水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,因其具有吸附性能强、环境友好、可具备特定功能等诸多优点而倍受环保研究人员的青睐。近年来水凝胶作为一种新型重金属吸附材料在水处理领域中得到了特别的重视,并取得了显著进展。对壳聚糖类、丙烯酰胺类、天然高分子接枝类三类代表性水凝胶的制备及吸附处理重金属废水的研究成果进行了较系统的梳理和总结,并对目前国内外的研究进展进行了分析和讨论,进一步指出了今后的研究重点和方向。

微藻在废水处理方面有着极大的优势,在去除氮磷、降解有机物质、吸附和富集重金属的同时,还能提炼油脂和作为养殖业的饲料。文章主要介绍了微藻去除废水中氮磷,降解有机物以及吸附和富集重金属机理和近年来微藻废水处理技术的发展现状。

油田压裂返排液具有高黏度、高浊度、高COD、高稳定性的特点,采用单一工艺技术无法实现达标处理。针对此,文章综述了目前油田压裂返排液组合深度处理工艺,分析并指出了各组合工艺的技术特点、适用条件及存在问题,并展望了未来压裂返排液处理技术的潜在发展方向。

发电机内冷水在空心铜导线内运行,这一特殊环境要求其必须达到绝缘、不腐蚀、不结垢的要求。影响内冷水腐蚀和堵塞的因素包括溶解氧、pH、CO₂等,通过提高内冷水pH和控制溶解氧含量能够解决这一问题。根据原理不同,内冷水处理技术可分为缓蚀剂法、换水法、小混床法、碱性处理法和氧含量控制法,介绍了这些方法的原理和应用,并对每种方法进行了评价。对于目前国内处理技术存在的小混床周期短、pH偏低等问题提出了建议。

实验构建折流板式微生物燃料电池,以模拟有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以模拟含铜废水为阴极液,探讨折流板式MFC对产电性能及废水处理的影响规律。结果表明:当阴极液CuSO₄为5000 mg/L时,折流板式MFC的产电性能最优,开路电压最高为666 mV,功率密度最大为88.0 mW/m²,电流密度最大为491.7 mA/m²。折流板式MFC能有效处理有机废水和含铜废水,对有机废水COD的去除率最高可达74.9%;对Cu²⁺的去除率最高可达到95.8%。折流板式MFC可回收铜,阴极板上的沉积物经XRD检测,为Cu₂O和单质铜的混合物。

设计构建了1套新型可旋转的太阳能集热-减压膜蒸馏脱盐系统装置,以太阳能集热提供热源,以3.5%的氯化钠溶液模拟海水进行脱盐实验。研究了不同进料液温度、冷侧真空度、进料液流量对膜组件性能的影响,以及1个工作日内膜通量、淡水电导率和截留率的影响变化。结果表明:当系统运行稳定时,膜组件入口进料液温度、冷侧真空度和进料液流量是影响系统性能的主要因素,且在1个工作日内系统所产淡水的电导率可达到10μS/cm以下,截留率可达到99.9%以上。

通过自制的高效铁基生物絮凝剂对石英纯化工业实际废水进行脱色。考察了铁基生物絮凝剂投加量、pH、搅拌强度、自由沉降时间对色度去除效果的影响。实验结果表明:生物絮凝剂可以高效降低工业石英纯化工业废水色度;酸性条件有利于石英纯化工业实际废水的脱色;在pH=5.0,投加量为1.0%(体积分数)、搅拌强度为50 r/min和自由沉降时间为25 min的条件下,处理后废水的色度可达14,去除率达到98.9%。处理后石英纯化工业废水的色度低于《工业用水水质》(GB/T 19923-2005)回用标准限值。

为了考察Fe²⁺/Na₂S₂O₈/H₂O₂氧化体系对实际印染废水的处理效果,首先试验确定Fe²⁺/H₂O₂和Fe²⁺/Na₂S₂O₈氧化体系的最佳药剂投加量以及Fe²⁺/Na₂S₂O₈/H₂O₂氧化体系的最佳pH,基于最佳pH条件下以药剂投加量为自变量,废水COD去除率为响应值,通过Box-Behnken设计方法设计试验,利用响应曲面分析优化,以优化结果为基础,改变氧化体系中药剂的投加时间与顺序,得出Fe²⁺/Na₂S₂O₈/H₂O₂氧化体系最优工艺参数,经过90 min反应后,出水COD达到纺织染整行业废水排放限值。

