
持续排放的含Cr(Ⅵ)废水对生态环境与人体健康构成长期威胁,而现有处理技术面临去除效率受限与成本较高的双重约束。本研究基于“以废治废”的可持续理念,利用富含氨基、羧基、羟基及巯基等活性位点的废弃禽类羽毛(PFs)为基体,通过吡咯(Py)在其表面的原位聚合,构建了一种新型羽毛角蛋白/聚吡咯复合吸附材料(PFs/PPy)。实验表明,该材料在pH = 2.00时对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,其吸附过程符合准二级动力学与Langmuir等温模型,在298 K下最大吸附容量达104.17 mg/g,吸附速率为0.0712 g/(mg·h)·,且对Cr(Ⅵ)表现出良好的选择性与抗离子干扰能力。经过五次循环后材料仍保持较高吸附容量,显示出良好的再生稳定性。本研究为含铬废水治理提供了一种高效、低成本且环境友好的吸附剂,同时为禽类羽毛废弃物的资源化利用开辟了可行路径,兼具环境与经济效益。
针对聚磺钻井压滤液中磺化酚醛树脂、磺化褐煤等难降解有机物导致的高COD、高色度及高硬度问题,构建臭氧催化氧化-电絮凝联合处理工艺,探讨了联合处理工艺不同参数与污染物去除机制之间的关系。结果表明,臭氧氧化可实现快速脱色,色度去除率为80%~90%,色度与有机物含量和溶液的pH有关。通过对4种铁基、锰基催化剂进行筛选,碳掺杂的二氧化锰(C-MnO2)催化剂表现出最佳催化性能,其TOC和COD去除率分别较单独臭氧氧化(TOC为27.29%,COD为36.52%)提高13.13%和18.63%。电絮凝工艺可以去除硬度,在初始pH为7,电流密度为106 A/m2的条件下,总硬度去除率为90%,Ca2+的去除率为75%,COD的去除率为18.48%,TOC的去除率为11.29%。臭氧催化氧化-电絮凝工艺对TOC、COD的去除率分别为51%、70%,色度去除率为90%,符合《陆上石油天然气开采水基钻井废弃物处理处置及资源化利用技术规范》(SY/T7466-2020)回用标准,为废弃钻井压滤液资源化利用提供了新的技术思路。
针对硫自养反硝化(SAD)滤池工程实践中存在的设计参数缺乏和运行管理经验不足等问题,在国内某污水厂搭建了72 m3/d的SAD滤池中试装置,分析了滤速、空床接触时间(EBCT)、进水氮负荷、水温、溶解氧(DO)和滤层高度等工艺参数对总氮(TN)去除效果的影响,结合硫自养功能滤料性状指标检测,系统评估了SAD滤池工艺的处理效能。最后,通过已有工程案例分析,总结提出SAD滤池设计及运行调控建议。结果表明:在水温23~32 ℃条件下,当滤速为2.5~7.5 m/h,EBCT为22~65 min时,SAD滤池的TN去除率最高达到了92.5%,容积负荷最高达到了0.82 kg NO3--N/(m3·d),TN削减量平均在10 mg/L以上,常温环境下脱氮表现好。同时,该工艺对低温和高DO等环境敏感度较高,在滤池的设计与运行管理方面可采取滤料选型、工艺调配、合理参数取值、前端溶氧控制和外源电子供体补给等多种技术措施消除或减轻外部不利条件的影响,维持工艺高效稳定运行。
聚焦电镀及印染行业典型污染物Cu-EDTA(乙二胺四乙酸铜)的定向去除及重金属回收,构建了等离子体放电与芬顿法协同体系,研究了两种方法协同作用下对Cu-EDTA去除机理,通过正交试验确定最佳去除工艺。结果表明:酸性条件下,铁粉持续释放Fe2+与等离子体原位生成的H2O2形成稳定芬顿反应,Fe2+与Fe3+发生氧化还原“循环”,维持芬顿反应持续进行。计算机模拟发现除芬顿反应外还伴随着置换反应,使得Cu-EDTA含量进一步降低。经多维表征证明Cu-EDTA的降解过程遵循多级自由基反应路径:强氧化性物质会优先断裂配合物中的C-N键,接着是C-C键,使其降解为酸、酯、醛、酰胺等物质,在等离子体持续作用下不断经历断裂和脱氢反应,最终矿化为CO2和H2O。正交试验结果表明:等离子体放电协同铁粉在pH为5、铁粉添加量为2 g/L、处理时间为125 min条件下对Cu-EDTA的去除率达到了96.58%。铜元素回收率相对较低,主要原因是解络后的铜离子大部分以游离的形式存在于电解中,仍需通过耦合其他工艺提升铜回收率。本研究为重金属污水治理提供了创新解决方案,推动高效、绿色且可持续的废水处理体系发展。
好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)作为资源节约型与环境友好型污水生物处理技术,具有结构密实、生物量大、沉降性优、耐受性好、抗冲击能力强等优点,在水环境领域表现出了极强的发展潜力。然而,AGS存在的培养速度慢、启动时间长、稳定性能差、工程放大难等问题,严重阻碍了AGS技术的规模化推广应用。介绍了AGS的形成机理,深入剖析了底物特性与进水策略、水力剪切力与反应器构型、胞外聚合物(EPS)的作用与调控、群体感应(QS)与群体猝灭(QQ)的调控等对AGS稳定性的影响,特别关注了多因素间的协同调控及其相互作用机制,并对运行、改造较为成功的工程案例进行了分析说明。在此基础上提出了AGS的下一步研究重点,具体包括:AGS稳定性预警指标和调控模型的建立,高效启动策略和低能耗强化传质技术的研究,以及基于实时水质参数的智能预警与自适应控制系统的开发。