Coking wastewater treatment for industrial reuse purpose：Combining biological processes with ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis

A full-scale plant using anaerobic, anoxic and oxic processes (A1/A2/O), along with a pilot-scale membrane bioreactor (MBR), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) integrated system developed by Shanghai Baosteel Chemical Co. Ltd., was investigated to treat coking wastewater for industrial reuse over a period of one year. The removals reached 82.5% (COD), 89.6% (BOD), 99.8% (ammonium nitrogen), 99.9% (phenol), 44.6% (total cyanide (T-CN)), 99.7% (thiocyanide (SCN-)) and 8.9% (fluoride), during the A1/A2/O biological treatment stage, and all parameters were further reduced by over 96.0%, except for fluoride (86.4%), in the final discharge effluent from the currently operating plant. The pilot-scale MBR process reduced the turbidity to less than 0.65 NTU, and most of the toxic organic compounds were degraded or intercepted by the A1/A2/O followed MBR processes. In addition, parameters including COD, T-CN, total nitrogen, fluoride, chloride ion, hardness and conductivity were significantly reduced by the NF-RO system to a level suitable for industrial reuse, with a total water production ratio of 70.7%. However, the concentrates from the NF and RO units were highly polluted and should be disposed of properly or further treated before being discharged.     

HPLC-MS/MS测定城市废水中的10种药物与个人护理用品

采用固相萃取技术对水样进行预处理,结合液相色谱-串联质谱分析方法(HPLC-MS/MS),建立了同时检测城市废水中包括扑热息痛、萘普生、磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶、三氯生、双氯芬酸钠、三氯卡班、盐酸四环素、盐酸土霉素、吉非罗平在内共计10种药物与个人护理用品(PPCPs)的分析检测方法。采用中性条件萃取水样,控制上样流速为3—5 mL?min~(–1),用甲醇溶液洗脱。纯水的平均加标回收率为40.8%—104.5%,相对标准偏差为5.0%—25.5%(n=3)。应用所建立的分析方法,对西安浐河表层水进行了分析。结果表明:该方法可用于城市废水PPCPs的检测。10种目标物质中,共检测到4种,其含量为1.4—15.0 ng?L~(–1)。     

正渗透去除地表水中DOM的效能研究

采用经砂滤处理后的滆湖水作为原料液,氯化钠溶液作为汲取液,在不同影响因素条件下进行正渗透试验,并对试验后的膜片进行清洗,探究膜污染的可逆性.结果表明:提高汲取液浓度、运行温度及膜面流速均可有效增加膜通量;正渗透对滆湖水体中的溶解性微生物代谢产物、类色氨酸、类富里酸和腐殖酸四种主要DOM成分均有较好的去除效果,DOC、UV₂₅₄截留率均在96%以上;短期运行通过水力清洗几乎可以完全恢复膜通量,而长期运行通过超声清洗可以基本恢复全部膜通量,通过分析膜清洗液可知造成膜污染的主要物质为类色氨酸类和类富里酸类物质.     

疏松型纳滤膜对饮用水中无机阳离子的截留特性及分离选择性

选用典型疏松型纳滤膜NF270对离子强度为1.5~24 mmol·L^-1的3种无机盐（MgCl₂、CaCl₂、NaCl）的单一盐溶液、混合盐溶液（MgCl₂/CaCl₂+NaCl）及某地下水进行纳滤实验,解析该膜在不同离子环境中的阳离子截留特性,并考察Ca²⁺/Mg²⁺在膜表面的吸附及对膜表面电荷的屏蔽作用对静电效应和盐离子截留率的影响.结果表明,NF270膜表面负电荷密度较高,对Ca²⁺和Mg²⁺都具有较强的吸附效应.NF270过滤相同离子强度的3种单一盐溶液时（特别是离子强度为1.5~6 mmol·L^-1）,道南效应较为显著,限定性离子Cl^-发挥了重要作用,截留率关系为NaCl >MgCl₂≈CaCl₂.混合盐溶液中,Ca²⁺/Mg²⁺显著降低了膜表面电势的绝对值,在道南效应、空间位阻效应和介电效应的综合作用下,Ca²⁺/Mg²⁺在反离子竞争中占据优势,截留率关系为Ca²⁺/Mg²⁺>Na⁺.地下水中同样存在反离子竞争效应,且由于SO₄^2-的存在,提高了各反离子的截留率.     

