酸性矿井水中和沉淀法除铁优化

针对山西某煤矿高矿化度、高铁酸性矿井水除铁效果差、出水容易返色等问题,采用NaOH中和调pH、曝气及化学氧化等处理工艺进行酸性矿井水中和沉淀法除铁优化实验研究。结果表明,采用NaOH中和沉淀法除铁时,投加中和剂使出水pH达6.7以上时,出水中铁含量低于10 mg/L,满足排放要求。对于本实验废水NaOH所需投加量为2.8 g/L,铁的去除率可达到99.75%;以H2O2对原水进行氧化处理,可迅速将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ),其用量与原水中Fe(Ⅱ)的含量成正比。当其用量为1.6 mL/L时,可将原水中的Fe(Ⅱ)完全转化为Fe(Ⅲ),投加中和剂使出水pH达到4.5以上时,能使出水中铁含量满足排放要求。对于实验废水所需的NaOH投加量为2.0 g/L,比直接中和沉淀所需的NaOH用量要节省28.6%。曝气处理对原水中Fe(Ⅱ)的氧化效果不明显。     

改性锰砂滤料处理高铁锰煤矿矿井水

采用KMnO4溶液浸渍法制备了新型改性锰砂滤料,研究了滤料表面性能和过滤处理高铁锰矿井水的效果。结果表明,锰砂滤料除铁锰性能优于石英砂、陶粒以及瓷砂,采用KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料的过滤性能,最优的浸渍浓度为5%。5%KMnO4改性锰砂滤料过滤处理高铁锰矿井水的最佳工艺参数为:过滤周期24 h,反冲洗强度3.2 L/(s·m2),反冲洗时间5 min;通过比表面积测试分析和SEM表征分析发现,KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料比表面积,并在锰砂滤料表面形成了氧化膜,从而提高除铁除锰效果,而且浸渍液浓度越高,这种作用越明显。     

基于蚁群算法的煤矿矿井水处理厂址优化配置

针对焦作矿区矿井水处理厂址选择问题,根据焦作矿区中马矿、演马矿、九里山矿三矿井的涌水量、地理条件、人口分布和工农业生产布局等特点,以煤矿矿井水处理费用最小为目标函数,采用蚁群算法模型对煤矿矿井水处理厂址进行优化配置,保证在中马矿、演马矿、九里山矿所围区域内建立的矿井水处理厂的建设费用和运行成本最低。     

改性火山岩滤料去除矿井水中铁锰离子影响因素研究

以改性火山岩滤料作为除铁除锰的滤料,通过对模拟矿井水的过滤试验,研究了滤速、pH值、滤层厚度及铁锰离子浓度对其除铁除锰效率的影响。结果表明：改性火山岩滤料能实现模拟矿井水中Mn²⁺的100%去除,效果明显优于未改性火山岩;最为合理的过滤滤速为7～8 m/h;除铁除锰的过程主要发生在滤层厚度为90 cm的上部滤层中;随着铁锰浓度的升高,改性火山岩滤料除铁的效率变化很小,除锰效率呈快速、线性降低;中性或偏碱性的环境有利于改性火山岩滤料充分发挥高效吸附去除能力。     

闭坑煤矿水热利用的水质保障与处理模拟

闭坑煤矿水热联用为煤矿区实施双碳战略的重要举措之一,其水热利用过程中最大挑战之一为集热装置的堵塞腐蚀问题。本文以常见的闭坑酸性高铁矿井水为例,采用中和-强化絮凝沉淀的处理工艺,以CaO为中和剂、聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,研究高温矿井20-50 ℃水温下水质调控关键参数与温度响应特征。实验表明,水温在30 ℃时,水中总Fe和Fe²⁺去除效率可达最高,温度高于30 ℃不利于Fe²⁺的充分氧化,温度过低不利于Fe³⁺的水解,采用1.23 g·L⁻¹ CaO+20 mg·L ⁻¹ PAC+3 mg·L ⁻¹ PAM的药剂组合可以使出水总Fe含量低于0.3 mg·L⁻¹;利用分形方法分析了高温矿井水絮凝反应中絮体形态与温度变化的响应关系,温度过低或过高时,形成的絮体细密松散;30 ℃时絮凝反应中絮体的分形维数1.41增长到1.92,此刻分形维数增长速率最大,絮体结构大且紧实,絮体沉降速度增快,絮凝效果最佳;30 ℃下反应投入的CaO放热速率大于温度自然流失的速率,反应后综合温度呈上升趋势。当温度大于30 ℃时,絮体分形维数变化无定势,温度影响矿井水絮凝降污效率。闭坑煤矿水热联用中水质保障处理模拟为闭坑矿井水热联用的水质调控提供科学依据。     

