剩余污泥吸附难降解有机污染物研究进展

剩余污泥具有“污染”和“资源”的双重属性,利用其吸附性能去除污水中难降解有机污染物,是实现“以废治废”和污泥资源化利用的好方法。总结了剩余污泥吸附难降解有机污染物的性能和机理,系统分析污泥特性和环境条件对吸附的影响,最后利用CiteSpace软件分析污泥吸附的研究现状,提出污泥吸附技术的发展方向,以期为剩余污泥吸附技术的研究和工程应用提供支持。

石油污染土壤中原位微生物群落和功能代谢研究进展

石油污染土壤中具有丰富的微生物资源,能够以有机污染物为碳源进行生长代谢实现石油降解,恢复土壤生态功能,了解土壤原位微生物群落、功能基因和代谢途径有助于指导污染土壤的生物修复。梳理了石油污染土壤中烷烃、芳烃生物降解的关键功能基因,综述了石油污染土壤中的原位微生物群落和代谢机制,以期为石油污染土壤生物修复技术开发奠定理论基础。

难降解石油化工废水臭氧氧化处理催化剂研究进展

随着原料的重质化、劣质化以及炼油化工一体化的发展,石油化工废水中的难降解有机污染物(ROCs)类型更加丰富。催化臭氧氧化(COP)已被验证是矿化这类ROCs的有效处理技术,臭氧催化剂关乎处理效能和成本,是COP技术能否应用于工程实践的关键。综述了金属氧化物类、金属负载类、分子筛类以及天然矿物类等臭氧催化剂的研究进展,并对其催化活性位构成、催化氧化效果以及催化氧化ROCs机制等进行探讨。综合分析催化活性、制备成本以及量产规模等因素,天然矿物类和复合金属负载铝基催化剂在难降解石油化工废水COP处理上更具工程应用潜力。

炼化含盐污水处理全过程有机污染物降解特征

某重质油炼化企业采用“物化单元(隔油+气浮)+曝气生物滤池(biofilter,BAF)+水解酸化(hydrolysis acidification,HA)+缺氧/好氧(anoxic/oxic,A/O)+好氧-膜生物反应器(oxic-membrane bioreactor,O-MBR)+催化臭氧氧化(catalytic ozonation,COP)”工艺处理含盐污水。本文采用GC-MS结合FT-ICR MS高等仪器的分析手段,对污水处理工艺全过程的有机污染物降解特征进行了深入研究。发现BAF单元主要去除的是小分子有机酸类、酯类和醛酮类等易降解化合物;HA单元基本未发挥降解作用;A/O单元能大幅度去除O_(2)类化合物,并能完全降解N_(1)O_(2)S_(1)类化合物;O-MBR单元未能完全降解的O_(3)S_(1)类和N_(1)O_(3)类化合物在COP单元被完全矿化;最终出水残留COD的构成主要是大分子饱和脂肪酸和高缩合度环烷酸类化合物。本文研究成果可为重质油炼化污水处理工艺的评价与优化提供依据。

热-碱渣预处理强化炼厂剩余活性污泥厌氧消化性能

热-碱预处理是强化剩余活性污泥厌氧消化的有效手段。为降低处理成本,利用炼厂碱渣替代新鲜碱剂,研究了热-碱渣预处理对炼厂剩余活性污泥(refinerywasteactivatedsludge,RWAS)厌氧消化的影响。结果表明,热-碱渣预处理显著促进了胞内有机物的释放,蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸浓度随温度和碱渣剂量的提升而增加,在温度90℃和碱渣剂量4%的条件下,蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸分别可达1338.7mg/L、510.9mg/L和651.2mg/L。Person相关性结果表明碱渣剂量对腐殖酸类物质荧光强度和类黑素产量呈正相关,与厌氧消化停滞期呈显著正相关,表明高碱渣剂量会抑制RWAS厌氧消化性能。因此,热-碱渣预处理的最佳工艺条件为温度90℃、碱渣剂量1%。该条件下预处理RWAS厌氧消化的溶解性化学需氧量(SCOD)降解率可达66%,最大产酸量为736.2mg/L,甲烷和氢气产量分别是未处理RWAS的5倍和3倍,分别达95.3mL/g-VS(VS为挥发性固体)和11.5mL/g-VS。综上所述,热-碱渣预处理炼厂剩余活性污泥具有较好的应用前景。

