中水回用中平板膜的污染机理分析

采用间歇式生物反应器,对模拟小区生活污水的人工配水进行了生物处理;然后,在操作压力为0.1 MPa,搅拌速度为300 r/min条件下,选用膜生物反应器中常用的聚醚砜(PES,切割分子量分别为2万、1万和5千)、聚丙烯腈(PAN,切割分子量为20万)、聚偏氟乙烯(PVDF,切割分子量为20万)超滤平板膜和聚醚砜(PES,孔径为0.1μm)、聚丙烯腈(PAN,孔径为0.1μm)、聚偏氟乙烯(PVDF,孔径为0.1μm)微滤平板膜在实验室用死端超滤器上分别对活性污泥悬浮液进行了过滤并探讨了和间歇式生物反应器组合在一起用于中水回用的效果,结果表明:每种组合处理后的出水水质为COD＜50 mg/L,NH3-N＜10 mg/L,SS为0 mg/L,浊度为0 NTU,都达到了中水回用的水质标准(CJ25.1-89),其中生物反应器分别与PES超滤膜(5千、1万、2万)和PAN(20万、0.1μm)膜组合时,对COD的去除率较高,但所有组合对NH3-N、TOC去除率及膜的渗透通量都相差不大.此外,根据恒压堵塞过滤定律对膜的污染机理进行的研究证实:对于微滤膜和PAN(20万)超滤膜而言,由滤饼过滤过渡到完全(标准)堵塞,再到滤饼过滤;但对于PVDF(20万)和PES(2万)超滤膜,则由标准堵塞过渡到完全堵塞,再到滤饼过滤;PES(5千、1万)超滤膜的污染机理相对简单,整个过程以滤饼过滤为主.     

膜接触反应器臭氧传质及其对模拟印染废水的降解

对膜接触反应器传质过程及其在模拟印染废水降解中的应用进行了研究。实验表明,产水臭氧浓度随着液相雷诺数、气相臭氧浓度和膜长的增加而升高,随着温度升高而下降。在膜接触反应器中,臭氧体积传质系数kLa可达0.317s~(-1),比鼓泡反应器大15~62倍。对模拟印染废水的降解速率常数ka可达0.336 s~(-1),比鼓泡反应器大65%,而比臭氧消耗量为鼓泡反应器的45%。实验表明,膜接触反应器具有体积较小,臭氧利用效率较高等优势。     

UASB/MBR-CANON工艺处理高氮活性印花废水

针对棉织物活性印花废水高氮、高色度、高COD等特点,采用上流式厌氧污泥床反应器与完全自养脱氮膜生物反应器组合工艺(UASB/MBR-CANON),处理模拟高氮活性印花废水。实验过程分为独立启动和串联运行2个阶段,探究了不同基质浓度条件下UASB/MBR-CANON反应器对高氮活性印花废水的处理效果。结果表明:UASB和MBR-CANON反应器分别经过140 d独立启动运行后,UASB反应器与MBR-CANON反应器完成串联运行,此时总氮平均去除率达到72%, COD平均去除率达到74%,染料平均脱色率达到82%;在MBRCANON反应器运行的200 d内,通过对膜表面污染物分析发现,膜表面滤饼层胞外聚合物中多糖和蛋白质含量分别为52 mg·L~(-1)和17 mg·L~(-1)。膜通量数据表明,在低通量状态下,膜通量衰减速率较为缓慢,经过清洗后,膜通量可恢复初始通量的80%～90%。进一步分析可知,采用UASB/MBR-CANON工艺处理高氮活性印花废水具有较高的技术可行性,以上研究结果可为该工艺的工程化应用提供参考。     

