水体中的有毒重金属对人类健康和生态环境的危害巨大,而这些重金属通常又是重要的自然资源。如何将他们从污染的水体中分离并回收再利用,是当前环境保护领域的研究热点之一。选择性吸附是根据重金属的特性,制备相应的吸附材料或者设置一定的溶液条件使重金属离子从废水中分离出来。综述了近年来有关选择性吸附水体重金属的研究进展,并根据吸附原理进行了分类。重点阐述了针对汞、铜、铅和铬的选择性吸附及其原理,并对该类研究进行了展望。

与传统的硝化-反硝化脱氮工艺相比,厌氧氨氧化工艺在高氨氮污水脱氮方面具有明显的优势。但由于厌氧氨氧化菌倍增时间长,对环境条件敏感,导致厌氧氨氧化工艺的启动时间较长,限制了该工艺的推广应用。回顾了近年来厌氧氨氧化菌富集培养技术的研究进展,分析了进水基质、接种污泥类型与反应器类型对厌氧氨氧化启动过程的影响,对富集厌氧氨氧化菌的技术关键进行了总结。该项研究对厌氧氨氧化工艺的工程应用具有技术指导作用。

循环冷却水系统在炼化企业节水减排工作中愈加受到重视。探讨了炼化企业循环冷却水系统各个用水排水环节的特点及目前循环冷却水系统应用的主要节水措施和技术,分析了各种节水措施和技术的优缺点,并对炼化企业循环冷却水系统的节水减排工作进行了展望。

对内循环厌氧生物反应器(IC反应器)处理碱法草浆综合废水进行了实验研究。结果表明:在反应器稳定运行过程中,当水力停留时间为7 h,COD_Cr容积负荷为10~20 kg/(m³·d)时,COD_Cr去除率达到69%~73%,产气率可达0.40~0.45 m³/(kg·d);经过一定时间的驯化,反应器能适应含漂白废水的综合废水,对有机氯化物有一定的去除能力。通过调节进水COD_Cr、流量,对反应器进行了近20 d左右的负荷冲击实验,结果表明,该反应器对进水浓度、流量的突变冲击具有较强的适应能力。

对玉米深加工废水的二级处理出水进行了BAF+混凝沉淀联合工艺处理试验研究,得到最佳试验条件:水力负荷为0.5 m³/(m²·h),容积负荷为2.37 kg/(m³·d),气水比为2.4∶1,水温为20~25℃,滤料层高度为2.0 m;PAC投加量为25 mg/L,联合PAM投加量为0.5 mg/L。在最佳条件下,COD_Cr、TN、TP、SS去除率分别达到76.3%、67.8%、90.6%、93.3%,处理出水符合《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461—2010)的要求。

采用氯接触氧化过滤去除原水中的锰,通过试验研究了除锰滤料的成熟期、投氯量及原水pH对氯接触氧化过滤除锰效果的影响。结果表明,在过滤初期,当投氯量为进水锰浓度的3倍,且原水pH达到8.7时,该方法能迅速而有效地去除原水中的锰;当滤料成熟后,只需将原水pH保持在7.3以上,并按理论投氯量投氯(进水锰浓度的1.3倍),即可获得良好的除锰效果。滤料成熟期的长短与投氯量和原水pH有关,原水pH越高,投氯量越大,滤料成熟越快。当进水锰质量浓度为1 mg/L时,成熟期一般为1~15 d。

研究了高铁酸钾(K₂FeO₄)及高铁酸钾与次氯酸钠(NaClO)联用氧化分解废水中苯酚的效果,考察了K₂FeO₄和NaClO投加量、氧化反应时间和pH对苯酚和COD_Cr去除率的影响。结果表明:K₂FeO₄与NaClO联用处理苯酚废水存在明显的协同作用,当初始苯酚质量浓度为50 mg/L,pH为5左右,氧化反应时间为30 min,K₂FeO₄、NaClO投加量分别为1.5、0.3 g/L时,苯酚和COD_Cr去除率分别高达98%和68%以上,与单独使用K₂FeO₄相比,苯酚和COD_Cr去除率分别增加约5%和25%。K₂FeO₄与NaClO联用对苯酚的降解过程符合一级反应动力学模型。

为探索硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件,实验采用响应曲面法,以Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺的平均去除率为响应值,运用Box-Behnken(BB)设计对影响水中重金属离子去除效果的一些关键因素进行了研究。以二次多项式回归方程预测模型为基础,得到硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件:pH=7.1,培养温度为34.8℃,培养时间为5 d。初始重金属离子浓度越低,其去除率越高。在最优条件下,Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺最大去除率分别达到98.81%、93.10%、96.62%、92.73%、93.41%。实验所得数据可为硫酸盐还原菌处理酸性矿井废水重金属污染提供技术支持。

