无机混凝剂的研究及应用进展

介绍了无机混凝剂的发展历程,其中主要包括铁盐混凝剂、铝盐混凝剂、钛盐混凝剂,重点论述了一种新型混凝剂(锆盐混凝剂)的作用机理以及研究进展,并在此基础上对锆盐混凝剂在未来研究及应用的方向做出了总结与展望。

无机金属混凝剂的应用与发展

首先介绍了传统铝盐混凝剂和传统铁盐混凝剂的作用机理及优缺点,对二者的优缺点进行对比;基于二者存在的问题介绍了无机高分子铝盐和铁盐混凝剂的应用及其优缺点;最后介绍了一些以聚合铝铁加入其他酸根混凝剂的优势和应用,还介绍了如钛盐等新型的金属混凝剂,并对混凝剂的发展前景进行展望。

阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能研究

混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为改性单体,采用接枝共聚技术,制得一系列电荷密度(CD)不同的阳离子改性木质素混凝剂(LN-CD).以南京仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,测定了活性污泥经系列LN-CD调理后的泥饼含水率(FCMC)、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)和压缩系数(s),系统考察了LN-CD污泥调理性能;结合污泥絮体结构、泥饼表面形貌和污泥中胞外聚合物(EPS)不同形态及成分含量与分布变化情况,详细讨论了LN-CD混凝剂的污泥脱水机理.研究结果表明,LN-CD具有良好的污泥调理效果,CD是影响LN-CD脱水性能的重要因素,CD越高污泥脱水效果越佳,其中经CD最高的LN-CD1调理后,FCMC、SRF、CST和s分别为:68.91%、0.89×10^(12)m·kg^(−1)、15.0 s及0.81;且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密,污泥中不同形态EPS含量及蛋白质与多糖组分也均有效下降.这是由于LN-CD通过电中和及粘结架桥作用有效聚集污泥颗粒,对EPS结构造成破坏,释放出结合水;此外,木质素本身特有的芳环结构不仅可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用有利于改善泥饼可压缩性,增强其泥饼渗透性,同时其疏水性能还可通过疏水缔合作用与EPS中疏水片段结合有效压缩EPS,从而进一步提高其污泥脱水性能.综上所述,LN-CD制备简单,绿色环保,污泥调理性能优良,其在污泥脱水中应具有良好的应用前景.

PAC/PDM复合混凝剂对模拟印染废水混凝脱色效果研究

采用混凝烧杯实验,以脱色率和CODMn去除率为指标,研究特征黏度(0.63 dL/g、1.53 dL/g、2.63 dL/g)及复配比例(15:1、10:1、5:1)系列化的复合混凝剂PAC/PDM对模拟印染废水的混凝脱色效果和机理。结果表明,PAC/PDM具有良好的混凝脱色效果。其中,PAC/PDM(2.63/10:1)对活性红、活性蓝的混凝脱色效果最好,其最佳脱色率分别为98.67%、90.83%,最佳CODMn去除率分别为86.44%、80.79%;PAC/PDM(0.63/15:1)对分散红、分散深蓝的混凝脱色效果最好,其最佳脱色率分别为99.30%、99.18%,最佳CODMn去除率分别为86.49%、86.41%。结合Zeta电位测定及絮团形貌观察,PAC/PDM处理模拟印染废水的混凝机理主要是电中和吸附架桥。

复合混凝剂中Ca^(2+)对高溶解态磷坑塘水混凝效果的影响

文章以Ca^(2+)改性后的AlCl_(3)和PACl作为混凝剂进行混凝实验,通过出水浊度、余铝、总磷、絮体粒径及有机物组成等分析改性后混凝剂的作用机理,探讨混凝剂中存在的Ca^(2+)对高磷坑塘水混凝效果的影响机制。浊度去除方面,低投加量下Ca^(2+)可明显降低出水浊度。当投加量为0.10 mmol/L时,PACl出水浊度下降了33.52 NTU,AlCl_(3)出水浊度下降了28.72 NTU。余铝去除方面,当AlCl_(3)作混凝剂时,Ca^(2+)可以通过增加混凝剂的电中和能力来降低出水余铝浓度。溶解态磷去除方面,Ca^(2+)与磷酸根反应或通过压缩双电层和吸附电中和作用来增加溶解态磷的去除率。当投加量为0.20 mmol/L时,Ca^(2+)浓度为0.9 mmol/L,PACl溶解态磷去除率较未改性前提高16.1%。絮体粒径方面,Ca^(2+)可以促进颗粒之间脱稳凝聚,增加絮体粒径和分形维数,AlCl_(3)在0.20 mmol/L投加量下絮体粒径增加79μm。并且Ca^(2+)的加入使AlCl_(3)生成的絮体抗剪切能力更强,但是絮体受到破坏后更不容易恢复,使PACl形成絮体强度因子和恢复因子变大。有机物去除方面,Ca^(2+)可以提高有机物的去除率。对于0.20 mmol/L投加量,Ca^(2+)为0.06 mmol/L投加量条件下AlCl_(3)改性后混凝剂荧光响应值由1100降至800。

