利用各种固体废弃物吸附除磷,可以同时实现废弃物的循环再利用和低成本的废水除磷,实现"以废治污"。为了推动固体废弃物吸附除磷的研究,探寻高效经济的固体废弃物除磷吸附剂,分析了吸附除磷机理,然后对近几年的废弃物除磷吸附剂的研究论文发表情况进行了统计和分析,重点总结了不同固体废弃物吸附除磷的研究现状,详细阐明了这些固体废弃物的特征、吸附容量、改性方法和成本等,并指出了今后的研究重点和发展方向。
腐殖酸对环境中各类污染物的生物活性和迁移转化具有积极影响,铁氧化物具有较高的比表面积、较强的氧化还原以及配位络合能力,优良的理化性质使得腐殖酸和铁氧化物均能较好地去除重金属离子。综述了腐殖酸、铁氧化物以及腐殖酸-铁氧化物复合材料对重金属的去除机理,腐殖酸、铁氧化物二者的交互作用。对腐殖酸-铁氧化物复合材料目前存在的不足提出了建议,并对今后在水体重金属污染治理中的应用进行了展望。
好氧颗粒污泥因其具有较高的微生物量,具备脱氮除磷能力和良好的沉淀性能,在工业废水和城市污水处理中的应用潜力很大,但在其形成机理方面还存在问题并未彻底弄清。分析了好氧颗粒污泥的特点及其形成过程的影响因素,如胞外聚合物、水力剪切力、温度等;归纳了关于好氧颗粒污泥的形成假说,总结了其在城市污水和工业废水处理方面的应用情况以及好氧颗粒污泥稳定性及形成机理方面存在的问题,论述了好氧颗粒污泥技术今后的发展趋势。
作为一种高级氧化技术,光催化氧化在有机物降解、水质改善等方面具有广阔的应用前景。光源是光催化技术应用的限制性因素,基于可见光的催化氧化是光催化技术发展的重要方向。针对光催化反应中存在的可见光利用率低、光生电子空穴易于复合、能量消耗大等不足,通过对催化材料的改性可提升催化体系在可见光驱动下的光催化效率。综述了基于可见光驱动的光催化材料的改性措施及应用,展望了可见光驱动的光催化技术在水处理领域的研究方向。
树枝状和超支化聚合物具有结构高度支化、内部有空穴、溶解性好、溶液黏度低、外端官能团易于修饰且密度高等优势,所以该类聚合物处理含各种污染物的废水有明显的优越之处。综述了近年来树枝状和超支化聚合物在处理含重金属离子废水、含油废水、染料废水中的研究进展。
将炼化剩余活性污泥进行热解与碱处理,成功制备出可协同臭氧处理难降解废水的污泥基催化剂。在初始pH分别为5.8、7.0、10.0时处理硝基苯废水,与单独臭氧氧化相比,污泥基催化剂协同臭氧氧化处理的TOC去除率分别提高了34.1%、46.5%、27.9%。且在中性条件下的催化臭氧氧化处理过程中,与煤基活性炭相比,该污泥基催化剂能将TOC去除率提高15.7%。催化剂表面丰富的金属氧化物和含碳官能团构成复合活性中心,催化臭氧分解产生自由基。
以过硫酸铵水溶液为氮源(N)、硫源(S),通过阳极氧化法在不同电压下成功制备出了N-S/TiO2薄膜。采用SEM、XRD、XPS和UV-vis NIR对TiO2薄膜进行表征分析,并研究了其在太阳光下对甲基橙(MO)的降解性能。结果表明,随着氧化电压的升高,N、S掺杂浓度逐渐增加,TiO2薄膜逐渐变成多孔结构且向锐钛矿晶相转化。氧化电压为40 V的薄膜降解效果最好,在模拟太阳光下照射20 min,其对MO的脱色率为98.71%,TOC去除率为59.44%。重复使用10次,仍表现出较高的降解效率。
采用活性炭三维电极系统处理含氯羟丙基胍胶(HPG)模拟废水,考察了Cl-质量浓度、电流密度、电解时间、溶液pH、粒子电极填充率对COD去除效果的影响。结果表明,在电解时间为60 min,电流密度为7 mA/cm2,Cl-质量浓度为5 600 mg/L,粒子电极填充率为85%,溶液pH为2的最佳条件下,废水的COD去除率可达68.15%。处理过程中,Cl-电解生成强氧化性的活性氯参与HPG的氧化降解反应,导致其断链生成多种氧化产物的中间体(包括氯化有机物),同时显著提高废水的处理效果。
