结晶造粒流化床同步去除水中铁、锰及硬度的中试实验

为了实现水中的铁、锰及硬度的同步去除,利用结晶造粒流化床,在中试规模条件下,考察了药剂投加量、晶种填充高度、水力负荷、连续运行时间等因素对出水效果的影响。结果表明,在进水硬度、铁和锰平均浓度分别为300、0.90和1.90 mg·L~(-1)条件下,当水力负荷为13 m·h-1,晶种填充高度为50 cm,NaOH投加量为100 mg·L~(-1)时,出水水质达标,大部分污染物在流化床底部被去除,出水效果随着运行时间的推移有所增强,硬度、铁及锰的去除率分别为59%、70.6%和96.7%,出水p H为9.6;此外,水中硬度的含量较高时,流化床对锰的去除难度加大。通过对长期运行后晶种的结构变化进行SEM、EDS和XPS表征,发现流化床运行过程中,结晶颗粒逐渐长大,表面形成致密的结晶产物,其主要成分为Ca CO3、FeOOH、Fe_3O_4、Mn__和MnO_2等构成的复合物。研究结果为水中铁、锰及硬度的同步去除提供可借鉴的理论参考,具有一定的实践指导意义。     

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+。     

高硬度富锶地下水的软化沉淀-超滤膜联用工艺

针对一种高硬度富锶地下水,分别采用石灰和石灰-碳酸钠两种方法,利用药剂软化/超滤膜工艺对其进行软化处理,同时考察了药剂投量对出水锶含量的影响。结果表明,采用石灰软化/超滤膜法,Ca(OH)2最佳投加量为270 mg/L时,出水总硬度(以CaCO3计)由287.12 mg/L降低到96.44 mg/L,硬度去除率为66.41%,出水锶含量也由原水中的0.37 mg/L下降为0.21 mg/L;而采用石灰-碳酸钠软化/超滤膜法,Ca(OH)2和Na2CO3最佳投加量分别为270 mg/L、160mg/L时,出水总硬度降低到60.34 mg/L,硬度去除率达78.98%,锶含量仅为0.02 mg/L。2种处理方法出水总硬度均达到预期目标,石灰软化/超滤膜法可使出水锶含量满足富锶水的要求,而石灰-碳酸钠软化/超滤膜法则造成了对人体有益微量元素锶的大量损失。     

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。     

搅拌速率和时间对强化混凝去除微污染水中镍(Ⅱ)及有机物的影响

采用静态实验考察了投加高铁酸钾强化混凝的效果,通过控制不同的絮凝搅拌速率、絮凝时间及原水浊度来强化镍(Ⅱ)和有机物的去除。结果表明,絮凝搅拌速度和时间、原水浊度是影响镍(Ⅱ)和有机物的去除效果的重要因素。原水镍(Ⅱ)质量浓度为1 mg·L~(-1)、TOC为10 mg·L~(-1),在一级絮凝搅拌速率为200 r·min~(-1)、时间为2 min,二级絮凝搅拌速率为40 r·min~(-1)、时间为10 min,原水浊度为36.7 NTU时,出水剩余镍为0.018 mg·L~(-1),去除率达到98.2%,TOC去除率为58.8%,浊度去除率为73.8%。出水可满足《生活饮用水卫生标准》的要求。高铁酸钾强化混凝可作为给水厂应对镍污染的一种有效处理措施。     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液

采用化学还原法制备纳米四氧化三铁,与聚合氯化铝(PAC)制备MFPAC磁性混凝剂,利用混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液,用单因素变量法确定实验的最佳运行参数。结果表明:MFPAC磁性混凝剂对COD和色度的去除效果优于单独投加混凝剂PAC,在纳米四氧化三铁与PAC的质量比为1∶3、MFPAC的投加量为1.5 g·L~(-1)、搅拌条件为转速为300 r·min-1下搅拌60 s、溶液pH值为7.5(垃圾渗滤液原水的pH值)、絮凝时间为30 min的最佳运行条件下,COD由5 810 mg·L~(-1)降低到2 173 mg·L~(-1),色度由1 658倍降低到556倍,其COD去除率为62.6%,色度去除率为66.5%;利用矿化垃圾作为吸附剂处理MFPAC混凝处理后的出水,在矿化垃圾粒径小于2 mm、焙烧温度为700℃、吸附剂投加量为40 mg·L~(-1)、pH值为9的最佳条件下,经过12 h的处理,COD和氨氮的去除率分别为56.7%和68.4%,最终出水的COD和氨氮的浓度分别为941 mg·L~(-1)和343 mg·L~(-1);最终,MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附工艺对垃圾渗滤液COD、色度和氨氮的去除率分别为83.8%、78.5%和74.3%。     

