煤化工過程廢水中典型污染物生成機制與控制原理結(jié)題摘要

針對焦化行業(yè)，調(diào)查分析了由剩余氨水、焦油分離液、粗苯分離液和脫硫廢液構(gòu)成的焦化廢水中常規(guī)污染物與典型污染物的存在、分布與形成機理，明確了典型污染物主要包括酚類、多環(huán)芳烴、雜環(huán)芳烴、含鹵有機物（如二噁英）等。以分析檢測限大于最大組分面積的1%為統(tǒng)計，鑒別到558種有機物。其中檢出的44種酚類物質(zhì)含量最高，占焦化廢水COD值的70%~75%。低環(huán)的萘、菲、苯并[a]芘為多環(huán)芳烴類化合物典型代表，被檢測到的58種多環(huán)芳烴總濃度在0.3~0.5 mg/L之間。在144種含氮化合物中，喹啉類、吡啶類和吲哚類是典型代表。17種鹵代有機物主要為氯代和氟代有機物，其中氯苯濃度達到25.4 μg/L。24種痕量二噁英類物質(zhì)被檢出，PCDD、PBDD是主要物種(7.5~18 pg/L)。 基于上述認識，建立了以自動化SPME和液-液萃取等為主要樣品前處理手段的污染物分析方法；還建立了一種檢測苯酚的鹽結(jié)晶脫水-頂空-氣相分析技術(shù)。 根據(jù)我們對焦化廢水的認識以及4個工程的實踐，發(fā)現(xiàn)O1/H/O2比傳統(tǒng)A1/A2/O工藝的硝化需氧量降低15%、動力消耗降低約30%、污泥排放量減少25%。利用高通量Miseq測序方法研究焦化廢水生物處理過程中關(guān)鍵微生物類群的結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器中主要由Comamonas降解苯酚，由Thiobacillus降解氰化物和硫氰化物；通過PCA分析技術(shù)闡明了優(yōu)勢微生物菌屬和環(huán)境因子之間的相關(guān)性。最后，總結(jié)歸納了焦化廢水O1/H/O2生物工藝的降解模型。表現(xiàn)出如下優(yōu)勢：(1)負荷能力上的突破，進水負荷達到2.4 kg COD/(m3?d)；(2)通過新型反應(yīng)器實現(xiàn)新工藝，明確同時除碳與短程脫氮技術(shù)；(3)對焦化廢水的可降解性提出了新認識，實現(xiàn)B/C值0.5~0.6。另一方面，廢水處理過程中毒性當量(TEQ)削減明顯，在水質(zhì)安全方面提出了有效的證明。 整個項目工作，開創(chuàng)了一套以O(shè)1/H/O2為生物技術(shù)的新工藝系統(tǒng)，發(fā)明了異重流污泥原位分離流化床以及協(xié)同混凝吸附作用原理的兩種新型反應(yīng)器，探索了從廢水中分離能量物質(zhì)并轉(zhuǎn)化為高能氣體、能量自給的同步除碳脫氮以及多段流態(tài)化臭氧催化氧化惰性污染物的三種新原理，結(jié)合焦化廢水水質(zhì)特征以及典型污染物形成與濃度信息，在研究、技術(shù)、應(yīng)用方面進行了大膽的嘗試，取得的認識與經(jīng)驗有助于解決我國煤化工行業(yè)面臨的水污染問題。 2100433B

燃料化工廢水成分復(fù)雜，毒性大，以煤化工廢水最具代表性。目前尚未清楚該類廢水中典型污染物的存在與狀態(tài)及其在控制過程中的轉(zhuǎn)化，水污染問題仍是行業(yè)發(fā)展的制約因素。本項目擬開展：應(yīng)用SPME-GC/MS等手段研究廢水水質(zhì)組成與污染物作用關(guān)系的化學與生物特性，建立典型污染物的分類體系并闡明形成機理；利用分子生態(tài)學的方法，識別降解典型污染物的關(guān)鍵微生物菌群結(jié)構(gòu)，篩選培養(yǎng)功能微生物，構(gòu)建高效基因工程菌，強化典型污染物的降解；研究電化學過程協(xié)同好氧-水解流化床的工藝原理及典型污染物的降解動力學；對生物處理后尾水中典型難降解污染物，采用功能吸附劑結(jié)合超臨界催化過程進行分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化與毀毒并闡明反應(yīng)機理；基于強化的生物過程與優(yōu)化的化學過程，解析典型污染物形成、轉(zhuǎn)化與控制的化學關(guān)系，評價其安全性。研究成果為解決我國煤化工廢水污染及保障生態(tài)安全提供技術(shù)理論支撐，為燃料化工過程典型污染物的減排與控制提供普適性方法。

