双波长紫外(UV185/UV254)直接光降解有机染料的效能及反应机制

印染废水生化出水中残留的有机染料会导致色度超标,已经成为印染废水处理的一大难题。以双波长紫外(UV₁₈₅/UV₂₅₄)为光源,用于对水中亚甲基蓝(MB)、酸性橙7(AO7)和罗丹明B(RhB)等3种典型有机染料的光降解去除。考察了UV₁₈₅辐照强度、有机染料初始质量浓度和初始pH等参数对3种有机染料降解动力学的影响,并对降解机理进行了探究。结果表明：当UV₁₈₅辐照强度为100%、有机染料初始质量浓度为30 mg·L⁻¹和温度为25 ℃时,光降解60 min后MB、AO7和RhB的去除率分别达到100.0%、99.0%和100.0%,且降解过程均符合伪一级反应动力学模型;UV₂₅₄单波长紫外光辐照对有机染料有部分降解作用,其中对RhB降解的贡献达到了51.1%;UV₁₈₅辐照强度与有机染料表观降解速率常数的关系为线性正相关;间接光降解的主要活性物种为·OH、HO₂·和O₂^·−,其中·OH的贡献最大;UV₁₈₅/UV₂₅₄光降解可破坏有机染料的发色基团和芳香结构。以上研究结果可为新型双波长紫外高级氧化体系的开发及其在印染废水深度处理中的应用提供参考。     

响应曲面法优化炼铅高砷烟尘的浸出工艺

考察炼铅高砷烟尘中砷在水中的浸出行为.采用响应曲面法常用的中心复合设计对液固比、温度和时间工艺参数进行优化研究.结果表明,温度对砷浸出率的影响最大,时间次之,液固比最小.通过响应曲面法优化得到的最佳浸出工艺为:液固比=14:1,温度85℃,时间120 min.该条件下3次验证实验的砷浸出率平均值为89.64%,与预测值89.88%无显著差异,表明所建模型切实可行.烟尘经过二次水浸后砷的总浸出率达到98.1%.     

新疆煤基压块活性炭在BAC工艺中的应用

鉴于新疆丰富的煤炭资源,本研究对由2种不同指标新疆煤基压块活性炭(LBC和HBC)组成的上向流活性炭柱构成的小试生物活性炭(biological activated carbon, BAC)工艺进行了为期约300 d的实验研究。考察了2种不同指标的压块活性炭柱(LBC-O₃与HBC-O₃)的运行情况。结果表明,LBC-O₃对于COD_Mn的去除效果优于HBC-O₃(进水平均值为1.56 mg·L⁻¹,出水平均值为0.55 mg·L⁻¹);而HBC-O₃对于UV₂₅₄所代表有机物去除效果优于LBC-O₃(进水平均值为0.053 cm⁻¹,出水平均值为0.005 cm⁻¹)。LBC-O₃对COD_Mn的较佳去除性能,促成了活性炭表面微生物量的生长,进而构成了吸附和生物降解的良性循环;而兼具发达次微孔和中孔结构的HBC-O₃对UV₂₅₄代表的有机物表现出了靶向吸附性;微生物检测结果和炭柱出水中溶解性有机物的光谱特性分析验证了该结论。因此,结合目标水体中污染物的特性靶向选择相应指标(孔隙结构)的压块活性炭可取得更佳的BAC工艺处理效果：提高污染物去除率、节约资源,符合双碳目标。     