分别采用接触氧化组合工艺和MBR组合工艺处理医院生活污水,对处理效果及运行费用进行了对比。结果表明:接触氧化组合工艺处理效果受填料比影响较大,当填料比为20%时,对COD、氨氮、浊度的去除率最高分别为88%、88%、96%;处理同样医院废水的情况下,MBR组合工艺对COD、氨氮、浊度的去除率最高分别为75%、79%、98%,由于截留能力的差异,MBR出水中的微生物含量显著低于接触氧化出水,在满足排放标准情况下,MBR组合工艺的消毒剂用量相对较低;经济分析表明,同等规模的组合工艺,两者的总投资相差不大,MBR组合工艺的运行费用略高。

采用A/O工艺和接触氧化法,投加生物促生剂强化处理印染废水。研究了投加促生剂前后COD、氨氮、微生物数量、污水中成分的变化。结果表明投加0.10%促生剂,COD基本维持在100~200 mg/L,去除率提高到85%左右,氨氮稳定在10~15 mg/L,去除率提高到75%~80%,微生物数量维持在4.5×10⁸~4.8×10⁸ CFU/mL。当促生剂的投加量增加到0.15%时,出水COD基本保持在100 mg/L以下,去除率在90%左右,载体上微生物数量维持在5.2×10⁸ CFU/mL。出水中主要物质有2种,邻苯二甲酸二异丁酯仍然是主要残留物质,但浓度比投加前降低了很多。

采用自制的双通道工业循环冷却水分析实验台和磁电协同式工业循环冷却水阻垢处理器对火电厂循环冷却水进行了动态模拟阻垢实验研究。通过正交实验,优化了影响阻垢率的实验参数;通过对换热铜管表面的CaCO₃水垢晶体所进行的SEM和XRD分析,研究了经电磁场协同处理后,水垢晶体中文石和方解石含量的变化。研究表明,在脉冲方波占空比为70%,脉冲方波频率为100 Hz,水流速度为0.870 m/s,离子棒电压为5 kV时,在动态模拟实验运行30 h后,阻垢率可达78.23%。经最佳方案组处理后的方解石晶体的生长受到抑制,促进了文石晶体的生长。

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料,采用水溶液聚合法得到了一种四元共聚物(MAPS)硅垢防垢剂。通过单因素实验并以硅垢防垢率为评价指标来确定共聚物最佳合成条件:单体总质量分数为30%,n(MA):n(AA):n(SMAS):n(PEG)=1:1:0.4:0.03,引发剂投加量为8%,反应温度为85℃,反应时间为3 h。在防垢剂加量为100 mg/L时,硅垢防垢率为76%;在防垢剂投加量为60 mg/L时,碳酸钙垢防垢率为91%。

采用A/O-MBR工艺对填埋场垃圾渗滤液进行了短程硝化反硝化脱氮研究。实验结果表明:系统驯化后稳定运行,COD去除率达到80%以上,NH₄⁺-N、TN的平均去除率分别达到99.2%、92.2%;O_Ⅰ与O_Ⅱ池中NO₂^--N平均积累率分别达到91.7%、95.6%,表明系统主要的脱氮方式为短程硝化反硝化;过高或过低的DO都会影响NO₂^--N积累,硝化过程中的最佳DO为0.7~0.9 mg/L。PCR技术分析表明,A池中的优势菌种是反硝化细菌,占有率为70%;O_Ⅱ池中的优势菌种是AOB,占有率为67%。

