药品及个人护理用品(PPCPs)在环境中普遍被检出,并被报道能够对环境产生不良效应,已引起全球的广泛关注。污水处理厂(STPs)是PPCPs的重要污染源之一,同样也是集中去除该类污染物的关键途径。STPs内PPCPs的进水质量浓度可达μg/L量级,出水质量浓度多为ng/L量级。PPCPs自身的理化生性质和STPs的运行参数(温度、pH、HRT、SRT、系统中微生物)会对PPCPs的去除产生一定的影响。
综述了气浮工艺气泡、颗粒特性及其碰撞、黏附效率的实验和理论模型研究成果,发现新模型考虑了微流体动力学参数、颗粒分形特征、湍流环境条件、气泡表面污染特征及其可滑动性等因素对碰撞效率的影响,以及表面张力动力学参数、多粒径气泡组合、颗粒多体交互作用、多粒径颗粒在气泡表面的堆积排列、诱导时间作为变量等因素对黏附效率的影响,更全面、客观地揭示了气泡-颗粒碰撞、黏附行为的本质。
从膜过滤阻力角度,分析了自生动态膜的形成过程和形成机理;对自生动态膜组件形式和自生动态膜反应器进行了简单的分类;从曝气方式和强度、出水水头、污泥性质和膜基材特性4个方面分析了影响自生动态膜稳定运行的因素。虽然自生动态膜技术相比其他的水处理技术有巨大的优势,但该技术还尚未完全成熟,相关的研究工作还需要持续进行。
以玉米淀粉为原料,经接枝共聚反应合成了淀粉接枝丙烯酰胺。对产物进行了红外光谱、元素分析和极限黏度表征。考察了pH、接触时间、Cu2+初始浓度对产物吸附Cu2+的影响,并进行了吸附动力学、等温吸附研究。结果表明:在pH=6时,淀粉接枝丙烯酰胺对水溶液中的Cu2+有良好的吸附效果;吸附过程符合Freundlich等温式,且与拟二级动力学方程吻合,化学反应为吸附控制步骤。
利用自制的褐煤基活性焦对固定床加压气化废水进行了吸附实验研究,考察了活性焦用量、停留时间对废水处理效果的影响,测定了活性焦的吸附等温线和动态吸附容量。实验结果表明,对于COD为3 330 mg/L的气化废水,在水焦比为30:1,停留时间为2 h的条件下,COD去除率可达到60%左右;活性焦的Freundlich吸附等温经验式为qe=7.12×10-3×Ce1.23,对COD的动态吸附容量约为145 mg/g。
以硫酸氧钛(TiOSO4)为钛源,过氧化氢(H2O2)为络合剂,采用低温水热法合成了过氧改性纳米TiO2溶胶。利用X射线衍射、红外光谱和透射电镜对合成产物进行了表征,并以苯酚废水为处理对象,对合成产物光催化降解苯酚的影响因素进行了考察。结果表明,合成的产物为直径约10 nm、长约50 nm、结晶良好、分散均匀的锐钛矿型纳米TiO2溶胶;当TiO2质量浓度为200 mg/L,体系pH为4~8,苯酚初始质量浓度<20 mg/L时,在紫外光条件下反应180 min,苯酚降解率可达98%。
利用电絮凝法处理含砷铜冶炼废水,采用单因素实验及响应面法对影响因素进行了研究,优化了处理条件,并运用XPS技术测定了固体中As、Fe的存在形式,探讨了作用机理。结果表明,响应曲面模型对电絮凝除砷行为拟合较好;在拟合的最佳条件下处理此冶炼废水,砷的去除率可达99%以上。XPS分析结果表明,固体中的Fe主要以Fe3+形式存在;部分As3+发生了氧化反应,生成了As5+。
采用次氯酸钠、臭氧及芬顿试剂化学氧化法对焦化废水进行预处理,考察了3种药剂对焦化废水CODCr、氨氮的去除效果及废水可生化性的提高。结果表明,次氯酸钠氧化处理对焦化废水中氨氮的去除率较高,但对废水可生化性的提高不大;臭氧氧化处理对焦化废水中CODCr和氨氮的去除率均较低,但对废水的可生化性提高迅速,反应3 min后废水的可生化性即可由0.068提升到0.281;采用芬顿试剂氧化处理,在较佳条件下,废水的可生化性可达到0.445,但运行成本高。综合考虑,采用臭氧氧化预处理焦化废水更具优势。
探索了几种处理技术对炼油废水反渗透浓水的处理效果。结果表明,相比于Fenton法和铁炭微电解法,超声波辅助Fenton法以及吸附-生物再生法对炼油废水反渗透浓水的降解效果较好,COD去除率可达到80%,出水COD均低于60 mg/L,且出水油质量浓度均小于1.0 mg/L。从工艺可行性来看,吸附-生物再生法具有成本低、无二次污染的优点,更适合于实际应用。
