美国作为全球最大的石油炼制国,对炼油污水的控制和处理对我国石化行业的可持续发展具有重要的参考和借鉴意义。分别从政策和技术角度对美国炼油污水处理现状进行论述,分析了中美炼油污水排放法规和标准间的区别;并依据美国炼厂的污水处理工艺和运行状况,探讨了美国炼油污水处理的特点。最后,根据美国现有政策和技术导向,指出炼厂自排污水低成本回用技术成为美国炼油污水处理的发展方向。

复合式膜生物反应器结合了传统膜生物反应器与接触氧化工艺的优点,能在维持稳定高效的有机物去除率前提下,有效减缓膜污染,减少剩余污泥的排放,并为同步脱氮过程提供良好环境,因此近几年逐渐成为研究热点。文章综述了其构成、工作原理、类型及在处理不同废水中的应用,并展望了今后研究的努力方向。

以北方某城市城镇污水处理厂常规水污染物(以BOD₅为例)日排放现状评价为目标,收集了该城市13家城镇污水处理厂3年例行监测数据,基于统计学的方法理论,分析了常规污染物(以BOD₅为例)的排放浓度分布特征。借鉴美国水污染物排放限值制定方法,对该城市城镇污水处理厂BOD₅日排放现状进行评价分析,并以此为例,探讨了地方城镇污水处理厂常规水污染物日排放评价分析方法。在此基础上,提出了该方法对地方及国家水污染物排放标准制定的借鉴意义,及其他需要进一步探讨的问题。

非均相Fenton催化法是去除水中难降解有机污染物的一种重要高级氧化技术,近些年以其效率高、污染少、材料来源广泛而受到人们更多的重视。介绍了现今主要的非均相Fenton催化降解酚类化合物的催化剂研究进展,包括零价铁、Fe₃O₄、Fe₂O₃、以碳、黏土、柱撑黏土、沸石、介孔二氧化硅等为载体的催化剂。最后提出了三个非均相Fenton反应的研究方向。

介绍了油水混合液在电磁场下的分离过程原理,建立了电磁场油水分离物理及数学模型,并进行了油水分离特性模拟研究,重点研究磁场强度、电流密度、入口流速、油滴粒径等关键因素对油水分离过程和流动特性的影响。结果表明:其他条件不变时,随磁场强度或电流密度的增大,分离效果增强,且存在一个临界电磁力值,只有当实际电磁力大于临界电磁力时,才能实现预期的分离效果;随入口流速的增大,油水混合流在电磁场中的分离作用时间减少,分离效果减弱;随油滴粒径的增大,分散油相受到的浮力增大,分离效果增强。

以广东省茂名市油页岩灰渣为原料,用碱法制备聚氯化铝(PAC),考察了酸溶条件对产品的铝浸出率与盐基度的影响。结果表明,以油页岩灰渣制备聚氯化铝的最佳酸溶条件为:酸的质量分数为12%,酸量比n(HCl):n(Al₂O₃)=10,酸溶温度为110 ℃,酸溶时间为3 h。此条件下,铝浸出率为62.92%,聚合氯化铝的盐基度为82.25%。

分别采用臭氧氧化和Fenton氧化工艺对合成氨工业废水生化处理后的排放尾水进行深度处理实验研究。结果表明,尾水COD为48 mg/L,BOD₅为8 mg/L,当臭氧氧化反应进行120 min后,出水COD最低,为41 mg/L,去除率为14.58%,B/C由0.16提高到0.31。在n(Fe²⁺):n(H₂O₂)=20.38时,Fenton氧化出水COD为18 mg/L,COD去除率达到64.58%,满足深度处理排放标准要求。研究结果表明Fenton氧化可以作为该尾水的深度处理工艺。