利用自制的磁电复合式阻垢处理装置,对循环冷却水进行了阻垢实验研究。结果表明,当离子棒电荷面密度为2.7×10⁷C/m²,平均磁感应强度为0.006 5 T时,其污垢热阻由未经处理时的40.95×10^-5m²·K/W降至13.76×10^-5m²·K/W,平均阻垢率为70.6%,最高阻垢率达72.4%。采用复合电磁场处理循环冷却水,自8 h后污垢热阻曲线走势基本持平。复合电磁场对循环冷却水具有良好的稳定阻垢效果。

对开发的新型环境友好脂肪酰胺类无磷缓蚀剂(NAFAS)进行了研究。运用红外光谱表征了NAFAS的主要官能团,在模拟中碱、中硬的循环冷却水中,应用电化学测试的方法研究了NAFAS对碳钢的缓蚀性能及吸附行为。研究结果表明:开发的NAFAS是一种高效阳极型缓蚀剂,其缓蚀效率随NAFAS浓度的增大而增大,随温度的升高而略有下降。当温度为25℃,添加的NAFAS质量浓度为50 mg/L时,缓蚀剂效率即可达到90%以上。NAFAS在碳钢表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型。

采用经干燥处理后失去活性的好氧颗粒污泥对水中的Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺进行吸附试验研究。试验结果表明:当溶液pH为5.0,吸附时间为20 min,Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的初始质量浓度各为0~40 mg/L时,干燥好氧颗粒污泥对3种重金属的吸附效果均最好;吸附过程更加符合Langmuir等温吸附方程;在单一吸附体系中,吸附剂对3种重金属离子的吸附能力依次为Cd²⁺>Cu²⁺>Pb²⁺;在共存吸附体系中,吸附剂对3种重金属离子的吸附能力依次为Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺。

以钛酸四丁酯、硝酸铋和尿素为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的铋和氮的单掺杂及共掺杂TiO₂光催化剂。以活性黑KN-B为模拟染料废水考察了所制备TiO₂的光催化性能,研究了染料光催化降解的影响因素。结果表明,铋和氮共掺杂TiO₂比TiO₂及单掺杂TiO₂的光催化活性要高。当Bi_0.5N_8.0/TiO₂的投加量为4.0 g/L,活性黑KN-B初始质量浓度为40 mg/L,pH为2.23,在125 W汞灯下光照20 min时,活性黑KN-B的降解率接近99.9%。将铋和氮共掺杂TiO₂用于其他染料的光催化降解,均显示出良好的光催化活性。

分别采用自配营养液挂膜再进焦化废水驯化和直接进低浓度焦化废水驯化挂膜的启动方式进行生物浮动床处理焦化废水的启动研究。研究结果表明,这2种启动方式均能在较短的时间内(41 d)成功启动生物浮动床,启动后挂膜污泥量为1 g/L左右。启动过程中水力停留时间控制在19.2~38.4 h,不同启动方式对COD的平均去除率都较稳定,达到80%以上;当进水NH₄⁺-N在59.4~66.2 mg/L时,不同启动方式对NH₄⁺-N的去除率都在76.4%~93%,表现出较高的耐毒性和抗冲击负荷能力。

以钙基蒙脱石为原料,经钠化后用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行有机改性,通过实验研究了不同制备条件下制得的改性蒙脱石对苯酚的去除性能,得到适宜的制备条件:m(CTAB)∶m(钠化蒙脱石)为30%左右,反应温度为60℃,反应时间为120 min。探讨了溶液pH、温度、改性蒙脱石投加量、吸附接触时间对改性蒙脱石吸附苯酚性能的影响,结果表明,对50 mL 200 mg/L的苯酚溶液,当溶液pH为6~7,温度为25℃,改性蒙脱石投加量为1.0 g,吸附接触时间为60 min时,苯酚去除率可达75.85%。

制备了天然斜发沸石负载TiO₂光催化剂,以染料活性黑溶液为降解目标物,紫外光为光源,在超声波协同作用下光催化降解染料废水,对催化剂的合成条件、催化活性及其重复使用性进行了研究。结果表明,在200℃焙烧温度下,由钛酸四丁酯与斜发沸石复合制备的催化剂具有最大的光催化活性,且其催化活性与纯TiO₂相近。制备的催化剂质量稳定,可重复使用。超声波-光催化协同作用对染料的脱色率好于单一的光催化降解作用。

浮选药剂生产废水COD浓度极高,采用微波强化絮凝法对此类废水进行预处理,以有效降低后续生物处理单元的负荷。通过实验研究了该方法的处理效果及影响因素,探讨了相应的反应机理。结果表明:在进水pH为7,自制絮凝剂聚硅酸铝铁投加量为80 mg/L,微波功率为500 W,辐照时间为1.5 min的最佳条件下,废水COD、色度和浊度的去除率分别高达43.6%、93.3%和91.7%,与单一絮凝法相比,其絮凝沉降时间大幅减少,COD去除率提高了将近1倍,可生化性明显提高。

