铁质载体与生物耦合下污水低能耗处理工艺研究

为了降低污水处理工艺能耗,设计铁质载体与生物耦合下污水低能耗处理工艺。文章采集不同区域的污水作为研究样本,制备铁质载体与生物耦合反应器作为污水处理设备。测定初始输入污水水质,利用制备的耦合反应器实现污染物去除处理,计算并控制污水处理能耗,完成对污水的低能耗处理。经过测定污水处理结果,应用设计的处理工艺后总磷、总氮、汞离子污染物浓度分别减少约1.52 mg/L、4.68 mg/L、0.029 7 mg/L,能耗量控制在0.2 kWh/m^(3)以下。结论:提出工艺能够在保证处理效果的同时减少能源消耗量。

微藻固碳耦合工业废水处理技术研究进展

工业废水处理行业是我国现代化进程中不可或缺的一部分,在工业化发展历程中扮演着重要的角色,但是传统的废水处理工艺会消耗大量的资源能源,并产生温室气体,对人类和生态系统造成了严重的威胁。在当前双碳背景下,迫切需要寻求一种低碳、绿色的工业废水处理理论和技术,以进一步满足我国工业废水的绿色、低碳化处理。微藻固碳耦合工业废水处理被认为是一种绿色环保、可持续发展的低碳技术,将其应用于工业废水和燃煤烟气的处理,能够有效固定、净化污水和烟气中的碳、氮、磷等污染物质,减少碳排放,还可以获得有价值的生物质资源,为废水处理带来显著的环境效益与经济效益。因此,对微藻处理工业废水的主要作用机制、燃煤烟气的减排机理和微藻固碳的强化措施进行了系统探讨,旨在对传统污水处理工艺进行低碳化重塑,促进污水处理行业革新升级,引领污水处理向低碳化方向发展。

煤基炭膜处理废水的研究进展

煤炭碳含量高、储量丰富且价廉易得,是优质的炭膜原料。以煤炭为原料制备的煤基炭膜用于废水处理时具有分离效率高、工艺操作简单、重复性好、处理废水种类多和可用于大规模工业化处理等显著优点。煤基炭膜依靠其筛滤和吸附作用可去除废水中尺寸在0.05~10.00μm的主要污染物,但对于粒径远小于膜孔的有机污染物或重金属离子去除能力较低。此外,单一煤基炭膜分离在长周期工作后由于污染物在膜内外表面吸附累积,出现膜分离能力与膜抗污性降低等问题。因此,通过选用特定的煤基炭前驱体、支撑体和添加剂等制备原料,以及优化制备工艺条件,以达到改善炭膜孔径大小与分布、提高炭膜亲水性的目的。同时,利用煤基炭膜的导电性,在传统炭膜分离工艺的基础上采用与电化学或高级氧化工艺耦合的方法提高处理各种废水的能力并解决膜污染问题,如耦合电化学氧化、电吸附、电气浮和电芬顿氧化等。这些耦合技术在提高膜分离效率的同时增强膜的抗污性能,降低能耗,是煤基炭膜应用于废水处理的新发展,对煤炭高效清洁利用和工业化废水处理具有重要意义。基于此,综述了近十几年来处理废水用煤基炭膜的制备,以及电化学或高级氧化工艺耦合膜分离技术应用于废水处理的原理、特点及研究进展,并展望了煤基炭膜未来处理废水的研究方向。

利用缓释碳源强化生物反硝化脱氮的研究进展

水体硝酸盐污染对生态平衡和人体健康产生严重威胁,利用微生物异养反硝化作用去除水体硝酸盐是目前的主流方法,此过程通常需要投加额外碳源保证反硝化进行完全。传统商业碳源短板日渐显露,缓释碳源作为一种新型固体碳源,兼具经济性和高脱氮性能,受到大量关注。从缓释碳源研究的必要性出发,对其种类与反硝化效果、改性方法与成本分析、反应机制与微生物群落变化进行了全面详细的介绍,总结了缓释碳源在协同处理其他污染物和工艺耦合方面的研究进展,并对其未来研究方向提出建议,以期为缓释碳源促进反硝化脱氮的可行性探究提供全面的参考。

