二沉池出水有机物表征及膜污染机理分析

采用树脂分级将二沉池出水有机物(effluent organic matter, EfOM)根据官能团分类,采用红外光谱、荧光光谱、排阻色谱等多种表征方式对EfOM及其分级组成的化学组成进行分析。考察了EfOM及其分级组成的膜通量随时间的变化曲线,研究了二沉池出水主要的膜污染组分以及膜污染模型机理。结果表明,憎水性有机物组分(hydrophobic, HPO)主要为芳香烃类有机酸,胶体有机物组分(organic colloidal, OC)主要为蛋白质类有机物,过渡亲水性有机物组分(transphilic,TPI)主要是有机酸和多糖。膜污染严重程度依次为OCEfOMHPOTPI,在过滤初期,OC和EfOM中的大分子有机物会快速堵塞膜孔并引起膜通量的剧烈下降。另外,OC和TPI组分会与膜表面发生相互作用,导致不可逆膜污染偏高。对于实际水体EfOM及其各分级组分,滤饼层过滤是超滤后期主要膜污染机理,超滤实验初期的膜污染可能是多种膜污染机理共同作用的结果。研究识别了EfOM的主要污染成分和主要膜污染机理,为超滤工艺深度处理二沉池出水提供了理论指导。     

铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

天然水体中,铝氧化物矿物表面上的吸附等各种反应在很大程度上影响着金属阳离子、无机阴离子和一些天然有机物的迁移转化和归趋.在水处理等工业领域中,铝氧化物由于其水合表面的吸附能力而被用做离子交换剂和催化剂载体.因此,对铝氧化物表面化学过程的研究具有重要意义.铝氧化物-水界面上的反应十分复杂,对各种无机、有机污染物的吸附结合能力取决于氧化物固相表面性质、溶液条件和吸附质的性质.从对铝氧化物表面荷电特性和吸附活性的认识出发,就各种铝氧化物的结构特征和表面反应活性及其在水处理技术中的应用进行了简要综述.     

滦河水体溶解性有机物的综合分级表征及其混凝去除过程

天然水体溶解性有机物(DOM)是微污染物的潜在载体,是消毒副产物的主要前驱物,自身又可能成为微污染物,因此研究其内在特性和去除机理有着重要的基础性科学意义.本研究综合利用化学、物理分级方法(即树脂和超滤分级法),对中国北方典型饮用水源--滦河水体的DOM进行全面分级表征.此水体DOM基本化学分级特征是憎水酸(HoA)、亲水性物质(HiM)含量较高,且具有季节稳定性;其物理分级特征是分子量＜1 kDa及3 kDa～10 kDa的组分含量较高,也表现出一定的时间稳定性.选用工业聚合铝(PAC)研究此DOM的基本混凝特征和内在混凝机理,结果表明,强憎水部分HoA及3 kDa～10 kDa间的有机物较易被去除,而较大分子量范围10 kDa～30 kDa间的有机物去除率较低,说明混凝过程中此DOM的物理性质不起主要作用,而化学性质更为重要.特别对DOM各组分作进一步(结合)分级研究,发现HoA主要在＞10 kDa范围.＜1 kDa的有机物中主要为HiM,但其中还含有HoA和弱憎水酸(WHoA),这使特定条件下部分＜1 kDa有机物被混凝去除成为可能.另外,HoA中按分子量大小仍可分为易去除和难去除部分,但分布不连续,易去除部分在3 kDa～10 kDa和＞30 kDa区间,而其10 kDa～30 kDa部分较难去除,说明可能存在其他结构性影响因素,值得深入研究.     

载钯螯合树脂的制备、表征及其降解多溴联苯醚的初步研究

以聚丙烯醛-异烟酰腙螯合树脂为高分子载体, 利用其活性基团对钯的选择性富集分离性能, 将金属元素钯键合到高分子载体上, 制备一种含钯树脂材料(树脂1), 并进一步原位还原得到还原态的载钯树脂(树脂2)。利用红外光谱、扫描电镜和X射线衍射等对以上2种含钯树脂材料进行了分析表征,并考察了它们对持久性有机污染物(POPs)多溴联苯醚(PBDEs)的脱溴降解性能。结果表明,2种树脂对BDE₂₀₉均有降解活性, 其中树脂1的降解性能比树脂2的降解性能要高, 树脂中钯的氧化形态可能对BDE₂₀₉的催化降解起主要作用。     

气浮技术在膜生物反应器剩余污泥浓缩过程中的应用

污泥浓缩作为污泥处理的关键环节之一,开发高效的污泥浓缩工艺对于降低污泥含水率、提高脱水设备的运行效率、降低脱水能耗具有十分重要的意义。针对MBR污泥浓度高、污泥粒径小、污泥沉降性能较差等特点,故采用传统的重力浓缩和机械浓缩技术很难有效实现污泥浓缩。因此,尝试采用气浮浓缩技术降低污泥含水率的可行性。从气浮浓缩的中试结果来看,较适宜运行参数为:固体负荷为15 kg/(m2·h),水力负荷为1.5 m3/(m2·h),回流比为1,PAM投配率2‰(w/w干固体),溶气压力为0.4 MPa,气固比为0.03。经过中试设备进行气浮浓缩后,污泥含水率降低至96%左右。此外,还研究了采用气液多相泵系统对剩余污泥的浓缩效率,结果显示,该设备的使用相对于传统溶气气浮工艺,其优点表现在占地小、工程造价低以及运行成本低等方面。     