不同pH值下腐殖酸反渗透膜污染中的界面相互作用解析

应用extended derjaguin-landau-verwey-overbeek (扩展DLVO) 理论评价不同pH值下范德华力、静电力、疏水性力3种界面相互作用对腐殖酸反渗透(reverse osmosis, RO)膜污染的贡献,探究pH值影响腐殖酸RO膜污染的主控机制.对3种常规RO膜的理论分析结果表明,静电力对腐殖酸RO膜污染的贡献很小,范德华力使膜污染加剧;疏水性力会减缓膜污染.与前期粘附阶段相比,后期粘聚阶段中范德华力的贡献有所增大,疏水性力在2个污染阶段中均起主导作用.膜污染随pH值的降低而加重,疏水性力作用能的改变是pH值影响系统界面自由能的主控机制.相应pH值下3种RO膜过滤实验数据及其相关性分析结果表明,扩展DLVO理论能定量评价3种界面相互作用的贡献,界面自由能和膜污染之间有很好的相关关系,RO膜纯水接触角的数值不宜作为评价膜污染的指标.     

纳滤在水处理与回用中的应用现状与展望

纳滤(nanofiltration,NF)作为一种分离效果介于超滤和反渗透之间的膜过滤技术,在过滤过程中同时兼具物理孔隙产生的筛分效应和膜面电荷产生的道南效应作用.纳滤对水中的大多数有机物和多价盐离子具有很高的截留率,而对单价离子截留率较低,因而对单价多价盐具有良好的选择分离特性,近年来在饮用水软化、污水深度处理与回用、工业过程浓缩分离等方面得到了较为广泛的应用.据估计,到2019年纳滤膜的全球市场份额将达到4.451亿美元,同时在2015—2019年间将保持高达15.6%的年复合增长率(compound annual growth rate,CAGR).本文总结了目前市场上的纳滤膜品种、产品性能以及纳滤膜在水处理与回用中应用情况,并针对纳滤膜在应用中存在的问题提出了可行的方法和建议,最后对纳滤膜未来的发展方向提出了展望.     

城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L)、种类增加(超过百种).产水中药物和个人护理品、工业化合物、内分泌干扰物和氧化副产物等多有检出(10^-3~2.5μg/L),应关注其长期暴露的健康风险.反渗透产水中占有机碳比例70%的有机物组分及其特征尚未完全掌握,亟需开展系统研究.新兴自由基氧化技术、新型光源利用技术等是反渗透产水超高标准处理技术的重要发展方向.     

生物膜填料比表面积对移动床生物膜反应器中非甾体抗炎药去除的影响

非甾体抗炎药(Nonsteroidal anti-inflammatory pharmaceuticals, NSAIDs)是污水中高频检出的新兴污染物.污水处理厂对其去除效果不佳,出水中的NSAIDs会对水生生态系统造成潜在不利影响.移动床生物膜反应器(Moving bed biofilm reactors, MBBRs)是一种去除污水中新兴污染物极有潜力的生物处理技术.MBBRs中填料的比表面积对NSAIDs去除影响较大.本研究选用3组不同比表面积的填料(S填料:460 m²·m^-3, M填料:800 m²·m^-3,L填料:1200 m²·m^-3),采用实验室规模的MBBRs运行150 d去除环境浓度(50μg·L^-1)的NSAIDs—双氯芬酸(Diclofenac, DCF)、萘普生(Naproxen, NPX)和布洛芬(Ibuprofen, IBP),考察了填料比表面积对MBBRs中NSAIDs去除的影响及其潜在的影响机制.结...     

DOM对纳滤膜去除磺胺甲恶唑效果影响研究

试验研究几种不同可溶性有机物(DOM)对纳滤膜(NF)去除抗生素磺胺甲恶唑(SMZ)的影响效果.试验所用DOM选定腐殖酸(HA)、单宁酸(TA)和海藻酸钠(SA).结果显示3种DOM对SMZ去除率和通量影响迥异,并与DOM的亲疏水性有密切的关系.为更好了解DOM对NF去除SMZ的影响机理,试验对臭氧化HA也进行了研究.臭氧化HA相对于臭氧前HA亲水性显著提高,对SMZ去除率的影响相应提高.结果表明在有多种DOM共同存在的天然原水中,SMZ的去除机理十分复杂,DOM的本身物理化学性质对于目标物的去除效果十分重要.     

