In order to improve the performance of the humidification and dehumidification desalination unit,a two-stage humidification and dehumidification heat pump desalination system was proposed.The two-stage humidifier was used to recover and discharge the seawater waste heat from the first-stage humidifier,to improve the heat-mass exchange effect between seawater and wet air.Aspen Plus simulation software was used to establish the models of one-stage and two-stage humidification heat pump seawater desalination systems.Multi-condition simulation studies were carried out for different inlet seawater temperatures,liquid-gas mass ratios and refrigerant flow rate of the heat pump.According to the comparative analysis of simulation results,it is concluded that the recovery rate and water-making ratio of the two-stage humidifier system are better than that of the first-stage humidifier system with the increase of inlet seawater temperature and liquid-gas flow ratio.And the inlet seawater temperature and circulating air flow required for the two-stage humidifier system to achieve optimal system performance are lower than that of the first-stage humidifier system,indicating that the two-stage humidifier dehumidification desalination technology of the heat pump has great performance improvement and broad application prospects.
罗丹明B作为一种致癌物质,亟需一种高效、清洁的处理技术.在常压下,采用水热法制备了CuO.建立了CuO/PMS体系降解罗丹明B(50 mg/L),总降解率可达99.75%,优于CuO体系和PMS体系.研究了CuO投加量、PMS投加量、初始pH以及阴离子对CuO/PMS体系的影响.结果显示,CuO为0.2 g/L,PMS为0.14 g/L,pH为7时降解效果最佳,CuO/PMS体系对于Cl-、SO42-、NO3-和HCO3-都具有良好的耐受性.采用SEM、XRD、XPS对CuO进行了表征,测试了CuO的性质.通过自由基捕获实验确定了CuO/PMS降解体系的活性物质主要是1O2,还有少量SO4∙-、∙OH.推测CuO/PMS体系降解罗丹明B是以1O2为主导的非自由基途径为主,以∙OH、SO4∙-等自由基降解途径为辅.并通过HPLC色谱仪对降解后的溶液进行定性分析,确定了四种可能性最大的罗丹明B降解产物为C5H10O2、C4H4O2、P3C3H6O2和C2H5NO.
采用共沉淀法合成了无定形MnO2@c-CNTs复合材料,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解苯酚的性能.通过SEM、XRD对不同材料的微观形貌、晶体结构进行了表征,复合材料由无定形MnO2包覆于羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH,简称c-CNTs)上组成,仍保持了羧基化多壁碳纳米管的相互交织缠绕管状结构,相比单独无定形MnO2催化活性提升明显.研究了不同反应条件下苯酚降解率的变化,结果表明:在苯酚初始浓度10 mg/L时,降解率随催化剂投加量和PMS投加量增加而升高,在中性和酸性条件下降解效果较好,碱性条件下有小幅下降.在催化剂投加量0.14 g/L,PMS浓度0.6 mmol/L,温度25℃,中性条件下,苯酚降解率可达96.7%.无定形MnO2@c-CNTs/PMS体系中参与反应的主要活性物种为 1O2和·O2-,以 1O2为主导.
硝化液回流是污水生物脱氮工艺实现前置反硝化脱氮的重要手段,通常回流比为200%～400%.本文研究了高回流比对序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮性能的影响,结果表明,在回流比为300%、1 000%、3 000%三种条件下回流比为3 000%的总氮去除率最高,稳定运行期间TIN平均去除率为98.69%±0.81%,同时也使NH4+-N得以完全氧化.推测在高回流比引起的强对流环境下,生物膜内传质效率得以加强,从而提高了同步硝化反硝化(SND)效果.本研究结果对集成分散式污水处理装置的研发及改善市政污水处理生物脱氮效率具有重要意义.
目前,在工业化进程中有大量的挥发酚和石油类有机物排入水体,严重制约着生物脱氮工艺的发展.而厌氧氨氧化是比传统除氮更节约成本且污染程度低的新型生物脱氮工艺.因此,研究采用厌氧氨氧化工艺处理含挥发酚和石油类的废水,主要对系统的内回流比、水利停留时间(HRT)进行优化,同时考察二者在不同温度下对系统脱氮性能的影响.最终,得出最优运行条件.结果显示,内回流比150%、HRT=8 h,且运行温度为35℃时,厌氧氨氧化系统脱氮效果最佳,对氨氮、亚硝态氮去除率分别高达84.13%和97.79%;系统脱氮速率为0.591 70 kgN/(m3·d);厌氧氨氧化反应贡献率为98.3%.
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-Al2O3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.
采用"电絮凝浮选+多介质滤器+弱酸床树脂"对印染废水进行除杂软化膜前预处理,预处理产水再经过RO浓缩和NF分盐将废水中氯离子和硫酸根离子进行有效分离,并对分离后两股盐溶液分别进行盐回收和制酸碱处理.通过对废水除杂、膜分盐浓缩及双极膜产酸碱等处理效果进行分析,实验结果表明回收盐硫酸钠品质达到II类一等品标准,可回用于印染加工过程,同时废水中盐转化制得的酸碱可用于系统的再生及中和处理等.该处理工艺实现印染废水的资源化循环利用,为废水除杂及资源化处理提供参考.