由氧化还原法成功合成出了MnO2/石墨烯(MnO2/Gh)复合材料。利用SEM、XRD、TGA等技术表征了该纳米粒子的表面形貌、晶型和热稳定性。考察了MnO2/Gh非均相电-Fenton体系对亚甲基蓝的降解效果。结果表明,在非均相体系中,δ-MnO2/Gh的催化效果优于γ-MnO2/Gh,在最优条件下,MnO2/Gh-0.8非均相电-Fenton体系对亚甲基蓝的去除率可达100%,COD的去除率可达89.61%,与传统的电催化反应相比分别提高了约40.99%和60.68%。该反应主要发生在催化剂的表面,并且循环使用5次后催化效果仅下降了6.37%,具有较高的稳定性。
采用微波调理、超声波调理以及微波-超声联用调理技术对铝加工污泥进行了实验,通过改变微波功率、微波时间、超声时间等因素,研究污泥含水率和损耗比的变化情况。结果表明,微波单独调理,微波功率为400 W,微波辐射时间为40 s时,污泥含水率从90%降至最低为74.87%;超声波单独调理,超声时间为8 min时,污泥含水率从90%降至最低为77.57%;微波-超声联用调理时,微波功率为400 W,微波辐射时间为40 s,超声时间为4 min时,污泥含水率从90%降至74.09%。
构建颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器处理高浓度抗生素制药废水,考察其对该废水的处理性能及抗冲击能力。运行结果表明,EGSB反应器通过逐步提高容积负荷的方式运行90 d可成功启动。在9.5 kgCOD/(m3·d)(HRT为40 h)的最适容积负荷下,COD平均去除率可达91.4%±0.8%,甲烷产率为(2.56±0.05)L/(L·d)。在pH为5.8的低pH冲击下,EGSB反应器对COD的去除率仍可达到83.4%±1.3%。Geobacter和Methanomassiliicoccus分别为污泥中的优势产酸菌群和产甲烷菌种。
以天津某钻井作业场地泥浆废水为研究对象,研究了不同混凝剂(FeSO4、PAC、PFS)、混凝剂投加量、初始pH,助凝剂PAM的投加对混凝处理后上清液浊度、TOC和泥浆沉降比的影响,优化确定了混凝处理的最佳工艺参数。结果表明,PAC对泥浆废水混凝处理的效果优于FeSO4和PFS,当PAC投加量为200 mg/L,废水初始pH为10.0时,混凝处理静置30 min后,上清液浊度可降至38.3 NTU,TOC去除率可达91.5%,处理药剂成本约为0.52元/t,具有较好的应用可行性。此外,虽然PAM的投加能够降低泥浆沉降比,但会造成上清液浊度升高。
在天然气或煤合成气行业中的脱硫系统中,N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液在吸附酸性气体过程中,与酸性气体反应会生成热稳定盐(HSS)。在双室电渗析装置基础上,增加NaOH室,构建三室电渗析装置。考察其对MDEA废液中HSS的脱除效果及MDEA损耗的情况。结果表明:NaOH质量分数为3%时,三室电渗析的HSS脱除率为82.66%,比双室电渗析提高了27.08%;MDEA损耗率降低到5.78%,比双室电渗析降低了15.30%;HSS脱除率随NaOH质量分数的上升而增加,MDEA损耗率随NaOH质量分数的上升而下降。
构建了微生物-纳米材料联合处理体系处理畜禽养殖废水,在常温条件下向猪场养殖废水中投加黄假单胞菌(Pseudomonas flava WD-3)菌悬液和氧化石墨烯(GO)溶液,探讨其最佳投加比例,考察废水COD、NH4+-N、TN、TP的变化,探究微生物-石墨烯体系对养殖废水的处理效果及机理。结果表明,投菌量为7%的Pseudomonas flava WD-3菌悬液与1 mg/L GO溶液联合体系对养殖废水中COD、NH4+-N、TN、TP具有明显的去除效果,最大去除率分别为82.24%、56.06%、57.73%、70.00%,分别为仅投加菌悬液的3.17、2.74、2.95、3.19倍和仅投加GO溶液的1.42、1.59、1.62、1.58倍。
