短程硝化工艺在处理高氨氮、低碳氮比废水方面有着重要的作用,通过一些强化方法能够提高工艺效能,从而可以使该工艺得到更广泛的应用。介绍了反应器结构优选、外加超声波/磁场、添加化学试剂等短程硝化强化的方法,分析了这些强化方法的效果和机理,指出该强化方法的应用前景以及需要解决的技术难题。
微生物燃料电池作为新型微生物传感器,既能降解水中污染物也可以通过微生物产电输出电能。通常将污染物降解效率和产电功率作为衡量燃料电池性能好坏的重要参数,反应器构型是影响微生物燃料电池产电性能与降解效果的关键。归纳了光电极微生物燃料电池、自分层微生物燃料电池和人工湿地-微生物燃料电池这3种构型的反应器机理及对废水的适用性,总结了电极材料、电子介体、分隔膜材料等因素对燃料电池产电性能影响的研究进展。
随着环境污染日益严重,各种形式的高级氧化技术逐渐发展起来。其中活化过硫酸盐高级氧化技术由于原料易得,效果显著等优点颇受人们关注。过硫酸盐活化主要产生硫酸根自由基和羟基自由基两种高活性自由基,能够有效去除难降解有机污染物。阐述了过硫酸盐活化体系中两种主要活性自由基的特点及其与有机物的反应机理;综述了活化过硫酸盐的不同方式,做了各种活化方法的技术经济优劣性分析,并对存在问题进行了分析和展望。
随着我国城市化进程的发展,集中污水处理越来越普及,随之而来的是污泥产量的大幅增长。基于我国污泥处置现状,概述了稳定填埋、干化+焚烧+填埋、干化+土地利用、厌氧消化/好氧堆肥+土地利用、干化+热解、烧制+建筑材料等六种处置方法,并分析了各种处置技术的优缺点;最后展望了污泥资源化途径有待深入研究的方面,并提出建设性的意见。
制备了Fe2O3-CeO2/生物炭(BC)催化剂,用于活化过硫酸盐(PS)处理有机污染物。考察了各因素对污染物去除效果的影响。结果表明:Fe2O3-CeO2/BC孔结构发达、表面积大,表面存在Fe2+/Fe3+、Ce3+/Ce4+电对和氧空位,利于催化反应;Fe2O3-CeO2和BC有协同作用,最优条件下酸性橙7去除率达80.1%,催化剂重复利用性良好;Fe2O3-CeO2/BC+PS体系pH适用范围宽(4~8),可处理多种有机污染物和实际水体中的污染物,具备一定应用潜力。
采用二次生长法制备出T型分子筛膜,并应用该膜在进料流量为3 L/h,操作温度为90℃,氯化钠质量分数为3.5%的条件下,进行了196 h的长周期脱盐实验。实验过程中,膜渗透通量保持在4.9 kg/(m2·h)以上,离子截留率保持在99%以上;实验结束后对膜表面进行SEM表征,发现膜表面晶型基本完好,无明显缺陷。结果表明,制备的T型分子筛膜具有良好的脱盐性能以及水热稳定性。
通过实验考察了不同无机离子对三维电极体系耦合电-Fenton法处理苯胺废水效果的影响。实验发现适当浓度的Fe3+可促进苯胺的降解,Mn2+、S2-、CO32-、H2PO4-、Cl-则在一定程度上抑制了苯胺降解。NO3-对降解苯胺的影响并不明显。实际工程中,可根据不同无机离子对Fenton法影响程度,采取相应的预处理措施,保证苯胺废水处理效果。
采用电絮凝工艺对含难降解有机物和重金属的造纸废水进行处理,探究了不同条件下污染物的去除效果,进而分析了污染物的主要去除机制。在优化条件下,有机物的去除率为38.7%。5种荧光组分在降解过程中表现出不同的去除效果,芳香类小分子有机污染物和类色氨酸有机组分的荧光强度分别增加了510%和190%,而类富里酸和类富里酸与类腐殖酸混合物被完全去除。电絮凝对重金属及硬度有去除作用,其中砷、锰和硬度被有效去除。
采用悬浮载体生物膜反应器对连续流CANON系统进行了研究。结果表明,在进水NH4+-N为320~380 mg/L、温度为(32±1)℃的情况下,控制HRT为48 h、DO为1.0~1.5 mg/L时系统对NO2--N积累率>90%,在达到稳定亚硝化状态又运行164 d后,反应器逐渐转变为CANON系统。16S rDNA宏基因组高通量测序显示,Proteobacteria和Planctomycetes是填料生物膜的主要脱氮菌群,系统未检测出NOB菌属。
利用微纳米气泡结合臭氧氧化技术处理污泥,考察不同因素对污泥减量化效果的影响。结果表明:在O3质量浓度为30 mg/L,20℃,处理55 min后,微纳米气泡和普通气泡处理后污泥减量率分别为15.0%、5.3%左右,SVI降至109、115.5 mL/g,CST降至18.1、20.3 s,MLVSS/MLSS降低至0.55、0.60,pH降低至6.18、6.52。一定程度上提高臭氧浓度或降低污泥初始浓度有助于提升减量效果。
