PVDF膜接触器在电厂含氨废水处理中的应用研究

燃煤电厂含氨废水具有水量大、氨氮浓度高、水质波动大的特点,常规脱氨工艺处理困难.本文采用PVDF膜接触器处理燃煤电厂高浓含氨废水,考察了膜接触器类型、水侧流量、气侧真空度、气液接触面积、进水水质等因素对脱氮效率的影响.结果表明,基于PVDF膜接触器的气液分离工艺,能够将高浓含氨废水中的氨氮浓度由1 250 mg/L降至300 mg/L以下;外压式和内压式膜接触器都有理想的应用效果;提高膜接触器水侧流量、气侧真空度能够有效提高NH3传质效率;增大传质膜面积能够显著提升循环液氨氮脱除率.提出了分离NH3在燃煤电厂的多种资源化回用途径,为膜接触器的工程化应用提供参考.

煤化工废水的盐分对两种高级氧化技术的影响试验研究

本文以浙能新天煤化工废水零排放系统为例,通过现场实际废水中试,对不同盐分废水进行两种高级氧化的平行实验,结合催化反应机制对结果进行了讨论,文章指出应根据处理废水的盐分选择高级氧化技术,低含盐处理段可以采用以羟基自由基为主的臭氧高级氧化,催化剂可以选择铝基和碳基,采用碳基催化剂对有机物的去除效率较高;高盐废水采用非自由基为主的过硫酸盐高级氧化和碳基催化剂,可以使有机物的去除效率更高,实验结果为废水高级氧化系统设计提供参考。

固相生长碳纳米管小球的制备及其催化降解废水的研究

以阴离子树脂为原料,通过离子交换和固相生长制备了亚毫米尺寸的碳纳米管小球。该碳纳米管具有典型的竹节状结构,含有1.55%的氮元素和2.32%的铁物种。将其用于催化臭氧氧化处理煤化工难降解有机废水,结果表明,其能大幅降低废水中化学需氧量(COD)、总磷和亚硝态氮的质量浓度,催化反应1 h内最高去除率分别达到了82.66%、72.97%和100%。

基于PVDF-co-HFP制备具有阻酸性能的交联型阴离子交换膜的研究

传统阴离子交换膜在电渗析酸浓缩过程中存在着严重的氢离子泄露.在此,我们采用PVDF-co-HFP作为聚合物主链,乙烯基咪唑作为功能基团,通过不同刚柔性交联剂的加入制备了系列交联型阻酸阴离子交换膜AEM-x(x=1、2、3)并研究了阻酸膜与传统阴离子交换膜在酸浓缩过程中的不同.通过红外等表征手段证实了所制备膜的理化性质.在电渗析过程中,AEM-x相较于普通的阴离子交换膜AHA具有更好的阻酸性能,其酸浓缩6 h后H^(+)浓度分别为0.64、0.68和0.74 mol/L均大于AHA(0.49 mol/L).特别是,AEM-3具有更好的酸浓缩性能,这表明了更稳定的交联结构有利于膜结构的稳定性,从而使得膜具有更好的阻酸性能.研究结果表明,所制备的交联型阴离子交换膜在酸浓缩领域具有广阔的应用前景.

臭氧氧化法深度处理污泥干化冷凝液实验研究

对燃煤耦合污泥发电系统冷凝液进行了臭氧催化氧化实验研究,分别从催化剂选型、催化剂投加量、体系pH、臭氧投加量及接触时间五个因素入手探究其对难降解有机物去除效果的影响,进一步利用核磁共振技术及质谱技术对体系内蒽醌和萘酚的降解过程进行了监测。实验表明,当选用Fe/γ-Al_(2)O_(3)为催化剂且投加量为6 g/L,体系pH为9.2,臭氧投加量为120 mg/L,接触时间为120 min时,臭氧催化氧化对剩余难降解有机物的去除效果最佳,去除率可达83.2%,核磁共振和质谱监测结果也显示芳香类有机物随接触时间延长而迅速发生降解。