研究分析了某钢厂蒸氨废水中的有机物组成、主要离子等,测定了该废水在近、超临界水体系中钠盐的溶解度,并采用不同吸附剂进行了脱盐预处理探索,最后对该废水进行了超临界水氧化处理。结果表明,焦化废水中以Na+为主的金属盐因为在水临界点附近溶解度急剧降低,可能在初始汽化阶段析出而造成装置堵塞;硅胶做吸附剂对钠盐的脱盐效果较好;在非催化超临界水氧化条件下,焦化废水中的有机组分可以得到完全转化,但氨氮的转化率低,引入催化剂,可使氨氮得以彻底去除。

采用高级氧化与絮凝沉淀组合工艺处理难降解化纤废水,并在石家庄炼化分公司进行了工业化实验。工业化实验结果表明,经过氨肟化废水预处理装置处理后的废水可生化性得到极大改善,废水的B/C从接近于0提高到0.3以上。经过预处理的废水未对后续的生化系统造成冲击。

针对聚甲醛废水的水质特点,提出了增效催化臭氧化的深度处理工艺。选用某聚甲醛企业废水处理的生化出水做为试验研究对象,首先对废水进行预处理,然后在投加助剂增效的条件下,进行了催化臭氧化试验研究。试验结果表明,当原水COD Cr为98~150 mg/L时,经增效催化臭氧化处理后的出水COD Cr≤50 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级标准A标准的要求。

以软脂酸、二乙烯三胺和溴丙烯为原料,合成了一种新型含双键的十五烷基咪唑啉双季铵盐,通过正交实验筛选的最佳合成条件是:2-十五烷基-1-胺乙基咪唑啉中间体和溴丙烯的物质的量比为1∶2.3,溶剂为二甲苯,回流反应时间为12 h,在此条件下,收率为84.7%。采用旋转挂片法和平皿计数法分别对产物的缓蚀性能和杀菌性能进行了研究。结果表明,在一定的实验条件下,产物对A3钢的缓蚀率可达57.87%,对大肠杆菌的杀灭率可达98.8%。

将铁基非晶材料和稀土镁球墨铸铁进行加工并有效复合,作为采油废水处理的微电解材料。研究了不同pH、铁基非晶和稀土镁球墨铸铁配比、微电解时间等对微电解处理效果的影响,实验结果表明,在铁基非晶与稀土镁球墨铸铁质量比为1∶15,pH为6,反应时间为30 min时,COD去除率可达52%,高于同样条件下以铁屑加活性炭(质量比为1∶15)为微电解材料时26%的COD去除率。

分别采用多管发酵法、滤膜法和酶底物法测定水中总大肠菌群、粪大肠菌群和大肠埃希氏菌,对3种方法的精密度、检测结果的一致性等进行了比较,总结得出水质检测实验室对此3个主要细菌学项目最佳的测定方法选择。结果表明,对清洁水样的检测可以选择滤膜法作为第一法,对重度污染水样的检测可以选择酶底物法作为第一法。

根据中试试验结果,设计采用预处理+水解酸化+MBR工艺处理某钞票纸厂生产废水。对于回用水还增加了紫外消毒工艺。1 a多的运行结果表明,系统出水COD Cr稳定在40 mg/L以下,优于《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)的要求。详细介绍了该厂废水处理工程的工艺设计及运行情况,并总结了该工艺设计存在的问题。

为节约水资源,提高水的利用率,降低生产成本,某煤化工企业将循环水排污水和反渗透浓水两类污水通过软化、超滤、反渗透等处理后,回用于循环冷却水补水。结合此工业中水回用工程,对中水回用水水质、相关的工艺及设备、经济效益等进行了分析。结果表明,工业中水回用是达到节约水资源,减少环境污染的必然趋势。

上海奉贤某日资食品加工企业废水处理系统采用活性污泥法处理生产废水和生活污水,该处理系统运行4 a后,出现曝气管腐蚀产生的铁锈堵塞微孔曝气管、微孔膜片老化等现象,严重影响了曝气效果,进而影响了处理效果。上海荣和环保科技有限公司研究确定了更换曝气管的维修方案,在保持污泥活性的情况下,8个工作日即完成曝气系统更换作业,使处理系统恢复到建设初水平。

将污泥消化处理产生的沼气用于脱水污泥的干化处理,该污泥热干化系统在上海市白龙港污泥处理工程中得到成功应用。该工程实现了污泥热干化工艺与污泥消化处理系统的有机结合,而无需外加能源,在提高脱水污泥含固率的同时最大限度地节约了能源消耗。作为国内第1座成功运行的污泥消化+干化处理工程,对该工程污泥热干化系统的设计及其特点进行研究对于国内类似工程的建设具有很好的借鉴意义。