Xử lý nước là gì? Các công bố khoa học về Xử lý nước

Trong những năm gần đây, Hà Lan đã nỗ lực đáng kể trong việc phát triển một quy trình xử lý kị khí tinh vi hơn, phù hợp cho việc xử lý các loại chất thải có độ mạnh thấp và cho các ứng dụng với thời gian lưu nước từ 3-4 giờ. Những nỗ lực này đã dẫn đến một loại quy trình bùn hoạt tính lên (UASB) mới, trong các thí nghiệm tại nhà máy thí điểm 6 m³ gần đây, cho thấy khả năng xử lý tải lượng không gian hữu cơ từ 15-40 kg nhu cầu oxy hóa học (COD)·m⁻³/ngày tại thời gian lưu nước 3-8 giờ. Trong nhà máy lớn quy mô 200 m³ đầu tiên của khái niệm UASB, các tải lượng không gian hữu cơ lên đến 16 kg COD·m⁻³/ngày đã có thể được xử lý một cách thỏa đáng với thời gian lưu 4 giờ, sử dụng chất thải củ cải đường làm đầu vào. Các kết quả chính obtained được từ quy trình trong phòng thí nghiệm cũng như trong các thí nghiệm nhà máy thí điểm 6 m³ và quy mô đầy đủ 200 m³ được trình bày và đánh giá trong bài báo này. Sự chú ý đặc biệt được dành cho các đặc điểm vận hành chính của khái niệm phản ứng UASB. Hơn nữa, một số kết quả tạm thời được trình bày từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm liên quan đến việc sử dụng khái niệm phản ứng USB cho quá trình khử nitrat cũng như cho bước hình thành axit trong xử lý kị khí. Đối với cả hai mục đích, quy trình này có vẻ khả thi vì những kết quả rất thỏa đáng liên quan đến khử nitrat và hình thành axit có thể đạt được với các tải lượng thủy lực rất cao (12 ngày⁻¹) và tỷ lệ tải lượng hữu cơ cao, tức là, 20 kg COD·m⁻³/ngày trong các thí nghiệm khử nitrat và 60-80 kg COD·m⁻³/ngày trong các thí nghiệm hình thành axit.

Các epoxide là những khối xây dựng đa năng cho tổng hợp hữu cơ. Tuy nhiên, các epoxide đầu có thể được coi là phân nhóm quan trọng nhất của những hợp chất này, và hiện chưa có phương pháp tổng hợp tổng quát và thực tiễn nào cho việc sản xuất chúng dưới dạng tinh khiết đồng phân. Các epoxide đầu có sẵn với giá rất rẻ dưới dạng hỗn hợp racemic, và giải quyết động học là một chiến lược hấp dẫn cho việc sản xuất các epoxide quang hoạt, với một phương pháp kinh tế và dễ thực hiện. Các chất xúc tác tổng hợp có sẵn (các phức cobalt chiral dựa trên salen) đã được sử dụng cho quá trình thủy phân không đối xứng hiệu quả của các epoxide đầu. Quá trình này sử dụng nước làm tác nhân duy nhất, không có dung môi bổ sung, và nồng độ thấp của một chất xúc tác có thể tái chế (<0,5% mol), và nó cung cấp các epoxide đầu rất quý giá cũng như 1,2-diol với năng suất cao và sự làm giàu đồng phân cao.

Xử lý vật lý hoặc tiền xử lý lignocellulosic liên quan đến việc sửa đổi cấu trúc siêu vi của các vật liệu như gỗ, rơm và bã mía. Các nền tảng sản xuất ra có thể được chuyển đổi bằng hóa chất. Các tùy chọn tiền xử lý khác nhau sẽ được thảo luận trong bối cảnh các sửa đổi siêu cấu trúc, polymer và hóa học đạt được. Các quy trình này có thể được phân loại như sau: (i) xử lý bằng hơi nước; (ii) xử lý bằng nước; và (iii) xử lý bằng organosolvolysis. Tất cả các phương pháp này đều có nguồn gốc từ các quy trình cơ nhiệt phát triển bởi ngành công nghiệp bột giấy hoặc tấm sợi. Việc áp dụng công nghệ cơ nhiệt theo trình tự dẫn đến phân tách nền tảng thành các phân số polymer chính: celluloses, hemicellulose và lignin với mức độ sửa đổi khác nhau. Một số khái niệm tiền xử lý hiện đã đạt quy mô thương mại và đang được áp dụng để sản xuất thực phẩm từ lignocellulosics cho động vật nhai lại. Các kỹ thuật tương tự cũng đang được thử nghiệm trong lĩnh vực năng lượng và hóa chất từ lignocellulosics.

Bài tổng quan này tóm tắt những tiến bộ gần đây trong việc thiết kế, chế tạo và ứng dụng các quang xúc tác nhạy cảm với ánh sáng nhìn thấy.

