油气勘探、开采、运输以及炼化等相关化学工业生产过程中,石油类物质的泄露导致非水相液体(NAPL)广泛存在于地下水中,对水生生态安全与人体健康构成严重威胁,治理需求十分迫切。目前常用的NAPL处理技术包括物理法、化学法和生物法。综述了NAPL处理技术的发展与应用情况;分析了各种技术的适用性与优缺点,其中,物理法处理较为彻底,但传统的开挖置换、离心处置工程量大,而多相抽提技术能耗高、效率有限且成本较高,膜分离技术则对膜材料性能提出了较高的要求;化学法药剂耗费量大,且易造成次生污染;生物法受环境变化、水文条件影响大;最后,对地下水中NAPL处理技术未来的发展趋势进行了展望。
由信号分子介导的群体感应(Quorum sensing,QS)在污泥颗粒化及维持颗粒结构稳定中发挥重要作用。总结了颗粒污泥系统中典型信号分子的结构、来源、作用位点以及QS作用机制;阐释了环境因素对颗粒污泥系统中QS的影响;并从影响微生物物质代谢、能量代谢以及胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)生物合成蛋白的角度,系统综述了QS调控EPS合成的机制及其在颗粒污泥系统中的研究进展。基于当前研究的局限性,对未来颗粒污泥系统中QS相关的研究重点进行了展望,以期为通过QS调控强化颗粒污泥性能、提升废水处理效率提供新的思路。
纳滤膜因操作压力低及选择分离性强等优点而被广泛应用于污水处理、饮用水处理、海水淡化、盐湖提锂、工业废水零排放等领域,但膜污染制约了纳滤膜在实际生产中的长周期稳定运行。因此,提高纳滤膜的抗污染性是保证纳滤膜广泛应用的关键。首先基于纳滤膜的主要制备技术——界面聚合技术,综述了通过调控界面聚合过程及开发新型界面聚合技术制备高性能纳滤膜的研究现状。其次简述了纳滤膜在各领域中的应用及膜污染问题。然后,针对纳滤膜污染的问题,从开发新型单体材料、筛选改性材料(包括纳米材料和高分子材料等)、后处理改性技术方面,综述了抗污染纳滤膜制备的研究进展。最后,总结了抗污染纳滤膜在应用过程中面临的问题,并指出今后抗污染纳滤膜的发展方向。
好氧颗粒污泥(AGS)的形成机理是强化造粒技术的基础。综述了絮凝剂强化、金属阳离子强化、晶核强化、信号分子强化及生物强化5类强化造粒技术的机理,分析了各类强化造粒技术对污泥颗粒形成的影响,梳理了相应的造粒速度、污泥粒径、水处理效能和适用规模,总结了AGS在造纸废水、印染废水、含油废水等典型工业废水中的研究应用状况。絮凝剂、金属阳离子和信号分子主要通过促进絮凝污泥聚集和刺激EPS分泌强化成粒速率;晶核强化技术基于成核载体假说,为微生物提供辅助载体,进而实现快速成粒。AGS强化造粒技术,尤其是异位造粒技术,具有巨大应用前景。未来需进一步阐明不同金属离子、絮凝剂、晶核和信号分子强化AGS成粒的机制与关键影响因子,并关注强化成粒技术的环境风险及经济可行性,为其在实际工程中的应用奠定基础。
随着工业、农业的快速发展和人们生活水平的提高,多种新污染物持续释放到环境中,特别是有机磷酸酯(OPEs)、邻苯二甲酸酯(PAEs)、双酚类(BPs)、全氟及多氟烷基物质(PFAS)、抗生素、农药、多溴二苯醚(PBDEs)和多氯联苯(PCBs)等,对人类健康和生态环境造成了严重威胁。吸附法是高效处理新污染物废水的技术之一。综述了生物质、天然矿物质、合成高分子、纳米材料等4类吸附剂在处理新污染物废水中的研究进展,并比较了4种吸附剂在处理新污染物废水中的优缺点,展望了吸附法处理水中新污染物未来的发展方向,以期为水环境中新污染物的高效去除提供理论参考和技术支撑。
