微塑料是尺寸<5 mm的塑料。微塑料污染已成为目前最严重的水环境污染问题之一,引起研究人员的广泛关注。微塑料污染不仅会对水体和水生生物产生危害,还可能随食物链进入人体,威胁人类身体健康。依据近年来微塑料的相关研究文献,对水环境中微塑料的来源、分类及间接危害进行综述,介绍了微塑料采样、预处理以及定性定量分析方法的优缺点与应用现状。其中预处理方法主要有消解、密度浮选、过滤筛分、目视分类等,定性定量分析方法主要有目视+显微镜分析、光谱分析、扫描电镜能谱仪分析、质谱分析等。此外,对不同水处理工艺去除微塑料的效能进行分析,探讨了混凝沉淀工艺、膜处理工艺、活性炭吸附工艺、高级氧化工艺的研究进展,其中以膜处理工艺对微塑料的去除效果最好。对未来水环境中微塑料的研究方向进行展望,建议从源头控制,统一检测标准,进一步研究高效环保的去除工艺。
随着工业规模的扩张,难降解废水的类型和排放总量逐年递增,产生的废水具有较高生物毒性,寻求高效能的难降解废水处理技术成为研究趋势。利用自由基的高氧化能力直接矿化污染物或通过改变分子结构提高污染物的可生化性,是当前处理难降解废水的主流思路和有效途径。过硫酸盐氧化是一种新兴的难降解废水高效处理技术,活化后会产生以·OH和SO4 •-为主的多种活性自由基。其具有较强的氧化性能,在多种难降解废水处理实验中得到验证。综述了过硫酸盐氧化技术处理垃圾渗滤液、印染废水、化工废水、含新兴污染物废水等难降解废水的最新研究进展,对不同活化方式包括物质输入型、能量输入型和物质-能量耦合输入型的过硫酸盐活化反应机制、废水处理效果及技术经济性能进行了探讨,并对该技术的发展方向和工程应用前景提出展望,以期为活化过硫酸盐氧化技术的发展和工程应用提供有益参考。
解决水污染问题时,绿色水处理剂高铁酸盐受到广泛关注。为全面、系统地归纳高铁酸盐在水处理领域的应用现状及最新研究进展,采用知识图谱分析工具VOSviewer对中国知网(CNKI)数据库和Web of Science(WOS)数据库的1 377篇文献进行了可视化分析。结果显示,国内外关于高铁酸盐的研究热点相似,现阶段的研究主要集中在有机物去除、消毒副产物及高铁酸盐的协同技术方面,高铁酸盐单独作为氧化剂、混凝剂和消毒剂对部分有机/无机污染物的去除效果不佳。近年来,基于高铁酸盐联用技术的研究受到重视。总结了国内外研究中高铁酸盐与光催化、铝盐、臭氧、次氯酸盐和(亚)硫酸盐联用等技术在处理污染水质中的应用情况。研究结果表明,联用技术对污染物的处理效果均显著增强,其原理为通过提升高铁酸盐的絮凝沉降能力、促进中间价态铁〔Fe(Ⅴ)和Fe(Ⅳ)〕的生成、产生强氧化性自由基(·OH、SO4 ·-)和延长氧化时间,增强对各类污染物的氧化及去除效果,为高铁酸盐联用技术在水处理领域的应用与发展提供思路和理论借鉴。
印染废水是一类重要的难降解工业废水,高效处理印染废水对于保护水生态环境和促进印染行业的可持续发展具有重要的现实意义。生物炭原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达、制备成本低,对印染废水中的多种污染物均表现出良好的吸附潜能,其中采用生物炭吸附阳离子染料的研究近年来备受关注。概述了可用于制备生物炭的生物质原料选取原则,以及常见的植物源、动物源、污泥源生物质原料类型,分析了限氧热解法、水热炭化法、微波热解法等生物炭制备方法的工作原理和工艺特点,综述了生物炭对亚甲基蓝、罗丹明B、结晶紫等多种阳离子染料的吸附性能,并对其吸附机理进行探讨。针对目前研究中存在的不足,对未来值得深入探索的研究方向进行了展望,包括多种阳离子染料共存时生物炭的吸附效果、新型生物质原料的开发与改性技术、生物炭制备方法改良、实验室模拟研究向实际应用的逐步推进等,以期为生物炭的制备及其在阳离子染料吸附领域中的应用提供有益参考。