基于响应曲面法的钠化焙烧-水浸法回收废加氢催化剂中有价金属工艺优化

为提高废加氢催化剂钠化焙烧-水浸分离工艺回收有价金属的效率,采用响应面法优化了废加氢催化剂钠化焙烧-水浸工艺条件,探讨了焙烧温度、焙烧时间、碳酸钠添加量、浸出温度和液固比对Mo、Al浸出率的影响,并确定了最优工艺条件;同时,采用热重-差示扫描量热法 (TG-DSC) 和X射线衍射法 (XRD) 分析了废催化剂预处理与钠化焙烧过程的物相变化。结果表明：适宜的预处理温度为400~500 ℃。随着预处理温度的升高,钼与铝结合生成Al₂(MoO₄)₃;Al₂(MoO₄)₃可参与钠化反应。在钠化焙烧温度为950 ℃、焙烧时间为2 h、碳酸钠与废加氢催化剂质量比为1.1∶1、浸出液固比为6：1、浸出温度为70 ℃的条件下,Mo的浸出率可达98%以上、Al的浸出率可达94%以上。当碳酸钠添加量较少时,未参与钠化反应的Mo和Al会结合生成Al₂(MoO₄)₃,从而造成Mo、Al浸出率降低。Mo、Al发生钠化反应的温度在700~1000 ℃之间;当焙烧温度为700 ℃时,钠化反应未大量发生;随着反应温度的提高,钠化反应大量发生,至950 ℃时钠化反应最充分。本研究结果可为废加氢催化剂钠化焙烧-水浸分离回收有价金属提供参考。     

低温酸析法从G盐母液中回收R盐的资源化利用

用低温酸析法处理G盐生产过程中产生的废母液,研究温度和pH条件对处理效果的影响。首先分别以R盐和G盐配制的模拟废水为研究对象,发现R盐酸析效果明显,其酸析效果随温度的降低而升高,随pH的升高而降低;而G盐没有出现酸析现象。然后,以实际G盐废母液为研究对象,在-12℃条件下冷冻12 h,其COD去除率为55%,其酸析出的固体主要成分为R盐;计算可得每升实际G盐废母液可以回收纯度为51%的R盐111.3 g。以每天处理10 m3废水工程为例,该低温酸析工艺所需的电功率为8.41 kW,废水处理工程的静态投资回收期为0.48年。结果表明,通过低温酸析法对实际G盐废母液中R盐进行资源化回收是有效、可行的。     

废铁屑处理难生物降解染料废水

研究了用废铁屑处理难生物降解的染料废水，考察了进pH值、曝气时间、固液比、铁屑粒度对废水处理效果的影响，并确定了适宜实验条件。实验证明，该法可以有效去除染料废水的色度和CODcr，在实验考察范围内，脱色率和CODcr去除率分别可达90％、61.7%。同时废水可生化性也得到了改善，BOD5／CODcr从19.6%上升到29.5%，提高了50％,有利于后续生化处理。该法以废治废，是一种很有实用价值的废水处理方法。     

热化学法降解农药废盐中的有机物

利用热重/微分热重确定热化学法降解农药废盐中有机物的温度范围.以总有机碳(TOC)为评价指标,通过正交、单因素实验考察了在空气、氮气及氧气气氛中,温度、停留时间、升温速率、气体流速对TOC去除率的影响.利用傅立叶变换红外光谱、气相色谱—质谱、X射线衍射和扫描电子显微镜分析了热化学处理前后有机物和无机物的变化情况.结果表...     

微波辐照废木屑活性炭制备工艺优化及其应用

以微波为热源,Na2CO3为活化剂,采用化学活化法制备废木屑活性炭（AC）。采用Taguchi法考察了微波辐照功率、辐照时间、活化剂浓度、固液比对活性炭碘吸附值的影响。结果表明,微波辐照功率对活性炭碘吸附值的影响最显著,辐照时间次之,而固液比的影响不显著。优化的工艺参数为微波辐照功率440W、辐照时间9min、Na2CO3浓度15％、固液比1：2．5,该条件下AC的碘吸附值为1230．40mg／g,实验结果验证了Taguchi法的有效性。该条件下制得的AC用于处理印染废水,结果显示,对COD为239．5mg／L废水投加3g／L活性炭,在pH为11时吸附70min,COD的去除率达77．9％。     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

