纺织印染废水处理技术现状及研究进展

本文针对纺织印染废水的主要水质特征、污染物组成和来源,综述了目前国内外纺织印染行业常用的处理工艺(机制、效果及优缺点),包括物理处理(吸附、膜分离),物化处理(离子交换、超声波降解),化学处理(混凝-絮凝、高级氧化、电化学),生物处理(好氧、厌氧及组合工艺、生物强化工艺),并总结了多种组合工艺对印染废水的处理效果.最后,对纺织印染废水处理未来的发展方向进行了展望.

油水强化分离技术

油水混合物广泛存在于各类工业过程中,其体系性质、强化分离技术一直是化工分离领域研究的重要课题之一。以沉降、旋流、电聚结等常规物理分离技术配合化学药剂破乳的传统分离方法,存在分离效率低、二次污染等问题,近年来以多物理场耦合、新型分离材料等为代表的强化分离技术的发展受到广泛关注。本文以石油工业中大体量的油包水型原油乳状液和水包油型含油污水乳状液的分离为对象,阐述了油水混合物的形成、体系分类及其基本理化性质,通过分析微观界面膜指出打破乳状液的稳定性是强化分离的关键,并从常规分离技术、外场强化、分离材料、耦合强化等方面系统介绍了各类分离技术及其特点,最后对油水强化分离技术的研究和发展方向进行了展望。

头孢氨苄降解菌的分离鉴定及其降解特性

从生活污水处理厂污泥中筛选出一株能高效降解头孢氨苄的菌株CQ2,鉴定为苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)。考察了温度、pH、混合强度和接种量等对CQ2菌的生长和头孢氨苄降解率的影响,确定最佳培养条件为温度30℃、pH 7.0、转速150 r/min、接种量5%(体积分数)。在该条件下培养CQ2菌28 h,对水中初始质量浓度为10 mg/L的头孢氨苄的降解率可达100%;CQ2菌对其他抗生素的降解效果为:培氟沙星<磺胺嘧啶<土霉素<阿莫西林。基于液相色谱-串联质谱仪(LC-MS/MS)测定的降解中间产物,提出了CQ2菌生物降解头孢氨苄的初步路径。

人工智能在电化学水处理过程中的应用

近年来,通过人工智能建立的模型可以对工业过程进行精确调控,人工智能应用于电化学水处理技术过程得到了广泛关注。在电化学水处理过程中,人工智能模型可以降低电化学过程的能耗,获取最优能效比。本文对人工智能在电化学水处理的应用进行了综述、分类和归纳,并介绍了其应用方法,概述了人工智能应用于电化学水处理过程的特点、优势以及局限性,比较了用于电化学水处理的人工智能建模与响应面模型、回归模型和经验动力学模型的优劣。进而提出了人工智能在工程应用上的改进思路,为相关研究提供了参考。

光伏与“光伏+水务”在污水处理厂的应用现状

在环境保护压力和国家政策的双重推动下,太阳能光伏技术作为一种低碳排放和低碳足迹的方法成为了当前研究的热点,污水处理厂因其独特的空间分布和处理流程很适合嵌入光伏技术。介绍了国内外的光伏-污水厂应用现状和实例,其中国外的光伏-污水厂技术相对成熟并逐步实现了电力自给自足,而国内的光伏-污水厂自2011年在政策鼓励下开始发展,目前发电量和强度结构等问题仍待进一步研究;总结了光伏和水务结合过程中的具体关键技术,如非晶柔性薄膜电池组件、钢结构支架、柔性支架、储能技术,以及“光伏+水务”的智能化管理技术;最后介绍了国家在光伏技术与污水处理领域所推进的相关激励政策。光伏-污水厂具有显著的能源替代优势,虽然存在一些供电不稳定和运作上的问题,但在政策激励和技术创新的推动下仍能在当前获得较大的收益。

铜冶炼污酸废水中Cu^2+和Cl^-的同步去除研究

铜冶炼过程中会产生大量难处理的含有高浓度Cu^2+和Cl^-的污酸废水,将这类废水作为稀硫酸进行回用之前需要对其中的污染物进行高效去除。研究提出在硫脲和抗坏血酸作用下,通过沉淀反应对污酸废水中的Cu^2+和Cl^-进行同步去除。结果表明,当投加的硫脲和抗坏血酸与废水中Cu^2+的摩尔比为1∶1∶1时,室温下反应20min后,Cu^2+和Cl^-的去除效率可分别达到88.5%和82.2%,进一步研究显示,该方法在最佳反应温度50℃下,对硫酸浓度在50~160g/L范围内的铜冶炼污酸废水中的Cu^2+和Cl^-均具有良好去除效果。经初步鉴定表征,认为反应中生成的沉淀物为[CuxTUy]Clz·nH2O和[CuxTUy]SO4z/2·nH2O。