传统污水生物脱氮工艺因曝气能耗大、消耗碱度、碳源不足、污泥产量大、流程复杂,以及产生大量温室气体等,严重制约了其在水环境污染防治领域中的应用。以厌氧氨氧化菌(AAOB)为驱动的厌氧氨氧化(Anammox)是迄今为止最简洁的脱氮途径,能实现碳氮的分离,且低耗、高效、环境友好。但AAOB的生长速率低、倍增时间长,对环境敏感,成为Anammox技术工程应用的瓶颈。如何富集培养AAOB以发挥Anammox活性成为解决问题的关键。以AAOB生物特性为基础的富集策略决定了菌株的生物量、活性和脱氮性能。概述了AAOB的分布和种类,分析了其生理生化特征,依据AAOB特性解析了工艺调控、聚集造粒和菌株保藏3种富集策略,并对富集培养过程进行分析。认为富集培养过程实质是采用适宜AAOB富集的培养条件淘汰劣势菌,不断提高AAOB菌群的相对丰度,形成相对单一的、稳定的生物群落。未来研究的重点在于分析不同生境条件下AAOB的生物特性,不同AAOB菌株富集培养的多手段协同,水质和环境条件对AAOB富集的影响机制。
煤制气废水的污染物含量高、毒性大且抑制性强,在自然环境中降解难度较大,如处理不当会给生态环境和人体健康造成极大影响。煤制气废水的处置也成为煤化工企业绿色安全生产面临的主要瓶颈。厌氧生物技术具备有机负荷高、运行能耗低且资源可回收等多重优势,在煤制气废水处理领域表现出良好的应用前景。根据煤制气废水的来源及水质特点,着重分析了用于处理煤制气废水的主要厌氧生物技术,如传统厌氧消化、上流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池、厌氧膨胀颗粒污泥床和厌氧流化床,总结了各生物处理体系对总酚等典型水质指标和特征污染物的去除率。此外,以煤制气废水中的酚类化合物、含氮杂环化合物和多环芳烃为特征污染物,阐述其在厌氧生境下的迁移转化路径和微生物降解机理。最后从厌氧反应器的参数优化(水力停留时间、回流比)、污染物厌氧转化路径的多元分析和外源厌氧强化机理(如直接种间电子传递)方面出发,对煤制气废水的厌氧处理进行展望。
采用活性污泥法处理城市废水和工业废水时会产生大量剩余污泥,其中含有病原体、重金属、有机污染物等有毒物质,如未经适当处置可能会产生严重的环境风险。脱水作为污泥处理的重要步骤,在减少污泥体积、方便运输、提高热值、减少垃圾填埋场渗滤液产生等方面发挥了重要作用。物理调理技术通过加入非化学调理剂或输入能量等方式改善污泥脱水性能,经济性好,应用广泛。而探寻高效物理调理剂与方法对于提升脱水效率至关重要。详细分析了物理调理技术的种类,归纳了典型物理调理技术,如多孔材料调理、超声波、热处理、冻融和电处理方法改善污泥脱水性能的作用机理。总结了不同物理调理方法的影响因素及其耦合增效作用对污泥脱水的影响,并对未来的研究工作进行展望。该领域未来的研究重点为采用物理法和化学法协同调理处理城镇污泥,结合使用混凝、生物分解、高温加热、冷冻和化学氧化,用硅藻土、人造纤维和石膏等为骨架颗粒与化学絮凝剂或药剂联合调理污泥。