采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维网上负载TiO2薄膜。通过正交实验,考察了胶液配比、焙烧温度及涂覆次数对TiO2薄膜光催化降解苯酚性能的影响,得到玻璃纤维网负载TiO2薄膜的最佳制备条件:胶液配比为V乙醇:V钛酸丁酯=10:1,焙烧温度为500 ℃,硝酸(1+4)体积为2.5 mL,涂覆次数为3。重复实验结果表明,最优条件下制备的玻璃纤维网负载TiO2薄膜的重复使用性良好。 SEM的观察结果表明,玻璃纤维网表面明显负载着厚实的TiO2薄膜。XRD分析表明,玻璃纤维网上负载的TiO2为锐钛矿型。
针对低温低浊淠河水,分别选取聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)作为混凝剂对其进行处理,通过烧杯实验,确定了最佳投加量和最佳pH范围。结果表明,在水温较低(<10 ℃)的情况下,PAFC的混凝处理效果优于PAC,PAC和PAFC的最佳投加量分别为14.4、12.8 mg/L。水体的pH对混凝处理效果影响显著,在pH<6.3时,2种混凝剂的处理效果都不是很好,PAC处理的最佳pH为8.2左右,PAFC处理的最佳pH为9左右。在实际应用中,可以通过调节pH来提高处理效果。
通过混凝实验对典型反渗透浓水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+和总硅的去除进行了研究,探讨了浓盐水结垢离子的去除方法。结果表明,盐效应是化学混凝的重要影响因素;高pH有利于Ba2+和Sr2+沉淀;同时,在镁硅比较低的情况下(镁硅比为1:1),提高pH是发挥水体金属离子对硅吸附和沉淀作用的有效方法。化学混凝对反渗透浓水各结垢离子的去除可以达到浓水反渗透回用容许要求。
采用“水解酸化+SBR+微滤”工艺处理制浆造纸中段废水。试验结果表明,在原废水CODCr为1 100~1 500 mg/L、pH为6.8~7.2,水解工艺水温为 25~30 ℃、HRT为6 h、碳氮比为60:1,SBR工艺反应时间为8 h、温度为34~38 ℃的条件下,组合工艺对废水CODCr、氨氮、总磷、SS和TOC的平均去除率分别为91.8%、93.8%、94.7%、100%和91.4%,出水水质达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)的要求。微滤膜置于生化反应后,降低了膜污染,同时对污染物质有一定的拦截效果。
以内蒙古准格尔旗高岭石为主剂,添加粉煤灰酸浸液,针对不同水质合成了不同n(Al3+)/n(Fe3+)的复合阳离子无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝铁(PAFC)。产品状态有液体和固体2种。液体呈红棕色,密度为1.20~1.84 g/cm3,盐基度为37.54%~49.13%,w(Al3+)≥8.28%,w(Fe3+)≥2.36%。产品经Ferron逐时络合光度法测得w(Alb)≥75.83%、w(Feb)≥71.75%;IR谱显示产品PAFC中既有羟基桥联的铝,又有羟基桥联的铁。絮凝实验结果表明,产品PAFC有较好的絮凝效果和较快的沉降速度。
采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)-接触氧化工艺处理碎煤加压气化废水,考察了污染物的去除效果及关键工艺参数。结果表明:当EGSB水力停留时间为48 h时,其出水COD、总酚、挥发酚分别可达500~800、150~200、20~40 mg/L,去除效果较好。当接触氧化停留时间为64 h时,COD去除率达70%以上,总酚去除率为80%左右,挥发酚全部去除。接触氧化出水经臭氧氧化-好氧流化床处理后,出水主要指标可达到GB 8978—1996的一级标准要求。
以某高含盐垃圾渗滤液为研究对象,通过投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)和助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)对其进行混凝沉淀预处理。单因素试验和正交试验结果表明,最佳混凝条件为PAC投加量为1 050 mg/L,PAM投加量为0.8 mg/L,PAM的投加时间在距离PAC投加之后7 min。在上述最佳处理条件下,原水COD由4 876 mg/L降至2 436 mg/L,COD去除率达50.04%。