臭氧相关水处理工艺及其传质特征研究进展

通过对臭氧的性质和不同的反应机理介绍,回顾了臭氧在水处理中的应用发展概况,并介绍了臭氧在实际处理应用中的设备的3个关键部分,包括臭氧发生器、臭氧接触反应系统和臭氧破坏装置。在工艺设计、活化及催化方法开发的基础上,臭氧在水中传质过程的优化也是技术创新的重要环节,所以本文阐述了臭氧的传质速率影响因素,而臭氧接触器是改善传质的具体工程手段。基于人们对臭氧传质过程的理解,逐渐对臭氧接触器进行了设计和改进,本文对几种典型类型的接触器的发展历程和研究现状进行了介绍,并且对其各自的传质特征研究进行对比与总结,结果得出大流量工况下静态混合器的体积传质系数K_(L)a高达2s^(-1),而小流量工况下射流式接触器和微气泡反应器的KLa可分别达到216.15s^(-1)和4000s^(-1),并且发现臭氧反应中仍有某些问题需要进一步研究,如气泡直径等参数可以多加注意和臭氧体系中的界面反应的进一步研究。

导电分离膜的制备及其在水处理中的应用研究进展

导电分离膜作为一种新型的功能膜,既具备传统膜的选择透过性能,又具备导电功能,已成为国际上膜科学领域研究的新热点.本文综述了近年来导电分离膜领域的研究进展,重点介绍了有机导电膜、无机导电膜、有机/无机复合导电膜的制备方法,总结了导电膜在水处理过程中抗污染、选择性调控、污染物降解、能量回收领域的应用.在此基础上,展望了导电膜在水处理领域的发展趋势.

MoO3/TiO2纳米管的制备及其光催化降解多环芳烃的机制

本研究将热分解法制备的MoO3与水热法制备的TiO2纳米管复合,得到具有高太阳光催化活性的MoO3/TiO2纳米管异质结催化剂.研究中以芘为模型多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs),探究了MoO3/TiO2纳米管模拟在太阳光下催化降解PAHs的效果及效率提升的机制.结果表明,MoO3和TiO2纳米管间形成的p-n异质结结构,降低了材料的能带间隙而获得更高的可见光利用效率,并有效促进了电子和空穴的分离,从而提高了复合材料的光催化活性.1%MoO3/TiO2纳米管催化降解芘速率(k)较MoO3和TiO2(锐钛矿)分别提升了5.3倍和1.5倍.催化体系中产生的·OH和光生空穴在芘的降解中起主要作用.

畜禽废水中磺胺嘧啶的臭氧氧化特性及机理

察了臭氧对畜禽废水中磺胺嘧啶(SD)的氧化特性,研究了溶液pH、阴离子以及腐殖酸对SD氧化效果的影响。结果表明,臭氧氧化SD符合拟一级表观动力学方程,pH增大有利于SD的氧化;阴离子与腐殖酸对臭氧氧化SD具有抑制作用,且NO3^->Cl^->SO4^2-。O3和HO^-均对臭氧氧化SD具有重要作用,酸性条件下以O3氧化为主,碱性条件下以HO^-氧化为主。臭氧氧化法去除实际畜禽废水中SD的速率低于模拟废水,10 min时实际畜禽废水中SD去除率为55.7%。LC-MS/MS分析确定了SD降解中间产物,推测了其降解途径并评估了各中间产物的生态毒性。

