高锰酸钾与粉末活性炭联用工艺絮体粒径变化规律的研究

以河水为原水,在选择适宜水力条件的基础上,考察了混凝剂为硫酸铝(AS)、氯化铁(FeCl3),投加粉末活性炭(PAC)和高锰酸钾(KMnO4)强化常规处理工艺时絮体粒径的变化规律。试验中采用激光粒度仪在线多次测量絮体平均粒径,然后利用软件对数据进行处理,考察了不同药剂投量工况组合时浊度、UV254的变化情况。试验结果表明,投加不同量的PAC后,原水的粒径变化不大,但在PAC投量不同的条件下投加相同量混凝剂后,形成的絮体粒径差异明显;在PAC投量与混凝剂投量不变的条件下,投加不同量的KMnO4对絮体粒径的影响也较大;相同条件下,使用50 mg·L-1 FeCl3形成的絮体比60 mg·L-1 AS的大、絮体增长达到稳定所需的时间更短。

絮体粒径对生物絮团系统中硝化作用的影响

生物絮团进行50d的启动培养,通过300目筛网筛出3组不同粒径分组,分别为未分级絮体组、<50μm絮体组和>50μm絮体组。在3组反应器中分别加入10mg/L的总氨氮,以碳氮比为15的标准在反应器中加入葡萄糖,探究水体中氨氮的去除效果。试验结果显示,不同粒径的絮体组对总氨氮的去除速度差异不显著(P>0.05),硝化效率差异也不显著。利用高通量测序技术对生物絮体的细菌群落结构进行分析。检测结果表明,不同粒径絮体组在门、纲、属水平上的微生物群落组成基本相似,生物絮团培养过程中主要微生物类群隶属于6个纲:放线菌纲、α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、芽孢杆菌纲、鞘脂杆菌纲。在属水平上,红球菌属、微杆菌属、噬氢菌属、芽孢杆菌属为优势菌属,其余为副球菌属、假单孢菌属、水单胞菌属、分支杆菌属、丝状菌属等多个菌属和一些未知菌属。<50μm絮体组厚壁菌门(芽孢杆菌属)显著高于其余两组(P<0.05),粒径对厚壁菌门(芽孢杆菌属)的丰度影响显著。添加碳源可以提高微生物群落的多样性和稳定性。

微污染源水的混凝处理及絮体粒径研究

微污染源水的处理已经成为一个重要课题并在全世界范围内引起广泛关注,其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质。混凝是一种安全、实用、高效的水处理技术,而混凝剂是混凝技术的核心,选择一种合适的混凝剂至关重要。以硫酸铝(AS)、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、聚合氯化铁(PFC)等4种混凝剂处理微污染源水,再分别与助凝剂PAM、活化硅酸(ASI)复配使用,PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力,大大提高了絮凝效率。通过检测浊度、UV 254、絮体粒径3个指标,得出这4种混凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22、18、16、8 mg/L;与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1、0.1、0.05、0.2 mg/L;与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5、1.5、1.0、1.0 mg/L。另外,自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸,从而污染水质。分别使用聚丙烯酰胺(PAM)、PAC以及两者复配,通过检测混凝后的UV 254以及絮体粒径指标,得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8、100 mg/L,PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8 mg/L,证明复配可在低投加量下有效增强混凝效果。

三峡库区黏性泥沙在紊动剪切作用下的絮凝试验研究

采集三峡库区忠县黄花城河段黏性泥沙进行紊动剪切作用下的絮凝试验研究。试验装置主要包括沉降柱、絮体分离室和絮体图像采集系统,试验中采用振动格栅产生近似均匀紊流场,并通过ADV(Acoustic Doppler Velocimetry)测量流速来校核流体剪切率和格栅振动频率的关系。试验结果表明:(1)该黏性泥沙絮凝效果明显,絮体最大粒径Df,95为73~126μm、平均粒径Df,50为18~33μm,絮体粒径分布受紊动剪切率和泥沙浓度的影响较大;(2)随着紊动剪切率的增大(从3.84 s-1至30.07 s-1),Df,95呈先增大后减小的趋势;当剪切率为19.94 s-1时,Df,95达到最大值,大絮体(粒径大于96μm)的数量百分数也达到最大值;(3)相同紊动剪切率条件下,不同浓度(0.3~1.0 g/L)泥沙絮凝后的絮体粒径分布,基本符合"泥沙浓度越高,Df,95越大"的趋势。