污泥脱水滤液有机磷污染特征及强化去除

针对污水处理厂污泥脱水滤液有机磷污染现状,采用树脂分级、傅里叶红外光谱和气相色谱质谱等方法解析其污染特征和组分结构,进而开展强化去除研究,并初步探究OP的降解转化过程。结果表明:WXA污泥脱水滤液OP和出水OP平均含量分别为10.1 mg·L~(-1)和0.16 mg·L~(-1),脱水滤液的回流可能影响出水稳定;亲水性OP和疏水性OP平均含量分别为8.58 mg·L~(-1)和1.59 mg·L~(-1),OP的生物利用度仅为23.8%,表明以难生物降解形态为主,进一步的组分解析结果验证了该推测;强化去除研究表明,最佳条件是O3投加量为30 mg·L~(-1)、pH为12.0和H2O2投加量为1.5 mL,去除率高达82.9%。O3/H2O2氧化技术可实现脱水滤液难降解OP的高效去除,从而保证出水达标排放。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水(ACMD)污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌(SRB)和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·(m~2·d)-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量4.03 mg·L~(-1),出水pH 6.94。提高污染物SO_4~(2-)和Mn~(2+)浓度到(2 657±96)mg·L~(-1)和(13.33±1.75)mg·L~(-1),SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量2.69 mg·L~(-1),出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

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。     

沉淀回流对石灰软化法去除地下水硬度的影响

针对地下水硬度去除问题,在传统石灰软化法基础上,通过静态实验对比研究了沉淀回流过程对石灰软化法处理效果的影响。结果表明:在进水硬度385 mg/L,Ca O投加量200 mg/L条件下,经"沉淀回流-石灰软化"处理后,出水滤后总硬度为140 mg/L,比传统石灰软化法低40 mg/L;出水滤前浊度在20 NTU以下,比传统石灰软化法低100 NTU;石灰有效利用率为88%,比传统石灰软化法高25%。这表明通过沉淀回流有效提高了石灰有效利用率,降低了出水浊度。在Ca O投加量200 mg/L,Fe Cl_3投加量3.6 mg/L条件下,通过"沉淀回流-石灰软化/Fe Cl3混凝"处理12 min,静沉30 min后,出水滤后总硬度可维持在140 mg/L左右,浊度低于1 NTU,达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006),加热煮沸后无沉淀和漂浮物产生。     

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。     

钢渣污泥陶粒催化剂催化臭氧深度处理炼油废水

采用固相混合法制备了钢渣污泥陶粒催化剂,SEM、XRD测试结果显示,催化剂具有较为发达的孔隙结构,活性组分以MnO_2和CuO晶型形态分布于陶粒中。对含盐炼油废水生化尾水进行了臭氧催化氧化研究,考察了废水初始pH、催化剂用量、臭氧投加量等因素对COD去除效果的影响。结果表明,当反应初始pH为7.36、催化剂用量为15 g·L~(-1)、臭氧投加量为4.21 mg·min~(-1)时,反应35 min,废水中COD从86.97 mg·L~(-1)降至48.02 mg·L~(-1),出水水质达到新修订的《石油炼制工业污染物排放标准》。所制备的催化剂活性稳定、使用寿命长,活性组分锰、铜溶出率低,无二次污染产生。     