通过模拟水解酸化-好氧工艺,并以模拟印染废水为处理对象,比较分析了50%与80% 的回流比下,水解酸化池与好氧池中污泥胞外聚合物与微生物疏水性的变化,探讨了最适回流比。结果表明,回流比为80%的工艺的污泥胞外聚合物、微生物疏水性及污泥性质优于回流比为50%的工艺。
针对天津石化公司不同补水,对部分厂家的低磷和无磷药剂进行了实验室评价,通过静态阻垢、电化学测试、旋转挂片的方法,考察了不同药剂的稳定性和缓蚀阻垢性能,以为中试试验和现场应用提供可靠的技术依据。该项研究为初步筛选出即符合排污标准,又能保证生产要求的阻垢缓蚀药剂做了一定的技术储备。
针对绥中36-1油田油藏条件,开展了纳滤软化海水与绥中36-1油田地层水及油藏的配伍性研究。利用ScaleChem结垢软件对软化海水在不同温度、压力下的结垢倾向进行了预测,并进行了岩芯伤害性实验。结果表明:软化海水在温度为65 ℃条件下,压力为 0~20 MPa范围内,没有结垢物质生成,在压力为12 MPa条件下,温度为0~100 ℃范围内,也没有结垢物质生成;软化海水可以任意比例与地层水混合,无沉淀生成;软化海水的渗透率伤害仅为11.9%,对地层为弱伤害。纳滤软化海水可用于海上油田注水。
对于大型油田企业来说,提高废水除油率,降低处理成本具有重要意义。通过分析加压溶气气浮法中气泡与絮粒的黏附形式,并依据气核-嵌合絮凝共气浮理论,设计了新型气核-嵌合絮凝设备。详细阐述了新型气核-嵌合絮凝设备的构造、工作流程及特点,通过油田中试验证了该设备的高效性和经济性,并对今后气核-嵌合絮凝技术及其设备的研究发展方向提出了建议。
基于岛津离子色谱仪和Shodex色谱柱,建立了一种测定水中ClO2-的方法。该方法在ClO2-质量浓度为0.20~2.00 mg/L范围内有良好的线性相关性,相关系数R2=0.999 9,最低检出质量浓度为0.013 mg/L,平均加标回收率为93.63%,平均相对标准偏差为0.52%,无显著性差异。该测定方法具有较高的准确度和较好的精密度,可很好地测定饮用水中的ClO2-。
介绍了河南某木糖生产企业的废水处理工程。该工程采用污污分流,经“预处理+EGSB+CASS+气浮”工艺处理高浓度硫酸盐木糖废水。运行实践表明,工艺运行稳定,经济可行。当综合进水COD<4 000 mg/L、BOD5<1 500 mg/L、硫酸盐<1 200 mg/L时,出水可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的二级标准。
合成制药废水成分复杂、COD高、难生物降解,采用调节-Fenton氧化-厌氧-好氧工艺对其进行了中试处理研究,取得了设计参数,并进行了工程优化设计。调试运行结果表明,该工艺可使处理出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级标准要求。
对大连某电子公司新建电泳车间废水站进行了工程设计,设计处理规模为24 m3/d。根据废水水质、水量特点,采用废水调节+序批式Fenton催化氧化+混凝沉淀+砂滤的工艺流程。工程运行结果表明,CODCr、SS去除率分别为90.9%、98.3%。工程自动化程度高,除定期药液补充、清洗电极及干泥外运之外,实现了无人值守。经过300 d的稳定运行,系统处理出水水质可稳定达到并优于《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627—2008)的要求,吨水处理费用约3.89元。
某铁路机务段废水含石油类物质较高,原有处理设施处理后的出水不能达标排放。通过加设油水分离装置和生物接触氧化单元,以及在末端增设过滤深度处理装置,并采用二氧化氯消毒等技术措施对原有处理设施进行了升级改造。运行实践表明,改造后出水水质稳定(SS<5 mg/L,COD<30 mg/L,浊度<3 NTU),满足《铁路回用水水质标准》(TB/T 3007—2000)要求。改造工程废水回用率>50%,减少向淮河排放COD 27 t/a,石油类21.06 t/a,每年可节约资金30.77万元,经济效益和环境效益显著。
盐酸氨丙啉碱性高浓度有机废水含有大量氯化钠、氢氧化钠、嘧啶类杂环化合物、甲醇、氯仿和其他未知有机物,常规的生化治理成本高且效果差。采用中和+低温沉降+树脂吸附+蒸发浓缩的技术路线可对该废水进行有效治理,所得氯化钠符合工业盐要求,蒸发冷凝水可返回车间作为工艺用水回用。经工程验证,该工艺处理成本约为256元/m3,仅为常规方法的20%,具有很好的经济和社会效益。