《鋼鐵燒結(jié)煙氣多污染物過程控制原理與新技術(shù)》主要介紹作者在鋼鐵燒結(jié)煙氣多污染物過程控制原理與新技術(shù)方面的研究成果。《鋼鐵燒結(jié)煙氣多污染物過程控制原理與新技術(shù)》共7章。第1章介紹燒結(jié)煙氣污染物排放和控制現(xiàn)狀；第2章揭示燒結(jié)煙氣污染物的排放規(guī)律與特征；第3章闡明生物質(zhì)燃料影響燒結(jié)的機理，開發(fā)強化生物質(zhì)能燒結(jié)的技術(shù)；第4章研究燒結(jié)過程NOx生成行為和影響因素，開發(fā)低NOx燒結(jié)技術(shù)；第5章揭示煙氣循環(huán)燒結(jié)的基本原理，構(gòu)建適宜的煙氣循環(huán)燒結(jié)模式；第6章研究PM10、PM2.5的排放特性、生成機理及遷移機制，開發(fā)調(diào)控PM10、PM2.5遷移的關(guān)鍵技術(shù)；第7章探討源頭減排、過程控制與末端治理有機耦合的高效減排技術(shù)。

廢電路板是電子廢物最具回收價值的部件，同時電路板制造過程使用多種有毒有害物質(zhì)，不當處置極易釋放進入環(huán)境。熱處理過程是電路板處理處置重要的污染節(jié)點，本研究以此為對象，探討該過程中污染物的釋放特征及產(chǎn)生機制。項目按照計劃書執(zhí)行，取得的主要成果如下：氮氣氣氛下，苯系物、溴化氫和多環(huán)芳烴的排放因子在275-500℃范圍內(nèi)隨溫度升高不斷增加。空氣氣氛下，多環(huán)芳烴和溴代二噁英的排放因子呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，多環(huán)芳烴排放因子峰值為500℃時的8.56mg/kg，溴代二噁英排放因子峰值為325℃時的69.01mg/kg。重金屬的排放因子Cu>Pb>Sb>Ni>Cr>Cd，Pb、Sb和Cu的毒性效應(yīng)得分遠大于其它三種重金屬，需要重點關(guān)注。重金屬揮發(fā)度隨溫度升高不斷增加，平均揮發(fā)度Cd，Pb>Cr，Ni>Sb>Cu。空氣氣氛下，275-325℃為烘烤電路板拆解元器件作業(yè)溫度區(qū)間，苯系物、溴化氫、多環(huán)芳烴、溴代二噁英的排放因子劇增，烘烤電路板具有較大潛在健康風險。氮氣氣氛下600℃左右為廢電路板熱解作業(yè)溫度區(qū)間，多種重金屬揮發(fā)釋放進入環(huán)境或熱解油中，會造成環(huán)境或熱解產(chǎn)品污染，同時會影響銅的回收率。污染物產(chǎn)生機制如下：電路板加熱至分解溫度后，C-Br、C-C（Benzene）、C-O鍵斷裂釋放出溴化氫、丙酮、雙酚A類和酚類及其溴代物；飽和結(jié)構(gòu)在凝聚相中交聯(lián)聚合成炭；部分主鏈斷裂碎片形成顆粒釋放；溴自由基參與反應(yīng)生成溴甲烷、溴丙酮、三溴苯酚；以溴酚為前驅(qū)物，在不完全條件下生成溴代二噁英類物質(zhì)；低熔沸點金屬隨溫度升高而揮發(fā)釋放；樹脂分解產(chǎn)生的溴化氫會與銅和三氧化二銻等反應(yīng)生成易揮發(fā)的金屬溴化物隨溫度升高而揮發(fā)釋放；部分主鏈斷裂碎片形成顆粒后會吸附重金屬而釋放。 2100433B

以臭氧氧化-氯消毒為核心的再生水組合處理工藝是污水再生處理技術(shù)與工藝的重要發(fā)展方向，但氯消毒的毒性生成風險不容忽視。深入研究前置臭氧對氯消毒的毒性生成潛勢的影響機制和控制原理，對優(yōu)化污水再生處理工藝，保障再生水利用安全具有重要的意義。.本研究以控制再生水氯消毒的毒性生成風險為目標，圍繞抗雌激素活性、(抗)甲狀腺激素活性等新興毒性效應(yīng)，建立再生水氯消毒后毒性生成潛勢評價方法。研究再生水在臭氧氧化過程中毒性生成潛勢和物質(zhì)組成的變化規(guī)律及操作條件等的影響；評價毒性生成潛勢與水質(zhì)指標之間的關(guān)聯(lián)性，識別影響毒性生成潛勢變化的關(guān)鍵有機組分和關(guān)鍵有機物。研究關(guān)鍵有機物在毒性生成潛勢評價（氯消毒）、臭氧氧化過程中的毒性和官能團變化規(guī)律，掌握關(guān)鍵有機物的毒性生成與臭氧轉(zhuǎn)化機制。綜合以上成果，闡明再生水毒性生成潛勢的控制原理，為保障再生水水質(zhì)安全提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。