以光合竹为原料,研究了其制备活性炭的工艺条件,考察了活化剂浓度、固液比、活化时间以及活化温度等因素对活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响。实验结果表明,用化学法制备光合竹活性炭的最佳工艺参数为:以ZnCl₂为活化剂,ZnCl₂浓度为5 mol/L,活化剂浸渍时间为2 h,固液比为1:4,活化时间为60 min,活化温度为500 ℃。在此工艺条件下所制备活性炭得率为48.8%,亚甲基蓝吸附值为197.14 mg/g,碘吸附值为1 034.30 mg/g,样品质量指标接近净化用活性炭标准。

采用次氯酸钠(NaClO)氧化法对乙炔清净废水进行预处理。分别考察了废水的pH、温度、NaClO溶液加入量和反应时间对废水中NH₃-N和COD去除率的影响,用正交实验的方法确定了NH₃-N的最佳处理条件。结果表明,NaClO溶液加入量对NH₃-N去除率的影响最大,其次是废水的温度和pH,反应时间的影响最小,对于200 mL的废水,最佳处理条件为:废水的pH为8、温度为50 ℃、NaClO溶液加入量为5.5 mL、反应时间为5 min。此时NH₃-N、COD和TN的去除率分别为99.8%、51.9%和90.9%,游离氯的剩余量很低。

基于建立的固体样品青海弧菌生物毒性检测方法和理化指标分析,考察了A²/O工艺流程中污泥样品的水溶性和脂溶性污染物的生物毒性,结合有机物和重金属离子的含量,分析污染物在水处理过程中的去除特性。结果显示:污泥中脂溶性污染物的生物毒性远远高于水溶性污染物;随着处理工艺的进行,充氧量不断增加,污泥中的水溶性有机物和绝大多数重金属浓度都有所降低,然而其生物毒性却逐渐升高。与此相反,脂溶性污染物的生物毒性逐渐降低。

为了提高污水厂的剩余污泥好氧消化效率,在剩余污泥好氧消化过程中施加低压直流电场,研究不同电场条件下污泥中有机物(以MLSS表征)、总磷和沉降性(以SV表征)变化情况,探讨电场对污泥好氧消化效率的影响。结果表明:在直流电压为5 V条件下,间歇通电12 d后,通电1、2、3 h/d组,污泥的MLSS去除率分别达到39.50%、44.50%、44.75%,与未通电组相比,分别提高了33.90%、50.85%、51.69%。并且研究发现在1 h/d的电场条件下,一定周期内污泥的脱氢酶活性与细菌总数高于未通电组。实验表明低压直流电对污泥好氧消化性能有促进作用。

使用微电解-Fenton联合法对星形共聚醚合成过程中的废水进行处理,实验研究中将铁炭比、30% H₂O₂投入量、反应时间、初始pH作为考察因素。结果表明,在铁炭比为1:1、30% H₂O₂投入量为48 g/L、初始pH为2、反应时间为8 h时,所处理废水的COD去除率可达到92.9%,废水COD降低至260 mg/L,达到国家三级排放标准。

拟遭受突发性铬污染的水体为研究对象,采用铝电极板电絮凝法去除水中Cr(Ⅵ),考察电流密度、反应时间、溶液初始pH等操作参数对重金属离子Cr(Ⅵ)去除效果的影响,在最佳工况条件下,Cr(Ⅵ)的去除率达到99.99%以上。在模拟废水中投加4.0 mg/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),与不投加CTAB过程相比,反应时间同样为20 min,电流效率从104.7%上升到121.0%,去除率从84.56%上升到99.99%。两个反应过程均符合一级动力学模型。絮体SEM表征显示添加CTAB使絮体更加密实。

利用臭氧氧化法处理含硫皮革废水,研究了n(O₃):n(S^2-)、pH、反应时间对废水中S^2-去除效果的影响。实验研究表明,臭氧氧化法可以有效去除废水中的S^2-,且对COD也有一定的去除作用。在反应过程中n(O₃):n(S^2-)、pH、反应时间对S^2-的去除率影响很大。在pH=7.5,n(O₃):n(S^2-)=0.5时,60 min时臭氧氧化法对S^2-去除率可达96.24%。

