放射性废水的膜处理技术研究进展

核燃料的生产、核电厂的运行、同位素的生产和使用等过程都会产生着大量的放射性废水,为了保护环境和人类健康,这些废水必须经过安全、经济和有效的处理处置.放射性废水传统的处理方法主要包括过滤法、离子交换法、蒸发法或这几种工艺的组合.近年来,膜分离技术在放射性废水处理中得到了广泛的研究,发达国家已有应用膜分离技术处理放射性废水的实例,而我国规模化应用的实例还很少见.本文首先介绍了放射性废水的来源及组成,分析了各种放射性废水处理方法的优势和不足,包括化学沉淀法、过滤法、离子交换法、蒸发浓缩法、吸附法、生物还原/吸附法和膜分离法等.在此基础上,重点介绍了各种膜分离技术,包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、膜蒸馏等在放射性废水处理中研究与应用现状,对已有的文献资料进行了较系统全面的分析、归纳和总结,对各种方法的优缺点及适用范围进行了比较,对膜技术在放射性废水处理中的应用前景及问题进行了讨论.最后,简要介绍了放射性废水处理产生的浓缩产物的最终处理处置,对放射性废水处理技术未来的研究和发展方向给出了建议.     

氯消毒对再生水可同化有机碳的影响

考察了再生水氯消毒过程中的氯消耗特性及水质特性的变化,发现加氯后5 min,氯消耗速率最大,同时254 nm的紫外吸光度和三维荧光强度的变化最为显著.发现再生水消毒后生物可同化有机碳(AOC)浓度显著增加,说明消毒后水质生物稳定性变差.AOC变化趋势呈现为先增长后降低的趋势,对于不同处理工艺再生水,二级出水的AOC水平普遍高于深度处理出水,但深度出水消毒5 min后AOC的增长率却高于二级出水消毒后的增长率.进一步研究发现,再生水水样消毒后的AOC变化量与三维荧光积分值变化量之间有一定的正相关关系.     

反渗透膜面细菌胞外多聚物提取方法研究

城市污水脱盐系统的反渗透(RO)膜面生物污堵问题严重影响了该技术的稳定运行,解析生物污堵机理的关键因素是微生物胞外多聚物(EPS)特征分析,然而目前细菌EPS提取方法多样,无统一标准,制约了EPS分析的可靠性和可对比性.基于此,本文以再生水厂RO膜面污堵物中分离的细菌为对象,采用水浴、超声、离子树脂、碱液4种方法提取EPS,以DOC和DNA含量表征提取的EPS总量和提取过程细胞破裂程度.结果表明,45℃水浴法不造成细胞破裂,提取总量多,是一种有效的提取方法.进一步对比不同提取时间条件下EPS溶液中多糖和蛋白含量变化,以及分子量、荧光特征等,综合认为提取1 h时,提取的EPS中多糖与蛋白相对含量稳定,不同分子量化合物均溶于水中,能客观地反映EPS特征.研究表明,45℃水浴1 h可以作为细菌EPS提取的适用方法应用.     

过滤式碳纤维电极消毒效果比较与机理研究

过滤式电极消毒作为一种安全、高效的新型消毒技术备受关注,然而目前使用的电极材料比较单一,且稳定性和高效性难以兼备,制约了该技术的设备化发展.本文采用过滤式消毒方式,考察了几种高孔隙率的导电碳纤维毡的消毒效果.结果表明,碳纤维毡电极具有优异的消毒能力,活性碳纤维电极可在几伏的电压下使细菌死亡,与传统电化学消毒相比,电压降低了1~2个数量级.其中A-PCF(聚丙烯腈基活性碳纤维)电极在外接电压2 V,水力停留时间2 s时即可对大肠杆菌菌液实现6.5log的去除.当外接电压≤2 V时,流出物中未检测到氯,pH保持不变,排除了电化学产物的影响.A-PCF可作为过滤式电极消毒的优选电极材料.     