Một thí nghiệm trong chậu được thực hiện để so sánh hai chiến lược xử lý ô nhiễm bằng thực vật: tích tụ tự nhiên sử dụng thực vật siêu tích tụ Zn và Cd là Thlaspi caerulescens J. Presl & C. Presl so với chiết xuất cải tiến hóa học sử dụng ngô (Zea mays L.) được xử lý bằng axit ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Nghiên cứu sử dụng đất bị ô nhiễm công nghiệp và đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại từ bùn thải. Ba vụ mùa của T. caerulescens trồng trong vòng 391 ngày đã loại bỏ hơn 8 mg kg⁻¹ Cd và 200 mg kg⁻¹ Zn từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, tương đương 43% và 7% các kim loại trong đất. Ngược lại, nồng độ Cu cao trong đất nông nghiệp đã làm giảm nghiêm trọng sự phát triển của T. caerulescens, do đó hạn chế tiềm năng chiết xuất của nó. Quá trình xử lý bằng EDTA đã tăng đáng kể tính hòa tan của kim loại nặng trong cả hai loại đất, nhưng không dẫn đến tăng lớn hàm lượng kim loại trong chồi ngô. Chiết xuất Cd và Zn bằng ngô + EDTA nhỏ hơn nhiều so với T. caerulescens từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, và nhỏ hơn (Cd) hoặc tương tự (Zn) so với đất nông nghiệp. Sau khi xử lý bằng EDTA, kim loại nặng hòa tan trong nước lỗ chân lông của đất chủ yếu tồn tại dưới dạng phức hợp EDTA-kim loại, duy trì trong vài tuần. Hàm lượng cao của kim loại nặng trong nước lỗ chân lông sau quá trình xử lý EDTA có thể gây nguy cơ môi trường dưới dạng ô nhiễm nước ngầm.

Đài bài viết này trình bày một cái nhìn tổng quan về quá trình đông tụ trong xử lý nước uống. Bài báo nhấn mạnh tầm quan trọng của hóa học nước thô, nồng độ và loại chất hữu cơ tự nhiên (NOM), cùng với hóa học của các chất đông tụ. Các hạt khoáng và hữu cơ có thể ổn định trong nước nhờ vào các tương tác điện tích tĩnh, hiệu ứng ưa nước, hoặc tương tác steric từ các đại phân tử đã hấp thụ. NOM, thay vì các hạt ban đầu trong nguồn nước, có thể kiểm soát liều lượng và sự lựa chọn chất đông tụ. MOM bao gồm một hỗn hợp của nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau, bao gồm các phần không ưa nước (axit humic và axit fulvic) và phần ưa nước. Điện tích âm và cấu trúc hóa học của các axit không ưa nước ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học với các chất đông tụ, đặc biệt là các chất đông tụ dựa trên kim loại. Việc loại bỏ NOM với các chất đông tụ Al có thể liên quan đến các phản ứng thủy phân, phức hóa, lắng đọng và hấp phụ. Độ hấp thụ cực tím đặc biệt (SUVA) có thể được sử dụng để ước tính xem NOM trong nước có nồng độ cao hay thấp về axit không ưa nước và để ước tính sự loại bỏ DOC thông qua quá trình đông tụ. Việc tiền ozon hóa các nguồn nước chứa tảo có thể dẫn đến hiện tượng vi đông tụ hoặc làm suy giảm quá trình đông tụ tùy thuộc vào loại tảo, nồng độ và trọng lượng phân tử của chất hữu cơ ngoại bào (EOM), và liều ozon.

Các mẫu nước đầu vào (chưa qua xử lý) và nước thải (đã qua xử lý) từ 18 nhà máy xử lý nước thải (WWTP) tại 14 đô thị ở Canada đã được phân tích để kiểm tra dư lượng của một số loại thuốc kê đơn và không kê đơn. Nhiều loại thuốc trung tính và axit đã được phát hiện trong nước thải, bao gồm các chất giảm đau/kháng viêm, chất điều hòa lipid và thuốc chống động kinh, carbamazepine. Dư lượng đã được chiết xuất từ nước thải bằng phương pháp chiết xuất pha rắn, sau đó hoặc là methyl hóa và phân tích các thuốc axit bằng sắc ký khí/kỹ thuật khối phổ, hoặc phân tích trực tiếp các thuốc trung tính bằng sắc ký lỏng/kỹ thuật khối phổ nối tiếp. Các thuốc giảm đau/kháng viêm như ibuprofen và naproxen, cũng như chất chuyển hóa của axit acetylsalicylic, axit salicylic, thường được phát hiện trong nước thải cuối với nồng độ μg/L. Chất điều hòa lipid axit clofibric và thuốc giảm đau/kháng viêm diclofenac không được phát hiện trong bất kỳ mẫu nước thải cuối nào, điều này không nhất quán với dữ liệu từ châu Âu. Tiền chất của axit clofibric, clofibrate, không được kê đơn rộng rãi như một chất điều hòa lipid ở Canada. Tuy nhiên, các chất điều hòa lipid bezafibrate và gemfibrozil đã được phát hiện trong một số mẫu nước đầu vào và nước thải. Các thuốc hóa trị liệu ifosfamide và cyclophosphamide cùng với thuốc chống viêm phenazone không được phát hiện trong mẫu nước đầu vào hoặc nước thải, nhưng thuốc giãn mạch pentoxyfylline đã được phát hiện với nồng độ ng/L trong một số nước thải cuối. Sự phổ biến của carbamazepine với nồng độ cao tới 2.3 μg/L có thể được giải thích bởi việc sử dụng loại thuốc này cho các mục đích điều trị khác ngoài điều trị động kinh và khả năng chống lại việc loại bỏ trong các nhà máy xử lý nước thải. Tỷ lệ loại bỏ ibuprofen và naproxen dường như tăng cao ở các nhà máy xử lý nước thải có thời gian lưu giữ thủy lực cho nước thải lớn hơn 12 giờ.