通过改变回流比和污泥龄(SRT)考察其对A/O-MBR脱氮除磷效果的影响,结果表明:在整个运行过程中,不同回流比对氨氮的去除率都在96%以上。提高回流比,使得反硝化过程不能完全进行,从而导致出水NO₃^--N升高,脱氮效率降低。而SRT对NH₄⁺-N、NO₃^--N和TN没有明显影响。此外,在SRT=30 d,回流比较低时(回流比为2),厌氧释磷作用较为明显,而提高回流比(回流比为3),反硝化聚磷过程得到强化,反应器均能达到较高的除磷效果(95%以上)。而当污泥中TP含量达到饱和时,增加SRT至60 d,并不能有效改善除磷效果。

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO₂膜电极(N-TiO₂/Ti),并优化了制备条件。结果表明,n(N):n(Ti)=0.84:1、经450 ℃煅烧2.5 h制得的膜电极光催化性能最佳;与Cu电极组装斜置双极液膜反应器,可见光下考察光催化反应的影响因素。得出最佳降解条件为:初始pH=2.50,废水流量为85 mL/min,Na₂SO₄质量浓度为0.5 g/L,此条件下处理20 mg/L苋菜红120 min,脱色率可达90.1%;膜电极的重现性与重复性结果表明,6片电极60 min的脱色率为78.1%±4.0%;一片电极经6次循环60 min脱色率比初次减少了7.9%。

采用浸渍-焙烧法制备了Fe/TiO₂-Al₂O₃、Fe/CeO₂-Al₂O₃复合催化剂,以H₂O₂作为氧化剂,对亚甲基蓝废水进行降解处理,考察了催化剂加入量、H₂O₂加入量、pH、温度以及初始浓度的变化等因素对处理效果的影响。结果表明:Fe/TiO₂-Al₂O₃的催化性能稍优于Fe/CeO₂-Al₂O₃,并且在pH=5,温度为65 ℃条件下,当催化剂加入量为0.15 g、H₂O₂加入量为15 mL、反应时间为60 min时降解率即可达到97%以上。

以钛酸丁酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备了Ce/TiO₂复合粒子,并采用均匀沉淀包覆法,不经高温煅烧处理,制备出了 Fe(OH)₃/Ce/TiO₂复合型光催化剂。通过XRD、比表面、UV-Vis反射等对光催化剂结构进行了表征,并以染料活性红3BS为有机污染物的模型化合物研究其光催化活性。结果表明,与纯TiO₂相比,在改性前后晶形基本不变,Fe(OH)₃/Ce/TiO₂光催化剂在可见光区吸收能力增强,比表面增大,降解3BS的光催化能力有较大提高。用正交实验探讨了催化剂用量、溶液pH、降解时间等因素对3BS降解率的影响,实验得出在太阳光照射下,催化降解该染料废水的最佳条件:催化剂用量为0.8~1.0 g/L,pH为3,降解时间为90 min,在此条件下复合光催化剂对染料3BS的降解率为90%以上,COD去除率约为85%。

为了解决人工湿地基质堵塞问题,提出了新型复合人工湿地基质方案,主要研究了新型复合方案和传统单一方案对各种污染物的处理效果、有效孔隙率、水头损失和堵塞时间等内容,同时分析了新型复合方案与传统单一方案在同一深度处的基质堵塞情况。试验结果表明,在污染物的处理效果、有效孔隙率、水头损失和堵塞时间等方面,新型复合人工湿地基质方案均优于传统单一方案。

为了考察温度、pH和质量配比对印染废水处理性能影响,构建了以玄武岩纤维为载体、旋流散气管为曝气方式的生物接触氧化废水处理系统,试验研究了各工艺参数对处理性能的影响变化规律。结果表明:玄武岩纤维载体挂膜速度较快且在夏季具有较高的COD处理效果, HRT=20 h时,其COD去除率可稳定在75%以上,而低温下仅为40%左右,延长低温运行的HRT到39 h时,COD去除率可稳定在85%以上。另外,试验结果还表明,低温下系统最佳pH适应范围是7~7.5, COD的去除率最高可达89.5%,而C、N、P最佳质量配比则为100:5:0.5 。