基于厌氧/缺氧/好氧-生物反应器(A2O-MBR)工艺装置,逐步提高进水中的总溶解性固体(TDS)进行耐盐活性污泥的驯化,考察驯化过程中TDS对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4 +-N)、总氮(TN)处理效果的影响。通过高通量测序技术分析膜池活性污泥耐盐驯化过程中微生物群落结构的变化。结果表明,随着TDS的增加,活性污泥微生物群落的丰富度和多样性降低。在污泥驯化初期,Arenimonas(砂单胞菌属)、Thiobacillus(硫杆菌属)为优势菌属,出水水质波动明显。当TDS为4 000 mg/L时,Hydrogenophaga(噬氢菌属)的相对丰度最高,有利于氮污染物的去除,出水中各类污染物的浓度显著降低。在TDS为7 000 mg/L的条件下,原优势菌属被Dechloromonas(脱氯菌属)、Thauera(陶氏菌属)和Rheinheimera(莱茵海默氏菌属)等耐盐优势菌属取代,驯化后的活性污泥在高TDS条件下仍有较强的脱氮能力及降解COD的能力,装置出水COD、NH4 +-N、TN均可满足《污水综合排放标准》(DB 12/356—2018)的要求。
为回收利用废水中的Cu2+,通过酸处理和化学改性法制备了新型纤维状海泡石吸附剂。分别考察了酸处理、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)改性对天然海泡石(Sep)表面性质的影响,并用制备的海泡石吸附剂(H-T-Sep)对水中的Cu2+进行吸附。对改性吸附剂的理化性质进行表征分析,HDTMS能在保持Sep原始晶体结构的情况下对其进行疏水化改性。静态吸附实验结果表明:H-T-Sep对水中Cu2+的吸附过程符合准二级反应动力学模型及Langmuir吸附方程,表明该吸附过程由多种行为控制。H-T-Sep对水中的Cu2+显示出较好的物理-化学吸附性能,吸附速率快,60 min时即可达到吸附平衡,饱和吸附量可达103.42 mg/g;吸附量随Cu2+初始质量浓度的增加而增大,随溶液pH的升高而增加,pH为7时吸附效果最佳。解吸再生实验结果表明,改性海泡石材料H-T-Sep具有较好的再生性能,循环吸附/解吸3次后对水中的Cu2+仍有较高的吸附去除率,有望成为一种有前途的去除水相重金属污染物的吸附剂。
粉煤灰是煤粉在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却形成的微小颗粒,是一种重要的大宗工业固体废物。以粉煤灰为原料,通过磁选法制备高铁粉煤灰,用于强化厌氧生物处理造纸废水的效能。SEM、XPS、XRD、XRF和BET表征结果显示,与普通粉煤灰相比,高铁粉煤灰具有更加优越的理化性质,比表面积和中大孔体积分别达到11.51 m2/g和0.073 cm3/g,分别为普通粉煤灰的6.5、9.1倍。高铁粉煤灰中的Fe3O4质量分数达41.35%,为普通粉煤灰的11.1倍。实验结果表明,添加高铁粉煤灰后,厌氧反应器处理出水的COD平均去除率较未添加时的增加22.3%,甲烷产量提高145%,B/C由进水的0.07提高至0.42,为后续好氧工艺提供了良好的可生化性。此外,高铁粉煤灰的添加有利于厌氧活性污泥辅酶F420和EPS的产生,促进厌氧活性污泥的团聚,同时显著提高活性污泥的导电活性和电导率,有效强化了造纸废水中污染物向甲烷的转化程度,提升厌氧工艺的降解性能。高铁粉煤灰原料来源丰富,制备工艺简单,具有良好的工程应用前景。