炼化企业停工大检修污水水质特性综合表征

炼化企业停工大检修期间无组织排放大量高浓度污水,对综合污水处理厂的正常运行构成严重冲击。将宏观污染指标与微观污染组成相结合,从污染负荷、体系稳定性、污染组成及生物毒性4方面,对清洗污水和清洗-钝化混合污水两类典型大检修污水进行水质特性综合分析。清洗污水和清洗-钝化混合污水均表现出极高的有机污染负荷、悬浮态和胶体态污染物、体系稳定性以及较强的急性生物毒性。清洗污水和清洗-钝化混合污水的有机污染组成复杂,两者的极性污染物组成均以OxS1类为主,前者以O3S1类污染物相对丰度最高,推测源自磺酸盐类表面活性物质;后者以O4S1类污染物相对丰度最高,推测源自烷基硫酸盐类或硫酸酯盐类表面活性物质。两者的弱极性污染物组成差异较大,清洗污水以醇醚类、醚类和石油烃类为主,而清洗-钝化混合污水则主要是小分子杂环类、芳香烃类和酚类。对两类典型大检修污水水质特性的分析研究可指导大检修污水预处理工艺开发,为炼化企业大检修期间综合污水处理厂的稳定运行提供支持。

污染土壤生物联合修复机制研究进展

土壤污染的生物修复方法因具有独特的生态价值被广泛认可.单一种类生物修复易受复杂环境影响,而利用多种生物进行联合修复则可借助种间关系提高修复效果.本文通过整理近年来土壤中微生物、植物、动物单独修复和物种间联合修复污染的研究成果,梳理了生物联合修复过程中微生物、植物、动物三类生物的功能,明确了微生物在发挥自身污染修复能力的同时也可以减轻其他物种受到的环境胁迫;植物通过根系构建修复功能区域并与附近其他物种及环境进行物质与能量交换;动物通过自身移动和摄食行为优化土壤和微生物结构的作用机制.其中,“微生物-植物”联合修复可强化微生物与植物的共生关系、增强微生物去除污染物的能力;“植物-动物”联合修复可通过动物或其排泄物的作用改善土壤环境、促进植物生长,同时通过植物根系改善动物的生存环境;“微生物-动物”联合修复可在动物搬运摄食、消化排泄等过程中强化微生物的生长代谢能力.目前,“微生物-植物”联合修复是最主要的土壤生物联合修复方法,其修复机制较为明确,今后应进一步加强“微生物-植物-动物”联合修复机制研究,为三者联合修复土壤污染奠定基础.

利用炼化废弃物协同臭氧处理炼化废水的技术策略展望

环境管理的严格化对炼化行业的废弃物和废水治理水平提出了更高的要求。通过综述近几年的技术进展发现,炼化废弃物处理处置方面缺乏高附加值的全组分资源化技术,同时在炼化废水“提标”处理的工程化上缺乏低成本高性能催化氧化技术的支撑。本综述通过对比分析炼化废弃物和臭氧催化剂组成,提出了以炼化废弃物为原料制备催化剂,催化臭氧“提标”处理难降解炼化废水的“以废治废”技术策略。该策略可为炼化行业“废弃物处置”和“废水排放提标”难题的联合解决提供理论指导,深化炼化行业的节能减排、清洁生产与循环经济。

炼化污泥基催化剂协同臭氧处理难降解废水的研究

将炼化剩余活性污泥进行热解与碱处理,成功制备出可协同臭氧处理难降解废水的污泥基催化剂。在初始pH分别为5.8、7.0、10.0时处理硝基苯废水,与单独臭氧氧化相比,污泥基催化剂协同臭氧氧化处理的TOC去除率分别提高了34.1%、46.5%、27.9%。且在中性条件下的催化臭氧氧化处理过程中,与煤基活性炭相比,该污泥基催化剂能将TOC去除率提高15.7%。催化剂表面丰富的金属氧化物和含碳官能团构成复合活性中心,催化臭氧分解产生自由基。