随着对矿井水回收率要求的日益提高,企业普遍采用“混凝沉淀+过滤+反渗透”工艺处理矿井水。经过多级反渗透脱盐,矿井水膜浓缩液中含有大量无机盐离子和有机物。浓缩液直接进入蒸发结晶单元会影响蒸发器运行与结晶盐品质。对比了4种混凝剂、3种介孔活性焦以及混凝剂-活性焦联用去除矿井水膜浓缩液中有机物的效果,同时采用光谱技术分析了混凝法、吸附法、混凝-吸附法对不同有机物组分的去除规律,最后分析了3种方法处理矿井水膜浓缩液的经济效益。结果表明,最优条件下聚合硫酸铁混凝和孔径较大的活性焦对溶解有机碳(DOC)去除率可分别达到38%和61%;矿井水膜浓缩液中有机物主要为腐殖酸,其次为微生物代谢产物、富里酸,也含有少量的类蛋白质;混凝主要去除腐殖酸,而活性焦吸附对膜浓缩液中的有机组分都有去除效果。单独混凝处理对有机物去除效率低,单独吸附处理时活性焦的投加量大,药剂成本高。混凝-吸附处理对DOC去除率可达到59%,与单独吸附处理相当,但药剂成本从1.13元/m3降至0.57元/m3。混凝-吸附处理是利用现有矿井水深度回用工艺(零排放工艺)处理单元去除膜浓缩液中有机物简单有效的方法。
水体中抗生素污染日益严重,对生态环境和人类健康构成潜在威胁。利用预磁化耦合硫化改性零价铁(pre-S/Fe0)作为催化剂,MoS2负载双功能电极(MC)为阴极,过硫酸盐(PS)为电解质构建了一种高效的非均相电Fenton体系(PS/pre-S/Fe0-EF@MC),考察该体系对抗生素磺胺二甲基嘧啶(SMT)的降解效能。结果表明,当PS浓度为10 mmol/L,电解电流为25 mA,pre-S/Fe0投加量为28 mg/L,初始pH为4时,反应5 min后SMT的降解率即可达到99.7%,对SMT的降解速率常数达到0.728 min-1,是以Na2SO4为电解质传统电Fenton体系的2.3倍,显著降低了催化剂用量和成本。自由基捕获实验和EPR分析表明,体系中·OH是降解SMT的主要活性物质,贡献率达到90.6%。此外,PS在阴极被活化产生的SO4 ·-也提升了对SMT的降解效率。研究为水体中抗生素污染的有效治理提供了新的思路和技术方案。
近年来含氟工业废水的大量排放严重危害生态环境及人类健康,受到人们的高度关注。含氟工业废水日益严格的排放标准推动了废水除氟技术的迅速发展。混凝法是废水除氟的有效方法之一,但目前混凝剂理化指标、工艺参数与混凝除氟效果之间的相关性还缺乏深入研究。考察了聚合氯化铝(PACl)主要理化指标(氧化铝质量分数、盐基度)、投加量、pH、铝形态等对混凝除氟效能的影响,并采用实际含氟工业废水进行了验证。结果表明,PACl中氧化铝质量分数和盐基度对混凝除氟效果均有一定程度的影响,其中盐基度对除氟效能的影响程度更大;PACl投加量100~900 mg/L时,盐基度与F-去除率呈正相关性,PACl投加量100~500 mg/L和600~900 mg/L时,氧化铝质量分数与F-去除率分别呈正相关性和负相关性;高氧化铝质量分数(28%~35%)和高盐基度(75%~89%)的PACl投加600~700 mg/L处理10 mg/L的含氟废水时,出水F-质量浓度在1.28~1.40 mg/L,可达到深度除氟的水平。PACl投加量显著影响混凝除氟的效能,在PACl投加量100~300 mg/L范围,F-去除率与混凝剂投加量正相关。PACl混凝除氟的适宜pH范围在6~8,此范围内F-去除率与低聚合态铝(Ala)占比呈显著负相关,与中聚合态铝(Alb)占比呈显著正相关,其中pH=7时除氟效果最佳,此时7种PACl形成的Alb平均占比均达到最高(51.55%)。PACl混凝处理实际含氟工业废水过程中,混凝剂主要理化指标、混凝参数等对除氟效果的影响与模拟含氟废水结果相近,且呈现出相同的变化趋势。
考察了高温对污泥硝化功能、污泥理化特性、微生物群落的影响,并探究了受高温冲击后污水处理系统硝化功能快速恢复的方法。结果发现,在42 ℃高温下运行时,污泥的硝化作用受到严重抑制,运行至第3天时,氨氮氧化去除率下降到34 ℃正常运行时的40%,而亚硝态氮氧化过程基本停止,至第5天时,氨氮氧化过程也停止;两类主要硝化细菌—亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化杆菌属(Nitrobacter)在微生物群落中的丰度由34 ℃正常运行时的2.26%、0.50%分别下降到1.26%、0.073%,下降幅度达到46%和85.4%。同时,污泥沉降性能变差,系统的SVI升高,出水浑浊,大量悬浮物从反应器中排出,导致系统的MLSS、MLVSS下降。对于受高温冲击的污水处理系统,可采取恢复正常运行温度并投加一定比例新鲜活性污泥置换受损污泥的方式,改善系统中微生物群落结构,加快硝化功能的恢复。该研究结果对实际污水处理厂高温冲击问题的解决具有一定的理论价值和指导意义。