针对好氧颗粒污泥(AGS)颗粒化进程缓慢及低碳/氮(C/N)废水处理效率低的特性,在中温条件下开展了污泥源颗粒活性炭(GAC)强化AGS处理低C/N废水的研究,探究了GAC对AGS出水水质特征、污泥颗粒化进程及微生物群落特征的影响,揭示了GAC强化AGS处理低C/N废水的作用机制.结果表明,GAC能强化AGS处理低C/N废水的性能,当GAC含量20 mg/L时,COD、NH4+-N、TP的去除效率分别高达92.6%～98.5%、73.4%～75.1%、77.8%～79.5%,显著高于空白组.此外,GAC作为载体富集大量功能微生物并加速AGS颗粒化进程,提高污泥浓度并改善沉降性.在GAC含量为20 mg/L时,污泥浓度高达6.7～6.9 g/L.GAC存在组别内污泥体积指数(SVI)低至50.2～58.3 mL/g.GAC提高了AGS内胞外聚合物(EPS)和胞内聚合物聚羟基烷酸酯(PHA)含量.碳源匮乏期,PHA降解产能用于微生物代谢及氮磷去除,提高AGC运行效率.微生物学分析表明GAC提高了与生物脱氮除磷相关微生物如Candidatus Accumulibacter、Zooglea的相对丰度.研究结果为AGS处理低C/N废水提供了一定的参考依据.
磺胺甲恶唑是抗生素类污染物的代表,其环境浓度高、易富集、难降解,成为磺胺类抗生素污染治理的主要研究对象.近年来针对水处理过程中有效去除磺胺甲恶唑的研究不断发展.本文依据技术原理,按照物理去除、化学降解、生物降解以及联合治理4种类型,总结了具有代表性的研究结果,比较分析了处理效果和各种方法的优缺点,提出有待解决的问题,对未来该领域的研究提出展望和建议.
以能源化工行业常见产物甲醇作为溶析剂,研究了在低温条件下(≤0℃)溶析结晶回收高盐废水中氯化钠的调控方法,并结合氯化钠回收率与能耗分析优化了工艺条件.结果表明,当温度从20℃降低至-25℃时,氯化钠回收率由35.02%～52.07%提高到44.20%～62.81%,低温条件显著提高了氯化钠回收率.同时,随着温度降低,溶析结晶氯化钠晶体粒径变小,晶体形状由长方体逐渐变为正方体.当温度为-25℃,初始浓度300 g/L,搅拌速率500 r/min,搅拌时间60 min,醇水体积比2∶1时,低温溶析结晶法氯化钠回收率可达57.97%,能耗仅为三效蒸发的69%.本文研究甲醇溶析剂低温溶析工艺,为能源化工行业高浓度氯化钠废水的资源化利用提供了参考.
为了探究流离球内部组合填料配比对污水中污染物去除的影响,以鲍尔环与海绵作为内部填料,组成7种不同填料配比的流离球,构建SBBR反应器进行实验.鲍尔环与海绵填料体积比分别为:0∶189、4∶27、11∶27、21∶27、37∶27、71∶27、171∶27.实验结果表明,各填料比下COD处理效果较好,改变组合填料配比主要影响了传质效果、生物膜量、厌氧空间大小进而影响了系统的脱氮性能.填料比为37∶27时氮的去除效果最好,NH4+-N、TN的平均去除率分别为56.4%和55.3%;此时,系统生物量适中,生物膜絮凝性好.
利用实验室配置的模拟油田污水,考察了小球藻和藻菌生物反应器对污水净化处理效果和生物量积累的影响.实验数据显示:藻菌生物反应器运行25 d时,对模拟油田污水COD、TP、NH4+-N的去除率分别为44.23%、88.68%、85.01%,TN在反应器运行到53 d去除效果最高达到80.99%.小球藻生物反应器运行的第25天对污水COD、TP和NH4+-N的去除率分别为35.45%、81.17%、和80.10%,TN在反应器运行第53天时去除率最高为76.75%.结果表明,藻菌共生提高了微藻的光合速率、生长速率以及污染物的去除效率,其效果优于小球藻处理系统.
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.
有效去除奶牛养殖废水中四环素类抗性基因(Tetracycline antibiotic resistancegenes,TRGs),有助于进一步控制抗生素抗性在环境中的传播扩散.采用厌氧消化-超声-吸附联合处理工艺,分析其对奶牛养殖废水中TRGs的去除效率.结果表明,经厌氧消化后,奶牛养殖废水中的tetQ和tetG的绝对丰度上升,tetC、tetO、tetT和tetX的绝对丰度下降,总TRGs绝对丰度降低28.61%.超声处理可有效降低消化液中TRGs的丰度,且胞外TRGs(extracellular TRGs,eTRGs)的丰度占比增高;其中,在声能密度为1.5 W/mL和时间为40 min的超声条件下,对TRGs的去除率达到最大为83.29%.生物炭吸附处理能有效去除超声处理液中的TRGs和eTRGs,去除率分别为45.29%和71.09%.厌氧消化-超声-吸附联合处理工艺对奶牛养殖废水中TRGs的总去除率可达99.32%,表明此联合处理工艺能较大程度去除奶牛养殖废水中的TRGs,有效降低其向周边环境传播扩散的风险.
