微生物生长等方面探讨了不同水质工况下铜管的腐蚀作用。
针对强腐蚀型水质特点,合成了以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等为主要原料的四元共聚物,并以此为主要成分研制开发了TS-5110液体预膜剂。试验结果表明,该药剂在高浓度下可在碳钢表面形成一层致密而完整的保护膜,在低浓度下使用时,也可用作系统日常运行的缓蚀阻垢剂,起到修补和维护膜的作用。
研究了非均相催化剂在低温低压条件下处理焦化废水的效果,通过改变催化剂的载体、浸渍溶液的种类及浓度、pH值、反应时间、催化剂的投加量、H2O2(质量分数30%)的投加量等因素,得出在低温低压下非均相催化氧化处理焦化废水的最佳条件:采用经Cu(NO3)2溶液浸渍后的γ-Al2O3为催化剂、在pH值为3、催化剂体积分数为40%、H2O2投加体积分数为4%、反应时间在3h以上时处理效果较好。原水CODCr由4540mg/L降至600mg/L以下,氨氮由552mg/L降至160mg/L以下。
膜污染是制约膜生物反应器应用的关键因素,通过实验分析了聚偏氟乙烯膜生物反应器运行操作压力的变化。膜通量为10L/(h.m2)时,操作压力在3.73×104Pa以下,比较了降低膜污染的不同方法:水力清洗能恢复操作压力77%;倾斜50°放置,压力增长缓慢;膜组件离容器底部最佳位置为20cm。计算了膜总阻力的组成。
运用微波密封消解技术测定水样总氮(TN),并与国家标准方法——高压蒸汽消解法相对比。结果表明,该方法不仅节约了消解时间,使碱性过硫酸钾消解彻底,而且节约了试剂,操作简单,准确度和精确度均达到或超过国家标准方法,本实验同时对操作步骤进行了调整和改进。
建立了以顶空进样-大口径毛细柱-NPD气相色谱法测定生活饮用水、水源水、废水中吡啶含量的方法。在优化的条件下,吡啶的响应值与浓度有良好的线性关系,灵敏度高,最低检出质量浓度为0.005mg/L。该方法用于实际水样分析,结果令人满意,样品的回收率为92%-110%。该方法还具有预处理简便、不使用剧毒试剂、分析速度快、干扰少等优点。
为处理某度假村宾馆生活污水,设计了规模为500m3/d的污水处理装置,该装置采取国产聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜与水解酸化—有氧生化相结合的淹没式膜生物反应器(SMBR)工艺,处理水回用作绿化与景观用水。简述了基本工艺流程、设备及构筑物设计参数,重点介绍了工程调试及试运行情况。通过对水成本的敏感性分析,优化了运行参数。
结合工程实例,阐述了智能化监测换热设备的组成和工作原理,并根据使用状况分别作出效果评价。
在“中国创造”理念的驱使下,潜心研发出比国外同类产品动力效率高、能耗低的污水处理关键设备——倒伞型表面曝气机,并介绍了该污水处理设备的技术性能、应用效果及与国际同类产品相比较的优势。
采用水解—微曝氧化沟工艺处理四川永丰纸业股份有限公司造纸中段废水。实际运行情况表明,该工艺处理效果良好,避免了污泥膨胀,氧化沟混合液的MLSS达5-6g/L,系统CODCr去除率在90%以上,各项出水指标达到GB8978—1996二级标准。
介绍了“曝气调节+微电解反应+中和沉淀+UASB厌氧+好氧ICEAS”为主体的工艺在高浓度糖醇制药废水治理中的应用情况。监测数据表明,该工艺处理效果稳定、可靠,出水指标能够达到GB8978—1996污水综合排放标准中二级标准。产生了有良好的社会效益和经济效益。
采用生物炭—臭氧工艺对生活污水进行深度处理。通过实验研究分析了该工艺的原理、特点及最佳设计参数。工程实践表明,生物炭—臭氧工艺应用于中水处理中,当臭氧投加量(以污水计)为5g/m3、接触时间为10min时,系统出水水质稳定,不仅得到优质的中水,而且其出水色度、臭味等指标优于中水水质指标,且运行成本较低。
介绍了预处理—复合厌氧—生物接触氧化工艺处理油脂工业废水的设计和运行调试工程实例。运行结果表明,以复合厌氧—生物接触氧化为主体的工艺处理高浓度的油脂加工废水是适宜的,该工艺处理负荷高、运行稳定,在进水COD、BOD5、SS和油类分别为32471.0~41674.5mg/L、12751.0~16138.3mg/L、3496.9~9502.3mg/L和271.6~592.3mg/L情况下,出水COD为76.9~86.0mg/L、BOD518.0~21.3mg/L、SS26.0~52.0mg/L、油类1.05~4.96mg/L,达到了设计要求。
介绍A/O工艺处理制药生产废水的工程实例。工程运行实践表明,该工艺处理效果好,运行稳定。各项指标均可达到GB8978—1996(污水综合排放标准)的一级标准。
介绍了我公司化学水处理的现状,详细阐述了反渗透预处理方案的选择理由,重点介绍了利用地表水采用超滤及反渗透技术生产二级除盐水的情况,说明了超滤及反渗透技术应用在处理地表水上是可行的。
介绍了该工程的概况以及核电站含油废水的来源及特点。为了确保核电站含油废水能达标排放,设计采用隔油+粗粒化分离方法来处理含油废水的新工艺,实际运行表明,该工艺是经济、适用的。并就该工艺主要设备的工作原理及特点,以及运行中出现的问题等进行了探讨。
齐鲁石化公司污水处理场剩余污泥采用一般重力沉淀—化学调理—机械脱水污泥处理工艺处理。由于化学调理后的滤饼中含有寄生虫卵、有机物等有害物质,不能任意填埋和堆置,造成二次污染。齐鲁分公司研究院以炼油厂剩余污泥为研究对象进行试验研究,提出了属国际先进水平的重力浓缩—湿式氧化—后处理的剩余污泥处理工艺,该工艺使污泥的处理既可以无害化、稳定化,又可以资源化。