气田甲醇污水处理装置的运行优化

针对延长气田采气一厂甲醇污水处理站运行中换热器/精馏塔塔板结垢严重、甲醇回收率低、处理后水水质不达标等问题,采用水质分析、结垢分析与工艺原因分析等方法,分析原因并采取相应措施。结果表明：预处理效果差、精馏塔分离效果差是造成这些问题的主要原因;采用优化预处理药剂加量、优化加药工艺和优化甲醇回收工艺等措施,使甲醇污水处理装置持续稳定运行,提高了甲醇污水预处理效果,降低了换热器/精馏塔塔板结垢程度,提高了甲醇回收率。处理后水水质稳定,含油量、悬浮固体含量、悬浮物粒径中值均达标,可满足平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的回注要求。     

天然橄榄石对水体铜绿微囊藻的去除效果

为开发安全、高效、廉价的水华控制技术,选择铝土矿、磷铁矿、黄铁矿、铬铁矿及橄榄石等10种天然矿物材料,以水体铜绿微囊藻为研究对象,通过跟踪测定其叶绿素a的变化,研究了天然矿物对水体铜绿微囊藻去除特性,并探讨了天然橄榄石去除铜绿微囊藻的影响因素及去除机理。结果表明：相同条件下天然橄榄石具有最高的除藻能力;矿物用量及藻密度对橄榄石除藻过程影响最大,其次为pH及水温,光强影响最小;当橄榄石浓度为1.5 g·L^‒1,藻密度<1.7×10⁶ cells·mL^‒1、水温15 ℃、反应介质为弱酸性或中性(pH 5~7)时,吸附1 h后,叶绿素a去除率高于96%。进一步分析可知,天然橄榄石主要通过静电作用对铜绿微囊藻进行吸附,进而使藻细胞絮凝沉降,部分藻细胞破裂分解,同时天然橄榄石在反应过程中吸附培养基中的营养盐,造成藻细胞营养缺少,从而对藻细胞的生长造成一定的抑制作用。     

贵金属催化剂活性组分分布对催化湿式氧化处理非达霉素提炼废水的影响

采用均匀型和蛋白型Ru/TiO₂催化剂为湿式氧化催化剂,应用于催化湿式氧化非达霉素提炼废水,以出水COD和TOC去除率作为指标来评价2种催化剂的催化活性差异;采用实验室连续评价装置对柱状颗粒催化剂在不同pH、不同废水流量和不同温度下处理非达霉素提炼废水进行了优化评价。结果表明：在265 ℃、pH=4.1、废水流量为10 mL·h⁻¹时,催化剂的催化活性最高,故确定此条件为该废水处理的最优条件;同时对比均匀型和蛋白型2种催化剂,蛋白型催化剂具有更高的催化效率;结合SEM及N₂-物理吸附结果,推断蛋白型催化剂活性组分集中分布在催化剂颗粒的较浅层,有利于降低反应过程中的扩散阻力,提高贵金属活性组分的利用率,进而提高催化剂的催化活性。以上结果对开发高效湿式氧化催化剂,充分利用贵金属活性组分降低催化剂成本具有十分重要的意义。     

煅烧高岭土活化过一硫酸盐去除废水中的四环素

煅烧高岭土(calcined kaolin, CK)是一种含量丰富且绿色环保的材料,因其具有催化活性高且活性位点较多的优点,故将其用以活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)以去除四环素(tetracycline, TC)。结果表明,CK活化PMS去除TC的过程包括吸附和催化降解。溶液初始pH=6、0.5 mmol·L⁻¹投加量的PMS和0.2 g·L⁻¹投加量的CK为CK活化PMS去除TC的最佳条件。Cl⁻、${\rm{NO}}_3^ - $、${\rm{HCO}}_3^ - $的浓度在0~10 mmol·L⁻¹时对CK活化PMS去除TC体系基本没有影响,而${{\rm{H}}_2}{\rm{PO}}_4^ - $对其体系有较大的抑制作用。自由基淬灭实验结果表明,HO·是CK活化PMS去除TC体系中的主要活性基团。通过液相-质谱联用仪检测出12种产物,阐述了4条可能的降解途径。以上结果表明,CK是一种极具潜力且含量丰富的绿色催化剂,其活化PMS后可应用于净化含有机污染物废水。     

中试规模动力波吹脱技术分离老龄化垃圾渗滤液中的高浓度氨氮

为解决老龄化垃圾渗滤液的脱氨难题,采用动力波吹脱技术对老龄化垃圾渗滤液进行氨氮吹脱分离,探究了吹脱时间、pH、气液比、温度和进水氨氮浓度对吹脱效能的影响。单因素实验结果表明：前3 h吹脱去除率增长最快,5 h后吹脱去除率变化较小;高pH下游离氨占比增大,对吹脱更为有利,pH为10.5左右时的工艺最为经济;动力波吹脱适用温度范围广,在10 ℃和25 ℃时,去除率可达72.62%和90.68%;增加气液比可提高吹脱效率,但当气液比超过129后,吹脱效果增幅不明显;氨氮浓度对吹脱去除率的影响较小。正交实验结果显示：温度方差最大,pH、气液比方差次之,进水氨氮浓度方差最小,即表明温度对动力波吹脱脱氨影响最为显著;pH、气液比也是重要影响因素;初始氨氮浓度对吹脱效率影响不显著。在25 ℃、pH=10.5、气液比为129时,吹脱5 h的最优条件下,氨氮去除率约91.25%~94.15%。相比传统吹脱工艺,动力波吹脱技术能大幅提高氨氮分离效率。     