新型聚镧混凝剂的制备及其在低温低浊水中的深度除磷性能

针对铁铝盐混凝剂在低温低浊水中深度除磷性能欠佳的问题,基于镧和磷酸根具有特异性亲和力的特性,选用溶胶-凝胶法以不同镧源、有机配体和原料(酸、碱、醇、水)配比制备了一系列聚镧混凝剂(LXC),所得材料中镧的质量分数均为30%~33%,混凝絮体颗粒尺寸达1600μm,且在5 min内即可完成沉降过程。以LaCl_(3)和聚氯化铝(PAC)为对照样品,评估了LXC对学校河水[温度为4~6℃,磷质量浓度为(1.0±0.1)mg/L]、阳澄湖水[温度为4~6℃,磷质量浓度为(0.1±0.3)mg/L]和石湖水[温度为4~6℃,磷质量浓度为(0.8±0.2)mg/L]的深度除磷、除浊性能。结果表明,相同投加量下LXC对不同水样的除磷效果均优于LaCl_(3)和PAC,适宜条件下混凝出水中残余磷质量浓度低于0.02mg/L,均达到深度除磷效果。该研究为深度除磷、缓解水体富营养化提供新的解决思路。

基于生物混凝剂的太湖蓝藻生物质气浮收获与微波干燥中试系统研究

文章提出一种基于生物混凝剂的蓝藻生物质混凝-气浮收获与微波干燥工艺,开发了处理量为20 m^(3)/h的中试系统。在太湖的连续运行结果表明:该系统对蓝藻生物质的收获效率高达95%,脱水后生物质的含水率可降低到85%以下;经微波连续干燥10 min后,生物质含水率可以降低到10%以内,且微波干燥对生物质中的蛋白质和糖类等主要营养物质的含量没有影响。经济性分析和成本敏感性分析结果表明,蓝藻生物质的收获与干燥总成本为4134.1元/t,其中生物混凝剂成本占50%以上,蓝藻生物质处理成本与生物混凝剂用量和成本以及微波干燥量密切相关。

聚硅酸氯化铁锆混凝剂的制备及性能研究

为解决微污染水体中无机、有机污染物问题,开发绿色安全的混凝剂,以硅酸钠、氯化铁、氯化锆为原料制备聚硅酸氯化铁锆。选取高岭土和黄腐酸(FA)分别模拟微污染水体中无机和有机污染物,采用单因素法探究混凝剂的最佳制备条件和混凝条件。实验结果表明:在n(Fe)/n(Zr)为0.3、n(Fe+Zr)/n(Si)为1.0、碱化度为0.3的条件下聚硅酸氯化铁锆性能最好;在水样pH为7~8、投加量为2.5 mL/L、水样温度为15~20℃的条件下聚硅酸氯化铁锆效率最高,浊度和UV_(254)去除率分别为98.81%和83.58%。采用SEM、FTIR、XRD进行结构表征,可知聚硅酸氯化铁锆是聚硅酸和Fe^(3+)、Zr^(4+)络合成一种无特征衍射峰的无定型聚合物。

扩散控制条件下铝基混凝剂除低浓度磷的效果研究

该研究比较了不同浓度AlCl_(3)和Al_(13)铝基混凝剂在深度不同的情况下对不同磷形态的去除特征。结果表明:AlCl_(3)表现出优异的控磷能力,AlCl_(3)能够在2 h静沉后使总磷(TP)下降至9μg/L,并可在较短时间内降低溶解态磷,而Al_(13)对吸附态磷的去除效果更好;AlCl_(3)和Al_(13)都有助于表层水中颗粒态磷的去除,在pH=7.5的条件下,磷以Al-P沉淀的形式得以去除;AlCl_(3)具有更优的有机物去除能力,能够在0.5 h时使DOC浓度快速降低。研究结果可为选择合适的控磷药剂和投药量提供参考,有助于制定原位磷污染控制策略及维护生态健康。

