煤化工過(guò)程廢水中典型污染物生成機(jī)制與控制原理項(xiàng)目摘要

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(guò)程中的轉(zhuǎn)化，水污染問(wèn)題仍是行業(yè)發(fā)展的制約因素。本項(xiàng)目擬開(kāi)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(xué)與生物特性，建立典型污染物的分類體系并闡明形成機(jī)理；利用分子生態(tài)學(xué)的方法，識(shí)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(qiáng)化典型污染物的降解；研究電化學(xué)過(guò)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(dòng)力學(xué)；對(duì)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(guò)程進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化與毀毒并闡明反應(yīng)機(jī)理；基于強(qiáng)化的生物過(guò)程與優(yōu)化的化學(xué)過(guò)程，解析典型污染物形成、轉(zhuǎn)化與控制的化學(xué)關(guān)系，評(píng)價(jià)其安全性。研究成果為解決我國(guó)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(guò)程典型污染物的減排與控制提供普適性方法。

針對(duì)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(jī)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(jī)物（如二噁英）等。以分析檢測(cè)限大于最大組分面積的1%為統(tǒng)計(jì)，鑒別到558種有機(jī)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(cè)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(jī)物主要為氯代和氟代有機(jī)物，其中氯苯濃度達(dá)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(rèn)識(shí)，建立了以自動(dòng)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(cè)苯酚的鹽結(jié)晶脫水-頂空-氣相分析技術(shù)。 根據(jù)我們對(duì)焦化廢水的認(rèn)識(shí)以及4個(gè)工程的實(shí)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(dòng)力消耗降低約30%、污泥排放量減少25%。利用高通量Miseq測(cè)序方法研究焦化廢水生物處理過(guò)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(guò)PCA分析技術(shù)闡明了優(yōu)勢(shì)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(shì)：(1)負(fù)荷能力上的突破，進(jìn)水負(fù)荷達(dá)到2.4 kg COD/(m3?d)；(2)通過(guò)新型反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)新工藝，明確同時(shí)除碳與短程脫氮技術(shù)；(3)對(duì)焦化廢水的可降解性提出了新認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)B/C值0.5~0.6。另一方面，廢水處理過(guò)程中毒性當(dāng)量(TEQ)削減明顯，在水質(zhì)安全方面提出了有效的證明。 整個(gè)項(xiàng)目工作，開(kāi)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(jìn)行了大膽的嘗試，取得的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)有助于解決我國(guó)煤化工行業(yè)面臨的水污染問(wèn)題。 2100433B

《鋼鐵燒結(jié)煙氣多污染物過(guò)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(guò)程控制原理與新技術(shù)方面的研究成果?！朵撹F燒結(jié)煙氣多污染物過(guò)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(jī)理，開(kāi)發(fā)強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)的技術(shù)；第4章研究燒結(jié)過(guò)程N(yùn)Ox生成行為和影響因素，開(kāi)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(jī)理及遷移機(jī)制，開(kāi)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(guò)程控制與末端治理有機(jī)耦合的高效減排技術(shù)。

廢電路板是電子廢物最具回收價(jià)值的部件，同時(shí)電路板制造過(guò)程使用多種有毒有害物質(zhì)，不當(dāng)處置極易釋放進(jìn)入環(huán)境。熱處理過(guò)程是電路板處理處置重要的污染節(jié)點(diǎn)，本研究以此為對(duì)象，探討該過(guò)程中污染物的釋放特征及產(chǎn)生機(jī)制。項(xiàng)目按照計(jì)劃書(shū)執(zhí)行，取得的主要成果如下：氮?dú)鈿夥障拢较滴?、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?？諝鈿夥障?，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(shì)，多環(huán)芳烴排放因子峰值為500℃時(shí)的8.56mg/kg，溴代二噁英排放因子峰值為325℃時(shí)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(yuǎn)大于其它三種重金屬，需要重點(diǎn)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?？諝鈿夥障?，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(fēng)險(xiǎn)。氮?dú)鈿夥障?00℃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(jìn)入環(huán)境或熱解油中，會(huì)造成環(huán)境或熱解產(chǎn)品污染，同時(shí)會(huì)影響銅的回收率。污染物產(chǎn)生機(jī)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(diǎn)金屬隨溫度升高而揮發(fā)釋放；樹(shù)脂分解產(chǎn)生的溴化氫會(huì)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(huì)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(fēng)險(xiǎn)不容忽視。深入研究前置臭氧對(duì)氯消毒的毒性生成潛勢(shì)的影響機(jī)制和控制原理，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)，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(shì)評(píng)價(jià)方法。研究再生水在臭氧氧化過(guò)程中毒性生成潛勢(shì)和物質(zhì)組成的變化規(guī)律及操作條件等的影響；評(píng)價(jià)毒性生成潛勢(shì)與水質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，識(shí)別影響毒性生成潛勢(shì)變化的關(guān)鍵有機(jī)組分和關(guān)鍵有機(jī)物。研究關(guān)鍵有機(jī)物在毒性生成潛勢(shì)評(píng)價(jià)（氯消毒）、臭氧氧化過(guò)程中的毒性和官能團(tuán)變化規(guī)律，掌握關(guān)鍵有機(jī)物的毒性生成與臭氧轉(zhuǎn)化機(jī)制。綜合以上成果，闡明再生水毒性生成潛勢(shì)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。