滨海化工区废水预处理去毒技术耦合工艺研究

化工产业是天津滨海新区重要的支柱产业,该行业废水是滨海污染物控制的主要威胁。针对常规单一方法存在的问题,试验选取滨海某化工区实际废水从内电解-Fenton、内电解-混凝、内电解-超声及微波强化氧化-光催化4种耦合去毒预处理工艺进行了研究。试验表明,与传统方法相比,内电解-Fenton法中H2O2的加入增加了污染物的降解途径,提高了对污染物的去除效率;内电解-混凝法对于制药废水的生物毒性有比较好的去除作用,不加PAM或Ca(OH)2的效果更佳;内电解-超声法对制药废水的生物毒性去除率可达92%,其可生化性提高45%;微波强化氧化-光催化法对大多数难降解物质有效,而对酚类物质降解效果不佳。

高效膜蒸馏结晶过程的研究进展

全球性的水资源短缺及环境污染问题,使得工业废水处理、海水淡化、高价值溶质综合利用的需求日益迫切。膜蒸馏结晶过程可以充分利用低品质热源,实现高纯度水溶剂分离、盐分结晶制备,对于实现分离过程零排放和协同增效有重要意义。同时,膜蒸馏结晶也可以与多级闪蒸,多效精馏、纳滤、正向渗透、反渗透等过程进行耦合,进一步提高整体分离效率。此外,该过程对于调控晶体外部形貌,制备晶体尺寸分布集中、流动性好的晶体产品也有积极作用。基于此,针对膜蒸馏结晶原理、过程调控机制以及创新过程应用几个方面开展论述,总结了膜蒸馏结晶技术在高效分离、结晶过程精准控制等领域的关键问题和发展趋势。

生物膜耦合工艺在污水处理中的应用

生物膜耦合工艺采用生物膜法与其他污水处理工艺相结合,发挥了组合工艺的优势,弥补了单一工艺运行中存在的问题,被广泛应用于传统污水处理工艺的升级改造。文中针对国内外应用较多的生物膜-活性污泥耦合工艺、生物膜-电极法(BER)和生物膜-膜处理耦合工艺3种组合工艺进行分析和总结,综述了这3种耦合工艺的优缺点、运行中存在的问题,以及在污水处理中的研究和应用情况,并对未来该工艺的研究发展方向和重点进行了初步探讨。

用好氧-厌氧反复耦合固定床生物反应器处理肌苷生产废水

利用由多孔微生物载体构建的好氧-厌氧反复耦合固定床生物反应器进行了高浓度肌苷生产废水处理中试研究。连续84d的运行结果表明,当进水COD为1500～2700mg/L、水力停留时间为22.1h时,出水COD可维持在150mg/L左右,COD去除率达90%～95%。装置运行稳定后,未经沉淀的出水中的固体悬浮物质量浓度小于50mg/L,表明该反应器可避免剩余污泥的产生。中试结果验证了该反应器处理高浓度肌苷废水的可行性和优势,同时为装置放大提供了理论依据。

全耦合活性污泥模型(FCASM3)Ⅱ:模型校验

以采用AAO污水处理工艺的德清县狮山污水处理厂作为全耦合活性污泥模型(FCASM3)校验的现场试验基地,分别进行了常规水质指标测定和进水水质特征分析等试验研究.依据现场试验结果,完成了对活性污泥系统生物去除营养物质细观机理模型FCASM3的校验工作.动态校验结果表明,FCASM3模型可以对AAO连续流工艺系统实现较准确的细观模拟,营养物质生物去除过程的动态数值模拟结果与实测结果相一致.

