原位生产芬顿试剂处理石油采出水

为了降低石油采出水毒性,提高其可生化性,对阴极电芬顿反应器通过电极即时产生芬顿试剂处理石油采出水进行了研究。通过实验研究分析各因素对电芬顿体系原位生产芬顿试剂效果的影响。结果表明,阴极电芬顿法处理石油采出水的体系中,在反应条件为Fe~(2+)投加量1 mmol·L~(-1),pH值3,电解质浓度5 g·L~(-1),曝气强度1 L·min-1时,阴阳两极原位生产芬顿试剂的效果最好,此时阳极自产Fe~(2+)的浓度为46.2 mg·L~(-1),阴极自产H_2O_2的浓度为6.02 mg·L~(-1),此时对石油采出水COD的去除率达到78.4%,油脂的去除率达到89.6%。     

微波强化Fenton技术对焦化废水生化出水的深度处理

针对焦化废水生物处理后COD难于达标排放的问题,以焦化废水生化出水为对象,对微波强化Fenton技术(频率915 MHz)的深度处理效果和反应机理进行了探讨。结果表明:在Fe~(2+)和H_2O_2投加量分别为1.8 mmol·L~(-1)和15.6 mmol·L~(-1)条件下,Fenton处理方法对COD的最佳去除率仅为18%,利用微波强化Fenton技术对COD的去除率可提升到77%,出水COD可降至52 mg·L~(-1),满足《炼焦化学工业污染物排放标准》;通过比较Fenton和微波强化Fenton反应出水过滤后的COD,发现Fenton反应对COD的去除率可由18%提升至72%,表明泥相可进一步吸附部分COD;而微波强化Fenton反应的COD去除率仅略微提高至81%,表明氧化是微波强化Fenton反应的主要作用机理,这可能与微波辐射通过热效应或非热效应可加快羟基自由基的生成、从而提高了氧化反应效率有关。以上结果表明,微波强化Fenton反应是焦化废水达标排放的一种可供选择的技术,可为目前我国焦化废水处理和达标排放处理技术的选择提供借鉴。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

芬顿-SBR-微波热解联合处理高浓度液晶废水

针对高浓度液晶废水可生化性差及难降解的问题,设计了芬顿-SBR-微波热解联合工艺。研究了芬顿-SBR-微波热解联合工艺实验条件;分析了SBR工艺运行稳定性;探讨了联合工艺处理液晶废水的反应机理。结果表明,在最佳实验条件下,芬顿-SBR联合工艺去除液晶废水COD高达99.6%,MLSS和SVI分别稳定在4 500 mg·L~(-1)和65%左右,出水COD为450～490 mg·L~(-1),出水水质满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)中B级标准。微波热解可把芬顿预处理产生的铁泥转热解成高附加值的氧化铁;芬顿预处理可将大分子有机物降解为小分子有机酸,提高出水的可生化性,为后续SBR的稳定运行提供保证。     

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%。     

好氧接触氧化+Fenton组合工艺处理皮革废水

采用接触氧化工艺代替传统A~2O工艺中的活性污泥法来处理皮革废水,研究缺氧HRT、好氧HRT、混合液回流等因素对系统处理效果的影响。结果表明,在进水COD、氨氮以及TN分别为550~986,84~127,99~148 mg·L~(-1)的情况下,取消缺氧段以及混合液回流,控制好氧HRT=18 h,好氧柱DO为2.5~3.5 mg·L~(-1),好氧柱内发生了同步硝化反硝化,系统COD、氨氮以及TN的平均去除率分别为74.76%、98.35%以及67.63%。生化出水氨氮达到广东省《水污染排放限值》(DB 44/26-2001)第2时段一级标准。采用Fenton工艺深度处理生化出水,在m_(H_2O_2)/m_(COD)=1.5,m_(Fe~(2+))/m_(COD)=0.2,pH=3以及反应时间为4 h的反应条件下,可以将COD由150~220 mg·L~(-1)降至100 mg·L~(-1)以内。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、H_2O_2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为:初始pH值H_2O_2投加量微波辐射功率H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比微波辐射时间;其中初始pH和H_2O_2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为:初始pH值3.43,H_2O_2投加量19.2 mmol·L~(-1),H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级排放标准COD≤100 mg·L~(-1)。     