诱导结晶法同时去除铜、锌离子

考察投药量、水力负荷、停留时间等因素,对诱导结晶反应器去除Cu~(2+)、Zn~(2+)效果的影响,确定最佳运行参数为:水力负荷40 m~3·(m~2·h)~(-1),结晶药剂投药量2∶1,停留时间90 min。在最佳运行参数下,结晶反应器处理含铜20 mg·L~(-1),含锌10 mg·L~(-1)、pH为5.5~6.0的混合重金属废水。反应器连续运行40 d,出水中铜离子和锌离子平均浓度分别为1.31 mg·L~(-1)和4.57 mg·L~(-1),铜离子和锌离子平均去除率分别是93.4%和51.3%。诱晶载体粒径由0.568 mm长至0.617 mm,平均生长速度为0.001 23 mm·d-1。研究表明,该诱导结晶工艺可以用作同时去除废水中的Cu~(2+)、Zn2+。     

中水回用中平板膜的污染机理分析

采用间歇式生物反应器，对模拟小区生活污水的人工配水进行了生物处理；然后，在操作压力为0．1MPa，搅拌速度为300r／min条件下，选用膜生物反应器中常用的聚醚砜（PES，切割分子量分别为2万、1万和5千）、聚丙烯腈（PAN，切割分子量为20万）、聚偏氟乙烯（PVDF，切割分子量为20万）超滤平板膜和聚醚砜（PES，孔径为0．1μm）、聚丙烯腈（PAN，孔径为0．1μm）、聚偏氟乙烯（PVDF，孔径为0．1μm）微滤平板膜在实验室用死端超滤器上分别对活性污泥悬浮液进行了过滤并探讨了和间歇式生物反应器组合在一起用于中水回用的效果，结果表明：每种组合处理后的出水水质为COD〈50mg／L，NH3-N〈10mg／L，SS为0mg／L，浊度为0NTU，都达到了中水回用的水质标准（CJ25．1．89），其中生物反应器分别与PES超滤膜（5千、1万、2万）和PAN（20万、0．1μm）膜组合时，对COD的去除率较高，但所有组合对NH3-N、TOC去除率及膜的渗透通量都相差不大。此外，根据恒压堵塞过滤定律对膜的污染机理进行的研究证实：对于微滤膜和PAN（20万）超滤膜而言，由滤饼过滤过渡到完全（标准）堵塞，再到滤饼过滤；但对于PVDF（20万）和PES（2万）超滤膜，则由标准堵塞过渡到完全堵塞，再到滤饼过滤；PES（5千、1万）超滤膜的污染机理相对简单，整个过程以滤饼过滤为主。     

生物处理组合工艺用于制革废水处理

针对制革废水高COD、高总氮的问题,提出了基于上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式反硝化污泥床(UDNSB)、生物接触氧化池的生物处理组合工艺,进行了为期321 d的现场中试研究。研究结果表明,对于COD、TN、NH_4~+-N平均浓度分别为2 740、278和193 mg·L~(-1)的制革废水,在硝化液回流比R为300%,UASB反应器、UDNSB反应器、生物接触氧化池的水力停留时间(HRT)分别为11、22和57 h,平均容积负荷分别为5.63 kg COD·(m~3·d)~(-1)、0.30 kg TN·(m~3·d)~(-1)和0.11 kg NH+4-N·(m~3·d)~(-1)的条件下,该组合工艺处理出水COD、TN和NH_4~+-N的平均浓度分别为190、69.8和4.6 mg·L~(-1),其平均去除率分别达到92%、73%和97%以上。     

UASB-PACT工艺处理有机颜料废水中试研究

针对颜料废水有机物浓度含量高、水质波动大、可生化性差等特点,实验采用了UASB-PACT(powdered activated carbon treatment)组合工艺在常温下对颜料废水进行中试研究。实验共进行了119 d,分2个阶段进行,第1阶段为低浓度运行阶段,进水COD逐步提升至3 000 mg·L~(-1)左右,经过36 d的运行,系统出水COD可稳定保持在500 mg·L~(-1)以下,UASB、PACT反应器对COD的平均去除率分别为37.0%和80.5%;第2阶段为负荷提高阶段,共运行了83 d,UASB、PACT反应器对COD的平均去除率分别为53.9%和81.7%。76 d后在平均进水浓度为6 207.75 mg·L~(-1)的条件下,出水COD500 mg·L~(-1)。在工程应用阶段,经过6个月的调试,在进水量1 920 m3·d-1、COD为5 000 mg·L~(-1)的条件下,UASB反应器的出水COD1 500 mg·L~(-1),PACT出水COD在300~500 mg·L~(-1)之间波动,去除率分别为50.9%和75.3%。实验结果表明,针对有机颜料废水,采用UASB-PACT组合工艺能够达到很好的处理效果,出水满足《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343-2010)中A级排放要求。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L~(-1)、臭氧进气量为600 mL·min~(-1)、催化剂用量为1 g·L~(-1)、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L~(-1)降至125 mg·L~(-1),BOD_5/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L~(-1)、平均NH_4~+-N为12 mg·L~(-1)、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH_4~+-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH_4~+-N分别为46 mg·L~(-1)和4.1 mg·L~(-1),出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH_4~+-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