两级UASB处理PTA废水性能评价及微生物群落特征

采用两级UASB反应器处理模拟精对苯二甲酸(PTA)废水,考察了反应器性能和微生物群落特征。结果表明,两级UASB反应器对高浓度PTA废水处理性能优异,COD去除率和单位COD的甲烷产率可分别达到92.34%和52.38 mL/g,对PTA废水中特征污染物苯甲酸、对苯二甲酸、对甲基苯甲酸的降解率分别高达100%、97.99%、93.73%;互营菌属(Syntrophus)和杆状脱硫菌属(Desulforhabdus)为两级UASB反应器共同的特征优势菌属;一级UASB反应器内酚降解菌(Diaphorobacter)和水解酸化菌(Raineyella)丰度更高,对污染物降解性能提升效果显著,为二级UASB反应器的稳定运行提供保障。

炼化污水生化工艺处理效果综合评价及数字化应用

某重质油炼化企业采用“一级水解酸化+CAST+二级水解酸化+BAF”生化工艺对污水进行“提标”处理。利用所建立的水质综合剖析方法,探明了生化工艺全过程的污染物转化规律,并对各单元处理及数字化应用效果进行了综合评价。研究发现,一级水解酸化去除约30%的污染负荷,但并未发挥预期功能,大部分污染负荷(约60%)是在CAST被去除,二级水解酸化和BAF对污染负荷去除率不足5%。生化工艺主要去除小分子质量低缩合度类化合物,出水中残留低浓度的大分子质量高缩合度类化合物。研究成果可为重质油炼化污水处理场的工艺改进和运行优化提供理论支撑。

炼化企业污水处理厂恶臭治理设施排放特征及污染控制策略

以某炼化企业污水处理厂为研究对象,对其恶臭治理设施外排气体的组成特征及其健康风险进行了分析。外排气体中的恶臭物质主要是氨、硫化氢、非甲烷总烃、芳香烃、有机含硫化合物;其中,氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和4-乙基甲苯的浓度均高于嗅阈值;甲硫醇、硫化氢的理论臭气浓度最高,是关键的致臭物质;生化设施恶臭治理单元的外排气体对污水厂整体恶臭污染的贡献度最高(77%);外排气体中,20种恶臭污染物的非致癌健康风险指数(HItotal≈10^(−4))和终生致癌风险(LCRtotal≈10^(-8))低。

废白土热解残渣强化炼化剩余污泥水热液厌氧产能

水热处理可以改善剩余污泥的脱水性能,提高减量化效果,副产的水热液含有高浓度有机物,可通过厌氧消化来回收能源。针对炼化剩余污泥水热液厌氧消化甲烷产率低的问题,并基于“以废治废”理念,开展了利用含油废白土热解残渣强化水热液厌氧消化产能的实验研究。结果表明,热解残渣(400 mg/L)可明显促进水解功能,CHO和CHNO类大分子有机物(分子质量>450 u)被有效降解;产酸性能被强化,挥发性脂肪酸(VFA)产率提高100%,质量浓度达到683 mg/L;厌氧消化的甲烷产率得以提升,每克COD的甲烷产量最高可达270 mL,较空白组提高了54%,伴随回收氢气137 mL/g。含油废白土热解残渣具有多孔结构,可为微生物附着提供位点,因此富集了Clostridium、Syntrophorhabdus等水解酸化细菌和Methanosaeta、Methanobacterium、Methanospirillum等产甲烷古菌。同时,其含有的金属元素可促进功能酶合成,并促进种间电子传递,使古菌可直接接收细菌产生的电子及H+并还原CO_(2)产生甲烷,从而提高了甲烷产率。该研究结果可为炼化固废资源化利用和能量回收提供一定理论参考。

某石化企业长链二元酸生产废水的预处理工艺及现场应用

某石油化工企业的发酵法长链二元酸生产装置会排放高浓度废水。废水中的二元酸盐及培养基成分使下游综合污水处理厂的进水总磷和有机负荷偏高,可能造成出水总磷严重超标的风险。通过实验优选出钙基预处理药剂并确定最优处理条件。即在pH为11、药剂投加量为3 g·L^(-1)的最优条件下,对总磷和COD的去除率分别达到97.9%和41.5%,且出水可生化性较好(BOD_(5)/COD约0.46),副产物绝干固渣产量仅有3.4 g·L^(-1)。以此为基础,开发了二元酸废水预处理工艺,并建成处理量6 t·h^(-1)的现场工程化装置。在长周期运行过程中,装置对总磷和COD的平均去除率为93.3%和53.0%。该工艺可有效保障了石化企业综合污水处理厂的总磷达标和稳定运行。