复合高分子絮凝剂近年来发展迅速并成为研究的热点。对无机复合高分子絮凝剂、有机复合高分子絮凝剂和无机-有机复合高分子絮凝剂的国内外研究现状进行了概述, 分析了复合高分子絮凝剂处理废水的优势及其发展面临的问题, 指出无机-天然有机复合高分子絮凝剂将是未来研究的重点。

印染废水因具有高色度、高有机物浓度、难生物降解的独特性质, 一直是国内外环境领域关注的重要水体污染源之一。零价铁由于其独特的性质, 已成为国内外研究处理印染废水的主要方向之一。介绍了零价铁的研究现状, 分析了零价铁降解印染废水的作用机理、动力学及影响因素, 着重介绍了近几年新兴的几种零价铁与其他水处理技术联用的复合工艺对印染废水的降解作用。最后, 对现存的一些技术问题进行了讨论。

随着对污水处理需求的不断变化, 水力旋流器的研究及应用也越来越广泛。介绍了水力旋流器的工作原理和发展历史, 概述了国内外对其分离过程的理论研究以及所面临的难题。并从结构参数优化、内部流场模拟和应用技术拓展等3个方面总结了水力旋流器的研究现状, 最后展望了水力旋流器的发展趋势。

结合低碳氮比污水特点, 评述了以内源提供有机碳源实现反硝化, 以及利用自养菌脱氮的厌氧氨氧化和氢自养型反硝化等新型生物脱氮技术, 介绍了它们在低碳氮比废水处理中的反应机理、应用进展、优势以及需要解决的问题。该项研究为经济高效地处理低碳氮比污水提供了理论依据。

主要探讨了多巴胺在污水处理中的优势、自聚-附着机理及其在膜技术和吸附方面的应用以及前景展望, 并对目前的研究热点——多巴胺与石墨烯复合材料在水处理中的优缺点与应用现状进行了比较, 指出多巴胺在污水处理方面具有良好的应用前景。

利用自行设计组装的高频电磁水处理器进行阻垢实验, 运用物理方法结合扫描电镜对垢样进行了分析, 结果表明, 该装置具有阻垢效果。采用紫外光谱和¹⁷O核磁共振技术探讨了装置的防垢机理, 结果表明, 该电磁水处理器能够改变水分子团簇大小, 使水的活性增强。对处理过程中水的电导率的测量表明, 经处理的水具有记忆效应。

考察了弱磁场对零价铁去除铜冶炼废水中重金属离子的加速作用。结果表明, 当稀贵车间废水初始pH为4.0~5.0, 微米铁粉投加量为0.1~0.5 g/L时, 预磁化和加磁均能加速零价铁对稀贵车间废水重金属离子的去除。在初始pH为4.0, 微米铁粉投加量为1.0 g/L的条件下, 对水淬车间高砷废水进行处理, 结果发现, 外加磁场对微米铁去除高砷废水中总砷仍有很强的促进作用。

以掺入比作为垃圾渗滤液与城镇污水协同处理掺入量控制指标, 不能反映渗滤液水质变化, 导致出现协同处理不达标的问题。采用SBBR工艺, 以老龄化垃圾渗滤液与城镇生活污水为对象, 研究以进水氨氮负荷作为协同处理垃圾渗滤液掺入量的控制指标。结果表明, 氨氮负荷对协同处理效果影响显著, 当协同处理氨氮负荷为0.24 kg/(m³·d)时, 出水COD、NH₄⁺-N和TN均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。以氨氮负荷为0.24~0.4 kg/(m³·d)控制老龄化渗滤液掺入量较适宜。

羧酸系阻垢剂具有对水环境无磷污染优势。通过实验对新型聚醚型羧酸系共聚物马来酸酐-烯丙氧基聚乙烯氧基羧酸钠(MA-APEC)、丙烯酸-烯丙氧基聚乙烯氧基羧酸钠(AA-APEC)及羧酸系聚合物水解聚马来酸酐、聚丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯的阻磷酸钙垢能力进行了对比研究。实验结果显示, 5种阻垢剂均可使磷酸钙晶体形貌发生改变, 但拥有强亲水性聚乙烯氧基链段的聚合物MA-APEC和AA-APEC具有更优异的阻磷酸钙垢能力。