以钛片为基底,SnO₂+Sb₂O₅为中间层,自制氧化铅电极用于苯酚的电化学降解。试验结果表明,自制电极具有良好的苯酚去除效果:在室温为15℃,电极间距为15 mm,电流密度为16 mA/cm²,苯酚溶液pH为6.3,导电介质Na₂SO₄浓度为0.25 mol/L时,电解300 mL初始质量浓度为100 mg/L的苯酚,4 h后去除率可达91.89%。研究降解过程中苯酚初始浓度、pH、导电介质、电流密度、电极间距等因素对苯酚降解过程的影响。在此基础上对苯酚降解影响较大的初始浓度、pH、电流密度3个因素优化,通过响应曲面分析交互影响和单因素影响,结果表明,三者交互影响不大,苯酚初始浓度影响最大,pH影响最小,与单因素影响分析结果吻合。

制备了玻璃负载纳米TiO₂/SiO₂光催化膜,以甲基橙溶液作为模拟废水研究了其光催化性能,分别考察了光催化膜中m(TiO₂):m(SiO₂)、膜厚度、使用次数和中试扩大以及再生方式对甲基橙模拟废水降解率的影响。试验结果表明,在太阳光下照射4 h,厚度为200~400 nm的光催化膜对10 mg/L的甲基橙模拟废水降解率为84%,失活的光催化膜可用模拟风、光、酸雨和人工清洗方式再生。纳米TiO₂/SiO₂光催化膜可应用于光催化水处理设备、建筑易清洁玻璃和太阳电池玻璃。

介绍了3.0G聚酰胺-胺(PAMAM)的改性方法,用制备好的改性PAMAM处理含油废水。综合考察絮凝剂添加量、pH、温度与辅助絮凝剂可溶性淀粉浓度等因素对含油废水的处理效果。结果表明,在pH为9,温度为40℃,改性PAMAM质量浓度为100 mg/L的条件下,含油废水的COD去除率为75%,除油率为80%。

为了提高氧化石墨烯(GO)的比表面积和吸附性能,采用氢氧化钾对GO进行高温固相活化,制备出活化氧化石墨烯(GO_KOH),并将其用于对水中阴离子染料甲基橙(MO)的吸附研究。结果表明,GO_KOH的比表面积可达672.48 m²/g。GO_KOH能在较宽的pH范围内实现对MO的高效去除,去除率高达94.87%,吸附平衡时间约为150 min。准一级和准二级动力学拟合的理论平衡吸附容量分别为549.87 mg/g和549.45 mg/g,Langmuir模型的饱和吸附容量为632.91 mg/g。该吸附过程受边界层扩散与颗粒内扩散两个步骤控制,符合二级动力学模型和Langmuir模型,并主要以化学吸附为主。

为解决某工业区高盐工业废水达标排放问题,采用物化(活性污泥吸附、混凝沉淀)-水解酸化-A²/O组合工艺对该废水进行试验研究。结果表明,剩余活性污泥经简单驯化后对高盐废水中铅的吸附去除率可达99%以上;水解酸化段将B/C由进水的0.13提高到0.27;整个处理系统对该废水的处理效果显著,出水COD、TN、NH₃-N、TP分别为45、7.3、2.0、0.3 mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

蒸汽加热器是油田生产中广泛使用的一个热交换设备,在原油开采、炼制、天然气加工等装置中占有较大的比重。南海某海上油田用蒸汽加热器的换热界面温度在190℃左右,热交换界面极易结垢,运用Scalechem结垢预测软件对其结垢趋势进行预测并与现场垢样分析结果进行对比,确定其主要结垢类型为CaSO₄垢。研究开发了一种可抑制高温下CaSO₄结垢的阻垢分散剂TS-50610F,当换热介质温度低于180℃时,阻垢剂TS-50610F的加入量达到150 mg/L,阻垢率可达到93%以上。

为了治理甘氨酸生产过程中的含氨废液,研究了其中氨氮和乌洛托品的脱除和分解规律。基于这些规律,用"抑制乌洛托品分解+精馏脱氨"工艺对含氨废液进行处理。在废液pH=12,精馏塔釜温度为100℃的条件下,塔顶获得质量分数为22%的氨水;塔釜出水氨氮小于15 mg/L,乌洛托品分解率低于2%,可作为乌洛托品水溶液回用于甘氨酸合成工艺。氨氮综合回收率超过99.9%,乌洛托品回收率达到98%以上。