以市政污水为研究对象,应用曝气膜生物反应器(MABR)技术探讨同步硝化反硝化(SND)过程的构建及其在不同低碳氮比下运行的特点,为今后应用MABR处理低碳氮比废水提供有益参考。结果表明:曝气压力为0.049 MPa,HRT为12 h,碳氮比为6.3~8.0时,经过45 d的连续运行,成功实现了稳定的SND工艺,SND率达87.48%,且不存在亚硝酸型硝化;当碳氮比由4.4降至2.3时,平均SND率由87.34%降至84.53%;碳氮比降低对生物膜与主料液菌群多样性影响较小,对优势属种类影响较大。
以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为模板分子,改性壳聚糖为载体,甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶为功能单体合成了3种2,4-D表面分子印迹聚合物。通过FT-IR和SEM对聚合物进行了表征,考察了3种表面印迹聚合物对2,4-D的吸附性能、吸附等温线和吸附动力学。结果表明,3种表面分子印迹聚合物对2,4-D均具有较好的吸附效果、符合Langmuir方程和准二级动力学方程。热力学分析结果表明,该吸附过程为自发、熵增和吸热过程。
针对污水处理厂生物脱氮碳源缺乏、需外加大量商品碳源、投加成本过高的问题,研究采用果汁废液作为补充碳源,考察其强化生物脱氮的效果,并进行工程应用。结果表明,果汁废液有机物含量高、可生化性好、氮磷含量低,其作为补充碳源投加5%(体积分数)时,第一阶段反硝化速率是污水厂原水的5.79倍。通过水解酸化预处理可进一步提高果汁废液中易降解有机物含量,平均提高57%。工程投加24 t/d的果汁废液,较仅投加乙酸钠系统出水TN可降低2~3 mg/L,减少乙酸钠投加量0.6~0.9 t/d,年节约成本24~36万元。
针对传统类Fenton法需在低pH范围内反应、催化剂难分离等问题,提出采用水热合成法制备了以铜基为核心的非均相类Fenton催化剂Cu/Co,并对其进行表征。实验结果表明:制备的催化剂Cu/Co主要组分是CuO,对环丙沙星(CIP)具有较高的催化活性和重复利用性。在最优条件下,CIP的降解率达到94.7%。所制备的催化剂Cu/Co能够在pH为4.0~8.0的条件下保持较好的反应活性,且催化剂Cu/Co-500重复使用5次后,对CIP的降解率依旧能达到81.7%,具有良好的循环使用性。
采用序批式烧杯试验,通过生成CaF2和MgNH4PO4(MAP)强化除氟脱氨的化学方法处理高浓度氟氨废水,研究了除氟脱氨顺序、投加药剂种类、pH、药剂投加量对高氟氨废水去除效果的影响。结果表明,先脱氨后除氟时,Ca2+会争夺MAP中的PO43-生成Ca3(PO4)2,释放NH4+降低脱氨效率;先除氟后脱氨时,控制n(Mg2+):n(PO43-):n(NH4+)为1.3:1.1:1.0,混合液pH为11.0,可达到理想的除氟脱氨效果。沉淀物的XRD分析表明,沉淀物主要成分为MAP,表明MAP颗粒以CaF2为晶核发生了类似絮凝的自絮凝作用。
制备了一种氨基改性黄麻复合材料(AF-JS),并将其应用于同时吸附去除重金属Cr(Ⅵ)和偶氮染料橙黄G(OG),利用BET、SEM、FTIR、XPS等对AF-JS吸附材料进行表征。结果表明,吸附动力学符合伪二阶动力学模型,且Langmuir方程能较好地拟合吸附等温数据,且AF-JS对Cr(Ⅵ)、OG的最大吸附容量分别可达160.09、5 137.5 mg/g。竞争吸附研究发现,OG的存在会抑制AF-JS对Cr(Ⅵ)的吸附,且抑制效果随OG浓度的递增而递增,反之亦然。AF-JS具有强稳定性和循环利用性能,循环使用3次后,对Cr(Ⅵ)和OG的去除率仍分别可达69.27%和74.98%。