A^2/O工艺污水处理厂运行参数优化的数值模拟

为了确定活性污泥系统A2/O工艺的最佳运行工况,将FCASM2-HYDRO模型应用于德清狮山污水处理厂A2/O工艺污水处理过程的数值模拟中.根据FCASM2-HYDRO模型分别建立了厌氧池、缺氧池、好氧池的数值模拟方程.采用有限元法求解,并使用MATLAB语言建立一套数值模拟程序,利用数值模拟程序分别模拟了工艺参数条件、流量、进水碳氮磷比对德清狮山污水处理厂污水处理效果的影响.由数值模拟结果得到了该厂目前最佳的运行工况:污泥回流比为50%,混合液回流比为100%,泥龄为15d,进水COD∶NH4+-N∶PO43-P比控制为100∶8∶1.

活性污泥法污水处理厂生物-水力耦合建模及校验研究

为了考察生物反应器中水力流场对污染物质生物去除效果的影响以及研究生物代谢模型对生物除磷效果模拟的情况,在FCASM1模型的基础上,结合Delft磷代谢机理模型的思想,建立完全耦合活性污泥2号模型(Fully Coupled Activated Sludge Model No.2,简称FCASM2);并通过一维纵向对流-弥散方程与生物场耦合,建立了生物场-水力流场耦合新模型——FCASM2-Hydro耦合模型.污水处理厂模拟结果表明,生物场-水力流场耦合模型(FCASM2-Hydro)比非耦合模型对污染物质去除过程的描述更符合实际情况.在对30d的污水处理动态模拟结果中,FCASM1和FCASM2两个模型对磷酸盐的模拟结果与实测结果趋势一致,而且FCASM2的模拟值比FCASM1的模拟值更符合实测结果;在3d的污水处理动态模拟结果中,这2个模型对磷酸盐的模拟结果与实测结果趋势基本一致.

活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)Ⅱ:模型校验

以采用AAO工艺的德清县狮山污水处理厂作为生物场-水力场-温度场耦合模型校验的现场试验基地.针对AAO工艺的特点,按照物料平衡原理分别对厌氧池、缺氧池、好氧池等各反应池内物质变化关系进行数学表征,建立了AAO工艺生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)以及生物场-水力场耦合模型(FCASM3-Hydro).以若丹明B作为示踪剂于该厂进行了现场示踪实验,测得厌氧池、缺氧池和好氧池的水力弥散系数.依据试验所得数据,实现了对FCASM3-Hydro耦合模型以及FCASM3-Hydro-Temp耦合模型的现场模拟校验.校验结果表明,FCASM3-Hydro-Temp耦合模型能够实现活性污泥系统污染物质生物去除与水力场和温度场耦合变化过程的动态模拟.

A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型及现场校验

在全耦合活性污泥模型(FCASM3)基础上,考虑生物场与水力流场的相互作用,建立了A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型.通过Matlab/Simulink软件平台进行数值模拟,将A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型分别与已报道的生物场-水力场耦合模型(Lee-Hydro)以及FCASM2-Hydro耦合模型进行数值模拟对比研究.结果表明,FCASM3-Hydro耦合模型对出水中COD、NH4+-N、NOx-N、PO34 -P等污染物质变化趋势的动态模拟比Lee-Hydro耦合模型更符合实际.在对出水COD的模拟上,FCASM3-Hydro与FCASM2-Hydro耦合模型的模拟值完全一致;在对出水NH4+-N和PO34 -P的模拟上,FCASM3-Hydro耦合模型的动态模拟结果比FCASM2-Hydro耦合模型更贴近实测变化趋势.

蒸发浓缩-催化氧化耦合法处理草甘膦生产废水

含高浓度甲醛和甲酸的草甘膦生产母液的处理和回收是困扰草甘膦生产企业的难题。在减压条件下蒸发浓缩含有高浓度甲醛和甲酸的草甘膦母液,蒸出汽体通过催化剂床层,蒸出汽体中的甲醛和甲酸被彻底氧化为CO2和H2O。处理后蒸馏液中甲醛含量小于1 mg.kg-1,达到国家一级排放标准;甲醛几乎完全转化为CO2和H2O,pH达5.00以上,可直接排放或回用于草甘膦生产。考察了Pt含量、添加CeO2以及系统真空度等对Pt/AC催化剂催化性能的影响。