基于界面蒸发的太阳能蒸馏器海水淡化性能研究

应用界面蒸发技术对传统太阳能蒸馏器结构尤其是侧壁进行优化,研究了界面蒸发结构与蒸馏器海水淡化性能之间的构效关系。蒸馏器系统中的界面蒸发结构可以有效地避免底面和侧壁的界面蒸发层向海水层的漏热,减少海水层的热量存储,从而减小系统热量损失,还能更高效地利用低入射角的阳光。改进后的太阳能蒸馏器最高日淡水收集量为5.7 kg/m^(2),能量利用效率约为50%,比传统太阳能蒸馏器性能平均提升了近28%。

苛性碱吸收模拟燃煤电厂烟气CO_(2)性能研究

以散堆填料吸收塔作为反应器,采用单因素分析方法研究了吸收液进口温度、吸收当量比、停留时间和吸收液浓度等因素对CO_(2)捕集的影响,并采用正交试验对这些参数进行优化。结果表明:在实验条件下,各因素对CO_(2)捕集影响由大到小依次为吸收液进口温度、停留时间、吸收当量比和吸收液浓度;吸收液进口温度与停留时间对CO_(2)捕集有显著影响,吸收当量比和吸收液浓度对CO_(2)捕集影响较小;最佳工况组合为吸收液进口温度为40℃,停留时间为5 s,吸收当量比为100%,吸收液浓度为2.0 mol/L。

反渗透系统节能减碳潜力研究

分析了火电厂反渗透系统主要电能和热能使用情况,研究了反渗透膜选型、高压泵选型、膜性能维护、系统运维优化、加热器应用以及多种浓水深度处理技术在反渗透系统运行过程中节能减碳的效果,结论如下:配置低压高通量反渗透膜和变频高压泵能够降低20%-30%系统能耗,维持反渗透膜状态良好并以最优模式运行反渗透系统能够降低7%-10%系统能耗;以余压能量回收技术、多段反渗透余能回用技术和纳滤余能回用技术为代表的反渗透浓水能量深度回用技术是未来反渗透系统节能减碳的主要研究方向。

火电厂精处理再生废水气态膜法脱氨工艺中试研究

开展了火电厂精处理再生废水气态膜法脱氨工艺中试研究,分析了精处理再生废水温度、pH值、脱氨膜出气口真空度、模组进液流量对氨氮脱除量的影响。升高废水温度,增加了膜分离过程的推动力和渗透通量,有助于提高氨氮脱除量。提升废水pH值,有助于水中氨氮平衡向增加氨气量的方向移动,增大膜组压差动力,但到达一定pH值后,对脱氨量的影响效果甚微,最佳pH值工况为11。提高真空度,有助于提高传质能力;但过高的真空度不利于氨的脱除,真空度在-0.046 MPa附近,系统整体脱氨量最高。低模组进液流量下,膜进液流量的提高对系统的整体脱氨量有较大幅度的提升;模组进液流量提高至一定程度后,流量增加对氨氮脱除量无明显影响。

抗污染纳滤膜的制备及性能研究

以哌嗪为水相单体,海藻酸钠为其亲水性表面活性剂,以含有均苯三甲酰氯的Isopar G为油相,聚砜超滤膜为底膜,通过界面聚合反应制备一种网络结构的抗污染纳滤膜。利用扫描电子显微镜,原子力显微镜和红外光谱仪等检测方法对纳滤复合膜进行了性能和结构方面的表征。结果表明:在0.75 MPa、3.785 L/min、25℃恒温条件下这种水相中添加海藻酸钠的纳滤膜对硫酸镁截留率为98.9%、水通量为94 L/(m^(2)·h)。而氯化钠的截留率为51.4%,水通量97 L/(m^(2)·h)。在进行抗污染实验时,经过18 h的运行,此纳滤膜的截留率降低幅度很小,水通量降低了35%,但是经过碱洗后,膜片的水通量恢复明显,可达86.2%,说明本纳滤膜具有一定的抗污染性能,而且由于海藻酸钠是一种多糖,将其应用于纳滤膜领域无毒,因此此方法有很好的前景。