采用水解酸化-厌氧-改良氧化沟多点强化氧化沟除磷工艺, 通过对前置水解酸化反应器、氧化沟水力停留时间及二沉池污泥回流比的调控, 对混合型城市污水进行除磷研究。结果表明, 当进水COD、TP平均分别约为557、5.9 mg/L, 总水力停留时间为17.5 h, 污泥回流比为1, 平均DO为2~4 mg/L, 无外加碳源时, 经上述工艺处理后, 出水COD、TP平均分别为54.9、0.9 mg/L, COD、TP平均去除率可分别达到90.1%、86.4%。水解酸化-厌氧-改良氧化沟工艺对混合型城市污水的除磷效果良好、稳定可靠。

过纯种分离获得LAS优势降解菌, 以活性炭纤维为载体挂膜形成强化吸附性生物膜进行洗浴废水处理实验研究;并在动态实验条件下, 与单纯活性炭吸附和普通吸附性生物膜处理工艺进行了对比。实验结果表明:在相同的反应条件下, 强化吸附性生物膜对LAS、COD的去除率比普通吸附性生物膜高7.63%和4.2%;当进水流量为1.5 L/h, HRT为4 h, 曝气量为1.5 mg/L时, 其对洗浴废水中LAS、COD和NH₃-N的去除率分别为87.14%、85.87%和74.89%。

以原位合成法制备的Al₂O₃/Fe₃O₄磁性粒子为载体, 采用低温水解法制备了TiO₂/Al₂O₃/Fe₃O₄磁载光催化剂。用XRD、SEM、TEM等对制备的磁载光催化剂的结构进行了表征。以25 mg/L苯酚为模拟污染物, 对制备的磁载光催化剂的催化性能进行了考察。结果表明:对于n(TiO₂):n(Al₂O₃):n(Fe₃O₄)= 60:5:1条件下制备的磁载光催化剂, 当光催化反应时间为120 min, 催化剂质量浓度(以TiO₂计)为1 g/L时, 降解苯酚的反应速率常数为0.022 3, 循环使用5次后, 反应速率常数仅下降0.004 1, 平均回收率可达85.06%。

对浙江某水厂生物粉末活性炭-超滤(PAC-UF)示范工程进行中试模拟试验, 考察了在连续曝气和仅反冲洗时曝气2种不同曝气方式下污染物的去除效果和膜压差的变化规律。研究发现, 工艺运行稳定后, 2种曝气方式下氨氮、COD_Mn的去除率差距不大, 而取消连续曝气条件下UV₂₅₄和溶解性有机物的去除率降低, 膜压差增长较快。

针对中老龄垃圾渗滤液中难降解有机物与高氨氮去除的难题, 提出了难降解有机物与硝酸盐氮的同步降解技术。通过试验考察了硝氮负荷、温度、pH及营养物质投加量等因素对系统去除效能的影响。结果表明, 硝氮负荷、进水pH、温度及营养物质投加量对系统处理效能的影响显著, 当pH为6.5~7.5, 温度为30 ℃, 硝氮负荷为0.08kg/(m³·d)时, 系统状况最佳。

试验以毛细吸水时间(CST)和离心后污泥含水率作为污泥脱水性能指标, 探讨了超声波与高分子絮凝剂阳离子瓜尔胶(CGG)及聚丙烯酰胺(PAM)联合作用对污泥脱水性的影响。结果表明, 单独超声波调理污泥, 当超声频率为20 Hz, 功率为60 W时, 最佳作用时间为20 s;超声波与CGG联合调理污泥, 当CGG投加量为900 mg/L时, CST由原污泥的470 s降低到76 s, 污泥离心含水率由原污泥的88.3%降低到75.3%;超声波与CGG+PAM联合调理污泥, 当CGG和PAM投加量分别为300 、120 mg/L时, CST和污泥离心含水率均明显降低, 分别降低到18 s和58.8%。