复配混凝剂预处理促进剂CBS生产废水工艺的研究

研究复配混凝剂预处理促进剂CBS生产废水工艺。结果表明:在复配混凝剂用量为3.0 kg·t^(-1),混凝反应pH值为7.5,温度为55℃条件下预处理,促进剂CBS生产废水CODcr去除率达72%以上,多效蒸发蒸汽用量降低,蒸发效率提高,多效蒸发出的盐满足工业用盐要求,蒸馏中水经生化处理后水质满足回用要求,节约了清水用量。

新型混凝剂应用于水处理的研究进展

在污废水治理过程中,混凝技术因其操作简便、处理经济、效果显著等特点应用广泛。随着整个社会和环境的发展,传统混凝剂逐渐满足不了标准和实际治理的要求,因此,新型混凝剂的研究成为发展趋势。文章综述了新型混凝剂的种类,阐述了混凝由传统混凝剂到新型混凝剂的发展历程,并总结了新型混凝剂在水体富营养化及其它水处理领域的应用,以及对未来混凝剂的研发方向进行展望。

集成学习框架下的水厂混凝剂智慧投加预测模型构建

为解决水厂混凝剂投加过量或不足的问题,同时兼顾并及时响应原水水质变化,构建集成学习框架下的混凝剂智慧投加预测模型。在数据预处理阶段,引入除浊率对原始数据集进行筛选,降低不合理投加数据在训练数据中的占比。特征工程中,以前馈控制理论建立进水水质、水量与混凝剂投加流量非线性关系,同时采用自相关、偏相关系数分析得出时序特征并作为模型输入。系统模型划分长期模型、中期模型、短期模型,各模型均采用Stacking集成学习框架,系统模型通过权重分配输出混凝剂投加预测值。结果表明,时序特征的引入使得模型预测性能得到显著提升,集成学习框架下的混合模型投加预测评估指标平均绝对百分比误差(MAPE)、R^(2)分别为3.78%、0.96,混凝剂预测投加流量与实际值相比节省约3.12%,可为水厂实现精准投加、降低水厂药耗提供一种可行的方案。

果皮混凝剂外加碳源对低碳源污水处理效果的影响研究

为了探究果皮混凝剂(HFP)外加碳源对低碳源污水处理效果的影响,采用序批式活性污泥法(SBR)进行试验,探究了HFP的投加量、HRT和进水pH值对模拟低碳源污水处理效果的影响。与乙酸钠对比,考察了HFP对于实际低碳源污水的处理效果。结果表明,对于模拟低碳源污水,在HRT为12 h,pH值为7,HFP投加量在40 mL/L时对NH4+-N和TN的去除率分别达到86%和73%;在其投加量为40 mL/L,pH值为7,HRT为16 h时处理效果最佳,COD和TN的去除率分别达到89%和78%。在HFP投加量为40 mL/L,HRT为12 h,pH值为7时,对于实际低碳源污水中COD、NH4+-N的去除率与投加乙酸钠接近,TN去除率比投加乙酸钠时低6.6%。HFP作为外加碳源,能有效提高低碳源污水COD与TN的去除率,具有推广应用的潜力。

聚合钛系混凝剂水处理效能研究

为进一步探究聚合钛系混凝剂的处理效能,增强其处理能力,添加铝、铁及硅元素对聚合氯化钛混凝剂进行改性处理。结果表明,聚合氯化钛硅(PTSC)混凝效果优于聚合氯化钛、钛铝、钛铁,在投加量为80mg·L^(-1)、pH值为7,摩尔比为1∶1时,其处理率达95.3%,对低温水混凝效果良好。响应面法优化后的实验条件为:投加量为100mg·L^(-1),pH值为7,摩尔比为15∶1,混凝剂投加量与pH值、pH值与温度因素交互作用显著,扫描电镜结果显示,硅元素的添加增强了混凝剂吸附架桥能力。