基于界面蒸发的低成本太阳能蒸馏器海水淡化性能研究

应用低成本的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料作为蒸馏器的骨架,与传统太阳能蒸馏器和界面蒸发结构蒸馏器对比,研究了侧壁的热导率在界面蒸发结构中的关键作用。蒸馏器系统中应用界面蒸发结构可以有效地避免吸光蒸发层向海水层的漏热,侧壁采用低热导率的泡沫塑料可以进一步降低通过侧壁向海水层的漏热,从而有效地提高系统的太阳能利用效率。改进后的太阳能蒸馏器成本可以降至320元/m^(2),2月最高日淡水收集量为3.8 kg/m^(2),能量利用效率约为50%,比传统太阳能蒸馏器成本降低了70%,效率性能平均提升了近26%。

18-冠-6/KOH催化双甘氨肽修饰抗氧化聚酰胺反渗透膜的制备

反渗透是热电行业水处理的核心技术,提高反渗透膜的抗氧化性是保证该技术稳定运行的关键。本研究采用冠醚(18-crown-6)与KOH的复合缚酸剂体系催化界面聚合反应过程,该缚酸剂通过促进酰氯单体的部分水解,使膜表面大量生成具有反应活性的羧酸基团;进一步采用化学接枝法将具有抗氧化性能的双甘氨肽功能分子负载到反渗透膜表面,获得了分离性能与抗氧化俱佳的聚酰胺反渗透膜材料。

臭氧催化氧化与电芬顿工艺在污泥干化冷凝液深度处理中的对比分析

燃煤耦合污泥发电系统产生的污泥干化冷凝液,这类高氨氮、高油分工业废水经常规理化处理后仍含有部分难降解有机物,对比臭氧催化氧化工艺和电芬顿工艺,经过14天连续稳定运行,二者产水COD均低于20mg/L,去除率分别为76.1%和69.6%。臭氧催化氧化工艺系统吨水处理成本为1.43元,电芬顿工艺系统吨水处理成本为2.77元,臭氧催化氧化工艺运行成本低,具有更好的经济性。

煤气化废水尾水的生物强化处理与微生物响应特性

煤气化废水难降解有机物含量高、毒性大,常规生化处理很难达到理想的处理效果。以煤气化废水生化处理出水为研究对象,采用生物菌剂和促生剂来强化煤气化废水的生化处理效果,探讨生物强化的微生物机制。反复批式实验结果表明,单独投加原油降解菌群对废水的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)去除效果最好,与只投加污泥的空白相比,可使3个实验周期内平均COD去除率提高19.7%;单独投加促生剂能使早期出水COD浓度显著下降,但效果难以维持长久;联合投加原油降解菌群和吐温80,可使30 d内COD平均去除率提高21.5%。微生物生态学分析表明,促生剂和菌剂联合强化对煤气化废水中优势菌属Candidatus Competibacter和Defluviimonas的影响较小,但明显增加了系统中的微生物多样性;在微生物互作关系网中,具有较高权重和紧密中心性的Limnobacter和Gaiella是煤气化废水处理系统中的关键物种;香草醛和香草酸盐降解途径是煤气化废水处理系统中微生物的关键降解途径,推测香草醛或香草酸盐是煤气化废水中多种复杂有机物降解的共同中间体或结构类似物。

某燃煤发电厂反渗透膜系统脱盐率下降案例分析

以某燃煤发电厂反渗透系统脱盐率异常下降事件为案例,研究了膜脱盐率下降原因,指出预处理系统杀菌剂加药量调整后,还原剂加药量没有相应的调整导致反渗透膜进水余氯超标,是导致膜被轻度氧化的直接原因;通过解剖实验,发现膜片有背压破坏现象,排查出清洗管路设置错误是导致清洗中分段产生背压的直接原因;提出了调整还原剂加药量、更改管路连接及设置膜片背压联锁值的解决措施,并成功恢复了反渗透系统的正常运行。