通过对比中温(35 ℃)和高温(50 ℃)厌氧产酸过程中挥发性有机酸(VFAs)含量与成分的变化,研究温度对剩余污泥的颗粒粒径、颗粒有机物降解情况、可溶性化学需氧量(SCOD)及挥发性有机酸(VFAs)的影响。结果表明,高温厌氧发酵可以显著促进污泥絮体解离,污泥分解率可达41.10%,微生物反应机率增加,反应效率提高。中温发酵和高温发酵过程中颗粒性有机物的水解过程均遵循一级反应动力学,且高温水解速率常数显著高于中温水解速率常数。中温水解液中未知溶解性有机物积累量高,转化慢,可能是中温发酵产酸效果低于高温条件的原因之一。高温发酵获得的VFAs约为中温VFAs产量的2倍,其中有机酸异戊酸和异丁酸的比例较高,二者约占VFAs的50%;中温发酵过程VFAs的组分单一,主要为乙酸。水解液中氨氮的增加量与颗粒型蛋白质的分解量存在强相关关系,高温发酵下的氨氮转化因子显著高于中温发酵的氨氮转化因子。
工业领域产生的高盐氨氮废水对生物脱氮有较大的抑制作用。采用好氧颗粒污泥技术可有效处理此类废水。但常见的序批式反应器大都为一次进水、单段曝气工艺,运行后期碳源和厌氧时长不足,使得脱氮性能受到限制。通过改变运行工艺,探讨分段进水、间歇曝气条件下,好氧颗粒污泥系统对高盐氨氮废水的强化脱氮效果,评价系统耐盐性能,以及该工艺对污泥生物量和颗粒稳定性的影响,同时对短程硝化现象进行机理解释。结果表明,当进水盐度为1%、氨氮质量浓度分别为100、200 mg/L时,分段进水、间歇曝气工艺对总氮的去除率分别为(82.51±5.66)%、(76.25±2.42)%,短程硝化率分别达到(89.62±11.26)%、(92.40±3.88)%。周期实验结果表明,补充碳源、增设厌氧段及短程硝化反应发生是总氮去除率提升的重要原因。在整个实验过程中,系统保持较高的生物量和良好的颗粒沉降性能。间歇曝气及分段进水条件下饥饿-丰盛期的设定促进了污泥颗粒化,颗粒外观更加饱满圆润,平均密度、沉速和粒径均增大,有利于微生物应对盐度胁迫,从而提升脱氮性能。硝化反应动力学实验表明,间歇曝气条件下曝气时长的设置可能是系统出现短程硝化现象的主要原因。
电化学诱导循环水系统中的Ca2+在阴极板上以CaCO3的形式沉积,表现出良好的水软化效果。开展阴极板上CaCO3结晶行为的研究有助于提高水软化效率。为探究极板结构和电场形式对CaCO3结晶行为的影响,采用7种不同结构的阴极,分别研究脉冲电场和直流电场中CaCO3的结晶行为。从宏观角度分析不同电场形式下各阴极表面的CaCO3结晶速率,从微观角度分析各阴极表面的CaCO3结晶性质。用高倍光学显微镜对CaCO3显微结构进行表征,通过X-射线衍射仪(XRD)对CaCO3结晶成分进行分析。实验结果表明,随着时间的延长,极板的结晶量增加。电场形式对碳酸钙的晶型和形貌有重要影响,在脉冲电场影响下,碳酸钙形貌变得疏松,文石质量分数增加3.15%~26.51%,10 h内Ca2+去除量可提高10%,单位能耗较直流电场的能耗降低19.82%。网孔的形状和大小会影响CaCO3结晶的形貌及电化学水处理装置的工作效率。综合考虑装置的单位能耗和Ca2+去除量,使用网孔尺寸为1 mm×3 mm的极板时电化学水处理装置的性能最好。