高硬度废水处理生化池中泥-灰旋流分离实验

针对高硬度废水生化处理过程中生成的无机灰分导致污泥活性降低和沉降性差等问题,采用旋流分离方法实现污泥原位脱灰以改善废水综合处理效能。通过离线和在线实验,探究了污泥与无机灰分的结合形式、泥灰混合物旋流分离效率以及旋流处理对高硬度废水生化处理效率的影响。结果表明,6组不同Ca^(2+)浓度的来水经过150 d生化实验,生化池污泥有机质占比从进水Ca^(2+)浓度为0 mg·L^(-1)时的0.75降至Ca^(2+)浓度为2 400 mg·L^(-1)时的0.39,生化系统COD和氨氮去除率也相应降低11%和60%;原子力显微镜测试结果表明,来水含钙条件下生化池污泥表面因无机灰分附着导致其粗糙度从无钙来水下的20.5 nm增至38.2 nm,且活性污泥与无机灰分间的非稳态结合可通过离心等物理法实现分离;来水Ca^(2+)浓度为800 mg·L^(-1)时,泥灰混合液经过最佳结构旋流器10次循环分离,其有机质占比从0.17升高至0.37;依托120 m^(3)·h^(-1)煤制氢废水处理SBR进行旋流脱灰侧线实验,经过3个月连续运行,改造生化池污泥有机质占比较对比样从0.21提升至0.45,且出水平均COD和氨氮分别降低17.1 mg·L^(-1)和14.3 mg·L^(-1)。活性污泥在线旋流分离调理可为高硬度废水生化处理提标改造提供参考。

三氯乙烯重质非水相液体聚结分离的实验研究

以三氯乙烯(TCE)为模拟污染物,配置非均质介质TCE重质非水相液体(DNAPL),搭建DNAPL聚结分离器,通过实验研究网状和颗粒状材料润湿性、流量、编织孔径、床层厚度及TCE浓度等重要参数对分离性能的影响规律。结果表明:(1)网状材料润湿性越强,聚结分离器的分离效率越高,相应水相出口TCE浓度越少。应选择亲分散相纤维作为聚结介质,网状聚四氟乙烯具有最高的分离效率(96.71%),是填充聚结分离器的优选材料。(2)填充材料的分离效率随流量的变化曲线呈抛物线,流量为80 L/h时聚结分离器具有最高的分离效率。(3)分离效率随编织孔径的减小、床层厚度的增大、TCE浓度的减小而升高。

超滤-膜接触臭氧氧化技术处理印染废水

采用超滤与膜接触臭氧氧化组合工艺处理印染废水二级生化出水,对超滤膜切割分子量、膜接触反应器膜长、臭氧浓度、气体流量和产水速率等工艺条件进行优化选择,并对该组合工艺的处理效果进行了研究。通过系列实验确定的优化参数为:超滤膜切割分子量100 kDa,膜接触反应器膜长2 m,臭氧浓度10 mg·L^(-1),气体流量0.6 L·min^(-1),产水速率1.4 L·h^(-1)。连续运行8 d,平均COD由131 mg·L^(-1)降到70 mg·L^(-1),平均色度由130度降到20度,平均浊度由11 NTU降到2.3 NTU,B/C值也由0.167提高到0.244。

神经网络BPNN模型机器学习方法应用于电化学去除氨氮过程的预测与优化

利用反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)建立氨氮去除效果预测模型和智能控制策略。模型由具有BPNN模型的预测模块和控制模块组成。首先,采用4层隐藏层(每层60个神经元)和负反馈调节机制开发BPNN算法,优化模型并预测氨氮去除率。参数分析及响应面模型对比结果表明所提出的BPNN模型具有更好的决定系数(0.9580)。根据水质变化和确定的氨氮去除率目标,通过BPNN模型获得电化学过程中电流智能调控策略,该智能控制策略减少了水质波动对氨氮去除的负面影响,并使能耗降低38%。

基于BP神经网络的电化学还原硝酸盐过程智能控制

电化学还原硝酸盐过程关键在于该废水处理过程中参数的有效控制。基于硝态氮电化学还原的测试数据和各参数间的相关性,得出与出水效果密切相关的四因素,即反应时间、初始浓度、初始pH和电流密度,采用BP神经网络算法建立了电化学法还原硝态氮的预测模型,并验证了模型的准确性。结果表明,4-7-1型BP神经网络网络构型最优,模型预测的去除效果与实测值相吻合,R2为0.9095。利用BP神经网络模型对参数调控,可以优化电化学处理过程:对电流密度进行阶段性调控,在相同处理量下可降低15%的能耗;在水质波动情况下进行电流密度控制,在相同处理时间内可保证出水达标。该研究结果可以为智能控制电化学去除硝态氮的过程提供参考。