基于污水厂尾水的人工湿地系统中水体氮的水流方向分布特征及污染评价

天津临港人工湿地是以污水厂尾水为水源的组合人工湿地,为探究其水体形态氮的分布特征和污染状况,以该湿地系统为研究对象,采集并分析了湿地水样,基于GIS克里格插值法,对湿地水体形态氮和典型理化性质的分布和污染特征进行了研究,结合单因子污染指数法评价了水体污染程度。结果表明：湿地水体TN浓度为0.657~5.576 mg·L⁻¹,其中${{\rm{NO}}_3^ - }$-N (0.095~3.920 mg·L⁻¹)浓度相对较高,占TN的49.2%;沿水流方向,TN、${{\rm{NO}}_3^ - }$-N和${{\rm{NO}}_2^ -} $-N的分布趋势基本一致,从入水口至景观湖呈逐渐降低趋势;${{\rm{NH}}_4^ +} $-N的分布相对复杂,在潜流和表流湿地下游与景观湖交汇处浓度最高,表流湿地浓度最低;pH和EC分别对${{\rm{NH}}_4^ + }$-N和${{\rm{NO}}_3^ - }$-N的分布特征具有较大的影响作用。根据单因子污染指数法,湿地水体TN超标(P_i>1),调节塘TN污染最为严重,调节塘可作为TN优控区。以上结果有助于深入认识以污水厂尾水为水源的组合人工湿地中氮污染物的赋存形态及分布特征。     

An overview of the methods used in the characterisation of natural organic matter (NOM) in relation to drinking water treatment

Natural organic matter (NOM) is found in all surface, ground and soil waters. During recent decades, reports worldwide show a continuing increase in the color and NOM of the surface water, which has an adverse affect on drinking water purification. For several practical and hygienic reasons, the presence of NOM is undesirable in drinking water. Various technologies have been proposed for NOM removal with varying degrees of success. The properties and amount of NOM, however, can significantly affect the process efficiency. In order to improve and optimise these processes, the characterisation and quantification of NOM at different purification and treatment processes stages is important. It is also important to be able to understand and predict the reactivity of NOM or its fractions in different steps of the treatment. Methods used in the characterisation of NOM include resin adsorption, size exclusion chromatography (SEC), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and fluorescence spectroscopy. The amount of NOM in water has been predicted with parameters including UV-Vis, total organic carbon (TOC), and specific UV-absorbance (SUVA). Recently, methods by which NOM structures can be more precisely determined have been developed; pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC-MS), multidimensional NMR techniques, and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS). The present review focuses on the methods used for characterisation and quantification of NOM in relation to drinking water treatment.     

城市黑臭水体治理技术及措施分析

城市黑臭水体治理是一个长期的系统工程,应因地制宜,选择合适的综合治理技术及措施。在分析我国黑臭水体的成因及特征污染物的基础上,重点阐述了控源截污、内源控制、生态修复、补水活水等黑臭水体治理的主要技术及措施,分析了不同技术的原理、特点和局限性。以镇江市玉带河、贵阳市南明河为实例,分析了黑臭水体治理采取的技术及措施。此外,剖析了良好水质长效保持机制,以期为我国城市黑臭水体治理提供参考。     

河水受百年一遇大旱后城市降雨径流的污染与治理

2009年入秋至2010年春,中国西南地区发生了百年一遇的特大旱灾。为探讨河水受百年一遇大旱后降雨径流污染的状况,对昆明典型交通干道路面的降雨径流和河水水质进行了监测,分析了大旱后降雨径流污染的严重性和对河水水质的影响,并考察了曝气塘—浮石床水平潜流人工湿地复合系统处理大旱后由城市降雨径流污染导致的重污染河水的效能。结果表明,大旱后的前3场降雨径流污染程度较正常雨季降雨径流污染程度严重,SS、COD、TN及TP浓度平均高出1.3倍。大旱后的前3场降雨径流溢流会对河流造成严重污染。该复合系统在塘调蓄—循环处理运行工况下能有效处理大旱后的重污染河水,对SS、COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为98%、90%、96%、60%和90%,出水均达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。     