页岩气压裂返排液具有高盐、高COD的污染特征,其TDS约为3.2×104~4.0×104 mg/L。采用GC-MS对压裂返排液进行分析,结果表明,其有机污染物包括烷烃、环烷烃、醇类、卤代烃,以及少量酮类、酚类、酯类等。烷烃是页岩气压裂压返液的主要污染成分。采用电渗析技术对页岩气压裂返排液进行处理,研究操作电压、极水质量分数等因素对脱盐率、电导率及COD去除率的影响。实验结果表明,电渗析处理过程中,随着操作电压的增加(5~20 V范围内),压裂返排液的脱盐率和COD去除率随之升高;电压为20 V时,TDS和COD的去除率分别达到99.94%、79.99%。在不同操作电压下,前40 min脱盐速率较快,60 min后脱盐速率降低,随后趋于平缓。极水质量分数为0.5%~0.75%时,压裂返排液的脱盐率、COD去除率随极水质量分数的增加而提高。此后进一步提高极水质量分数,TDS和COD的去除率均有所降低。电渗析过程中离子价态对各离子的去除率有一定影响。阴离子SO4 2-、Cl-的去除率分别为99.3%、96.6%;不同阳离子之间的去除率相差不大,Ca2+、Mg2+、Na+和K+的去除率分别达到99.8%、99.7%、96.9%、99.3%。
采用膜技术处理垃圾渗滤液时会产生大量难以处理的浓缩液。Fenton等高级氧化技术可实现对渗滤液的全量化处理,但存在H2O2利用率低、催化剂分离困难等问题。类Fenton氧化技术可通过引入固相催化剂来克服传统Fenton技术的缺陷。采用粒状的多相催化剂(负载Fe-Cu-Ti的黏土)作为类Fenton催化剂,以垃圾渗滤液的MBR出水为处理对象,研究该催化剂氧化降解垃圾渗滤液MBR出水的性能,考察初始pH、H2O2投加量、催化剂投加量及反应时间对COD降解效果的影响,以及催化剂再生利用的可能性。实验结果表明:在初始pH为3、H2O2投加量为废水质量的2%、催化剂投加量为废水质量40%的条件下反应2 h,对MBR出水的COD去除率可达68.5%。多相催化剂经再生利用8次后对COD的去除率可达62.2%,催化剂质量损失率为0.003 8%。类Fenton反应可有效降低MBR出水中的有机物,后续可进一步耦合强化生化处理单元,以经济有效地达到《生活垃圾填埋场污染物排放标准》(GB 16889—2008)要求,实现垃圾渗滤液的全量化处理目标。
制备了钢渣-锰渣复合陶粒,研究其对含Cu2+水溶液的吸附特性。考察了钢渣-锰渣复合陶粒的材料配比、实验温度、吸附时间、搅拌速度、Cu2+初始质量浓度对吸附效果的影响,研究了钢渣-锰渣复合陶粒吸附Cu2+的等温模型和动力学模型。同时用XRD、XRF、SEM、BET对该复合陶粒进行表征,讨论钢渣-锰渣复合陶粒对Cu2+的吸附机理。结果表明,复合陶粒中含有大量硅酸化合物和碱性氧化物,同时具有较大的表面积,水解后对Cu2+有较强的吸附能力。钢渣、锰渣的最佳质量比为5∶5;温度对Cu2+的吸附过程影响较小。吸附过程中,搅拌速度在100~300 r/min范围内时,去除率随搅拌速度的增加而显著上升。平衡吸附时间为30 min,吸附效果最佳的Cu2+初始质量浓度为500 mg/L,初始质量浓度超过500 mg/L后,Cu2+去除率随初始质量浓度的升高而显著下降。钢渣-锰渣复合陶粒对Cu2+的吸附过程为单层吸附,其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。吸附过程中理论最大饱和吸附量为83.3 mg/g,实际最大饱和吸附量为80.69 mg/g。钢渣-锰渣复合陶粒吸附Cu2+符合准二级动力学模型,其吸附过程以化学吸附为主。