臭氧-BAF组合工艺处理电镀RO浓水

电镀废水反渗透(RO)浓水具有盐度高、难降解有机物浓度高、含重金属等特点,是电镀废水处理工艺提标改造的难点。采用臭氧-曝气生物滤池(BAF)组合工艺,对电镀废水反渗透(RO)浓水中有机物进行处理,使出水COD浓度达到《电镀污染物排放标准》中标准。考察了废水初始p H、臭氧浓度和反应时间等因素对臭氧氧化效果的影响,以及水力停留时间(HRT)和气水比对BAF单元COD去除效果的影响。经优化后的系统运行工况为:臭氧氧化单元中废水初始p H值为10.0,臭氧浓度为31.96 mg·L~(-1),反应时间为40 min;BAF的HRT为3 h,气水比为5∶1。在最佳工况下,当进水COD为180~240 mg·L~(-1)时,经组合工艺处理后COD去除率达78.6%,平均出水COD浓度为47 mg·L~(-1),达到了标准的要求。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

超滤膜深度处理染整废水的膜污染机理

实验采用不同规格和材料的超滤膜进行染整二级尾水分离实验,对超滤膜污染机理及影响因素进行了分析。实验采用红外光谱分析了聚醚(PES)膜、聚砜(PSF)膜和聚醚酰亚胺(PEI)膜3种超滤膜材料,对比了污染前后膜面的接触角以及不同切割分子量对膜通量及出水水质的影响,并利用线性化的Herman堵塞模型拟合了不同分子量超滤膜的堵塞模型,初步探讨了超滤膜的污染机理。实验结果表明,膜材料表面亲水性基团的多少与初始膜通量大小成正比,出水COD值随超滤膜切割分子量减小而减小。切割分子量同为2 000 Da的3种超滤膜中,PES膜的处理效果最佳,出水COD平均值为47.81 mg/L;PEI膜通量最高,平衡通量可达50 L/(m2.h);切割分子量为1 000、10 000的超滤膜堵塞机理符合滤饼过滤模型,100 000的超滤膜堵塞机理更接近于完全堵塞模型;1 000的聚醚砜材质膜(PES)更适合此类废水的深度处理。     

AnMBR/A/OMBR处理焦化废水的运行条件优化与运行效果

采用厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧膜生物反应器(An MBR/A/OMBR)处理某焦化厂实际焦化废水,通过优化运行参数使该工艺达到最佳运行工况,并考察最佳运行条件下系统长期稳定运行的处理效果。结果表明,向进水添加磷源能满足微生物的生长需求并促进脱氮过程,同时控制OMBR内的pH能较好地保证系统出水NH_3-N的去除率和稳定性。AnMBR/A/OMBR系统的最佳运行条件为:总HRT为61.3 h,进水TP浓度为(2.3±0.3)mg·L~(-1),OMBR内pH为(7.5±0.2)、DO为4~6 mg·L~(-1),回流比为2∶1。当系统进水COD、TOC、NH_3-N和TN的平均浓度分别为(1790±17)mg·L~(-1)、(447.3±9.1)mg·L~(-1)、(107.3±5.2)mg·L~(-1)和(221.9±5.6)mg·L~(-1)时,在最优条件下系统出水的平均浓度分别为(254±76)mg·L~(-1)、(53.8±3.2)mg·L~(-1)、(3.9±1.1)mg·L~(-1)和(70.0±8.8)mg·L~(-1),去除率分别为(85.7±0.9)%、(88.0±0.7)%、(96.4±1.1)%和(68.5±3.7)%。进水中Ⅰ、Ⅱ区芳香族蛋白质类似物和Ⅳ区溶解性微生物副产物的总和所占比例达88.5%,系统出水中Ⅱ区芳香族蛋白质类似物占40%,含量最高。     