以超滤膜为基底,碳纳米管、漆酶为添加剂,采用物理吸附和混合过滤方法,制备仿生功能膜(BFM)。结果表明,采用20 g/m2CNT和74.6 g/m2漆酶制备的BFM,在转速100 r/min和跨膜压差(TMP)0.1 MPa的运行条件下,具有最佳吸附、过滤及酶促降解特性,染料平均去除率高达94%;通过扫描电镜观察,BFM具有稳定均匀的多孔结构和高抗污能力。本研究表明,BFM是一种具有应用潜力的水处理功能化膜材料。
制备核壳磁性吸附剂MnFe2O4@Al2O3用于含铜废水的吸附实验研究。结果表明,MnFe2O4@Al2O3可有效去除水中的铜离子,在MnFe2O4@Al2O3投加质量浓度2.0 g/L、Cu2+质量浓度20 mg/L、pH为6.0、吸附时间180 min的条件下,Cu2+去除率达97%。MnFe2O4@Al2O3对Cu2+的吸附过程符合伪二级动力学方程,为多层化学吸附。VSM分析表明MnFe2O4@Al2O3具备超顺磁性的优势。
以活性炭吸附和Fenton氧化技术处理含盐有机废水。结果表明,活性炭预处理过程中,当废水pH为6时,投加8 g/L的活性炭,30 min后COD去除率达到66.8%,活性炭预处理后,投加12 mmol/L FeSO4·7H2O、240 mmol/L 30% H2O2,30 min后COD去除率达到82.4%;Fenton氧化技术直接处理废水时,调节废水pH为6,FeSO4·7H2O和30% H2O2分别为15 mmol/L和300 mmol/L时,COD去除率为41.3%,继续投加8 g/L活性炭,30 min后COD去除率达到78.8%。
以硝酸钴、硫酸亚铁为前驱体,通过一步水热法合成了多壁碳纳米管负载钴铁双金属氧化物的非均相催化剂Co1.5Fe1.5O4@MWCNTs。对其进行的XRD、SEM表征结果表明,该催化剂组成稳定且具有单相立方晶型。使用Co1.5Fe1.5O4@MWCNTs对苯酚进行催化降解实验,结果表明:在中性pH、催化剂质量浓度0.20 g/L、过一硫酸盐(PMS)浓度3.0 mmol/L条件下处理50 mg/L苯酚溶液40 min,对苯酚的降解率可达97.92%。
为研究植物基质差异对湿地式浮床去除富营养化水体中氮磷的效果和特点,以塑料基质湿地式浮床(WFB-PS)为对照组,研究了丝竹基质的湿地式浮床(WFB-BS)去除营养盐的效果与特性。研究结果表明:WFB-BS对COD和TN去除率比WFB-PS平均高9.08%和10.02%,TP去除率差距不大。丝竹基质表面微生物膜较少,大量的细菌"穴居"在腐败后的丝竹孔洞中;而塑料基质表面缺乏足够的孔隙保护,使其表面微生物容易流失和失活。
将硫(Na2S、Na2S2O3、S0)作为电子供体引入人工湿地,考察HRT、pH及碳源对脱氮效果的影响,分析不同硫对反硝化过程的促进作用。结果表明,pH=7、NO3--N 40 mg/L、C/N=0时,含Na2S、Na2S2O3、S的人工湿地的脱氮效率分别比对照组高27.83%、9.56%、8.36%。碳源充足时,添加Na2S、Na2S2O3、S的人工湿地脱氮效率比对照组提升48.31%、26.08%、25.44%,说明硫自养-异养联合反硝化效果优于自养反硝化。
研究了AlCl3改性膨润土的制备方法、AlCl3的用量、pH、改性膨润土投入量、振荡频率等因素对改性膨润土处理TNT废水效果的影响。实验结果表明:采用AlCl3与膨润土湿混再焙烧制备的改性膨润土性能最好;处理TNT废水的最佳工艺为:废水的pH为7,振荡频率为120 r/min,Al3+与膨润土的质量比1:20,改性膨润土投加质量浓度为50 g/L。在振荡时间为1 h,温度为30℃,50 mg/L的TNT废水中TNT去除率达98.4%。
通过水热及原位沉积结合的方法制备了TiO2/CdS异质结微球。实验结果表明:CdS成功地包覆在了TiO2微球的表面,且TiO2微球为锐钛矿晶相。在太阳光照射40 min后,所得TiO2/CdS异质结样品对甲基橙的降解率(58.1%)远远高于TiO2微球和CdS样品。此外,太阳光照射2 h后的异质结样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的灭菌效果。光催化性能的增强可能与异质结样品扩宽了光吸收范围及延迟了光生电子和空穴的复合有关。