基于人工模拟雾霾装置的颗粒物沉降效果分析

雾霾对人类生活生产的影响日益严重,雾霾治理的研究逐渐受到重视,然而自然雾霾天气的不可预测性增加了研究难度。根据雾霾的组成特点,设计并搭建了一套人工模拟雾霾装置,对雾霾颗粒物的沉降效果进行浓度监测和分析。模拟结果表明：各种环境下,PM₁₀的浓度和沉降速率最高,总浓度占比保持在40%以上,PM_2.5浓度占比约为35%,PM₁浓度最低,仅占20%~25%;有风环境下,颗粒物的沉降速度明显提高,当沉降时间达到130 min后,PM₁的浓度达到20% 以下。装置成功模拟了100 min以上的重度雾霾以及20 min的中度雾霾,可为雾霾治理的研究提供稳定可控的实验环境。综合上述结果,将PM_2.5和PM₁凝结成PM₁₀,可加速雾霾的消散,对雾霾治理具有重要参考价值。     

基于长光程差分吸收光谱原理的污染物监测系统在化工区的应用

应用一种基于长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)原理的仪器,对上海市典型化学工业区进行了长期自动监测。该测量系统搭建于化工区西北方向边界上,一旦污染物浓度超标就会报警,起到边界围栏的作用。选取同站点GC-FID系统测量的甲苯数据与LP-DOAS系统测量的甲苯数据进行了比对分析,2台仪器日均浓度值的拟合系数R²为0.87,验证了长光程测量系统数据的有效性。结合西北边界监测站点的气象数据对测量的HCl数据进行日均、月度平均分析,发现HCl的浓度变化主要与化工区的排放有关。采用基于拉格朗日传输、扩散模式的HYSPLIT_4模式分别对2017—2019年中每年6月份和2017年全年进行污染物追迹分析,发现2017—2019年中每年6月份有95%左右的污染物扩散时会经过上海城区,对上海地区造成影响。进一步分析表明,2017年,夏季化工区排放的污染物对上海城区的影响最大,秋季对上海城区的影响最小。上述研究结果可为上海市大气环境监测及治理提供参考。     

赤泥中水溶性氟化物的电渗析去除

为减少赤泥中的氟化物含量,采用自制电渗析装置,通过单因素实验对赤泥中的氟化物进行了电渗析去除研究,考查了电压梯度和液固比对电流以及悬浮液pH和电导率的影响,分析了电渗析技术去除赤泥中氟化物的效果。结果表明：电渗析初期,电流从最大值迅速减小;在同一电压梯度下,电流随着液固比的增大而减小;在电渗析过程中,悬浮液pH和电导率随时间的延长而减小;电渗析技术可有效去除赤泥中的水溶性氟,其去除量随着电压梯度的升高而增大,最高去除率可达77.22%;液固比增大减小了水溶性氟的去除量,在1.0和2.0 V·cm^–1 电压梯度下,较大的液固比有助于水溶性氟的去除。利用电渗析技术去除赤泥中氟化物时,应综合考虑电压梯度和液固比对去除量及去除率的不同影响,在保证去除效果的同时尽可能降低能耗。研究结果可为赤泥的进一步综合利用提供参考。     

改进型农村三格化粪池的污水处理性能

在我国农村地区,化粪池仍然是许多家庭生活污水直排前的唯一处理设施。传统三格化粪池出水水质较差,造成了农村水环境污染,而对传统三格化粪池进行适当改进是解决污染问题的有效途径之一。为此,对传统三格化粪池进行了结构和功能的优化设计,在第1格设置由过流板隔开的预处理曝气池和预处理沉淀池,第2格保留厌氧发酵池,第3格由过流板分隔为生物接触氧化池和二次沉淀池。结果表明,稳定运行后,反应器对COD、${\rm{NH}}_4^ + $-N、TP和SS的去除率分别为83.51%~88.56%、66.82%~74.17%、77.47%~81.12%和82.26%~88.57%,相较于传统三格化粪池有显著的提升。改进型农村三格化粪池实现了农村分散式污水的就地处理,且经济性和维护便利性符合农村污水处理设施的定位需求,可为农村三格化粪池的改造和新建提供参考。     

微纳米磁性粒子对膜生物反应器运行效能的影响

针对膜生物反应器(MBR)应用中膜污染这一难题,构建了3套MBR系统对比研究了微纳米磁性粒子对MBR运行效能的影响,包括污染物去除效果、污泥混合液特性、膜污染情况等;并基于高通量测序技术,深入分析了微生物群落演替规律与MBR运行效能的关系。结果表明：微纳米磁性粒子的引入均未在污染物去除方面产生负面影响,MBR出水COD浓度低于50 mg·L−1,出水NH$\ _{{4}}^{{ + }}$-N维持在5 mg·L−1以下,均可达到国家污水排放标准一级A标准(GB 18918-2002);微纳米磁性粒子的引入均有效减缓了膜污染,并且微米尺度材料延缓效果更显著。膜污染组分分析表明：不同粒径磁性材料引入均有效降低了SMP、LB-EPS各组分浓度;同时有效减少了反应器中大分子物质含量,增加了小分子物质含量,因而降低了膜污染速率。微生物群落分析表明,微纳米磁性粒子的引入可能抑制了应器中易引起膜污染的先锋物种Alphaproteobacteria的生长,有效延缓了膜污染,并且微米粒径材料抑制效果更显著。研究结果可为磁活性污泥法调控MBR膜污染的工程应用提供参考。