地表径流中持久性有机污染物(POPs)渗入地下造成地下水污染的问题亟待解决。通过溶剂热法制备了溴氧化铋/富氮氮化碳(BiOBr/g-C3N5)复合材料,采用XRD、FT-IR、TEM、UV-vis DRS、PL、EIS和TPC等对复合材料进行了系统的表征分析。以BiOBr/g-C3N5为光催化材料、透水混凝土为载体制备光催化透水混凝土,评价了光催化透水混凝土降解典型POPs对氯苯酚(4-CP)的活性和稳定性,并分析了负载量对光催化透水混凝土光催化性能和透水性能的影响。结果表明:BiOBr/g-C3N5中异质结的构建实现了光生载流子的高效分离,拓宽了光谱吸收范围。可见光照射下,负载质量分数6% BiOBr/g-C3N5的光催化透水混凝土实现了对10 mg/L 4-CP的高效降解,降解率高达91.37%,同时表现出良好的稳定性。随着BiOBr/g-C3N5负载量的增加透水混凝土的透水性能降低,但负载量高达10%时,其透水系数和孔隙率仍然可以满足《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T 135—2009)的要求。光催化透水混凝土在海绵城市建设中具有巨大的应用潜力。
构建了氟掺杂氧化锡(FTO)阳极和硫化镍负载活性碳毡(NiS@ACF)阴极的阴阳极协同电Fenton体系,通过阳极电解水产生H2O2和阴极绿色活化H2O2产生·OH降解持久性有机物四环素(TC)。结果表明,以FTO为阳极、Pt电极为阴极,1.0 mol/L Na2CO3为电解质,施加6.2 V电压电解10 min可产生68.9 mg/L的H2O2。以FTO为阳极、NiS@ACF为阴极,6.2 V电压下处理20 mg/L的TC溶液60 min,TC的降解率可达99%。自由基猝灭实验和EPR测试证实·OH为电Fenton体系的关键活性物种。利用液相色谱-质谱鉴定了TC降解过程中的中间产物,提出了TC可能存在两种降解途径,并利用ECOSAR程序预测了TC及降解中间产物的生物毒性。研究验证了采用阴阳极协同的绿色电Fenton系统降解有机物的可行性,为难降解有机物的去除提供了一种新的方法。
以核桃青皮制备生物炭WGBC,然后以MgCl2为改性剂制备了一种镁改性生物炭(Mg-WGBC),用于去除工业废水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)。通过一系列表征分析了材料的表面形貌、孔径分布、官能团等理化特征,研究了温度、投加量、pH、共存离子等因素对Mg-WGBC吸附水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)效果的影响。结果显示,相比原始生物炭,Mg-WGBC有着更高的比表面积和更丰富的官能团结构;Mg-WGBC在较大pH范围内对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)具有优异的去除效果;水中低价阳离子和SO4 2-对Mg-WGBC吸附Pb(Ⅱ)和Ca(Ⅱ)效果的影响较小,Al3+和Fe3+对吸附抑制作用较强;25 ℃下,Mg-WGBC投加0.15 g/L处理Pb(Ⅱ)废水和投加0.4 g/L处理Cd(Ⅱ)废水时,对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的平衡吸附量分别为331.164、118.259 mg/g。