Fe3+对生物膜反应器去除模拟屠宰废水高氨氮的影响

为解决屠宰废水的高氨氮问题,在2 L SBBR中添加Fe~(3+)对模拟屠宰废水进行脱氮处理。在室温条件下,研究了不同浓度Fe~(3+)对NH_4~+-N、N O_2~--N、NO_3~--N、COD、同步硝化反硝化速率(ESND)、微生物群落分布的影响。结果表明,曝气量为0.6 L·min~(-1),HRT为12 h,Fe~(3+)质量浓度为10 mg·L~(-1)时,NH_4~+-N、COD和TN去除率分别为94%、97%和89.28%。N O_3~--N含量小于5 mg·L~(-1),NO2~--N含量接近0 mg·L~(-1),ESND平均值可达93.91%,比对照组高5.24%。Fe~(3+)提高了微生物抗低温冲击性,加快了同步硝化反硝化速率。高浓度的Fe~(3+)(30～50 mg·L~(-1))会产生生物毒性,抑制生物脱氮。SEM及显微镜观察发现,含有10 mg·L~(-1) Fe~(3+)的体系减少了生物质流失,微生物种类丰富,体系脱氮性能得到有效提升。     

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。     

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。     

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。     

管式O3/UV-BAF处理印染生化尾水的中试实验

以印染污水生化处理出水为研究对象,组建了集管式臭氧/紫外(O_3/UV)反应系统、臭氧发生系统、气液分离系统、臭氧破坏系统和生物曝气滤池(BAF)系统为一体的中试集成设备。分别研究了各单元及O_3/UV-BAF一体化设备的运行效果。结果表明,COD范围为62.3～102.1 mg·L~(-1),平均值为83.2 mg·L~(-1)时的进水经过O_3/UV处理后,BOD5浓度可增加3倍以上,该处理单元可提高污水的生化性能;而单独BAF处理,COD去除率仅为22.5%,表明该污水生化性能较差(BOD5/COD=0.117)且出水COD浓度也不能达到排放标准;O_3/UV-BAF联合工艺对印染废水则呈现良好的处理,出水COD去除率达到46.93%,UV_(254)去除率为39.73%。此外,该联合工艺对色度、TN和TP也具有较好的去除效果,去除率分别为54%、34.52%和53.81%,均可达到排放标准。通过对O_3/UV-BAF一体化中试设备的评估,为管式O_3/UV高级氧化大规模工程应用提供技术支撑。     

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。     

响应面法对泡沫铜阴极电芬顿产H_2O_2与·OH性能优化

泡沫金属因其三维结构及优良导电性,使其作为电芬顿阴极开始引起学者关注。选择泡沫铜为阴极、石墨棒为阳极,搭建微孔曝气均匀的玻璃反应器,提高体系传质效率,并通过响应面探索体系产H_2O_2和·OH的机理。用响应面设计3因素(pH、电流、Fe~(2+)初始浓度)3水平实验,得到体系产H_2O_2和·OH与3种因素之间的非线性回归方程,得到最优条件:当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为15μmol·L~(-1)时H_2O_2产量最大,为457.27μmol·L~(-1);当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为20μmol·L~(-1)时·OH产量最多,可达18.56μmol·L~(-1)。根据方差分析,二次模型显著性很高(R_(H_2O_2)~2=0.977 8,R_(·OH)~2=0.964 2),能够很好地模拟实验结果。通过铜溶出实验分析得出铜溶出量在0.4~1.8 mg·L~(-1)之间,符合现行污水排入城镇下水道水质标准(CJ 343-2010)。     

间歇曝气SBR处理垃圾渗滤液的脱氮性能

采用两级串联间歇曝气序批式反应器(intermittent aeration sequencing batch reactor,IASBR)处理高氨氮低碳氮比的垃圾渗滤液,研究在控温(25±2)℃,进水碳氮比(COD/TN)为3.0条件下的脱氮性能。进水氨氮(NH_4~+-N)和总氮(TN)浓度分别为(1 100±70)mg·L~(-1)和(1 520±65)mg·L~(-1),1级和2级IASBR的水力停留时间(HRT)分别为5 d和4 d。运行结果表明,经1级IASBR处理后,出水TN浓度降低至约250 mg·L~(-1),其中以有机氮(TON)为主,NH_4~+-N浓度约25 mg·L~(-1);经2级IASBR处理后,出水TN和NH_4~+-N浓度分别稳定在40 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1)以下,TON去除率高达90%以上。两级串联IASBR组合工艺表现出良好的深度脱氮性能,出水TN浓度稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中TN≤40 mg·L~(-1)的排放标准;同时,1级IASBR出水COD浓度高达1 150 mg·L~(-1),经过2级IASBR处理后出水COD降至约770 mg·L~(-1)。     