从处理柠檬酸废水的IC反应器中的厌氧颗粒污泥中富集培养、分离筛选得到一株可以高效还原硫酸盐的菌株SRB-1,用以去除废水中的硫酸盐。在单因素实验的基础上,通过响应面法研究COD/SO42-(C/S比)、初始pH和Fe2+质量浓度三个因素的交互作用并确定去除废水中硫酸盐的最佳条件。结果表明,三个因素都显著影响了废水中硫酸盐的去除,其中C/S比影响最大,初始pH和Fe2+质量浓度交互作用较强;预测的硫酸盐去除最佳条件:pH为6.9、C/S比为4.4、Fe2+质量浓度为281.72 mg/L,此条件下SRB-1菌株对废水中硫酸盐的去除率实际均值为96.81%,与预测值96.87%十分接近,优化结果具有一定的应用价值。
构建了导流板旋流沉砂池,探讨了缩小模型在不同的初始边界条件下的水处理效能,并基于COMSOL Multiphysics数值模拟平台,模拟了不同边界下旋流沉砂池内部的流场状态,明确了导流板的存在对于旋流沉砂池水处理效能的影响趋势。结果表明,导流板的存在可有效地提高旋流沉砂池的除砂性能,强化砂粒与有机物的有效分离,且当进水流速为0.32 m/s时,系统获得的最大砂砾去除率为71.1%,导流板的存在可有效地约束沉砂池内部流态特征且不影响污水的后续生化处理。
总磷是循环水磷系水处理和企业污水排放解决方案中的一个重要检测指标,以目前常用的六偏磷酸钠、HEDP、ATMP、PBTCA等磷系水处理化学品为对象,研究了不同条件下紫外线对聚无机磷和有机膦系化合物的消解效率和测定误差,以及超声波对紫外线消解效率的影响,确定了紫外-超声联用的消解方法,实现了总磷的快速、准确、方便测定,且不增加化学试剂消耗,并开发了便携式紫外-超声联用总磷检测仪。
根据广西靖西一家丝绸企业产生的高浓度有机废水水质特点,经过工艺选择,采用预处理+生化处理+生物砂滤的处理工艺,并阐述了工艺处理特点及效果,处理后的COD、BOD5、SS、NH3-N的去除率分别为99%、99%、98%、95%。排放口出水各项指标达到《缫丝厂工业水污染物排放标准》(GB 28936-2012)表1的要求。
以某光伏企业为例,分析了废水产生来源及水质特点,按照分类收集-分质预处理-集中生化处理的处理思路,选择钙盐沉淀法+高密度沉淀池处理含氟废水;预调节沉淀池+板框压滤机处理颗粒废水;水解酸化+生物接触氧化+活性砂过滤处理综合废水。介绍了该工艺的技术特点,并给出主要构筑物的技术参数,阐述工艺控制要点及系统运行情况,分析运行效果,供其他工程参考。工程监测结果表明,该工艺可有效去除水中污染物,处理系统运行稳定,耐冲击能力强。
石油化工行业产生的大量高盐废水直接排放到环境中,会对生态环境造成严重破坏。随着对排放高盐废水中含盐量的限制日益严格,某石化企业针对其产生的高盐废水进行了零排放处理研究。经过工艺选型和实验室验证,确定了预处理-纳滤(分盐)-反渗透(再浓缩)-蒸发及冷冻结晶的分盐处理工艺。应用结果表明,处理设施出水水质达到循环冷却水用再生水水质标准(HG/T 3923-2007),分离出的NaCl和Na2SO4也分别达到工业盐标准(GB/T5462-2015)和(GB/T 6009-2014),实现了高盐废水的零排放和资源化回用。
通过在原水解酸化池中安装弹性填料并增加泥水分离池,将CASS池剩余污泥排放至水解酸化池等改造措施,采用复合水解酸化-CASS组合工艺处理高比例印染废水。改造后的运行结果表明,复合水解酸化池显著提高了废水的可生化性,BOD5/COD能稳定达到0.4左右,并使得后续的CASS工艺极大提升了对废水中有机污染物的去除率。改造后的系统出水稳定,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准。