准二级反应动力学模型和Langmuir等温模型能较好地描述Mg-WGBC对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除过程,Mg-WGBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附是通过化学作用的单层吸附,且是一个自发进行的放热过程。经过5次吸脱附循环后,Mg-WGBC对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除率仍可分别达到83.93%和81.95%。Mg-WGBC对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除受多种机制的影响,主要包括沉淀作用、离子交换、表面络合、静电吸引和阳离子-π相互作用。
以回收混凝土粉末(RCP)作为载体,TiO2作为光催化活性中心,采用机械化学法制备了RCP/TiO2光催化剂。通过X射线衍射谱(XRD)、N2吸附-脱附曲线、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、光致发光光谱(PL)、瞬态光电流谱(TPC)和电化学交流阻抗谱(EIS)表征了RCP/TiO2光催化剂的物相晶型、比表面积、孔隙结构和光电化学性质,评价了光催化剂在紫外光照射下降解有机染料亚甲基蓝(MB)的活性和稳定性,分析了共存无机盐离子和水基质对RCP/TiO2光催化降解MB效果的影响,研究了体系中的活性物种及活性物种的贡献率。结果表明:RCP的引入提高了光催化剂的比表面积、光谱吸收能力和电荷转移速率,实现了光生载流子的高效分离。紫外光照射90 min,RCP/TiO2催化剂对溶液中MB的光催化降解率达到了99.91%,循环使用10次后对MB的光催化降解率仍为99.10%,表现出良好的循环稳定性。共存无机盐离子和水基质会对RCP/TiO2催化剂的催化活性产生抑制作用。O2 ·-、·OH、h+等活性物种协同作用实现了对MB的高效降解,光催化反应遵循Type-Ⅱ机理。
采用国产大型湿式氧化装置处理乙烯裂解废碱液,其出水COD小于1 000 mg/L,硫化物稳定小于1 mg/L,平均COD去除率为96.4%,平均硫化物去除率大于99.99%。采用以耐盐菌为核心的好氧生化技术处理乙烯裂解废碱液湿式氧化出水,直接生化处理的COD去除率最高为40%,而苯酚协同生化处理的COD去除率可提升至70%。当用苯酚溶液将乙烯裂解废碱液湿式氧化出水稀释8倍时,协同生化反应36 h后,COD可降低至50 mg/L以下。GC-MS分析表明,湿式氧化技术高效去除了乙烯裂解废碱液中以硫醇、硫醚为代表的恶臭物质,而剩余有机物通过以耐盐菌为核心的协同生化得到进一步去除,最终出水中仅剩甲苯等少量有机物。
为解决农村生活污水处理设施能耗成本高的问题,拟采用太阳能作为能源。针对太阳能间歇供电的特点,开展不同间歇时长供能条件下序批式反应器(SBR)、序批式生物膜反应器(SBBR)处理农村污水的效能及微生物群落变化研究。结果表明,在SBR和SBBR系统中,经过两个周期(每个周期运行时长为6 h)运行,间歇时长对SBR、SBBR系统出水影响不大,均能满足辽宁省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB 21/3176—2019)中的一级排放标准;与SBR相比,SBBR在脱氮方面效果更优,间歇时长分别为12、24、48 h时,SBBR系统在第一周期对NH4 +-N的平均去除率分别比SBR系统高出0.78%、0.92%和1.14%;对TN的平均去除率分别比SBR系统高出1.04%、0.69%和2.18%;不同间歇时长下,SBR和SBBR系统的微生物均以Proteobacteria、Bacteroidota为优势菌门,优势菌属变化规律一致,但优势菌属丰度存在明显差异;SBR和SBBR系统中与脱氮除磷相关的主要功能菌几乎均表现出随着间歇时长的延长先降低后升高的趋势,表明长时间闲置会导致两系统中部分细菌活性衰减甚至细胞死亡,但在经历长时间饥饿条件适应驯化培养后,部分细菌活性又会逐步恢复。