几种无机混凝剂除浊性能的比较研究

本文以校园湖湖水为混凝对象,研究硫酸铁、氯化铝、聚合氯化铝三种混凝剂的混凝性能。研究表明,三种混凝剂浊度去除率均随着投药量的增加而增加,硫酸铁、氯化铝、聚合氯化铝的最高去除率分别为95.1%、87.1%和90.5%。在25℃~55℃范围内,三种混凝剂的除浊效率变化不大,氯化铝的除浊效率最为稳定,硫酸铁和聚合氯化铝的除浊效率先增加后减小。氯化铝在碱性条件下的除浊效率低于酸性和中性条件下,硫酸铁的除浊效率随pH增加而提高,聚合氯化铝在中性条件下除浊效率最高。在常温、中性条件下三种混凝剂均可得到较好的混凝效果。当以高岭土、膨润土为混凝对象时,聚合氯化铝和硫酸铁去除率均达90%以上。

天然混凝剂在水处理中的应用研究

混凝是水处理中常见的技术单元之一,混凝剂种类很多,其中天然混凝剂无二次污染,在水处理中具有独特优势和应用潜力,近年来广受关注。综述了天然混凝剂的分类、常见的改性方法,及其在水处理中的应用情况,总结了天然混凝剂应用于水处理中所面临的问题,展望了天然混凝剂未来的研究方向以及改进方法。

高效多功能纳米混凝剂的分子设计,作用机理与产业化

项目组针对水处理领域,复杂源水水质及复合污染情况下,传统水处理混凝工艺对微细污染物去除效率低、处理处置综合成本高等问题,在揭示传统混凝药剂形态转化过程及其理化特征演变基础上,通过分子结构设计优化及功能性化学组分的引入,开发了强化电中和效应的高电荷纳米药剂,优化絮体形态的无机-有机复配药剂,提高有机物去除的吸附-混凝耦合药剂等一系列多功能强化混凝新型药剂,构建了针对不同水体的多级絮体的形成与调控、反应过程的优化与监控体系,实现对不同复合污染特征水体的优化混凝技术的个性化设计,形成优化混凝-深度过滤耦合技术体系,有效提升了微细污染物的去除效果。项目所研发的高效多功能纳米混凝药剂与技术成功应用于145个水处理项目,服务人口6685.5万人,效益显著。

基于矾花图像识别的混凝剂智能投加系统研究

目前国内水厂大多采用经验法进行混凝剂投加控制,为实现水厂混凝剂投加智能化,本研究搭建了基于矾花图像识别的智能投药系统。该系统结合了YOLOv5矾花识别算法和Linear Regression加药决策算法,并在此基础上添加了一个7维的全连接BP神经网络,通过(563,7)的样本集(563条包含矾花数量、矾花平均等效直径、进水流量等7项参数的样本的集合)进行训练,计算确定每一层的最佳权重,得到最低损失值为0.018的线性回归模型。生产试验表明,矾花目标检测准确率为83.5%,预测投药量相比原有经验值降低11.0%。与传统控制方法相比,该系统时延性更低,可靠性更强,药耗更低,有效降低了水厂加药生产和管理成本。

果皮混凝剂的无机改性及其性能研究

为提升果皮混凝剂(HFP)的稳定性,采用硅铁元素对HFP进行改性,制备出无机改性果皮混凝剂(IMHFP)。以模拟生活污水为试验水样,通过混凝试验研究了IMHFP投加量、原水浊度、 pH值、沉降时间对其混凝性能的影响,对比研究了IMHFP与新鲜HFP的混凝性能与稳定性情况,并对混凝机理进行分析。结果表明,IMHFP对于浊度、色度与总磷的去除效果略优于HFP,二者对COD的去除效果基本相当;IMHFP具有更广的pH值适用范围(6~11)。储存一段时间后,IMHFP未出现变质现象,且其除浊和除色效果稳定;而HFP出现颜色加深和腐败现象,除浊率和除色率分别由新鲜HFP的91.21%和81.29%急剧下降至储存35 d后的78.33%和61.37%。

一种适用于废水站水处理的复合混凝剂

对柳钢本部废水站的混凝药剂进行了试验分析,提出了一种在废水站适用的复合混凝剂,并提出了可行的混凝试验方案。对现有在废水站使用的药剂和复合混凝剂的优缺点进行了比较,为本部废水站药剂的选用提供了指导意见。