聚硅酸金属盐复合絮凝剂形貌结构及性能研究

以硅酸钠、硫酸和硫酸盐为原料制备聚硅酸金属盐(PSMS)复合絮凝剂,通过红外光谱研究了金属元素与聚硅酸(PS)的相互作用情况,采用电子显微镜观察了PS、PSMS和相应简单金属盐(MS)的形貌,利用激光粒度分析仪分析了絮体粒径变化及破碎与恢复情况,并考察了PSMS在不同投加量下处理腐植酸模拟废水的效果。结果表明:PSMS的红外光谱图中有M—O—Si振动峰出现,扫描电镜显示PSMS的聚集单元表面异于PS的平滑,为细小不规整的晶体颗粒,并与相应硫酸盐(MS)形貌有一定关联。此外,无论是所形成絮体的粒径还是对腐植酸的去除效果,聚硅酸硫酸铝(PSAlS)和聚硅酸硫酸铁(PSFeS)均优于其它聚硅酸金属盐,PSFeS的絮体虽易破碎但破碎后恢复能力最好,且粒径最大而容易沉降。

聚铝钛基絮凝剂的电化学合成及其混凝行为和絮体特性研究

采用电渗析方法制备聚合氯化铝钛絮凝剂(PATC)并测试其混凝行为和絮体特性,通过控制不同的铝、钛摩尔比,电渗析时间和电解液浓度、反应液浓度来探究最佳制备条件。并测试不同铝钛摩尔比条件下制备所得PATC絮凝剂中水解聚合物含量、絮凝剂的碱化度和FT-IR图谱。结果表明:铝钛摩尔比1∶1条件下制备的PATC对地表水的处理效果最佳。在投加量为20 mg/L时,UV_(254)达到70%,出水浊度<1 NTU。在铝钛摩尔比1∶1条件下,PATC的聚合程度最高。此外,PATC在铝钛摩尔比1∶1条件下,絮体粒径为1800μm,强度因数为67.5%,恢复因数为46.9%,研究发现,铝钛摩尔比1∶1条件下制备的PATC优势最明显。为聚合铝钛基类复合型絮凝剂的电化学制备及混凝行为和絮体特性研究提供理论基础。

同心列管式静态混合器的结构参数与应用性能研究

同心列管式静态混合器利用管道边壁的边界层作用,强化形成准均匀各向同性涡旋,实现快速混合作用。试验结果表明,同心列管间距为100 mm、列管段数为3、列管段间设置导流锥的同心列管式混合器的混合效果最优。与普通孔板式混合器相比,在相同操作条件下可以节省15.8%的絮凝剂用量,同时使絮体的分形维数和粒径分别提高了11.8%和52.6%,使沉后水浊度降低了2 NTU左右。

管束列管式静态混合器的结构参数与应用性能研究

管束列管式静态混合器利用管道边壁的边界层作用,强化形成准均匀各向同性涡旋,实现快速混合。通过研究不同结构的管束列管式静态混合器对水处理效果的影响,发现列管总长与管长之比为1∶3、列管段数为3时,管束列管式静态混合器的混合效果最佳。与普通孔板式混合器相比,在相同的操作条件下,管束列管式静态混合器可以节省23%左右的絮凝剂用量,且其絮体分形维数Df和絮体粒径df分别较前者提高了17%和18%,降低沉后水浊度达2.0 NTU以上。

芬顿-混凝反应对藻类胞外有机物去除机制研究

文章探究不同反应条件下芬顿-混凝反应与铁盐(Fe2(SO4)3)混凝反应对铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)的去除效果。结果表明,在室温,pH=3,Fe2+/H2O2摩尔比为1∶1时,EOM的去除率达到最佳。Fe2+投加量为5 mmol/L时,TOC、UV254去除率分别达到70%、34%。通过三维荧光(EEM)与分子量分布(HPSEC)分析表明,藻类EOM中主要成分是亲水性大分子多糖和蛋白质,其次是疏水性类腐殖酸物质。单独的铁盐混凝反应表明混凝过程促进了芬顿反应对EOM的去除,EOM中亲水性大分子量物质的去除率很大程度是由Fe2+氧化为Fe3+通过混凝过程贡献。此外,在芬顿反应处理EOM过程中不同时间点絮体粒径受Fe2+投加量影响较大,形成的絮体粒径越小,TOC去除率越高。

阳离子表面活性剂改善污泥脱水性能的机理研究

研究了两种含有不同长度疏水链的阳离子表面活性剂CSG-1和CSG-2对活性污泥脱水性能的影响,探讨了两种活性剂在活性污泥体系中的作用机理。结果表明,投加约为干污泥质量10%的CSG-1可使滤饼的含水率降至78%左右,此时污泥的沉降效果较好,污泥毛细吸水时间(CST)也较短(约为62 s);与CSG-1相比,CSG-2虽可使滤饼含水率降至约74%,但其对污泥过滤性能和沉降效果的改善均较差。对CSG-1和CSG-2改善污泥脱水性能的机理研究表明,阳离子表面活性剂通过静电引力和范德华力而被吸附于污泥表面,改变了活性污泥絮体的特性,并引起胞外聚合物(EPS)的分布发生变化,从而改善了污泥的脱水性能,同时也导致了絮体颗粒粒径发生了显著变化。