啤酒废水有机物浓度较高,直接排放会引起水体富营养化,而单独处理不仅增加运营成本,还会产生大量温室气体,同时浪费了废水中可利用的有机碳源。将啤酒废水作为补充碳源与市政污水协同处理,可同时实现环境效益和经济效益。以某啤酒生产企业预处理后的废水为例,将其直接纳管排放到临近的污水处理厂,采用基线对比分析法,从处理效果、经济效益、环境效益等3个层面评估啤酒废水资源化利用的可行性。结果表明,啤酒废水纳管排放后,污水处理厂的进水COD提升了47.47%,其他进水水质参数波动相对较小,出水COD、氨氮、总磷、总氮与引入啤酒废水前相比变化不大,符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准。此外,啤酒废水与市政污水协同处理可使啤酒生产企业和市政污水处理厂每年共节约费用154.6万元,碳排放量减少284.6 t,具有良好的环境效益和经济效益。
粉煤灰已成为我国排放量较大的工业固废之一,富含二氧化硅、氧化铝和氧化铁,是制备聚硅酸铝铁(PSAF)的理想原料,其资源化利用具有重要的环境和经济效益。通过正交实验优化了粉煤灰制备PSAF的条件,并将最优条件下制备的PSAF基液负载于粉煤灰上,制备新型粉煤灰负载PSAF絮凝剂,评估了其对低浓度生活污水的处理效能及经济性。研究表明,PSAF絮凝剂的最佳制备条件为碱灰比n(Na2CO3)∶n(SiO2)=1∶2、煅烧温度900 ℃、盐酸浓度2 mol/L、酸浸温度70 ℃。粉煤灰负载PSAF絮凝剂投加614.8 mg/L处理低浓度生活污水时,污水COD去除率、浊度去除率以及出水透光率最高,分别可达75.9%、97.0%和98.3%。与未负载产品及市购PSAF絮凝剂相比,粉煤灰负载PSAF絮凝剂用量少,COD去除效果好。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等分析粉煤灰负载PSAF絮凝剂的晶体结构、形貌及表面基团,以阐明其混凝机理。结果表明,该新型絮凝剂在混凝过程中表现出高效的电中和、吸附架桥和网捕卷扫性能。粉煤灰负载PSAF絮凝剂固体生产成本较市售PSAF絮凝剂节约1 000~1 500元/t,具有良好的实用价值和经济效益。
环氧氯丙烷生产污水具有高有机物、高盐度和可生化性差等特点,处理难度较大,因此开发高效的处理工艺是该工业污水治理的迫切需求。高级氧化法在处理难降解有机物领域具有很大的优势,优化了过硫酸盐高级氧化工艺(SAOPs)、湿式催化过氧化氢氧化工艺(CWPO)处理环氧氯丙烷生产污水的工艺条件,对比了两种高级氧化工艺处理环氧氯丙烷废水的效果及出水水质,并利用全二维气相色谱-质谱(GC×GC-MS)从分子层面对CWPO处理过程中的有机污染物转化特性进行了探究。结果表明CWPO工艺处理环氧氯丙烷生产污水的最优条件为pH=9.0、反应温度70 ℃、Mn-Ce/Al2O3投加量20 g/L、m(H2O2)∶m(COD)=4∶1、H2O2分批次投加,此条件下反应80 min,TOC去除率达到86.00%,出水残余有机卤素质量浓度为52.3 mg/L、急性毒性值为60.33%,处理效果优于SAOPs。GC×GC-MS分析显示CWPO处理出水有机物种类明显减少,原水中主要有机污染物(酸类)大幅度降低,但可吸附有机卤素(AOX)较原水升高。根据原水及出水的主要氯代有机物,推测了CWPO处理出水中氯代副产物的生成途径,提出了减少或防止卤代副产物的调控措施,为环氧氯丙烷生产污水的高效处理、毒性控制及环境风险评估提供了理论依据和技术参考。