将硝化颗粒污泥与微生物燃料电池(MFC)进行耦合构成一种新型电化学系统。采用序批式运行方式,研究进水pH和碳氮比对该系统同步处理废水及产电性能的影响。结果表明,随着进水pH和碳氮比的升高,系统对污染物的去除率和产电性能呈先增大后减小的趋势。当进水pH为10、碳氮比为15时,处理系统能够利用好氧颗粒活性污泥的独特分层结构,内部为厌氧环境,外部为好氧环境,反硝化菌在碳源充足的条件下将NO3 -还原为N2,系统对COD和氨氮的去除率最高,分别为96.05%、98.58%,且出水中的NO2 -和NO3 -处于较低水平,有效实现了同步硝化反硝化的过程。该耦合系统的最大输出电压和功率密度分别为459 mV、116.40 mW/m2。在此条件下更多的有机底物被产电细菌代谢生成电子,提升了系统的库仑效率。扫描电镜结果表明,碱性条件下微生物能够完好附着在电极表面形成生物膜,促进了微生物与电极之间的胞外电子传递过程,从而提升系统的整体产电性能。该研究可为探索与推进MFC-颗粒污泥耦合系统处理实际废水及同步产能提供科学指导。
采用3种不同无纺布作为支撑体的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为基膜,以哌嗪为水相单体、均苯三甲基酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合的方法制备出聚酰胺(PA)管式复合纳滤膜。配制质量浓度为2 000~70 000 mg/L的Na2SO4溶液,在0.4~1.5 MPa的测试压力下运行PVDF/PA管式膜组件,研究高盐与高压对该管式复合膜分离性能的影响,通过扫描电镜和荷电性测试结果分析高压对管式纳滤膜的影响。结果表明,管式纳滤膜的通量随着测试压力的增大、Na2SO4溶液质量浓度的减小而增大;截留率则随运行压力的增加呈先增加后减小的趋势,随Na2SO4溶液质量浓度的增加而减小;无纺布的强度和性能对管式纳滤膜的应用性能也有很大影响。在2 000~10 000 mg/L的原液中,运行压力最好选择0.6 MPa;在20 000~70 000 mg/L的原液中,运行压力优先选择1.0 MPa。运行压力不能超过管式纳滤膜能承受的最大压力,但要高于硫酸钠溶液的渗透压,才能更好地发挥管式纳滤膜的分离性能。
通过静态批次实验,探讨了硫自养反硝化、铁自养反硝化和硫铁协同脱氮系统的脱氮性能。实验结果表明,单质硫自养反硝化过程中pH由8.46降至5.46,反应前期NO2 --N发生积累,最高达7.14 mg/L。TN和NO3 --N随反硝化的进行呈不断降低趋势。反应5 d时TN去除率可达100%。零价铁粉的加入可以有效起到缓冲pH的作用。在硫铁协同脱氮系统中,硫铁体积比为2∶1、1∶1时,反应体系的pH可维持在6.54~7.12之间。硫铁体积比为2∶1时脱氮效果最佳,反应72 h时TN去除率可达98.5%,NO3 --N去除率可达100%。在铁自养反硝化过程中,pH呈缓慢升高后逐渐稳定的趋势,由8.46增至10.02。与硫自养反硝化系统和硫铁协同脱氮系统相比,铁自养反硝化系统的脱氮性能最差,反应9 d时TN和NO3 --N的去除率分别为40.52%、48.96%,且在该体系中NH4 +-N有所积累。硫铁协同脱氮系统中以硫自养反硝化为主,当硫铁体积比分别为1∶1、2∶1、1∶2时,硫自养反硝化对NO3 --N去除量所占比例分别为96%、95%、88%。
