煤化工过程废水中典型污染物生成机制与控制原理

针对焦化行业，调查分析了由剩余氨水、焦油分离液、粗苯分离液和脱硫废液构成的焦化废水中常规污染物与典型污染物的存在、分布与形成机理，明确了典型污染物主要包括酚类、多环芳烃、杂环芳烃、含卤有机物（如二噁英）等。以分析检测限大于最大组分面积的1%为统计，鉴别到558种有机物。其中检出的44种酚类物质含量最高，占焦化废水COD值的70%~75%。低环的萘、菲、苯并[a]芘为多环芳烃类化合物典型代表，被检测到的58种多环芳烃总浓度在0.3~0.5 mg/L之间。在144种含氮化合物中，喹啉类、吡啶类和吲哚类是典型代表。17种卤代有机物主要为氯代和氟代有机物，其中氯苯浓度达到25.4 µg/L。24种痕量二噁英类物质被检出，PCDD、PBDD是主要物种(7.5~18 pg/L)。 基于上述认识，建立了以自动化SPME和液-液萃取等为主要样品前处理手段的污染物分析方法；还建立了一种检测苯酚的盐结晶脱水-顶空-气相分析技术。 根据我们对焦化废水的认识以及4个工程的实践，发现O1/H/O2比传统A1/A2/O工艺的硝化需氧量降低15%、动力消耗降低约30%、污泥排放量减少25%。利用高通量Miseq测序方法研究焦化废水生物处理过程中关键微生物类群的结构特征，发现反应器中主要由Comamonas降解苯酚，由Thiobacillus降解氰化物和硫氰化物；通过PCA分析技术阐明了优势微生物菌属和环境因子之间的相关性。最后，总结归纳了焦化废水O1/H/O2生物工艺的降解模型。表现出如下优势：(1)负荷能力上的突破，进水负荷达到2.4 kg COD/(m3•d)；(2)通过新型反应器实现新工艺，明确同时除碳与短程脱氮技术；(3)对焦化废水的可降解性提出了新认识，实现B/C值0.5~0.6。另一方面，废水处理过程中毒性当量(TEQ)削减明显，在水质安全方面提出了有效的证明。 整个项目工作，开创了一套以O1/H/O2为生物技术的新工艺系统，发明了异重流污泥原位分离流化床以及协同混凝吸附作用原理的两种新型反应器，探索了从废水中分离能量物质并转化为高能气体、能量自给的同步除碳脱氮以及多段流态化臭氧催化氧化惰性污染物的三种新原理，结合焦化废水水质特征以及典型污染物形成与浓度信息，在研究、技术、应用方面进行了大胆的尝试，取得的认识与经验有助于解决我国煤化工行业面临的水污染问题。 2100433B

燃料化工废水成分复杂，毒性大，以煤化工废水最具代表性。目前尚未清楚该类废水中典型污染物的存在与状态及其在控制过程中的转化，水污染问题仍是行业发展的制约因素。本项目拟开展：应用SPME-GC/MS等手段研究废水水质组成与污染物作用关系的化学与生物特性，建立典型污染物的分类体系并阐明形成机理；利用分子生态学的方法，识别降解典型污染物的关键微生物菌群结构，筛选培养功能微生物，构建高效基因工程菌，强化典型污染物的降解；研究电化学过程协同好氧-水解流化床的工艺原理及典型污染物的降解动力学；对生物处理后尾水中典型难降解污染物，采用功能吸附剂结合超临界催化过程进行分子结构的转化与毁毒并阐明反应机理；基于强化的生物过程与优化的化学过程，解析典型污染物形成、转化与控制的化学关系，评价其安全性。研究成果为解决我国煤化工废水污染及保障生态安全提供技术理论支撑，为燃料化工过程典型污染物的减排与控制提供普适性方法。