膜分离技术由于占地面积小、操作简单、分离效率高等优势,被认为是有效处理油水混合物的方法之一,具有极大的工业应用潜力。为解决油水分离过程中油滴黏附导致的膜污染及渗透通量下降的问题,以聚乙烯亚胺(PEI)、Noria水轮酚为亲水改性溶液,通过PEI-Noria共沉积对聚砜(PSF)超滤膜进行氨基化处理,随后利用氨基和酰氯的高反应活性将全氟辛酰氯(PFOC)接枝到膜上,制备高抗油污染氟化超滤膜。通过系统评价PEI相对分子质量及其在改性溶液中的质量分数对复合膜界面疏油性能和分离性能的影响,筛选得到最佳制膜条件为PEI相对分子质量600、改性溶液中PEI质量分数为0.8%。该功能氟化涂层赋予复合膜优异的膜通量和抗油污染性能,十二烷、石油醚、汽油、十六烷等不同种类油水乳液通量分别为(45±5)、(65±5)、(50±5)、(40±5) kg/(m2·h),截留均为98%以上。经过循环水洗后,纯水通量恢复率(FRR)可高达90%。该高抗油污染氟化超滤膜可应用于各种含油污水净化处理,具有抗污染性好、连续运行稳定性好的特点,具有较大的工业应用潜力。
针对含油废水严重污染水生态环境和影响水资源循环利用的问题,采用水热法合成十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性二硫化钼(MoS2),并通过浸渍法将其负载于聚氨酯海绵表面,成功制备了一种超疏水亲油的MoS2海绵(MS海绵)。结果表明,MS海绵具有丰富的孔结构、良好的机械强度和优异的稳定性。在油水分离性能方面,MS海绵对食用油/水乳液的分离效率高达95.2%,显著优于未改性聚氨酯海绵,且对多种油品乳液均表现出优异的吸油能力,最高吸油量可达到96 g/g。此外,经20次重复使用后,MS海绵吸油量仍保持较高水平,且结构形状基本不变。MS海绵可实现连续油水分离,在模拟海洋溢油的处理中展现出良好的适用性。研究为油水分离材料的开发提供了新思路,也为溢油回收与含油废水治理提供了高效、低成本的技术方案。
以玉米秸秆为原料制备生物炭(BC),然后以磷酸为改性剂制备磷改性生物炭(PBC),并采用液相还原法成功制备生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@PBC)。通过批次实验探究了不同铁碳比、反应体系、催化剂投加量、过一硫酸盐(PMS)投加量和溶液初始pH对双酚A(BPA)降解效果的影响。结果表明:铁碳比为1∶1的复合材料nZVI@PBC11能高效活化PMS,对BPA的降解效果最佳;与nZVI、PMS、nZVI@PBC11、nZVI/PMS反应体系相比,nZVI@PBC11/PMS反应体系对BPA的降解效果最优,且反应过程符合准一级反应动力学模型;在nZVI@PBC11催化剂投加量0.2 g/L、PMS投加量2.0 mmol/L、pH=3条件下反应40 min,BPA降解率达到99.4%,降解反应速率常数k为0.209 min-1。nZVI@PBC11催化剂具有良好的稳定性,循环使用3次后BPA降解率仍可达到74.9%。电子顺磁共振和自由基猝灭实验结果表明,nZVI@BC11/PMS反应体系对BPA的降解存在自由基(SO4 ·-、·OH、O2 ·-)和非自由基(1O2)两种途径,且以1O2、O2 ·-和SO4 ·-的贡献为主。该研究为高级氧化法降解水中有机污染物提供技术支撑。
近年来,随着新能源汽车市场对碳酸锂产品需求量的增加,气田采出水中锂资源开发引起社会各界广泛关注。气田采出水因化学组分复杂、Li+浓度相对盐湖卤水低,提锂工艺一直是制约气田采出水中锂资源化利用的关键问题。基于长庆靖边气田采出水低品位含锂特征(质量浓度50 mg/L以下),分别从预处理工艺及参数优选、提锂关键技术(吸附法和电化学法)评价及参数优化、现场提锂效果及成本分析等方面开展了研究。结果表明,气田采出水经絮凝沉淀-臭氧催化氧化预处理后,浊度去除率在90%以上,COD去除率可达43%。电化学提锂工艺锂回收率低,且存在副反应和不稳定性;而锰系吸附剂对气田采出水中Li+的吸附量在0.98~4.57 mg/g区间内,处理低品位含锂采出水更有优势。采用处理规模200 L/h的一体化橇装装置开展了现场试验,经过两级吸附塔后,锂离子吸附回收率最高达87%,进一步对富锂脱附液分离、浓缩、沉淀,得到碳酸锂成品,碳酸锂质量分数达99.2%,产品符合《碳酸锂》(GB 11075—2013)中0级标准。研究打通了低品位含锂气田采出水提锂关键工艺技术路线,为后续气田采出水规模化提锂奠定了基础。