响应面曲线法优化含盐污水协同电石渣矿化封存CO2

针对电石渣湿法矿化消耗水资源较多的问题,采用实际化工含盐污水作为反应介质,开展电石渣湿法矿化封存CO₂实验。探究温度、压力、液固比等单因素对电石渣矿化固碳封存率的影响,并采取Box-Behnken响应面曲线法对工艺条件进行优化。结果表明,污水和去离子水为介质的电石渣矿化封存CO₂封存率分别为59.59%和59.89%。温度和液固比对CO₂封存率的影响较大,压力影响较小,且在温度65 ℃、压力1.0 MPa和液固比5 mL·g⁻¹的优化实验条件下的CO₂封存率分别达到47.56%、52.79%和63.47%。响应面曲线法实验结果表明,温度和液固比之间的交互作用最为显著,温度和压力、液固比和压力的交互作用不显著。同时确定,在反应温度85 ℃、初始反应压力0.5 MPa、液固比7.5 mL·g⁻¹的最优工艺条件下,含盐污水协同电石渣矿化的CO₂封存率为66.1%。本研究结果可为研发“气 (CO₂) - 液 (含盐污水) - 固 (电石渣) ”协同的二次资源循环利用技术提供参考。     

碱改性活性炭纤维电吸附处理RO浓水效果及除盐动力学特性

针对电吸附技术在反渗透浓水回收利用过程中的吸附效率问题,通过NaOH、KOH、氨水对ACF电极材料进行浸渍改性,采用SEM观察、傅里叶变换红外光谱图分析的方法对改性前后ACF进行了表征;研究了改性前后ACF对反渗透浓水的去除效果和除盐动力学特性;探讨了碱改性前后ACF处理反渗透浓水的除盐机理。结果表明：随着氨水改性ACF比表面积的增加,表面碱性基团增加、酸性基团减少;ACF理化特征的变化与改性剂溶液的酸碱性有关;氨水改性ACF对反渗透浓水中电导率、氨氮、COD均有很好的降低或去除效果,而NaOH改性ACF对UV₂₅₄有很好的去除效果;碱改性ACF处理反渗透浓水除盐过程更符合Elovich动力学方程;碱改性ACF电吸附处理反渗透浓水时,对各污染物指标表现出选择性,且与未改性ACF相比,具有更好的降低或去除效果,同时,碱改性ACF电吸附除盐过程是以物理吸附和化学吸附共存的多相吸附过程,也会存在离子交换作用。     

改性TiO_2/浮石光催化去除二级出水中有机物

为了实现城市污水厂二级出水的回用,将La3＋、Fe3＋共掺杂TiO2/浮石光催化用于二级出水中有机物的去除。在优化工艺条件下,该方法对TOC的去除率为49.0%,对UV254的去除率为76.5%;出水BDOC/DOC值大幅度提高,由最初的0.21提高到0.56,增加了出水的可生化性;二级出水中存在着影响光催化去除有机物的因素,其中阴离子对有机物的去除有一定的抑制作用;光催化反应在通过O3强化后对有机物的去除率得到提高,TOC的去除率达到75.0%,光催化和O3氧化对有机物的去除具有协同效应;随着光催化反应次数的增加,催化剂活性有下降趋势,使用10次后TOC去除率下降到第一次使用时的16.7%,再生能够使催化活性恢复到使用前的95%,催化剂在使用15次以内稳定性较好。     

改性TiO2/浮石光催化去除二级出水中有机物

为了实现城市污水厂二级出水的回用,将La3+、Fe3+共掺杂TiO2/浮石光催化用于二级出水中有机物的去除。在优化工艺条件下,该方法对TOC的去除率为49.0%,对UV254的去除率为76.5%;出水BDOC/DOC值大幅度提高,由最初的0.21提高到0.56,增加了出水的可生化性;二级出水中存在着影响光催化去除有机物的因素,其中阴离子对有机物的去除有一定的抑制作用;光催化反应在通过O3强化后对有机物的去除率得到提高,TOC的去除率达到75.0%,光催化和O3氧化对有机物的去除具有协同效应;随着光催化反应次数的增加,催化剂活性有下降趋势,使用10次后TOC去除率下降到第一次使用时的16.7%,再生能够使催化活性恢复到使用前的95%,催化剂在使用15次以内稳定性较好。     