通过在实验室内建立同时硝化反硝化(SND)装置,考察了供氧速率对SND脱氮的影响。结果显示,当供氧速率由50 mL/(min·L)提高至100 mL/(min·L)时,COD与NH₃-N去除效率变化不大,分别保持在96%与99%以上,而TN去除率由80%降低至70%左右。为研究造成脱氮性能差异的原因,采用批次试验测试了不同供氧速率下的脱氮过程。研究结果表明,供氧速率的增加不影响反硝化速率,但会提高碳氧化速率,从而加快有机物的消耗,缩短了反硝化的时间,从而造成TN去除率下降。

建立了一种同时测定水中三氯乙烯及其脱氯产物的气相色谱检测方法。采用顶空进样,毛细管柱分离,氢火焰离子化检测器检测,保留时间定性,峰面积定量。以三因子三水平正交试验法确定了最佳检测条件,各组分线性良好(R²>0.998),相对标准偏差3.79%~9.14%,平均加标回收率97.68%~119.18%。对氯代烯烃而言,灵敏度虽较电子捕获检测器低,但新方法操作简便、快速、干扰少、准确度也较高,能满足三氯乙烯污染修复中反应物及中间产物的检测要求。

以北方某煤化工有限公司污水处理厂工程为例,介绍气浮-A²/O-氧化絮凝-BAF三级处理工艺对焦化废水的处理效果及工艺参数。运行结果表明:气浮-A²/O-氧化絮凝-BAF三级处理工艺具有较好的处理效果,当进水COD、油类、酚、NH₃-N、氰化物质量浓度分别为1 300、670、200、150、10 mg/L时,出水COD、油类、酚、NH₃-N、氰化物质量浓度分别为100、5、0.5、15、0.5 mg/L,出水水质均满足《污染物综合排放标准》(GB 8978-1996)中的二类一级排放标准。

山东新时代药业有限公司抗生素生产园区采用预处理-水解酸化-生物强化一级处理-Fenton氧化-曝气生物滤池深度处理组合工艺处理抗生素制药废水,分析了工艺流程、运行参数和运行效果。出水水质达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)重点保护区域(修改通知单)标准。

以某机械加工生产废水的处理回用工程为例,介绍了“隔油+气浮+水解酸化+生物接触氧化+MBR”回用处理工艺特点、设计参数、处理效果及运行成本等,经过处理出水水质可以达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)要求。工程运行实践表明:该系统运行稳定、出水水质好,具有良好的经济效益与环境效益。

结合重庆市污水管理处对排水管网进行数字化管理的工程实例,介绍了基于虚拟专用网的污水管网数字化管理系统的设计方案和组成结构。由于管辖的污水管网覆盖面积大、流通里程长,因此采用逐级分区、区域分片和终端远传的分级分区监控布局设计。使用非对称数字用户线路挂载虚拟专用网的网络拓扑方案,实现对远程分散泵站的自动化控制和管理,同时实现对污水各项参数指标数据和图像的实时监控存储。测试结果表明,该污水管网数字化管理系统的数据传输实时性、可靠性较好,具备远程访问功能,达到了项目设计要求。

华北地区某净水厂以当地水库水为水源,原水受到有机物污染,水质受季节影响变化较大。为应对上述水质问题采用高密度沉淀池-V型滤池-超滤-臭氧加活性炭吸附的工艺流程,但该工艺流程较长,运行能耗较高。针对季节和水质变化,以供水安全可靠为前提,高效节能为目标,提出了水厂运行的多线程工艺流程。经节能评估,运行改进后可节能23.96%。

针对山东某石化公司废水处理的特点及处理系统运行现状,以节能减排为目标,提出了3个工艺优化方案,并以方案实施前后的实际运行监测数据评价了优化方案的实施效果。结果表明,污水厂优化方案实施后吨水处理电耗仅为实施前的23.4%,同时不再消耗地表原水和淀粉,出水酚浓度实现达标。