随着氟化物排放标准日趋严格,反渗透工艺在集成电路工业含氟废水深度处理中的应用越来越广泛。然而,反渗透浓水具有污染物种类多、氟化物和含盐量高的特点,浓水深度除氟问题是当前反渗透应用面临的瓶颈。以某集成电路产业园配套水质净化厂反渗透浓水为例,对两级铝盐混凝深度除氟工艺进行了深入的应用研究。结果表明,进水氟质量浓度为15~25 mg/L,TDS≥5 000 mg/L时,采用两级铝盐混凝工艺,在pH为7,PAC总投加量1 000 mg/L,一级与二级投加量比为1.5∶1条件下反应30 min,出水F-质量浓度稳定在1.0 mg/L以下,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅲ类标准。成本核算表明,两级铝盐混凝深度除氟工艺的药剂成本为4.06元/m3。该研究结果为两级铝盐混凝工艺在集成电路工业反渗透浓水深度除氟中的实际应用提供依据。
引入氧空位可显著提高催化剂中金属活性位点的电子转移效率,增强催化剂对过一硫酸盐(PMS)的活化能力。笔者通过氢气煅烧法制备富氧空位铁锰催化剂,用于活化PMS降解活性黑5(RBK5)。通过XRD、SEM及XPS等手段表征了催化剂的理化性质,证实了氧空位的成功引入,并揭示了催化剂的晶型结构和表观形貌。性能测试显示,在最佳条件(10 mg/L RBK5,0.2 g/L催化剂,3 mmol/L PMS)下,RBK5降解率可达98%,且催化剂具有优异的循环稳定性和抗干扰能力。机理分析表明,催化剂表面氧空位及Fe与Mn元素构成主要活性位点。催化反应体系中生成了SO4 ·-、·OH、O2 ·-和1O2等多种活性物质,其中SO4 ·-和·OH为RBK5降解的主要活性物质。RBK5的降解同时通过自由基途径和表面电子转移途径进行。研究为富氧空位金属催化剂的设计及高效水处理提供了理论依据和实践指导。
山东某污泥处置厂主要服务两座污水厂(污水厂一、污水厂二),原采用太阳能干化工艺将污泥干化至含水率40%后,作为垃圾填埋场覆盖土。目前,该厂存在处理能力不足且含水率40%的污泥无处安置的问题,亟需升级改造。经综合比选,选择“高压带机深度脱水预处理+喷雾干化+回转式焚烧炉焚烧”工艺处理污泥,具体工艺流程如下:含水率80%污泥→高压带机深度脱水→含水率70%污泥储存料仓→喷雾干化→回转式焚烧炉焚烧。该工程试运行结果表明:烟气主要污染物满足《生活垃圾焚烧污染物控制标准》(GB 18485—2014)的要求,灰渣固废中重金属满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)的要求;项目工程投资约5 500万元,吨泥投资为55万,投资较为合理,运行成本约为211.9元/t(以80%含水率污泥计),污泥减量达到90 t/d以上,为中小型污泥焚烧项目提供工程案例经验。
近年来,国家对矿井水资源的重视程度不断加强,2024年发布关于加强矿井水保护和利用的指导意见,提出推进水质较好的矿井水井下处理、就地复用,作为井下防尘、设备冷却、乳化液配制用水的建议。目前,水质较好的矿井水井下就地回用处理已较为普遍,但针对高硬高矿化度矿井水开展井下深度处理并就地回用的工程相对较少。以纳林河二号矿井为例,针对井下高硬高矿化度、低浊度清水的水质特征,选用以反渗透为主的工艺进行深度处理,并根据水处理站位置选择及巷道设备布置原则进行工程建设。项目稳定运行3个月,反渗透产水率在65%以上,产水电导率稳定在60 μS/cm以下,完全满足井下液压支架除尘、乳化液调配及设备冷却等生产用水水质要求。对该项目运行成本及经济效益分析表明,对于开采深度较大的大型矿井,将矿井水就地处理并回用具有显著的经济优势,为陕蒙地区大型矿井中高矿化度的井下矿井水深度处理工程的建设实施提供借鉴。