锅炉纯水电除氨设备实验探究

针对发电厂中锅炉纯水需要除氨的技术问题,介绍了电除氨技术的原理,设备结构及工艺流程,以含氨锅炉水(电导率约50μS/cm,pH约为10.4)作为研究对象,开展了在不同操作电压条件下,不同流量的实验下,测试除氨性能,探究其除氨机理。其设备CEDI-200,操作流量可调控操作范围在1~5 L/h,操作电压在6~40 V,都能实现除氨的作用,检测值均为未检测出。

某电厂超滤膜断丝原因分析及处理

某电厂超滤系统额定出力为2464 t/h,超滤膜为外压式中空纤维膜,膜材料为改性聚醚砜(PES),单支膜面积60 m^(2)。超滤系统运行4年后,出水浊度增加,SDI值超出反渗透系统进水要求,经现场对超滤膜进行检测发现断丝严重,已经造成反渗透保安过滤器更换频繁、反渗透系统周期制水量降低、化学清洗次数增加的后果。经分析,超滤膜断丝的原因主要为膜丝材质和反洗方式不匹配以及膜的衰减老化,建议更换断丝严重的超滤膜并定期进行断丝检测。

吸收方式对燃煤电厂模拟烟气碳捕集的影响

采用散堆填料塔研究了循环吸收及单程吸收两种方式对模拟燃煤电厂烟气碳捕集的影响。结果表明循环吸收条件下当贫液中Na0H浓度较高时,CO_(2)吸收过程主要受气体扩散过程控制,捕集率较高,贫液中NaOH浓度降低至一定值时,CO_(2)吸收过程逐渐转化为反应速率控制,捕集率迅速降低,吸收液气比为10 L/m^(3)时,贫液中NaOH浓度在1.5 mol/L时CO_(2)捕集率出现转折点,转折点捕集率为97.2%,吸收剂转化率85.7%,单程吸收条件下液气比7.5 L/m^(3)捕集效果最佳,CO_(2)捕集率98.4%,吸收剂转化率87.9%。

不同载体的催化剂对臭氧催化氧化性能的影响

为考察不同载体的催化剂对臭氧非均相催化氧化处理煤化工废水的影响,选取了市面上常见的铝基和碳基载体催化剂,并对催化剂的比表面积和强度等理化指标进行表征测试。以废水的COD为考察指标,研究了不同载体催化剂的吸附性能及催化氧化性能。结果表明:铝基催化剂机械强度更高(最高为125.22 N),碳基催化剂比表面积较大,高达1021.6 m^(2)/g,表现出更强的吸附性能,吸附容量为5.14~8.14 mg COD/g。碳基催化剂对废水COD去除率为55%~60%,B/C提高更多,最高为50%;铝基催化剂对废水COD去除率最高为50%,但出水COD及浊度更加稳定,且出水分子量不超过1000的有机物含量高于96%。研究结果将为臭氧催化氧化煤化工废水过程中催化剂的选取提供参考。

2023年水污染控制与水资源利用热点回眸

从常规水资源治理和非常规水资源开发角度,回顾了2023年地表水中新污染物防控、地下水资源保护、饮用水安全保障、污水处理降碳增效、废水资源化利用、非常规水源开发及中国水资源保护与利用等方面的全球科技研究热点及亮点工作。分析表明:地表水新污染物防控体系建设聚焦于环境质量标准、污染治理技术的研究,借助现代水文地质学有望提升地下水资源保护水平,新膜技术有助于饮用水安全保障,增效降碳协同发展成为污水处理行业面临的新挑战,农村污水处理与资源化领域在技术的革新、管理的优化和污水的资源化等多个方面取得了实质性成效和研究成果,碳基纳米材料等在环境放射性核素分离领域得到广泛关注,结晶技术是高盐废水零排放的关键技术,新型膜蒸馏技术助推海水淡化技术与工程建设稳步发展,中国治水成就为世界贡献中国智慧、中国方案。