絮体老化与调节对回流进水及混凝的影响机制

为探索絮体老化与pH值调节对回流进水颗粒组成及混凝的影响,采用激光粒度仪进行了絮体粒径分析并通过Al(OH)_(3)胶体(Al-gel)的老化实验探究了老化与pH值调节对絮体形态及性质的内在影响机制.结果表明,原水颗粒物粒径呈现单峰分布,絮体回流进水颗粒物粒径呈现双峰分布,并且回流进水颗粒d_(50)随着絮体老化时间的增加而减小;由于絮体回流提高了颗粒物与混凝剂接触机率和碰撞效率,因此加快了絮体的生长;絮体在pH=5的环境下老化12h后进行回流混凝的絮体粒径生长速率最高(1.16μm/s)并且生成的絮体具有较大的分形维数(2.35).Al-gel的老化实验结果表明,絮体老化过程会涉及羟桥反应和结晶反应并导致絮体的表面活性基团数量减少,从而不利于与原水颗粒物的相互作用.pH值调节对絮体产生不同的影响,pH=5的条件下进行老化会加速絮体的羟桥反应和结晶反应,而pH=9的条件下进行老化则会涉及溶解-沉淀-结晶反应.

颗粒物对混凝过程及超滤膜污染的影响

以nm-SiO_(2)和μm-SiO_(2)体系为研究对象,使用3种不同Al形态的混凝剂(AlCl_(3)、Al1_(3)和Al_(30))进行混凝-超滤实验,考察不同pH值下SiO_(2)去除率、出水余Al及混凝预处理对膜通量的影响,借助马尔文激光粒度仪、SEM、BET和AFM表征絮体性质及在超滤膜表面的分布和作用力.结果表明,nm-SiO_(2)体系中SiO_(2)去除率均低于μm-SiO_(2)体系,在纳米颗粒物体系中投加混凝剂后膜通量从0.68分别提升至0.96(AlCl_(3))、0.86(Al_(13))和0.87(Al_(30)),微米颗粒物体系中投加3种混凝剂后膜通量从0.79提升至0.80~0.84.微米级颗粒物是颗粒间的碰撞,纳米级颗粒物主要以团聚态的形式碰撞.低聚态铝(Al_(a))和颗粒物形成絮体的粒径均大于150μm,体系zeta电位为负与膜表面产生斥力;在中性条件下Al_(13)与颗粒物形成絮体的强度因子远高于AlCl_(3)和Al_(30),中聚态铝(Al_(b))将膜孔内部较小颗粒物堵塞形成的不可逆膜污染转移成膜孔表面的可逆膜污染;高聚态铝(Al_(c))具有较强吸附架桥和网捕卷扫能力,无定形、不规则的团聚态小颗粒在这一过程中形成较大絮体缓解膜污染.

AlCl_(3)和Al_(13)对给水厂污泥调理效果的比较

为比较2种铝盐混凝剂AlCl_(3)和Al_(13)对给水厂污泥调理脱水的效果,通过测定污泥调理前后的毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、溶解性有机污染物含量(DOC)、上清液余铝含量以及调理过程中絮体粒径和分形维数的变化,并结合三维荧光谱图分析溶液中有机物的组成和含量,来评价2种调理剂的调理效果。结果表明,以Al含量计,Al_(13)和AlCl_(3)的最佳投加量分别为0.336和0.800 g·L^(−1);在最佳投加量下,Al_(13)和AlCl_(3)调理后的污泥CST分别为33.1和34.8 s、污泥比阻分别为4.98×10^(12)和5.45×10^(12) m·kg^(−1),Al_(13)在投加量较少的情况下便可取得良好的脱水效果。结合扫描电镜图和絮体粒径动态变化可知,Al_(13)在调理过程中形成的絮体相对AlCl_(3)絮体粒径较小,二者分形维数差别不大。在处于最佳投加量时,Al_(13)调理污泥上清液DOC和余铝分别为14.27和1.20 mg·L^(−1),小于AlCl_(3)的21.93和154.00 mg·L^(−1),可知,经Al_(13)调理的污泥上清液更适合回用。本研究结果可为给水厂污泥化学调理脱水药剂的选择提供参考。