响应曲面法优化强化混凝工艺处理微污染水

为进一步提高微污染水中氨氮、有机物去除效果,采用响应曲面法对强化混凝工艺处理微污染水的影响因素和去除效果进行研究,实验以混凝剂投加量、助凝剂投加量和助凝剂投加点为影响因素,浊度、氨氮和COD去除效果为响应值,利用Design-Expert软件对实验数据进行处理,得到二次响应曲面模型,各因素间的交互作用对响应值的影响以及优化水平值。模型优化结果显示,强化混凝处理微污染水的最佳工艺条件为：PAFC投加量17.80 mg·L-1,PAM投加量0.39 mg·L-1,PAM于快速搅拌结束投加,此时浊度、氨氮、COD的去除率分别为68.03%、10.92%和30.2%,最终通过模型的验证证明了响应曲面法用于优化强化混凝工艺处理微污染水的可行性和有效性。     

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6 mol·L-1 HCl 溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65 ℃、浸出反应时间为90 min和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg2+的优化浸出率为61.25%。采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET) 比表面积等方法分析再生活性炭特征。结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为：焙烧温度850 ℃,焙烧时间90 min。得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5 mg·g-1,BET表面积为704.25 m2·g-1,平均孔径为3.28 nm。再生前后的汞含量与从1.067%降至0.351%,再生后能再次作为汞触媒生产的催化剂载体材料,同时减缓固废堆积过程中汞流失造成的一系列环境问题。     

NaCl电解氧化吸收液脱除烟气中的NOx

研究了NaCl质量浓度、电解时间对电解生成有效氯组分的影响,并以NaCl电解液作为氧化吸收液在自制的小型鼓泡喷淋吸收塔中进行模拟烟气脱硝实验,进一步研究了有效氯质量浓度、反应体系pH和温度对脱硝效果的影响,同时分析了脱硝机理。结果表明：有效氯质量浓度随着NaCl质量浓度和电解时间的增加逐渐增加,电解反应的主产物是ClO⁻。NO_x去除率随着有效氯质量浓度增加而升高;氧化体系酸度和温度增高有利于NO氧化,但不利于NO_x吸收去除。当烟气流量为2 L·min⁻¹,NO初始质量浓度为1 340 mg·m⁻³,吸收液有效氯初始质量浓度为2.5 g·L⁻¹,反应体系pH为5,温度为30 ℃时,NO的转化率可达91.1%,NO_x去除率可达78.9%,且能在该条件下长时间保持较高的烟气脱硝效果。本研究结果可为低温湿法氧化脱硝技术的工业化应用提供参考。     

生活垃圾焚烧飞灰水洗盐产生量预测及其对资源可持续利用的影响分析

针对水泥窑协同处置飞灰水洗预处理过程中水洗盐产生量不清,资源化利用潜力不明晰的问题,采用情景分析方法预测水洗盐产生量,评估其资源利用潜力。首先采用改进的灰色马尔科夫模型和产废系数法预测2021-2030年京津冀地区飞灰产生量;然后选择水泥窑协同处置比、厨余垃圾分拣率和塑料垃圾分拣率3个参数,利用组合情景预测协同处置和生活垃圾分类对水洗盐产生的影响。结果显示,到2030年,水洗盐产生量为9.2×10⁴~16.5×10⁴ t;在实现“十四五”时期飞灰资源化和生活垃圾分类发展要求的情景下,水洗盐产生量为12.7×10⁴ t,比低发展水平情景提高28.7%。提高垃圾分拣率,推进高效、低耗能分盐技术发展,可以降低水洗盐处理压力并提高氯化钾自给率,支持水洗盐资源可持续利用。     