以咸阳某厂实际印染废水的氨氮、COD、色度为主要控制指标, 对铁炭微电解规整化材料的加工条件进行了研究, 结果表明:在TiO₂质量分数为6%, 铁炭比为1:1, 烧结温度为800 ℃, 黏合剂质量分数为2%时, 自制的微电解材料对废水的氨氮、COD及色度去除率分别可达到89.7%、78.0%、90.0%。在此基础上以铁炭微电解连续处理系统对该废水进行了处理研究。经过22 d的连续运行, 该处理系统的氨氮、COD去除率分别稳定在80%、70%以上, 色度去除率为90%。

采用厌氧折流板反应器(ABR)-好氧复合工艺处理生活污水, 该工艺以收集的曝气气体的提升作用取代回流泵实现混合液的回流, 能有效节省动力消耗。在进水温度为25 ℃左右, pH为 6.5～8.5的条件下对处理条件进行了优化, 结果表明, 该组合工艺脱氮除磷的最优条件: HRT 为7.5 h, 混合液回流比R1为 200%、R2 为50%, DO为 3 mg/L。在最优条件下, 处理出水水质稳定, 处理效果良好。

通过静态阻垢分散试验、水解稳定性试验、耐氧化性试验、缓蚀性能试验等, 筛选出综合性能好的阻垢剂水解聚马来酸酐、聚环氧琥珀酸和含有醚键的磺酸盐共聚物分散剂, 并用其配制成水处理配方。在模拟的中国石化长江流域企业循环冷却水运行水质下, 考察了配制的水处理配方的缓蚀阻垢性能, 结果表明, 所配制的水处理配方能满足高浓缩倍数、长周期运行条件下的无磷水处理配方的要求。

针对苯酚质量分数为4.407 3%的酚醛废水, 研究了聚氨酯软泡(SPF)对苯酚的静态、动态吸附特性及再生性能。结果表明, 常温下动态吸附60 mL废水, 当pH为2~4, SPF质量为3.899 0 g时, 苯酚去除率为97.53%;饱和SPF在常温下可用质量分数为6%的NaOH进行再生;经过80次疲劳实验, 苯酚去除率仍保持在94%以上(最大为98.76%)。Langmuir模型能更好地描述SPF对苯酚的吸附行为。

以热活化粉煤灰为原料水合法合成4A沸石分子筛。通过实验确定出合成4A沸石分子筛的最佳条件, 在最佳条件下合成的4A沸石分子筛的钙离子交换能力为308 mg/g。用合成的4A沸石分子筛处理垃圾渗滤液, 结果表明, 在pH为8的60 mL垃圾渗滤液中加入9 g 4A沸石分子筛吸附40 min后, 垃圾渗滤液中的NH₃-N、COD去除率分别为88%和74.2%。用粉煤灰合成4A沸石分子筛, 并将其用于垃圾渗滤液的处理具有一定的应用前景。

以黄麻粉末吸附处理含Cr(Ⅵ)废水, 考察了黄麻不同部位、粒径、pH、初始Cr(Ⅵ)浓度和吸附时间对吸附效果的影响, 进行了动力学和等温吸附研究, 利用扫描电镜表征了吸附剂表面形态。结果表明, 对于粒径为0.18 mm的黄麻叶, 当pH为1, Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100 mg/L, 吸附时间为60 min时, 可以达到较好的吸附效果;吸附过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线方程, 饱和吸附量为185.09 mg/g。以黄麻叶处理含Cr(Ⅵ)废水价格低廉、高效、快速, 其可用于水体重金属污染修复。

以油酸和二乙烯三胺或三乙烯四胺为反应原料, 首先进行酰胺化合成酰胺, 再通过酰胺环化反应得到咪唑啉中间体, 最后用亚磷酸二甲酯将油溶性的中间体进行转化得到水溶性的咪唑啉季铵盐缓蚀剂。考察了咪唑啉中间体与季铵化试剂的物质的量比、季铵化温度和反应时间等对合成产品缓蚀性能的影响。用失重法测出合成的水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂在模拟油田水腐蚀介质中对碳钢的缓蚀率>90%。