《钢铁烧结烟气多污染物过程控制原理与新技术》主要介绍作者在钢铁烧结烟气多污染物过程控制原理与新技术方面的研究成果。《钢铁烧结烟气多污染物过程控制原理与新技术》共7章。第1章介绍烧结烟气污染物排放和控制现状；第2章揭示烧结烟气污染物的排放规律与特征；第3章阐明生物质燃料影响烧结的机理，开发强化生物质能烧结的技术；第4章研究烧结过程NOx生成行为和影响因素，开发低NOx烧结技术；第5章揭示烟气循环烧结的基本原理，构建适宜的烟气循环烧结模式；第6章研究PM10、PM2.5的排放特性、生成机理及迁移机制，开发调控PM10、PM2.5迁移的关键技术；第7章探讨源头减排、过程控制与末端治理有机耦合的高效减排技术。

废电路板是电子废物最具回收价值的部件，同时电路板制造过程使用多种有毒有害物质，不当处置极易释放进入环境。热处理过程是电路板处理处置重要的污染节点，本研究以此为对象，探讨该过程中污染物的释放特征及产生机制。项目按照计划书执行，取得的主要成果如下：氮气气氛下，苯系物、溴化氢和多环芳烃的排放因子在275-500℃范围内随温度升高不断增加。空气气氛下，多环芳烃和溴代二噁英的排放因子呈现先增大后减小的趋势，多环芳烃排放因子峰值为500℃时的8.56mg/kg，溴代二噁英排放因子峰值为325℃时的69.01mg/kg。重金属的排放因子Cu>Pb>Sb>Ni>Cr>Cd，Pb、Sb和Cu的毒性效应得分远大于其它三种重金属，需要重点关注。重金属挥发度随温度升高不断增加，平均挥发度Cd，Pb>Cr，Ni>Sb>Cu。空气气氛下，275-325℃为烘烤电路板拆解元器件作业温度区间，苯系物、溴化氢、多环芳烃、溴代二噁英的排放因子剧增，烘烤电路板具有较大潜在健康风险。氮气气氛下600℃左右为废电路板热解作业温度区间，多种重金属挥发释放进入环境或热解油中，会造成环境或热解产品污染，同时会影响铜的回收率。污染物产生机制如下：电路板加热至分解温度后，C-Br、C-C（Benzene）、C-O键断裂释放出溴化氢、丙酮、双酚A类和酚类及其溴代物；饱和结构在凝聚相中交联聚合成炭；部分主链断裂碎片形成颗粒释放；溴自由基参与反应生成溴甲烷、溴丙酮、三溴苯酚；以溴酚为前驱物，在不完全条件下生成溴代二噁英类物质；低熔沸点金属随温度升高而挥发释放；树脂分解产生的溴化氢会与铜和三氧化二锑等反应生成易挥发的金属溴化物随温度升高而挥发释放；部分主链断裂碎片形成颗粒后会吸附重金属而释放。 2100433B

以臭氧氧化-氯消毒为核心的再生水组合处理工艺是污水再生处理技术与工艺的重要发展方向，但氯消毒的毒性生成风险不容忽视。深入研究前置臭氧对氯消毒的毒性生成潜势的影响机制和控制原理，对优化污水再生处理工艺，保障再生水利用安全具有重要的意义。.本研究以控制再生水氯消毒的毒性生成风险为目标，围绕抗雌激素活性、(抗)甲状腺激素活性等新兴毒性效应，建立再生水氯消毒后毒性生成潜势评价方法。研究再生水在臭氧氧化过程中毒性生成潜势和物质组成的变化规律及操作条件等的影响；评价毒性生成潜势与水质指标之间的关联性，识别影响毒性生成潜势变化的关键有机组分和关键有机物。研究关键有机物在毒性生成潜势评价（氯消毒）、臭氧氧化过程中的毒性和官能团变化规律，掌握关键有机物的毒性生成与臭氧转化机制。综合以上成果，阐明再生水毒性生成潜势的控制原理，为保障再生水水质安全提供理论依据和技术支持。