用于水体原位脱氮除磷的新型曝气浮岛填料

针对宜兴城镇化新区河流夏季富营养化的特点,拟采用一种不依赖于植物的新型强化曝气浮岛对该类水体进行原位处理。为强化浮岛筛选合适的填料,研究了3种填料在模拟富营养化自然状态下的挂膜性能,以及对模拟富营养化河流水质的净化效果。结果显示,空心球、鲍尔环和K3填料的终期挂膜量分别为0.6、1.5和2.2 g·L~(-1);空心球和K3填料的净化效果较好,综合考虑工艺的经济性要求,确定空心球作为该工艺的有机类型填料。在此基础上,进一步研究了水质、水温和曝气强度等参数对空心球挂膜的影响。污染物负荷越大,温度越高,其挂膜速度越快,但在实验范围内的温度对最终挂膜量并没有影响。保持较高的溶解氧浓度有利于COD、氨氮和TP的去除,但5 mg·L~(-1)以上的溶解氧浓度不利于总氮的去除,溶解氧浓度为3 mg·L~(-1)时对总氮去除率最高,对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为61.10%、81.45%、58.60%和31.62%。与空心球相比,包括沸石钢渣的组合填料对COD、氨氮、TN和TP的去除速率分别提高了13.01%、51%、86.36%和53.85%。     

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。     

接触氧化过滤去除地表水中的氨氮

接触氧化过滤工艺普遍用于去除地下水中的氨氮,在去除地表水中氨氮的应用较少。为了对此工艺去除地表水中的氨氮进行研究,以附有铁锰氧化物的石英砂为滤料填充滤柱,测试了滤柱对地表水中的铁、锰和氨氮的去除效果,并重点分析了影响氨氮去除的主要因素。结果表明:当滤速为8 m·h-1,进水铁、锰、氨氮浓度分别为0.6、1.1和1.8 mg·L~(-1)时,滤柱对3种污染物的去除率分别为83.3%,95.3%和80.6%,3种污染物的出水浓度均达标。此外,升高进水温度、提高进水碱度可增大氨氮的去除率。当温度由8℃增大到14℃时,氨氮去除率提高了近一倍。进水投加NaOH(浓度为4mg·L~(-1))时,氨氮的平均去除率比不投加NaOH时高23.1%。     

新型复合药剂原位修复河道底泥污染

采用新型复合药剂开展河道底泥原位修复技术研究,通过考察河道水质改善效果、底泥中磷含量及形态的变化确定药剂的最佳投加量。结果表明,投加复合药剂对上覆水体中TN、NH+4-N和TP均有不同程度的净化效果,且净化效果随药剂量的增加而增强,最高去除率分别达到23.52%、21.79%和81.5%,上覆水体COD去除率随药剂投加量增多呈先升后降的趋势,最高(投加量为600 mg·L~(-1))达到57.6%。从底泥磷含量及形态变化来看,投加药剂增大了底泥TP含量并促进底泥不稳态磷向稳定态磷转化。因此,从经济成本和修复效果方面综合分析,以投加量为600 mg·L~(-1)对底泥污染原位修复较为合适。     

多孔富铁组合填料化学除磷的化学动力学分析

研究了多孔富铁组合填料的动力学因素对化学除磷的影响,并通过化学除磷机理分析建立了化学动力学模型。实验结果显示,组合填料的粒径、配比、投加量及反应时间会对磷的去除效果产生显著影响,除磷优化条件为:组合填料粒径为1.25~1.6 mm,配比为1∶2,投加量为3.0 g,反应时间为60 min;在此条件下当进水总磷浓度为5.00 mg·L-1时,出水总磷浓度不大于0.5 mg·L-1。化学动力学分析表明,多孔富铁组合填料化学除磷速率对磷的浓度呈一级反应动力学模型。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

新型二级逆流吸附工艺处理模拟含碘放射性废水

为解决除碘吸附剂吸附效率较低的问题,开发出排除吸附剂脱附干扰的新型二级逆流吸附工艺。采用烧杯实验考察吸附剂对自来水中I~-的吸附特性,初始I~-浓度为2.00 mg·L~(-1),90 min达到吸附平衡,且较好符合Langmuir吸附等温式。这种吸附剂吸附I~-后会发生显著的脱附。基于吸附剂的特性和Langmuir吸附等温式,设计出新型二级逆流吸附工艺,并提出该工艺的计算模型,用于预测该工艺出水I~-的浓度。结果表明,该工艺能有效提高模拟放射性废水中I~-的去除效率,其出水I~-的平均浓度为0.150 mg·L~(-1),去除率达到92.5%。计算出水I~-浓度为0.124 mg·L~(-1),去除率为93.8%,实测值与模型计算值接近。与常规单级吸附工艺相比,在相同的吸附剂投加量下,I~-去除率由78.0%提高至92.5%。