为实现油田污水的高效洁净处理, 提出了多效蒸发(multiple effect desalination, MED) 和蒸汽热力喷射器(thermal vapor compressor, TVC)联合处理系统。应用Aspen Plus工具建立了MED-TVC系统的工艺流程模型, 并进行了模型验证。在此基础上, 分析了TVC对MED工艺的优化效果, 研究了工作蒸汽压力和TVC引射位置对系统热力性能的影响。研究结果表明:增加TVC装置及提高其工作蒸汽压力均能有效改善MED系统性能;优化TVC引射位置可以使系统造水比提高12%, 冷凝水流量减少22.54%。

为快速消解循环水中的羟基亚乙基二膦酸(HEDP), 利用XPA系列光化学反应仪, 采用紫外光催化氧化法对循环水中的HEDP进行消解。研究了氧化剂种类及用量、消解时间、pH等参数对HEDP消解率的影响, 确定了最佳反应条件。实验结果表明:当氧化剂Na₂S₂O₈质量浓度为1.0 g/L, 紫外光照时间为8 min, pH为7左右时, HEDP的消解率可以达到98%以上。实验测定值的相对标准偏差<1%, 精密度较高。该方法简单快速, 重现性好, 具有良好的应用前景。

佛山市某印染企业废水产生量约为2 000 m³/d, 采用HA-MBR-臭氧的处理工艺。运行结果表明, HA段对废水色度、COD去除率分别为54%～65%、48%～58%;MBR段对废水COD、色度和氨氮的去除分为2个不同阶段, 16～45 d为Ⅰ阶段, 46～70 d为Ⅱ阶段, 相对于Ⅰ阶段, Ⅱ阶段的COD、色度和氨氮去除率明显上升, 至此阶段, COD、色度和氨氮去除率分别达到94%～98%、78%～84%和88%～92%;臭氧对废水色度和COD去除率分别为58%～78.1%和25%～46%, 出水色度为27～43倍。出水水质满足相关排放标准和回用水水质要求。直接运行成本为4.03元/m³。

鄂尔多斯某煤化工厂回用水处理装置主要进水水源为污水处理装置出水、循环水场排污水及脱盐水站的排污水, 采用匀质池+高效澄清器+多介质过滤器+超滤及反渗透的组合处理工艺, 出水用作循环水场补水。本回用水处理装置已经建成运行近1 a, 运行结果表明, 装置运行稳定, 出水水质达到《污水再生利用工程设计规范》(GB50335—2002)中再生水用作循环冷却系统补充水的水质标准。

污水站升级改造是污水站设计的一项重要工作。介绍了某乳饮料厂污水站的改扩建工程, 其在充分利用原有构筑物的基础上, 以“气浮+A/O”为主体工艺, 更替年久失修设备, 新建调节池、二沉池、污泥浓缩池等, 优化配置各处理构筑物, 使改造后污水处理站的处理能力和处理效果满足现有生产规模的要求, 出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。

针对厌氧前置氧化沟生活污水处理厂存在的出水总磷不能稳定达标的问题, 采用烧杯实验, 研究了投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)对生活污水总磷去除率的影响。实验表明, 当PAC投加量为15.0 mg/L, pH为5.0～8.2时, 出水总磷降到0.5 mg/L以下。采用上述条件在氧化沟出水口投加PAC, 连续监测了二沉池出水口总磷浓度, 结果表明, 通过在氧化沟出水口投加适量的PAC, 可保证出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)和《广东省水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)一级排放标准的要求。

以白山市污水厂CAST工艺为例, 探索了中小型污水处理厂的节能降耗措施, 重点分析了自动控制过程的节能降耗效能。结果表明, 采用自动控制等节能措施后, 耗电量约在0.3 kW·h/m³左右, 在保证出水水质达标的前提下可实现节能降耗。