酸性矿井水中和沉淀法除铁优化

针对山西某煤矿高矿化度、高铁酸性矿井水除铁效果差、出水容易返色等问题,采用NaOH中和调pH、曝气及化学氧化等处理工艺进行酸性矿井水中和沉淀法除铁优化实验研究。结果表明,采用NaOH中和沉淀法除铁时,投加中和剂使出水pH达6.7以上时,出水中铁含量低于10 mg/L,满足排放要求。对于本实验废水NaOH所需投加量为2.8 g/L,铁的去除率可达到99.75%;以H2O2对原水进行氧化处理,可迅速将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ),其用量与原水中Fe(Ⅱ)的含量成正比。当其用量为1.6 mL/L时,可将原水中的Fe(Ⅱ)完全转化为Fe(Ⅲ),投加中和剂使出水pH达到4.5以上时,能使出水中铁含量满足排放要求。对于实验废水所需的NaOH投加量为2.0 g/L,比直接中和沉淀所需的NaOH用量要节省28.6%。曝气处理对原水中Fe(Ⅱ)的氧化效果不明显。     

强化混凝工艺深度处理给水厂排泥废水

水厂废水的综合处理与回用是我国供水行业的新趋势和节水目标所在,采用强化混凝技术进行水厂排泥废水的深度处理。通过混凝剂筛选实验和有机物表征确定最佳混凝剂为高效聚合铝(HPAC),适宜投加量为650 mg/L。当混凝剂HPAC投加量为650 mg/L时,对COD、TOC、浊度和色度的去除率分别为82.5%、89.8%、95%和92.5%,相应的出水值分别为58 mg/L、8.46 mg/L、2.35 NTU、13度,COD满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求(COD≤100 mg/L),同时实验结果显示聚合氯化铝(PAC)、HPAC、三氯化铁(FeCl3)主要去除分子量处于>1 300 Da范围的有机物,对分子量处于744～1 300 Da之间的有机物去除有限。     

高效聚合氯化铝对超滤膜污染影响的中试研究

针对某水厂以超滤为核心的短流程水处理工艺,在通过聚氯乙烯(PVC)超滤膜之前选择不同投加量(5、10、15和20 mg/L)的高效聚合氯化铝(HPAC)对长江下游原水进行混凝处理。通过跨膜压差(TMP)增长趋势、CODMn的去除率以及混凝后的水质,可知HPAC的最优投加量为15 mg/L。在此投加量下,运用体积排阻色谱法分析原水、膜前水、膜后水中各相对分子质量有机物的变化,可以发现混凝去除有机物的效果要优于超滤截留的。继而将HPAC与另外4种常用混凝剂:硫酸铝(分析纯)、氯化铁(化学纯)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁进行对比,结果表明,在它们各自最优投加量下,HPAC能够更有效地减缓超滤膜TMP的增长率,从而降低膜污染。因此,认为HPAC是与PVC超滤合金膜契合效果最佳的混凝剂。     

高硬度富锶地下水的软化沉淀-超滤膜联用工艺

针对一种高硬度富锶地下水,分别采用石灰和石灰-碳酸钠两种方法,利用药剂软化/超滤膜工艺对其进行软化处理,同时考察了药剂投量对出水锶含量的影响。结果表明,采用石灰软化/超滤膜法,Ca(OH)2最佳投加量为270 mg/L时,出水总硬度(以CaCO3计)由287.12 mg/L降低到96.44 mg/L,硬度去除率为66.41%,出水锶含量也由原水中的0.37 mg/L下降为0.21 mg/L;而采用石灰-碳酸钠软化/超滤膜法,Ca(OH)2和Na2CO3最佳投加量分别为270 mg/L、160mg/L时,出水总硬度降低到60.34 mg/L,硬度去除率达78.98%,锶含量仅为0.02 mg/L。2种处理方法出水总硬度均达到预期目标,石灰软化/超滤膜法可使出水锶含量满足富锶水的要求,而石灰-碳酸钠软化/超滤膜法则造成了对人体有益微量元素锶的大量损失。     

不同来源高浓度有机废水的集中处理

按照水质情况,将多种来源于不同工业生产过程中的高浓度有机废水划分为高悬浮固体乳化液废水、难生化高浓度有机废水、高悬浮固体不含油有机废水、含铬有机废水和杂质含量较少的乳化液废水5类,分别采用酸化破乳/Fen-ton氧化/混凝/絮凝、Fenton氧化/混凝/絮凝、混凝/絮凝、还原/混凝/絮凝、震动膜过滤技术作为生化预处理技术,并通过小试和中试验证了各技术的效果。实验结果表明,按照上述分类结果,采用不同预处理技术可以得到良好的效果,废水水质明显改善,满足继续生化处理的基本条件。各预处理生产装置处理效果稳定,同时生化系统已经稳定运行120天以上,COD去除率超过90%,出水经过低剂量的Fenton试剂处理后可达到《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2012)。