Trong thời đại này, công nghệ nano đang ngày càng được ưa chuộng do khả năng giảm kim loại, bán kim loại và oxit kim loại xuống kích thước nano, điều này về cơ bản làm thay đổi các tính chất vật lý, hóa học và quang học của chúng. Hạt nano oxit kẽm là một trong những oxit kim loại bán dẫn quan trọng nhất với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Tuy nhiên, một số yếu tố như độ pH của hỗn hợp phản ứng, nhiệt độ nung, thời gian phản ứng, tốc độ khuấy, tính chất của chất bao phủ và nồng độ của tiền chất kim loại có ảnh hưởng lớn đến các tính chất của hạt nano oxit kẽm và ứng dụng của chúng. Bài đánh giá này tập trung vào ảnh hưởng của các tham số tổng hợp đến hình thái, pha khoáng vật, tính chất kết cấu, vi cấu trúc và kích thước của hạt nano oxit kẽm. Ngoài ra, bài đánh giá cũng xem xét ứng dụng của oxit kẽm như một chất nano hấp phụ để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước thải.

Các hormone steroid estrone (E₁), 17β‐estradiol (E₂), estriol (E₃), 17α‐ethinylestradiol (EE₂), và các dạng liên hợp của chúng đã được khảo sát trong một nhà máy xử lý nước thải nâng cao (STP). Nồng độ estrogen trong mẫu nước và bùn, được thu thập vào tháng 10 năm 2004 và tháng 4 năm 2005, đã được xác định bằng phương pháp sắc ký khí-spectrometric khối lượng và sắc ký lỏng-spectrometric khối lượng giai đoạn tandem. Đồng thời, hoạt tính estrogen được định lượng bằng cách sử dụng các dòng tế bào đáp ứng estrogen (MELN) để điều tra hành vi của tổng thể các hợp chất estrogen. Nồng độ estrogen tại đầu vào dao động từ 200 đến 500 ng/L, với tỷ lệ các dạng liên hợp chiếm hơn 50%. Các estrogen chính trong nước thải đầu vào là E₁ và E₃. Hoạt tính estrogen dao động trong khoảng từ 25 đến 130 ng/L tương đương E₂ (EEQs). Nồng độ estrogen và hoạt tính estrogen đo được ở đầu vào và trong nước thải đã qua xử lý sơ bộ tương tự nhau, cho thấy tác động yếu của quá trình xử lý sơ bộ đối với việc loại bỏ hormone. Ngược lại, cả nồng độ estrogen và hoạt tính estrogen đều giảm trong quá trình xử lý sinh học, với hiệu suất loại bỏ cao (>90%). Estrone, E₂, và EE₂ tồn tại trong nước đã xử lý dưới 10 ng/L, trong khi hoạt tính estrogen thấp hơn 5 ng/L EEQs. Lưu lượng khối lượng estrogen trong nước thải ra và bùn đại diện cho dưới 2% và 4%, tương ứng, của đầu vào. Do đó, phần của estrogen được hấp phụ vào bùn là rất nhỏ, và sự phân hủy sinh học là phương thức chính để loại bỏ estrogen. Cách tiếp cận kết hợp này, so sánh phân tích hóa học và sinh học, cho phép chúng tôi xác nhận rằng hầu hết hoạt tính estrogen xảy ra trong STP này, chủ yếu nhận nước thải sinh hoạt, là do hormone giới.

Bài báo này nhằm mục đích đo lường nồng độ metan hòa tan trong các chất thải từ các phản ứng UASB khác nhau (thí điểm, quy mô demo và quy mô lớn) xử lý nước thải sinh hoạt, nhằm tính toán mức độ bão hòa của khí nhà kính này và đánh giá tổn thất tiềm năng năng lượng trong các hệ thống như vậy. Kết quả cho thấy mức độ bão hòa metan, được tính toán theo định luật Henry, dao động từ ∼1,4 đến 1,7 trong các phản ứng khác nhau, cho thấy metan bị bão hòa quá mức trong pha lỏng. Các kết quả tổng thể chỉ ra rằng tổn thất metan hòa tan trong các chất thải kỵ khí là rất cao, dao động từ 36 đến 41% tổng lượng metan được tạo ra trong phản ứng. Những kết quả này cho thấy có sự tổn thất metan không kiểm soát đáng kể trong các nhà máy xử lý nước thải kỵ khí, điều này ngụ ý rằng cần nghiên cứu các công nghệ nhằm thu hồi khí nhà kính năng lượng này.