水洗碳氢溶剂废气的废水生物降解效能及影响因素研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)/连续搅拌反应器(CSTR)组合工艺,通过构建共基质体系对水洗碳氢溶剂废气的废水(简称水洗废水)进行处理研究,探讨了共基质体系可行性,考察了水力停留时间(HRT)、硝化液回流比(R,%)、COD和氨氮质量比(C/N)、pH等对水洗废水处理效率的影响。结果表明:(1)共基质体系对去除水洗废水中难降解有机物效果显著。水洗废水占总废水的体积分数≤60%时共代谢效果最佳,COD平均去除率高于84%,氮污染物的去除受该体系影响小。(2)HRT=12h时碳污染物去除效果最佳,COD平均去除率为89.40%。较长的HRT利于脱氮,HRT=24h时氨氮平均去除率达98%,平均出水氨氮为0.87mg/L。R=300%(体积分数)时碳氮污染物去除效果最优。(3)C/N=10时组合装置对废水的脱氮除碳性能最好,COD、总有机碳(TOC)、氨氮和TN平均去除率分别为87.93%、93.11%、95.94%和77.29%。除碳最适pH为6.7,脱氮偏好碱性环境(pH=8.6)。     

切削液废水处理过程中溶解性有机物分子质量分布和光谱特征的转化规律

以隔油-混凝沉淀-水解酸化-好氧共代谢为组合工艺处理切削液废水,探究各处理单元对不同种类有机物的转化规律和去除能力;对各处理单元出水中的溶解性有机物(DOM),采用超滤膜法进行分子质量分级,应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等方法对各单元出水及其滤后液进行了分析。结果表明,隔油池出水DOM分子质量主要分布在<1 kDa小分子质量区间和>100 kDa的大分子质量区间,分子质量占比分别为46.04%、42.79%,混凝沉淀对大分子质量的DOM有较好的去除效果,混凝沉淀出水、水解酸化池出水、好氧池出水的DOM主要分布在<1 kDa区间。切削液废水处理过程中出现5个荧光峰,其中峰A和峰B可能为多环芳香烃和杂环化合物的混合物;峰C为石油类;峰D可能是废切削液中滋生的微生物和细菌的细胞物质及其分泌物或单环芳香烃;峰E可能为杂环化合物或多环芳烃类腐殖酸。经一级处理(隔油和混凝沉淀)后峰A和峰B的去除率分别为60%和35%;峰C和峰D去除率均大于99%。经二级处理(水解酸化和好氧共代谢),峰A和峰B的去除率分别为23%和48%。该工艺流程对切削液废水中的有机物有较好的去除效果,石油类、COD、TOC、BOD₅的总去除率可达99.99%、98.81%、98.74%、99.78%,达到了《污水排入城镇下水道水质标准》中的B级标准。     

复配介质去除地下水中腐殖酸

以模拟地下水为研究对象,进行了复配介质去除地下水中腐殖酸的实验研究。探讨了配比、粒径、固液比、pH和温度对腐殖酸去除效果的影响。腐殖酸的浓度通过紫外分光光度法测定。结果表明:在不加活性炭的条件下,H物质∶X物质∶Q物质=1∶8∶8时,其硬度较好;在初始pH=6.34、反应时间为4 h时,去除率可达到95%以上;当反应时间≤1 h时,去除率随粒径增大而减小,而当反应时间为2～6 h时,小粒径和中等粒径复配介质对腐殖酸去除率略高于大粒径;一定浓度范围内,腐殖酸的去除率与固液比呈正相关,但固液比增大时,并不能无限提高去除率,当固液比为1∶200～1∶50时,去除率呈现平台;pH对复配介质去除效果影响不大,而温度对腐殖酸的去除有显著影响,较低温度(16.8℃)下的去除率比较高温度(35.0℃)下的去除率高5%。该复配介质去除地下水中腐殖酸是有效可行的,可作为PRB(permeable reactive barrier,渗透反应格栅)的潜在反应介质。