采用水热合成法,通过控制K+浓度得到3种不同晶型的二氧化锰(α-MnO2、β-MnO2和δ-MnO2)。从微观结构来看,α-MnO2为线状结构,β-MnO2呈丝状结构,δ-MnO2呈二维层状花椰菜状,表面粗糙,比表面积较大。XRD晶型分析表明,β-MnO2显示出许多尖锐的窄峰,结晶度较好;α-MnO2的XRD谱图特征峰变宽变矮,表明存在较小的微晶;δ-MnO2的峰型宽化,结晶度较差,晶粒最小且晶面间距大,有利于催化反应的发生。3种晶型二氧化锰对孔雀石绿(MG)的去除率由高到低依次为δ-MnO2>β-MnO2>α-MnO2,表明δ-MnO2的形貌结构与晶型特征最有利于反应的进行。探究了δ-MnO2体系中pH及污染物初始质量浓度对MG去除效果的影响,结果表明,MG的去除率随pH的增加而增大,随MG初始质量浓度的提高而呈下降趋势。此外,δ-MnO2对孔雀石绿的吸附行为符合Langmuir模型和伪二级动力学模型,属于单层吸附,表面吸附位点分布均匀,吸附速度受化学吸附控制,理论吸附量为40.55 mg/g。
阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)具有亲水和亲油的双重性能,广泛应用于日常生产生活的清洗作业中,由此产生对水体环境及人体健康均有危害的难降解有机废水。采用氧化锌(ZnO)催化超声降解SDBS,探究影响SDBS降解效果的因素条件。通过单因素实验,考察了ZnO投加量、超声功率、超声时间、温度、pH等因素对SDBS降解效果的影响,随后根据单因素实验结果,采用三因素三水平的响应面分析法进行优化,确定SDBS降解的最佳工艺条件。研究结果表明,ZnO催化超声对SDBS有很好的降解效果,单因素实验最佳处理条件:ZnO投加量为2 g/L,超声功率为300 W,温度为40 ℃,pH为11,在此条件下SDBS降解率为91%。响应面优化实验结果显示,ZnO投加量与超声功率,温度与超声功率两两交互作用明显,其最佳降解工艺条件:温度为46 ℃,ZnO投加量为2.8 g/L,超声功率为246 W,在此工艺条件下SDBS降解率最高可达92%。研究结果为半导体材料催化超声降解废水中的阴离子表面活性剂提供了一定理论基础。
针对某垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液的特点,采用上流式厌氧污泥床(UASB)—外置式膜生物反应器(MBR)—NF/RO组合工艺进行零排放处理,设计处理规模为300 m3/d。运行结果表明,UASB—MBR—NF/RO组合工艺对COD、NH3-N和电导率的去除率分别为99.98%、99.97%、95.36%。出水水质COD≤13.9 mg/L、NH3-N≤0.69 mg/L、Cl-≤175.19 mg/L,均满足《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T 19923—2005)中敞开式循环冷却水系统补水标准要求。采用UASB—MBR—NF/RO工艺处理垃圾渗滤液时,UASB阶段的COD去除率为89.70%,MBR阶段的NH3-N去除率为98.64%,NF/RO阶段的电导率去除率为92.69%。运行数据表明,该组合工艺中,COD主要在UASB中被去除,MBR主要去除NH3-N,NF/RO系统主要对污水进行脱盐并进一步去除污水中的离子。该组合工艺运行稳定,污染物去除率高,清液回用于循环冷却水系统,浓缩液回用于石灰浆制备,实现了垃圾焚烧发电厂渗滤液的零排放,具有良好的发展前景。