利用溶胶法制备二氧化钛溶胶负载于粉末活性炭上,与聚乙烯粉末烧结制备出一种具有高强度、高透水性的吸附材料,用于Cr(Ⅵ)的去除。对该材料进行了表征,并通过动态实验比较了活性炭负载前后流速和浓度对吸附效果的影响。结果表明,pH=7时,未负载的活性炭材料吸附效果较差,而负载二氧化钛后的活性炭的吸附性能大幅增加,可在高流速和较高初始浓度的条件下将含Cr(Ⅵ)废水降至饮用水标准以下。
通过光催化与生物法耦合深度处理栀子黄色素生产废水,采用GC-MS分析仪检测到废水中含有异弗尔酮,2,3,4,5-四甲基-2-环戊烯酮以及1-乙基-2,2,6-三甲基环己烷。光催化预处理后废水的COD去除率为32%,色度从535度降至8度,废水的BOD5/COD从0.08提升至0.33;生物反应后COD去除率增加到88%。通过三维荧光光谱分析了有机物的降解过程,表明废水中有机物在光催化-生物反应器处理后充分矿化。
使用溶胶-凝胶法制备了铁锰催化剂,并研究了该催化剂活化过硫酸钾降解苯酚的效果。结果表明:所制备的催化剂具有较高的比表面积和孔容,内部颗粒平均粒径为100 nm左右,且分散均匀;在25℃,PMS质量浓度为2.0 g/L,催化剂投加质量浓度为0.5 g/L,苯酚质量浓度为30 mg/L,初始pH为5,反应时间为90 min的条件下,苯酚的去除率达到90.59%;经过5次重复循环使用,苯酚去除率仍在80%以上,催化剂表现出良好的稳定性和重复使用性。
采用描述性统计、相关性和主成分法,分析了某污水厂氧化沟工艺的稳定性、提标潜力、异常工况和优化。结果表明:工艺对低浓度污水的TP和TN去除率不稳定,MLSS、进水磷浓度和DO是提高TP去除率的关键,碳源不足和抗TN冲击负荷能力差影响TN去除。冬季降温引发污泥膨胀,黏性膨胀时SS和COD去除效果下降,丝状菌膨胀时氨氮去除效果下降。提标改造的重点在TP和SS。
建立了一种快速、高效、环保的分散液液微萃取-分光光度法测定环境水样中亚甲基蓝的分析方法。考察了分散剂与萃取剂的种类和体积、萃取时间、离心时间、pH等因素对萃取效率的影响。在优化后的实验条件下,方法的检出限为8.47 μg/L,加标回收率在96.38%~103.30%,相对标准偏差均小于3.90%。该方法具有快速、高效、环境友好等特点,适用于环境水样中亚甲基蓝的分析测定。
采用"预处理+pH调节+Fenton+脱气+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+转盘滤池+臭氧催化氧化+UF+RO"的工艺对电镀废水进行回用处理。出水满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)回用标准,可用于清洗。浓水采用"pH调节+Fenton+脱气+混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换"工艺进行深度处理。出水满足《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)
真空碳酸钾工艺在煤气脱硫工序的应用中会产生少量的脱硫废液,该废液含有高浓度的有毒有害物质,以S2-、CN-为代表。河北某钢铁联合企业焦化厂新建脱硫废液处理站,针对脱硫废液无害化处理进行研究,采用专项混凝+沉淀技术去除脱硫废液中的S2-、CN-,处理后的废液再排入酚氰废水处理站进一步处置,沉淀污泥与生物污泥一道掺混配煤再回焦炉,全过程无"三废"产生,取得了良好效果。
以交流异步电机、多级离心水泵及反渗透膜系统的运行特性为基础,明确了特定反渗透系统在恒通量及恒收率的运行条件下,回流调节、截流调节与变频调速3种系统运行调节方式的特点;分析了3种运行调节方式各自的能耗水平,论证了变频调速方式是反渗透系统最为节能的运行调节方式。
甲醇制烯烃(MTO)技术是现代煤化工核心技术之一。甲醇制烯烃装置水系统是整个装置的薄弱环节之一,水系统运行是否稳定,会直接影响整个装置长周期运行效果。以DMTO甲醇制烯烃工艺为基础,概述了DMTO装置内水系统工艺流程和水质特征,综述了水系统运行时所出现的问题及解决方案。