以海藻酸钠为骨架,结合多壁碳纳米管和Fe3O4通过悬浮滴定CaCl2溶液法制备Fe3O4@SA/MWCNTs复合凝胶球.使用SEM、BET、XRD、FT-IR、XPS、VSM等表征手段对所制备的材料进行表征,并采用单因素控制变量法探究了Fe3O4@SA/MWCNTs对MB的吸附性能和影响因素.结果表明:Fe3O4@SA/MWCNTs具有较大的比表面积和孔容积;材料具有良好的超顺磁性,其饱和磁化强度高达13.82 emu/g,属于软磁范畴;在30℃、pH为9的环境下,1.0 g/L Fe3O4@SA/MWCNTs对50 mL 20mg/L MB溶液吸附300 min后,吸附率高达97.01%,吸附量达到19.40 mg/g;同时此吸附剂在pH为4～10的范围内都具有良好的吸附效果;对MB的吸附过程更符合Langmuir等温模型和伪二级动力学模型,该吸附过程属于单分子层吸附,更偏向于化学吸附;该吸附剂具有良好的循环吸附性能,在经过5次吸附解吸循环后,对MB的去除率仍保持90%以上.
近年来,以Fe3+为电子受体的厌氧铁氨氧化(Feammox)作为一种新型的生物脱氮工艺受到了研究者们的广泛关注,为了研究Feammox中氮的去除和不同条件下的脱氮效果,实验通过对厌氧氨氧化污泥进行驯化培养,以Fe3+诱导厌氧氨氧化污泥启动Feammox系统,系统稳定运行后,监测Feammox系统的脱氮效果.同时分析了Fe3+浓度,pH,温度,氨氮浓度对Feammox脱氮性能的影响.结果表明,当Fe3+浓度为75 mg/L,pH为6,反应温度为30℃,进水氨氮浓度为75 mg/L的情况下反应器具有明显的脱氮效果,脱氮率可达到65.04%.同时也证实了Feammox在实际处理含铁氨氮废水的可行性.
重(类)金属作为一类毒性高、难生物降解的优先污染物,对生态系统及人体健康具有极大威胁,因此必须采取有效技术对其进行处理.硫化纳米零价铁(S-nZVI)因易分散、反应活性强、电子选择性高等优势,被广泛应用于水中多种污染物的去除.本文系统地综述了S-nZVI在重(类)金属去除中的研究进展,包括S-nZVI对不同重(类)金属的去除机制,S/Fe摩尔比、合成方式、硫化剂种类及不同反应条件(初始pH、溶解氧、共存物质)对重(类)金属去除效能的影响,S-nZVI对其它环境介质(土壤、污泥)及形态(络合态)重金属的作用效能,最后对未来研究方向进行展望,以期为S-nZVI对重(类)金属修复提供理论及技术指导.
为改善聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面的润湿性,通过负压装置将聚乙烯亚胺(PEI)与5-(氯甲基)-2-羟基苯甲醛(5-CMSA)引入PTFE,PEI上的胺基与5-CMSA的活性氯甲基发生N-取代反应、N-季铵化反应,与醛基缩合反应生成席夫碱,形成交联的中间粘附物,在PTFE原纤上引入亲水性氨基、羟基基团.在通过表面的活性基团与3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)的开环反应,硅烷的水解、硅羟基的缩合,在PTFE表面形成一层包覆的纳米颗粒矿化层,赋予其亲水涂层优异的化学耐受性,提升长期在恶劣的水质下运行能力.
采用连续流一体化生物反应器(CIBR)耦合旁路化学除磷单元处理生活污水,研究其生物化学协同除磷特性,探究旁路单元化学药剂对CIBR性能与功能菌群的影响.结果表明,CIBR对污水COD、NH4+-N、TN、TP平均去除率分别达到88.5%、85.8%、75.0%、70.4%,但出水TP远高于国家一级A标准(0.5 mg/L).CIBR耦合旁路除磷技术(PAC=40 mg/L)的试验表明,其出水TP可稳定达到一级A标准.当投加9×10-4 mol/L的Al3+时,对活性污泥的呼吸速率产生明显的抑制作用,该抑制主要体现在对氨氧化细菌(AOB)和异养菌活性的影响,但对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制作用不明显.高通量测序结果表明,在属水平,投加PAC有利于兼性菌等增殖,但不利于反硝化菌、AOB等生长.
采用BDP(生物倍增)工艺对某污水处理厂进行提标扩建改造工程,工程运行结果表明,该工艺处理效果良好,出水水质稳定,抗冲击负荷能力强,其中COD、BOD5、NH3-N和TP等污染物达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的IV类水标准,TN和SS则满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A排放标准.工程实际运行费用为0.94元/m3,与国内同类工程相比有一定的运行成本优势.