市政污泥与造纸污泥的脱水性能差异及其调质机理

为比较不同来源、性质的污泥脱水性能差异和调质机理,以CST为脱水性能评价指标,选用不同类型的PAM对两种污泥分别调质,进一步考察了调质过程中CST、上清液浊度、中位粒径及表面形貌的变化趋势,系统研究不同污泥脱水性能差异的原因。结果表明:与市政污泥相比,造纸污泥沉降性能和脱水性能更好,这主要归因于其较大的污泥絮体粒径和较低的Zeta电势;相对分子质量为1000万-1200万的CPAM对两种污泥均具有较好的调质效果;造纸污泥调质初期污泥上清液浊度迅速下降,当CPAM用量为0.5mg/g DS时,浊度即比原污泥下降75.0%;调质过程中造纸污泥絮体粒径增长速度明显更快;结合SEM分析发现未调质污泥以片状结构排列,以最佳CPAM投加量调质后的污泥呈多孔三维结构,此时絮体强度较高,过调质后污泥絮体结构则发生一定的坍塌。造纸污泥由于有不溶性纤维长链作为骨架材料,调质后三维结构更明显。

缓流河道污染物关联解析及预氧化混凝特性

为解决城市缓流水体的黑臭问题,探索高效河道水治理技术,本文以缓流河道水为原水,采用激光粒度散射技术对河道原水颗粒物粒径进行分析,发现河水颗粒物中值粒径的季节性变化趋势与浊度、COD的变化趋势一致,且在6月和9月出现峰值.采用铝系(Al系)和铁系(Fe系)共6种混凝剂进行单独混凝和预氧化混凝实验.结果表明:预氧化可以破坏包裹在颗粒表面的有机涂层,快速改变颗粒Zeta电位,强化混凝作用,减少混凝剂投加量,有效控制河道颗粒物与营养盐等物质的聚集及增长.同时发现Al系混凝剂混凝过程絮体成核与生长的变化速率普遍大于Fe系混凝剂,Fe系混凝剂絮体平均粒径变化速率为6~11μm/min,而Al系混凝剂则普遍大于20μm/min.

淀粉接枝丙烯酰胺共聚物与聚合氯化铝复配处理高岭土废水

采用淀粉接枝丙烯酰胺共聚物(St-g-PAM)与聚合氯化铝(PAC)复配处理模拟高岭土废水,考察了PAC用量、St-g-PAM用量、pH值与混凝温度对废水浊度去除率与絮体平均粒径的影响。通过正交实验获得了最佳工艺条件:PAC用量为25 mg/L、St-g-PAM用量为8 mg/L、pH值为6.5、混凝温度为25℃,在此条件下,高岭土废水的浊度去除率为98.89%,絮体平均粒径为1.211 mm。

不同混凝剂处理低温低浊水

针对低温低浊水处理难度大的问题进行了一系列的混凝实验,实验结果表明,随着混凝剂投加量的增加,剩余浊度呈现先降低后升高的趋势,单独使用HPAC时,剩余浊度在投加量为14 mg/L时达到最低(2.39 NTU)。pH值对余铝含量具有重要的影响,3种铝系混凝剂均在pH=7.0时余铝含量达到最低。Al Cl3对水中有机物的去除率较其他3种混凝剂低。絮体形成与破碎受搅拌强度的影响很大,当破碎强度增加到50 r/min,使用PACl、HPAC、Fe Cl3作混凝剂时絮体粒径下降不明显,当破碎强度增加到100 r/min时,絮体粒径有明显的下降。破碎结束后,絮体粒径有所恢复,但是并不能增长到破碎前的粒径。PACl、HPAC以及Fe Cl3形成的絮体的沉降性较好,上覆水浊度下降较快,经过3 h的沉降后,剩余浊度分别达到1.82、1.44和0.97 NTU。

陶瓷生产废水强化混凝回用工艺优化及经济分析

针对陶瓷生产废水悬浮物高、浊度高、有机污染物含量少等特点,基于混凝Zeta电位及絮体粒径分布特征,筛选出适合处理陶瓷生产废水的混凝剂。以混凝沉淀出水浊度为优化指标,通过比较混凝剂投加量和沉淀时间对天津某陶瓷厂生产废水的混凝处理工艺进行优化。试验结果表明,在原水浊度为2 100 NTU、p H值为7.91、温度约为20℃条件下,投加70 mg/L的PAC和5 mg/L的PAM,沉降60 min,出水浊度为2.96 NTU,去除率达到99.86%。经过半年的实际运行,改进工艺的出水水质满足生产回用要求。经济分析表明,采用PAC+PAM强化混凝工艺处理陶瓷生产废水并回用,具有较好的经济效益。