为考察厌氧氨氧化菌在不同环境下对盐度的响应情况,以及生物量对厌氧氨氧化菌高盐抑制的缓解效果,研究未添加盐度和添加不同盐度的SBR反应器的脱氮性能,确定起到促进及抑制作用的盐度阈值。通过批次实验考察低盐度对35、15 ℃厌氧氨氧化污泥的影响,以及不同污泥量(4、6、8、10 g/L)在高盐抑制条件下对基质的降解能力。结果表明,低于5 g/L的盐度对中温和低温系统中的厌氧氨氧化菌均有促进和稳定作用。尤其在低温条件下,该盐度可提高厌氧氨氧化菌的亚硝氮还原能力,盐度达到14 g/L后出现明显抑制。此外,生物量为10 g/L的厌氧氨氧化颗粒污泥对盐度冲击具有一定耐受度。单位盐度负荷下的比厌氧氨氧化活性(SAA)在不同生物量时的变化规律相似。当单位生物量的盐度增至1.8 kg/kg时,SAA为初始数值的50%。明确了不同环境条件下盐度对厌氧氨氧化菌的响应情况及生物量的缓解策略,可为厌氧氨氧化菌在含盐废水脱氮工艺中的应用提供参考。
以云南某铅锌冶炼厂废水脱钙软化工程为例,分别从废水特点、工艺流程、设计参数及运行效果等方面阐述了CO2+NaOH的脱钙软化工艺。高盐高硬度的铅锌冶炼废水经调节池均质均量后,加压输送至溶气罐,同时从顶部通入CO2气体,形成溶气水并进入反应槽降压释放,同步投加NaOH溶液以维持反应pH,控制溶气压力为0.3~0.5 MPa、反应槽pH为10.5,实现废水的脱钙软化。软化废水经絮凝沉淀、过滤澄清及硫酸回调pH后,直接回用或深度处理后回用。加压溶气形成的CO2饱和溶气水可提高溶气效率并节约CO2用量,生成的碳酸钙渣返回原废水处理站用作中和剂,不产生固废。系统产水水质可达到设计要求,进水总硬度为993~1 062 mg/L时,出水总硬度为40~100 mg/L,去除率达到90%~96%。该工程投入使用以来运行稳定,扣减收益后运行费用为4.89元/m3,可为铅锌冶炼废水的脱钙软化提供一种有效方案,解决废水浓缩结垢问题。
有色金属采选耗水量大,产生的废水量多,每年产生的废水量约占全国工业废水总量的1/10。随着国内对环保要求的日益提高,国家对新建选矿项目用新水单耗以及水循环利用率均提出了要求。目前国内许多大型选厂普遍将选矿废水输送至尾矿库自然降解后回用,随着近年来尾矿库建设批复的日渐缩紧,上述方法无法持续。经济、高效地处理选矿废水并进行回用是有色金属采选企业需要解决的重要课题。介绍了CO2协同生物法处理铅锌选矿废水的应用案例,其工程总规模30 000 m3/d。对CO2调节pH的预处理系统及采用DAT-IAT工艺的生化处理系统进行重点介绍。工程运行数据显示,该处理工艺可将废水CODCr稳定处理至20 mg/L,铅、锌离子亦能达到《铅锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)的相关要求。采用该系统对某铅锌选矿厂的选矿废水进行处理并回用于选矿工艺,与清水选矿品位基本一致,实现了废水的无害化与资源化利用。污水处理运行成本约为2.50元/m3,综合效益明显。
换流站采用大型调相机作为无功补偿手段,可加快电压恢复速率,降低换相失败风险,保障电网安全稳定。双水内冷调相机是目前广泛应用的大型调相机类型,以除盐水作为其冷却介质。国内调相机工程中除盐水系统一般采用超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI的全膜法水处理工艺。国内首批建设的大型调相机除盐水系统运行过程中,存在除盐水系统来水不稳定、超滤装置与反渗透装置流量不匹配、除盐水泵没有互为备用、反渗透加碱效果不满足要求、转子冷却水补水加碱无必要等问题,会对除盐水系统的制水能力、产水品质、使用寿命、运行维护以及调相机的运行稳定性造成影响。针对上述问题,深入分析了国内某调相机工程除盐水系统的设计和运行情况,提出了调相机除盐水系统工艺设计的改进建议,以期提升除盐水系统的稳定性和调相机运行的可靠性,为同类型调相机工程除盐水系统的设计和改造提供一定参考。