臭氧-活性炭组合工艺深度处理垃圾渗滤液MBR出水

以垃圾渗滤液MBR出水为研究对象,采用臭氧-活性炭组合工艺对其进行深度处理。相比单一臭氧处理和单一活性炭吸附,臭氧-活性炭组合工艺能提高COD及NH_3-N的去除率,并且显示出良好的协同作用。实验中利用三维荧光光谱和凝胶色谱对水质进行分析,同时考察了活性炭种类及预处理方式、活性炭用量、pH及臭氧浓度对COD及NH_3-N去除率的影响。结果表明:pH=4.54、臭氧浓度为1.34 mg·min~(-1)、活性炭投加量为10 g·L~(-1)、臭氧处理时间为30 min、活性炭吸附时间为180 min,当垃圾渗滤液MBR出水COD为1 550 mg·L~(-1),NH_3-N为75 mg·L~(-1)时,经处理后,COD浓度为93 mg·L~(-1),NH_3-N浓度为12 mg·L~(-1),COD的去除率达到94%,NH_3-N的去除率达到84%,实现了垃圾渗滤液MBR出水的达标排放。pH对污染物的去除有较为明显的影响,高pH有利于NH_3-N的去除,但是过高的pH不利于COD的去除。同时,提高臭氧和活性炭的投加量能明显提高COD及NH_3-N的去除率。     

常温下沼气循环AnMBR处理丙酮和异丙醇混合废水

研究了沼气循环厌氧膜生物反应器(MCAn MBR)在常温下(24.4~31.5℃)处理丙酮、异丙酮混合废水的运行性能。结果表明,MCAn MBR在处理丙酮、异丙醇废水时能获得较好的效果,容积负荷提升快,有机物去除率高,气体产率高,并且运行十分稳定。工艺考察阶段,缩短HRT保持进水COD为37 000 mg·L~(-1),容积负荷为7.2~14.8 kg·(m~3·d)~(-1)(以COD计),平均去除率为91.18%。稳定运行阶段,HRT=60 h,容积负荷为14.92 kg·(m~3·d)~(-1)(以COD计),平均去除率为98.12%,气体产率为0.244~0.323 L·g~(-1)(以COD计)。膜截留与沼气循环装置大大强化了MCAn MBR在高MLSS下的混合和传质效能,使其能在高容积负荷下稳定运行。     

预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水

为了优化沉淀-微滤组合除碘工艺,开发预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水,考察了小试实验的除碘效果、出水水质及连续出水、间歇出水模式的柱式膜污染情况。结果表明:使用Na_2SO_3作除氧剂、Cu~(2+)作催化剂对原水进行预除氧,投加量分别为150 mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1);沉淀剂CuCl投加量为100 mg·L~(-1)。实验装置连续运行216 h,累积处理水量为2 160 L,运行稳定后,I-平均去除率为93.9%,出水水质较稳定,出水Cu2+须进行后续处理。产生污泥的体积较小,浓缩倍数为8 640。间歇出水模式有利于减缓膜污染,柱式膜的最终膜比通量降至初始膜比通量的47%。与沉淀-微滤工艺相比,预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺装置简单,运行成本降低。     

