离子膜氯碱工业中废盐资源化的应用与挑战

在我国生态文明建设方针指导下，工业用水效率和重复利用率显著提升，但目前的废水排放总量仍不容忽视。工业废水零排放是实现污水资源化利用的重要途径，但处理过程中会形成废盐和高浓度废盐水。现阶段我国对于废盐的处置率低，并且几乎未进行资源化利用，已成为了制约工业废水零排放的重要瓶颈之一。以工业废盐作为原料回用于氯碱工业提供了一种新的废盐消纳渠道，但进料中含有的杂质组分多，利用废盐的离子膜氯碱工业将面临以膜污染为代表的新挑战。系统性介绍了离子膜氯碱工业中废盐资源化原理与工艺流程，讨论了阴阳离子与溶解性有机质致离子膜污染的过程机制与表征手段，并从进料控制、膜清洗、运行工况优化等方面提出了合理的应对策略，最终对未来关于进料水质参数优选与高性能阳离子交换膜研发提出展望，以期促进工业废水零排放过程中废盐资源化技术研发与应用。     

有机负荷对膜-生物反应器硝化性能的影响

采用厌氧动态膜-生物反应器(AnDMBR)组合自养膜-生物反应器(MBR)工艺,研究冬季低温条件下系统的硝化效果以及TP的去除效果,并与单级MBR工艺进行对比。结果表明:(1)AnDMBR对COD的去除率基本保持在50%～60%,AnDMBR组合自养MBR工艺对COD的去除率为80%～85%;单级MBR工艺对COD的去除率为80%左右。(2)总体上,AnDMBR组合自养MBR工艺对NH4+-N的去除率大于95%;单级MBR对NH4+-N的去除效果比AnDMBR组合自养MBR工艺差。(3)AnDMBR组合自养MBR工艺中,出水NO2--N与NO3--N均有积累;单级MBR工艺中,出水NO2--N积累不明显。(4)相对于亚硝酸盐氧化菌(NOB),氨氧化菌(AOB)对有机负荷更敏感,当有机负荷高时,AOB更易受到异养菌活动的抑制;当有机负荷降低、异养菌活性减弱时,AOB活性明显增强,系统的硝化效果得到明显改善。(5)AnDMBR组合自养MBR工艺对TP的去除率高于80%,单级MBR工艺稳定后对TP的去除率仅为20%～30%。(6)从呼吸速率和硝化速率可知,自养MBR的硝化效果优于单级MBR。     

膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物(SMP)的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量(9~10mgCOD/gVSS)高于低C/N比下的合成量(3~4mgCOD/gVSS).从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.     

离子交换树脂吸附铵性能研究

利用001×7型离子交换树脂,对污水厂沉砂池出水和配水分别进行静态吸附试验,比较其在原水和配水中的NH+4吸附性能差异。试验结果表明:树脂在原水中的吸附能力要远低于在配水中,主要表现为吸附容量的降低和吸附速率的减小;在原水和配水中,树脂的吸附量都随投加量的增大而逐渐减小;动力学过程分析表明,树脂在此试验条件下的吸附交换过程符合Lagergren准一级动力学方程,而颗粒内扩散是该过程的主要控速步骤;水中的杂质离子和悬浮物都是影响树脂吸附能力的重要因素,其中阴离子种类对吸附过程的影响不大,阳离子影响力的顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+;悬浮物的存在会减弱树脂的吸附能力,同时导致其对NH+4的反应敏感度降低。     

污水中短长链全氟羧酸检测方法的开发

开发了弱阴离子交换柱固相萃取+高效液相色谱-负电喷雾-串联质联法[WAX-SPE+HPLC-ESI(-)-MS/MS]检测污水中碳链长度在2~14内的全氟羧酸(PFCAs).采用弱阴离子交换(WAX)柱进行固相萃取时,将污水水样用甲酸酸化至pH=3.0,并使用2%甲酸溶液作净化溶剂、1%氢氧化铵甲醇溶液作洗脱溶剂,则可使短长链PFCAs(C2~C14)均具有较高的回收率,并克服了反相固相萃取柱对短链PFCAs(C2~C5)回收率低的缺点.为了验证方法的有效性,对上海市市政污水处理厂A和B的进水进行检测,结果表明各种PFCAs的回收率分别在56%~121%和54%~120%的范围内,相对标准偏差(RSD)分别小于11%和14%,方法检出限和定量限分别在0.2~1.0 ng/L和1.0~5.0 ng/L的范围内,这充分证明了该方法的可靠性.此外,在处理厂A和B内含量最高的PFCAs均为全氟辛酸(分别为743 ng/L和837 ng/L),其次为三氟乙酸(分别为139 ng/L和489 ng/L).