Use of sub-micron sized resin particles for removal of endocrine disrupting compounds and pharmaceuticals from water and wastewater

Endocrine disrupting compounds(EDCs) and pharmaceuticals pose a challenge for water and wastewater treatment because they exist at very low concentrations in the presence of substances at much higher concentrations competing for adsorption sites.Sub-micron sized resin particles(approximately 300 nm in diameter)(SMR) were tested to evaluate their potential as a treatment for EDCs including:17-β estradiol(E2),17-α ethinylestradiol(EE2),estrone(E1),bisphenol A(BPA),and diethylstilbestrol(DES) as well as 12 pharmaceuticals.SMR were able to remove 98%of spiked E2,80%of EE2,87%of BPA,and up to 97%of DES from water.For a 0.5 ppm mixture of E2,EE2,E1,BPA and DES,the minimum removal was24%(E2) and the maximum was 49%(DES).They were also able to remove the pharmaceuticals from deionized water and wastewater.Overall,SMR are a promising advanced treatment for removal of both EDCs and pharmaceuticals.     

城市污水二级出水有机物分子量分布和亲疏水特性对纳滤膜污染的影响

分别采用分子量分级膜和XAD-8树脂,研究了污水厂二级出水中有机物分子量分布特征及不同分子量分布区间亲疏水有机物的相对含量,考察了分子量分布及亲疏水特性对纳滤膜透水性能的影响.结果表明,二级出水有机物中,小分子亲水性有机物含量最高,小于2k的有机物占总有机物含量的45.61%,其中亲水性物质占28.07%,疏水性物质占17.54%;不同特征的原水分别经纳滤膜过滤,分子量分布对膜污染影响较大,分子量小于30k时,分子量区间越小,比通量衰减越快,分子量大于30k时,分子量区间越大,比通量衰减越快,且分子量较小的有机物通量衰减程度大于分子量较大有机物;在分子量分布相同区间内,亲水性有机物的比通量衰减较慢,说明相同分子量时,膜对亲水性物质的截留率较低,而疏水性物质是引起膜通量衰减的主要原因.     

无机结垢对纳滤膜分离水中全氟化合物的影响

选取全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟丁烷磺酸(PFBS)两种链长不同的典型全氟化合物(PFASs)作为目标去除物,以硫酸钙为典型无机结垢,研究硫酸钙结垢不同阶段中纳滤膜去除PFASs的特征和相关机理,简称硫酸钙试验,同时以相同离子强度的非结垢无机盐溶液开展对比试验考察目标PFASs的截留规律.结果表明,当硫酸钙和目标PFASs共存时,PFOS稳定截留率为硫酸钙试验(97.1%)>对比试验(93.0%),而PFBS稳定截留率为对比试验(46.2%)>硫酸钙试验(38.2%).对于同一PFAS,同一过滤时刻,膜面带电量:硫酸钙试验<对比试验;联合截留率、膜通量和Zeta电位综合分析可知,硫酸钙结垢过程中,PFOS的截留主要由Ca²⁺与PFOS的络合及架桥作用控制,该作用影响PFOS分离过程中的空间位阻作用强度;PFBS过滤初期的截留中静电排斥起主要作用,结垢层生成后,滤饼层强化的浓差极化作用成为PFBS截留效果下降的主要原因.     

试析砷在水环境中的迁移及污染治理方法

本文针对湖南省岳阳县发生的饮用水源受砷化合物污染事件,阐述了砷的环境化学特性,分析了砷进入水环境中导致环境污染的环境化学过程和砷污染治理方法,为环境影响后评价及环境风险应急提供思考。     

磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除研究

通过自组装技术在CoFe2O4表面包裹分子筛MCM-48,合成了一种新型的“核/壳”结构磁性纳米复合材料CoFeM48.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、BET比表面积仪、振荡样品磁强计(VSM)等分别对CoFeM48的晶型、形貌、比表面积及磁性能等进行了系统表征分析.该复合材料对水中5种常见磺胺类抗生素表现出了良好的吸附性能,15℃时的平衡吸附量在68.9 μg·g-1(磺胺二甲嘧啶)至99.6μg·g-1(磺胺甲二唑)之间.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线能用Freundlich模型拟合.热力学计算结果表明CoFeM48对磺胺类抗生素的吸附是以物理吸附为主的自发放热过程.红外结果表明氢键是CoFeM48表面官能团和磺胺之间的一个主要作用力.此外,分子筛外壳有序的二氧化硅结构和磺胺之间的π-π电子共轭作用也可能促进两者之间的吸附.     