基于UASB-缺氧好氧-混凝沉淀工艺处理印染废水的中试研究

采用UASB-缺氧好氧-混凝沉淀组合工艺处理以印染纯棉纤维、涤纶、腈纶和棉混纺织物为主的综合性印染废水。结果表明,控制UASB反应器水力负荷为0.4 m~3·(m~2·h)~(-1)冬季反应器温度低于15℃时降至0.3 m~3·(m~2·h)~(-1))、UASB进水pH=7.0~8.0、活性污泥A反应器D0=0.5~0.8 mg·L~(-1)、B反应器DO=0.2 mg·L~(-1)、接触氧化反应器采用渐减曝气且气水比12:1、混凝剂PAC(配制浓度10%)和PAM(配制浓度0.1%)投加1.2 mL·L~(-1)和0.9 mL·L~(-1)、絮凝30 min,可以实现COD、色度、氮和硫化物的同步去除,出水指标达到并优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表2的直接排放标准,处理效果好。同时,工艺直接运行成本仅为0.624元·m~(-3)废水,普遍低于同类印染废水处理     

Fe~0/S_2O_8~(2-)异相芬顿与生物组合工艺处理煤化工废水尾水

为实现煤化工废水尾水低成本达标排放,采用零价铁/过硫酸盐(Fe~0/S_2O_8~(2-))异相芬顿与气升环流反应器(ALR)组合工艺对其进行深度处理并分析处理成本。结果表明,在pH为6.8、Fe~0和S_2O_8~(2-)投加量分别为2g·L~(-1)和15 mmol·L~(-1)的条件下,Fe~0/S_2O_8~(2-)体系对COD和色度去除率分别为56%和50%。气相色谱-质谱和气相色谱分析显示,尾水中难降解芳香化合物被转化成小分子有机酸,这些小分子有机酸虽然在异相芬顿反应中难以进一步降解,但容易被好氧微生物吸收和利用;出水经ALR处理后,COD和色度进一步从150 mg·L~(-1)和75倍降到48 mg·L~(-1)和25倍,总去除率达到86%和83%。由于异相芬顿反应不需调节pH且出水铁离子浓度小于9mg·L~(-1),该组合工艺在避免大量铁泥产生的同时可低成本地实现煤化工废水尾水达标排放。     

臭氧强化BAF工艺处理微污染窖水

采用臭氧-BAF组合工艺处理西北地区微污染窖水,使用比紫外吸收值(SUVA)、有机物分子量分布和三维荧光光谱等指标分析了臭氧预氧化对微污染窖水有机物特性的影响,研究了组合工艺对不同污染物的去除效果。结果表明:原水经臭氧预氧化后类腐殖质、类色氨酸物质含量分别下降65%、18%;水中小分子有机物含量增加,进水可生化性提高;经臭氧预氧化后BAF反应器出水类色氨酸物质含量低于未经臭氧预氧化的BAF反应器出水,臭氧预氧化起到了强化后续生物处理的作用。反应器出水CODMn、NH_3-N浓度分别为2.97 mg·L~(-1)、0.12 mg·L~(-1),满足生活饮用水卫生标准的要求;TOC、UV254和TN去除率分别为55%、53%和45%,水中污染物质得到有效去除。     

厌氧/特异性移动床生物膜反应器(A/SMBBR)组合工艺处理农药含酚废水

采用SDC-03型生物载体作为填料,考察厌氧-特异性移动床生物膜反应器对农药含酚废水中酚的去除效果,并探讨水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、进水酚浓度、pH值4个影响因素对反应器处理效果的影响。实验结果表明:在水温20~35℃,进水pH为7.0~8.5,酚浓度为36.70~86.56 mg·L~(-1),系统水力停留时间(HRT)为10 d的操作条件下,酚可稳定在2 mg·L~(-1)以下,运行后期酚浓度可降到0.5 mg·L~(-1)以下,平均去除率为98.24%,最高可达99.56%。出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978~(-1)996)的排放标准。     

厌氧氨氧化反应器启动阶段氨氮对N_2O产生量的影响

为了调查厌氧氨氧化反应器启动阶段强温室气体N_2O产生量,对进水口氨氮浓度与N_2O产生量之间的关系进行了研究。实验数据表明,在反应器启动前期,随着反应器进口氨氮浓度由25 mg·L~(-1)逐渐升高至120 mg·L~(-1),N_2O产生量由0.4%急剧增长至1.4%,进水口氨氮浓度与N_2O产生量呈现明显正相关性。微生物分析结果表明,反应器启动前期,N_2O释放主要与部分亚硝化细菌的反硝化作用有关。