制药废水中抗生素的去除技术研究进展

发酵类抗生素生产废水中残留抗生素及相关物质(残留效价)含量高,对废水生物处理系统微生物群落结构以及废水处理效果影响显著,同时会导致生物处理细菌耐药基因的产生和排放;因此,如何去除废水中残留抗生素及效价是解决抗生素废水处理难题的关键。在前期研究的基础上,提出高浓度抗生素生产废水残留抗生素效价的水处理控制目标,概述了水中抗生素去除的生物和物化技术的最新研究进展,提出了在废水生物处理之前进行抗生素选择性去除的强化催化水解预处理技术方案,结合生物处理之后采用高级氧化技术保障该类废水安全排放,并对未来该类废水处理技术的发展方向提出了建议,以期为行业的可持续发展提供技术支持和科学依据。

电化学水处理技术研究进展

电化学方法可以通过电子的定向转移与精确调控,强化环境界面过程的速率和效率,其在水处理中体现出非凡的特点和优势,成为破解水危机和水污染的重要技术手段。近10年来,电化学水处理技术发展取得了长足的进步,正在向电极高效、工艺耦合、低碳绿色转变,未来将进一步聚焦功能电极材料设计、高效反应器与组合工艺开发、资源能源的定向转移与回收等重要方向。为深入研究电化学水处理技术机理,进一步探讨电化学方法在实际工程中的广泛应用,在重点关注电化学应用基础研究和前沿技术的基础上,分别对电絮凝、电氧化、电还原、电渗析/反向电渗析和电吸附技术的研究进展进行了回顾,并对电化学水处理技术发展进行了总结和展望。

膜接触反应器臭氧传质及其对模拟印染废水的降解

对膜接触反应器传质过程及其在模拟印染废水降解中的应用进行了研究。实验表明,产水臭氧浓度随着液相雷诺数、气相臭氧浓度和膜长的增加而升高,随着温度升高而下降。在膜接触反应器中,臭氧体积传质系数kLa可达0.317s^(-1),比鼓泡反应器大15~62倍。对模拟印染废水的降解速率常数ka可达0.336 s^(-1),比鼓泡反应器大65%,而比臭氧消耗量为鼓泡反应器的45%。实验表明,膜接触反应器具有体积较小,臭氧利用效率较高等优势。

新型Janus膜的制备及其在高盐含油废水膜蒸馏处理中的应用

采用表面蚀刻-电喷雾协同技术制备了具有微/纳凹槽表面结构的亲水/疏水型Janus膜,并系统考察了Janus膜的脱盐性能及耐润湿、抗污染功能。Janus膜具有水相超疏油的性能,对原油、正己烷、甲苯和汽油的水下油接触角分别为152.7°、150.1°、146.7°和151.1°。直接接触式膜蒸馏应用实验表明:在连续50 h的运行过程中,Janus膜对盐的截留率可达100%、膜通量稳定在10.18 kg·(m^2·h)^-1;对于不同浓度(0.1、0.2和0.3 mmol·L^-1等)的十二烷基硫酸钠,Janus膜均表现出优异的抗润湿效果。在处理高盐含油废水过程中,Janus膜未发生膜润湿和膜污染的现象,膜通量及盐截留率也保持稳定;油滴力学探针测试结果定量阐释了Janus膜强健的抗油污能力。制备的新型Janus膜兼具耐润湿与抗污染特性,拓展了膜蒸馏技术在高浓度难降解废水处理领域的应用。

微波辅助膜蒸馏工艺传质强化效率研究

采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)和微波辅助膜蒸馏(MWAMD)2种工艺,以Na Cl纯盐溶液或含一定量苯酚或者腐殖酸盐溶液为进料溶液,研究了盐含量及典型有机物对MWAMD过程传质强化效率和微波辐射对膜面晶体形貌的影响。结果表明,MWAMD工艺对膜通量具有强化效果,对模拟高含盐及含酚料液浓缩传质强化效果显著,当盐质量分数为20%时,传质强化增加率(ε)可到达15.14%,当料液含2000 mg/L苯酚时,ε为22.17%;膜蒸馏过程对盐离子和腐殖酸(HA)分子截留率接近100%,对酚离子有80%以上的截留率,而且微波辐射作用对截留率没有明显影响。微波辐射会减少晶体沉积量,而且会使晶体形貌呈不规则形状。