应用紫外/氯组合工艺去除微污染原水中氨氮的特性研究

针对饮用水中氨氮超标对环境造成的污染问题,采用紫外/氯组合工艺对饮用水中氨氮进行降解研究.结果表明,紫外/氯高级氧化工艺可以有效去除水中氨氮.一方面,自由氯和氨氮之间发生取代反应将氨氮转化为氯胺,254 nm紫外光可有效裂解N—Cl键,一氯胺在254 nm处的摩尔吸光系数为354 L·mol~(-1)·cm~(-1),量子产率为0.68 mol·E~(-1);另一方面,自由氯光解产生的自由基可直接氧化氨氮.随着紫外辐照剂量的增加,氨氮和总溶解性氮(TN)的浓度逐渐减少,当紫外辐照剂量达到1000 mJ·cm~(-2)时,氨氮(起始浓度2 mg·L~(-1))和TN的去除率分别为53%和35%,相比单独氯化条件下分别提高了20%和15%.随着Cl_2/N的增加,氨氮和TN的浓度逐渐减小,当Cl_2/N≥1.6时,紫外/氯组合工艺对氨氮的去除率接近100%,当Cl_2/N1.6时,紫外/氯工艺对TN的去除率相比单独氯化工艺提高了30%左右.此外,氨氮去除率随pH升高而增加,而TN去除率随pH升高而降低.本研究结果可为紫外/氯组合工艺在水厂中的实际应用提供有效的理论和技术支持.     

新型石墨材料对水中油性物质脱除的实验研究

讨论了膨胀石墨吸附材料对各种油类及各种水面漂浮油的吸附实验结果,同时讨论了对乳化状低含量含油废水的吸附处理结果和对设备清洗废水的过滤处理结果,并将部分结果与棉花和活性炭对油性物质吸附的数据进行了比较。结果显示,膨胀石墨无论对各种单纯油类、水面浮油以及乳化状液中的油和低含油废水中的油都有极好的吸附脱除能力。     

热活化和酸活化给水处理厂废弃铁铝泥的吸磷效果

探讨了酸活化和热活化方式对给水厂废弃铁铝泥(ferric and alum water treatment residuals,FARs)吸附磷能力的影响.结果表明,酸活化和热活化均能提高FARs的磷吸附能力,其中经2mol·L-1HCl酸活化的FARs(AH2.0-FARs)和300℃热活化的FARs(H300-FARs)取得最好的磷吸附效果.结合SEM和XRD表征技术对活化机制分析得知,两种活化方式均会使FARs变得疏松、多孔,从而提高FARs对磷的吸附能力.Langmuir和Freundlich两种模型均可很好地反映活化前后FARs的等温吸附过程,FARs对磷的理论饱和吸附量由活化前的20.48mg·g-1分别增加到22.86mg·g-1(AH2.0-FARs)和29.66mg·g-1(H300-FARs).低pH值有利于FARs对磷的吸附.此外,解吸附实验结果表明活化后的FARs能够更好地固定磷.因此,活化后的FARs是一种相对更好的磷的吸附材料.     

溶液特性及共存物对纳滤膜去除水中全氟辛酸的影响

利用聚酰胺复合纳滤(NF)膜去除水中的持久性有机污染物—全氟辛酸(PFOA),分别研究了PFOA浓度、溶液离子强度、pH值、典型大分子有机物—牛血清蛋白(BSA)以及BSA与Na+共存对PFOA截留率的影响.结果表明,在0.8MPa下过滤24h,随着PFOA浓度增大,PFOA截留率提高;溶液离子强度、pH值越高,PFO...     

臭氧氧化对陶瓷膜超滤工艺降低饮用水中浊度的影响

利用臭氧陶瓷膜超滤集成工艺,研究了臭氧对陶瓷膜超滤工艺处理不同浊度原水的影响.实验用陶瓷膜平均孔径为100 nm.结果表明,与不投加臭氧的情况相比,投加3 mg·L-1臭氧可将浊度为14、52、108和510 NTU原水的膜通量提高18.2％～104.9％,投加5 mg·L-1臭氧可将此值提高至21.7％ ～116.3％,而投加1～2 mg·L-1臭氧对膜通量的改善不明显.投加5mg·L-1臭氧可将CODMn的去除率提高至28.7％ ～46.9％,投加1～3 mg·L-1臭氧对CODMn的去除率无显著影响,膜出水有机物浓度有所升高.臭氧氧化后原水中小分子量有机物增多,降低了膜的有机物污染程度,有利于膜通量改善.集成工艺出水中2～3 μm颗粒物数量为10 ～36个·mL-1.臭氧氧化导致陶瓷膜过滤初期出水中颗粒物数量略微升高.本研究对于水中颗粒物通过陶瓷超滤膜孔的探讨,以及改善膜对颗粒物的去除具有重要的指导意义.