利用臭氧的强氧化、微生物降解以及MBR的强截留作用,构建了二级牡蛎壳固定床,即OOFR(臭氧-牡蛎壳固定床)-AOFB(曝气-牡蛎壳生物固定床)-MBR深度处理污水厂尾水工艺流程。为期90 d的小试结果表明,该工艺可高效地去除尾水中的C、N、P以及悬浮物。臭氧边界投加量为40~110 mg/L,在臭氧最佳投加量90 mg/L下,系统的COD、NH₄⁺-N、TP的平均去除率分别达83%、99%、65%,平均出水COD、NH₄⁺-N、TP分别为6、0.1、0.14 mg/L,浊度低于0.1 NTU,pH为7.4~7.8,完全满足反渗透处理进水的要求。

渤海油田某井口小平台生产出的油气水在平台进行计量后通过海底管线输送到下游浮式储油轮(FPSO)进行处理,此FPSO处理负荷随着上游平台的综合调整和大泵提液等措施逐渐加大,从而个别上游平台的产能受到下游处理能力的限制,无法实现提液增产。渤海油田首次在上游井口小平台使用旋流气浮+双介质过滤二级污水处理,并配合使用综合处理剂,处理效果良好,满足回注指标要求。

对还原-偶氮分光光度法测定水中硝基苯类实验装置进行改革,研究并建立了分析测定的优化实验条件。在此实验条件的基础上,对测定方法中的显色酸度、样品空白等测定条件进行了优化和补充;增加了苯胺类样品空白实验,解决了苯胺类样品及空白样品与体系酸度调节条件不一致的问题;同时拓宽了校准曲线的测定范围。硝基苯质量浓度在0~1.6 mg/L范围内线性关系良好,方法检出限为0.004 mg/L。用优化改进后的测定方法对水质硝基苯标准样品和实际废水样品进行分析测定,样品测定精密度(n=6)小于3%;加标实验回收率达到96.4%~101.8%。

以三维丰海公司毒死蜱环化废水的深度处理工程为实例,介绍了该工艺的特点、设计参数、处理效果及运行成本。处理后最终出水水质良好,COD、BOD₅、NH₃-N、SS的去除率分别高达99.7%、99.7%、99.3%、99.0%,总盐分也由30000 mg/L降至357 mg/L,出水指标优于国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准,可直接回用于循环冷却水的补充用水。

针对安徽某年产10万t纱管纸企业所排放的高COD、高SS及低氮磷含量废水,采用气浮-水解酸化-IC-曝气池工艺进行处理。运行结果表明,在合适的氮、磷营养配比条件下,COD去除率可达97%以上,系统出水水质稳定且各主要污染物指标均优于《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)。对系统运行中出现的问题进行了分析,并提出了相应措施,可为同类废水处理工程提供借鉴。

针对生产甲基磺草酮过程中会产生多股高浓度难降解有机废水的情况,通过1套先深度预处理,提高可生化性,后续生化处理的工艺来解决该问题。工程设计规模200 m³/d,经该套工艺处理后,出水水质:pH为6~9、色度为30、COD ≤ 100 mg/L、CN^-小于0.5 mg/L。废水经处理后达《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)表4中一级标准。

实验室常常用碱性过硫酸钾消解法测水样中总氮,但实际操作中常出现标准曲线线性相关性较低,空白值偏高等问题,对测试结果影响加大。通过对总氮测定中空白水样的选择、试剂的纯度、配制的方法、贮存时间、消解温度和时间、盐酸加入后的反应时间及比色皿槽差等因素的分析和探讨,提出了改进意见和确定了最优实验条件。并在此条件下测量和验证矿山废水总氮测量值的准确性和精确度,从而更加准确地完成水质中总氮的测定,为后续研究提供可靠的参考。

在详细分析回收水循环处理利用原理的基础上,介绍了回收水处理的配置和主要控制指标,以及回收水处理单元首次在核电凝结水精处理系统树脂再生过程中的应用情况。通过阴树脂再生塔和阳树脂再生塔循环清洗时间调整,并根据再生剂残留量的对比,得到两者最佳的循环清洗时间比例。最后进行了回收水处理单元所能取得的节水效果分析。