芬顿试剂氧化-PAC吸附工艺处理电厂排污水

开发了芬顿试剂预氧化-粉末活性炭(PAC)吸附组合工艺处理电厂循环冷却排污水。首先分别研究了芬顿试剂氧化法和粉末活性炭吸附法对有机物的去除效果,发现2种工艺在最佳处理条件时仍存在处理效果较差、药剂费用高等问题。因此,开发了芬顿试剂预氧化-PAC吸附组合工艺,研究了该工艺的影响因素,并进行小试实验。结果表明,该组合工艺在不改变原水的初始pH、H_2O_2与Fe~(2+)的摩尔比为1以及H_2O_2的投加浓度为25 mg·L~(-1)时得到最佳的预处理条件。在最佳预氧化条件下投加0.15 g·L~(-1)的PAC进行了4级逆流吸附小试实验,结果表明:该工艺处理效果稳定、药剂费用低,出水满足排放要求。     

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。     

Fe/C微电解耦合H_2O_2氧化处理页岩气钻井废水

采用Fe/C微电解耦合H_2O_2工艺对经复合混凝处理后的某页岩气井钻井废水进行处理,考察了Fe/C质量比、Fe/C投加量、溶液pH值、气水比、H_2O_2(30%)投加量和反应时间对COD去除率的影响。结果表明,耦合工艺最佳实验条件为Fe/C质量比1∶1、Fe/C投加量500 g·L-1、溶液pH值2.5、气水比20∶1、H_2O_2(30%)投加量6 m L·L-1、反应时间120 min。最佳工艺条件下,页岩气钻井废水经处理后,出水COD质量浓度为89.54 mg·L~(-1),去除率达到81.60%。     

Fenton氧化法深度处理纤维素乙醇废水

采用Fenton氧化法深度处理经生化降解后的纤维素乙醇废水,考察了初始pH值、Fe~(2+)与H_2O_2的投加比例(物质的量之比)、H_2O_2投加量与COD的比例(质量之比)以及反应时间对COD和浊度去除的影响,并通过正交实验确定了反应的最佳条件。研究表明:初始pH值、Fe~(2+)/H_2O_2、H_2O_2/COD以及反应时间对深度处理效果有不同程度的影响;在初始pH值为3.0、Fe~(2+)/H_2O_2为2∶3、H_2O_2/COD为2.8、反应时间为3 h的最佳反应条件下,出水COD为45~56 mg·L~(-1),浊度为2~3 NTU,达到了纤维素乙醇废水的排放标准。     

固定化醌耦合生物驱动的芬顿反应对芳香胺的降解

构建了蒽醌-2-磺酸改性聚氨酯泡沫(AQS-PUF)耦合生物驱动的芬顿反应过程,并研究了其对芳香胺的降解性能。结果表明:芬顿反应所需的H_2O_2来自于AQS-PUF厌氧生物还原-好氧自氧化循环过程,而Fe~(2+)来自于AQS-PUF介导的柠檬酸铁厌氧生物还原过程;芬顿反应的最适条件为0.20 mmol·L~(-1)固定化AQS,0.16 g·L~(-1)生物量,40 mmol·L~(-1)乳酸钠和4.5 mmol·L~(-1)柠檬酸铁;在最适条件下,通过厌氧-好氧(21 h/3 h)循环过程产生的H_2O_2最高可达42.9μmol·L~(-1),循环7次后,苯胺和2-氨基-8-N-(4, 6-二氯-1, 3, 5-三嗪-2-基)氨基-1-萘酚-3, 6-二磺酸钠的去除率分别为48.6%和43.3%。傅里叶红外光谱分析表明,反应过程中AQS-PUF的结构损伤程度很小,可重复使用。由此可见,AQS-PUF应用在生物驱动的芬顿反应中,不仅降低了对生物产H_2O_2能力的要求,而且加速了厌氧还原柠檬酸铁过程,从而使AQS-PUF耦合生物驱动的芬顿反应在处理芳香胺类污染物方面具有潜在的应用价值。