负载型γ-Al_2O_3催化剂催化氧化-精馏处理炼油废水

研究了在低温和常压条件下,精馏与催化氧化耦合工艺处理炼油厂废水。以γ-Al_2O_3为载体,Cu、Fe、Mn、Zn、Cd和Ni为主要活性组分,采用浸渍法制备了负载型催化剂,并对其进行XRD表征。利用反应精馏原理,以金属氧化物为催化剂,氧化降解炼油污水,探讨了催化剂的催化寿命与稳定性。结果表明,CuO/γ-Al_2O_3·H_2O_2催化处理炼油废水的COD去除率可达96.2%,催化剂连续使用效果较好。

活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)Ⅲ：水力及温度的影响

建立生物、水力及温度耦合模型模拟预测水流状态以及温度对污水处理效果的影响.利用校验完成的生物场-水力场耦合模型(FCASM3-Hydro)以及生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)对德清县狮山污水处理厂的AAO工艺系统进行模拟,分别考察反应池Pe准数值以及温度对污水处理效果的影响.由FCASM3-Hydro模拟厌氧池和好氧池不同Pe值条件下污染物质出水结果分析可知,好氧池中水力推流作用的强弱直接决定着污染物质的出水浓度值,厌氧池的水流作用对污染物质的浓度变化影响并不十分显著.FCASM3-Hydro-Temp对进水温度影响污染物质去除效果的模拟结果表明,低温对NH4+-N的处理明显不利,高温对PO43 -P的处理不利,若系统进水温度在10 ～40℃范围内波动将不会对污水处理效果造成显著的影响.

厌氧-好氧法污水处理厂优化运行数值模拟研究

利用FCASM3-Hydro耦合模型分别模拟研究了氧传递系数(KLa)、污泥停留时间(SRT)、缺氧池与好氧池HRT比对杭州某厌氧-好氧法(A/O)污水处理厂营养物质去除效果的影响。结果表明,曝气量大小是影响A/O脱氮除磷效果的主要因素,在低曝气量(<2g.m-3)水平下,氨氮去除率将随着好氧池内曝气量的增加而提高;好氧池内曝气量过低(<0.3g.m-3)或过高(>2g.m-3),都不利于磷酸盐的去除。通过对比分析模拟结果得到了该A/O污水处理厂的最佳运行工况为:KLa=250d-1、SRT=10d、缺氧池与好氧池HRT比为1:8。

污水处理A^(2)/O工艺的数学模型构建

为了扩大污水污染成分的检测范围,增加对于富营养化污泥的分析能力,建立了应用于污水处理的A^(2)/O工艺的数学模型,根据富营养化污泥的水解过程和菌类生长过程建立A^(2)/O工艺耦合模型物料守恒模型,并对该模型的参数灵敏度加以分析。经BioWin软件分析发现,该模块对于化工厂污水成分的分析与实测结果十分接近,检测误差被严格控制在3%以内。

耦合的模糊理论在小型污水厂工艺优化中的应用

针对小型污水处理厂工艺优化过程中的不确定性因素,研究模糊理论在工艺优化过程中的耦合模型。与传统的工艺方案决策方法不同,该耦合模型考虑了工艺决策过程中所存在的随机性、模糊性等各种不确定性因素,较综合、客观,具有实际应用的意义。该模型基于模糊理论将层次分析及灰色关联性分析进行耦合。首先运用层次分析进行各指标权重判断,其中耦合了模糊评判将不确定性指标进行定量化。最终运用灰色关联性分析进行判断最优方案以及重要影响因素。本文将该模型应用于小型污水处理厂工艺优化中,在初步确定的两个方案Carrousel氧化沟和倒置A^2/O工艺中,通过模型进行指标的综合判断。经过理论的应用及评判,最终确定最优方案,以此来探究耦合的模糊理论的适用性及在类似工程中的推广可能性。

利用耦合技术强化废水处理过程

利用耦合技术,实现废水处理过程的强化,是环境化工领域的研究热点。反应工程和分离技术的新进展大大推动了过程耦合技术的进步。本文通过耦合技术的一般性分析,探究了不同的过程耦合技术,讨论了利用耦合技术对废水处理过程的强化。