人工复合土层去除再生水中微量有机污染物的研究进展

再生水经深度处理后资源化回用是缓解水资源紧缺问题的有效途径之一。由于微量有机污染物的持久性与累积性,所以其在再生水及地下水中也有检出,且在极低浓度下能对人体健康及生态环境产生不利影响。人工复合土层利用物理、化学吸附、生物降解等作用实现污染物的去除,具有投资少、运行成本低、操作简单等优点,去除能力与污染物的迁移转化规律密切相关。目前对复合土层系统的研究主要包括渗滤介质、系统复氧方式、微生物特性、堵塞问题、运行方式,但主要集中在对常规污染物的去除,对水体中微量有毒有害污染物的研究缺乏。提高复合土层系统对再生水中微量有机污染物去除的稳定性及持久性,在实际工程应用中具有重要意义。     

用于高校优质中水原位处理的设备研究

为了提高高校优质中水的处理与回用率,提出了适用于高校优质中水的处理与回用系统,设计了中水原位处理设备,并进行了试验验证.结果表明,沉淀-SOBMR-过滤设备能够实现无动力、自动化运行,尤其适合于盥洗和洗浴废水的处理.沉淀单元对盥洗废水COD和SS去除率分别为23.8%和55.7%;SOBMR单元对盥洗废水COD和SS去除率分别为35.8%和27.9%;过滤单元能有效去除废水中绝大部分SS,且能耐受SS冲击负荷,对废水COD去除率先增后降,受水力负荷的影响,负荷越小,处理效果越好.整个系统出水水质满足杂用水对COD、SS和色度等要求,可用于冲厕和杂用.每套处理装置可节约水资源151.2 m3/a,设备投资回收期为2.01年,具有巨大的经济效益.     

纺织行业水污染物排放量的关键影响要素研究

分析了2005—2012年纺织行业单位产品的用水量、主要水污染物排放强度和排放浓度的变化趋势,并采用灰色关联度分析方法,对各要素与行业主要水污染物排放量进行了关联分析。结果显示,2005—2012年中国纺织行业主要水污染物的排放强度显著下降,2012年COD和氨氮的排放强度分别为5.93、0.41kg/t,相比2005年分别下降了51.9%和39.7%。与纺织行业COD排放量变化最为密切的指标是单位产品的废水排放量、单位产品取水量与单位产品COD排放量,说明纺织行业生产工艺的提升对行业COD排放量的降低有较为密切的关系。与氨氮排放量变化最为密切的指标是单位企业产品产量、氨氮平均排放浓度与总量类指标,说明企业规模、末端治理工艺与氨氮排放量有较为密切的关系。     

外加植物碳源强化人工湿地处理农田退水效能分析

人工湿地作为一种高效处理农田退水的工程设施,其污染物去除效果会因系统内碳源缺失而降低。为了探究外加碳源强化人工湿地处理农田退水的效果,本研究选用芦苇、水葱作为外加碳源,分析了简单处理、碱泡处理、碱热处理3种预处理方式下植物碳源的静态释碳规律,并筛选优质碳源,探究了外加碳源对垂直流人工湿地净化农田退水的促进作用。结果表明,碱热处理后的芦苇具有持续析出碳源的能力,可显著提高人工湿地的脱氮除磷效能,其总氮和总磷平均去除率可达75.67%和91.37%;碱热处理后的芦苇自身析出的氮、磷含量较低,对湿地系统产生污染较小。此外,植物碳源添加的最适碳氮比为5,可实现同步强化脱氮除磷;在碳源充足的情况下,总氮、总磷在人工湿地底层的去除效果好于人工湿地中上层,底层微生物反硝化作用强,可促进系统脱氮,氧气可能是脱氮效果的限制因素之一。     

氧化石墨烯高压膜的制备及其在水处理中的应用研究进展

氧化石墨烯(GO)是一种理想的二维结构分离膜材料.从GO结构性质入手,探讨了GO混合基质膜和GO层压膜(GO膜)的制备及其在水处理中的研究现状与前景.分析了GO的添加方式对混合基质膜性能的影响,未来需要进一步对GO表面的活性基团进行改性以提高其分散性和与聚合物的相容性,并加强GO及改性GO的添加方式对膜性能影响的研究....