电子束辐照处理废水研究及进展

电子束辐照是一项全新的废水处理技术,是环境工程与核技术应用交叉结合的产物,具有高效（处理时间短）、低碳（不使用药剂）、清洁（不产生二次污染）等独特优势,为难降解工业废水处理提供了新技术.本文总结了作者在电子束辐照处理废水方面的研发历程、主要研究工作及进展.研究了电子束辐照难降解工业废水中特征污染物的特性及作用机理;研制了电子束辐照连续处理废水的辐照反应器,能够快速形成超薄水膜,并揭示了水膜的水流特性及电子束吸收剂量分布规律;针对环境突发事件应急处理要求,发明了车载移动式电子束处理废水一体化装置;针对水处理对加速器的特殊要求,如高束流、环境潮湿、腐蚀等,研制出了废水处理专用电子加速器及成套装备,在国内首次实现了工程应用.目前已建成了10多个电子束辐照废水处理工程,涉及到印染废水、化工废水、制药废水、医疗废水、酿造废水以及垃圾渗滤液、抗生素菌渣等处理.电子束辐照处理废水,不仅为废水处理提供了新的技术手段,也拓展了核技术应用领域.利用辐照技术治理环境污染,正在形成新的环保产业,应用前景广阔.     

城市污水再生处理中微量有机污染物控制的关键难题与解决思路

城市污水中的一些微量有机污染物（TOrCs）具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果受评价物种、毒性终点等影响,优先控制TOrCs种类及浓度限值确定难;再次,TOrCs占总有机碳比例小于0.01%,其处理过程面临选择性弱和效率低难题;此外,城市污水中污染物组分复杂变化大,TOrCs处理工艺运行面临调控难及时、处理效率评价和管理困难等问题.针对以上难题,本文提出利用TOrCs非靶向筛查和"指纹图谱"克服TOrCs浓度检测和处理效率评价难题的新思路,发展去除能力标准、处理技术标准和替代性指标体系支撑TOrCs处理技术开发和工艺运行管理的新体系,指导TOrCs风险控制.     

城市污水二级处理出水中不同种类PPCPs的臭氧氧化效果与机制研究

研究了臭氧氧化对城市污水二级处理出水中15种典型药品和个人护理品（PPCPs）的去除效果及O₃分子氧化和·OH自由基氧化的贡献.结果表明,PPCPs的臭氧氧化去除效果与其亲核官能结构特性相关,芳香胺结构为主的PPCPs易降解,烷基胺结构为主的PPCPs可部分降解,亲核特性较弱的双键为主的PPCPs难降解;在臭氧投加量为5.5 mg·L^-1条件下,这3类PPCPs的去除率为分别为大于95%、57%~68%和39%~57%.臭氧氧化过程中,O₃分子氧化和·OH自由基氧化均起重要作用.易降解PPCPs的氧化机制以O₃分子氧化为主,贡献率为82%~91%;可降解和难降解PPCPs的氧化机制以·OH自由基氧化为主,贡献率分别为48%~71%和66%~94%.二级出水中臭氧氧化过程中,UVA₂₅₄去除率可呈单线性或分段线性指示PPCPs的去除效率.     

胶态微泡沫用于冲洗含水层的迁移分布特征

目前有关胶态微泡沫（CGAs）冲洗含水层过程中的迁移分布特性尚不明确,本研究利用二维模拟实验详细探究了注入速率、表面活性剂浓度和介质条件对CGAs迁移分布时空变化特征的影响.结果表明,在单侧单点注入条件下,CGAs的波及区域形状近似半圆形,迁移锋面相对规则;CGAs破裂产生的泡沫液分布在其迁移锋面四周,泡沫气体受地下水浮力影响向上方迁移,导致出现在纵向向上迁移距离大于向下迁移距离的"向上漂移"现象.表面活性剂浓度对CGAs的迁移分布影响较小;注入流速低或介质渗透性差,CGAs均会在迁移后期出现明显的“向上漂移”现象,同时其波及区域形状逐渐趋向于半椭圆形;恒定流量注入CGAs,其在含水层中的波及面积存在最大值.相对传统液相冲洗液,CGAs在非均质含水层中迁移分布较为均匀,受介质非均质性影响较小.     

城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上,提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统,影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等,关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验,以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区,提出了城市水环境治理的基本措施(截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管)和生态耦联水循环模式。     

污水特质(水征)评价及其在污水再生处理工艺研究中的应用

近年来,在污水高标准处理研究和工程实践中,发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系,构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标,介绍了污水的复杂体系特征,阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源,提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质,即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化,定义了水征"四维度"内涵,即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明,水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段,基于水征研究,发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.