Development of combined coagulation-hydrolysis acidification-dynamic membrane bioreactor system for treatment of oilfield polymer-flooding wastewater

A combined system composed of coagulation, hydrolysis acidification and dynamic membrane bioreactor (DMBR) was developed for treating the wastewater produced from polymer flooding. Performance and mechanism of the combined system as well as its respective units were also evaluated. The combined system has shown high-capacity to remove all contaminants in the influent. In this work, the coagulant, polyacrylamide-dimethyldiallyammonium chloride-butylacrylate terpolymer (P(DMDAAC-AM-BA)), integrated with demulsifier (SD-46) could remove 91.8% of crude oil and 70.8% of COD. Hydrolysis acidification unit improved the biodegradability of the influent and the experimental results showed that the highest acidification efficiency in hydrolysis acidification reactor was 20.36% under hydraulic retention time of 7h. The DMBR proceeded efficiently without serious blockage process of membrane fouling, and the concentration of ammonia nitrogen (NH3-N), oil, chemical oxygen demand and biological oxygen demand in effluent were determined to be 3.4±2.1, 0.3±0.6, 89.7±21.3 and 13±4.7 mg/L.

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.

聚合硫酸铁对水中聚乙烯微塑料的混凝效果与机理研究

以聚合硫酸铁(Polyferric Sulfate,PFS)和聚乙烯(Polyethylene,PE)微塑料分别作为混凝剂和去除对象,通过改变混凝剂投加量、微塑料粒径、溶液pH值及共存污染物等系统地研究不同条件下PFS对PE微塑料的去除性能。采用X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT-IR)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和Zeta电位分析方法初步探讨混凝机理。结果显示:当PFS投加质量浓度为10~550 mg/L时,PE微塑料的去除率随着PFS投加质量浓度的增加而呈升高趋势;加入表面活性剂及碱性条件下,PFS具有更好的混凝沉降性能;在小于500μm的粒径中,PE微塑料粒径为50~150μm时的去除率最高;当混凝剂投加质量浓度为550 mg/L,pH值为8时,去除率可达到98.0%,且优于铝系和天然混凝剂。在六价铬-微塑料共存体系中,微塑料的去除效果未受到显著影响。同时,混凝剂对六价铬的最大去除率可达到15.9%。混凝机理分析表明,电荷中和和吸附架桥作用为PFS对PE微塑料的主要混凝机制。

聚合氯化铝絮凝机理探讨

聚合氯化铝（ＰＡＣ）是一种应用很广的无机高分子絮凝剂。就目前国内外对聚合氯化铝的研究状况，重点介绍了其形态分布及研究方法，水解—聚合机理、絮凝机理，各形态组分的结构以及表征其性质的参数，提出了Ａｌ３＋在水解过程中通过Ａｌ１３及六元环形成三维骨架结构及层状结构的聚合模式，并对ＰＡＣ今后应该着重研究的方向发表了看法。

Al-Ferron逐时络合比色法研究PACS中铝的水解聚合形态

制备了碱化度(B)及不同Al^(3+)/SO_4^(2-)摩尔比的系列PACS,用Al-Ferron逐时络合比色法研究了铝的形态分布,考察了碱化度(B)、Al^(3+)/SO_4^(2-)摩尔比、稀释作用及pH值对铝的形态分布的影响.实验结果表明,Al^(3+)/SO_4^(2-)摩尔比及溶液的pH值对铝的形态分布有较大的影响,稀释作用对铝的形态分布影响较小.Al^(3+)/SO_4^(2-)摩尔比愈小,pH值愈高,铝的水解聚合大分子及胶体粒子所占的比例就愈大.

果胶酸类物质的酶解及其对DCS稳定性的影响

选用两种商品果胶酶制剂,首先优化其酶解果胶类物质的反应条件,结果发现,两种果胶酶在pH值9.0,温度为60～70℃的较优条件下可以有效地酶解果胶类物质和马尾松化学机械浆DCS,降低其阳离子需求量(CD值)。在探求两种果胶酶酶解果胶类物质的机理时,得出在对PGA类物质(酸性果胶物质)进行果胶酸(盐)裂解酶(PGL)处理以降低CD值时,没有必要将其完全酶解成单体,而只需将其聚合度降为6左右即可。碱性果胶酶(PL)处理果胶时也有类似的结果。同时发现,在漂白浆DCS中的果胶类物质主要是以果胶酸的形式存在,在选用果胶酶时应选用PGL。马尾松化学机械浆DCS经PGL酶处理以后虽然对提高DCS的稳定性作用不大,但可以减缓其沉淀的速度。

混凝体系中铝盐水解行为及作用机制的研究与分析

采用Ferron逐时络合比色法对混凝体系中铝盐水解产物分布进行研究发现,铝盐在混凝体系发生水解反应获得的产物中Alb形态含量明显高于纯净水系,并且碱化度越低的铝盐,在适宜pH的混凝体系其水解产物中Alb形态含量上升越快,而Alc形态含量变化不明显。提出混凝体系中铝盐水解反应的作用机制,指出HCO3-对H+浓度的良好控制是保证铝盐水解反应效率、获取高浓度Alb形态的关键。

纳米二氧化硅填充星形溶聚丁苯橡胶/二氧化硅共凝聚胶的结构与性能

研究了有机化纳米SiO2分别填充星形溶聚丁苯橡胶(SSBR)和SSBR/SiO2共凝聚胶(N-SSBR)的结构与性能。结果表明,纳米SiO2在N-SSBR中的混入速度明显快于SSBR,N-SSBR中的SiO2粉体呈纳米尺度分散,N-SSBR的玻璃化转变温度较星形SSBR高1～2℃。有机化纳米SiO2填充N-SSBR硫化胶的物理机械性能比其等量填充SSBR硫化胶的优异,其Payne效应小,分散性更好,玻璃化转变峰向高温偏移,损耗因子峰值降低,且60℃下的内摩擦损耗较低。

聚合氯化铝(PAC)对腐殖酸有机溶胶混凝机理的探讨

采用一定铝总量［Ａｌ］Ｔ的不同羟铝比（ｒ＝［ＯＨ］／［Ａｌ］）的ＰＡＣ溶液对有机溶胶进行混凝实验．结果表明，聚合氯化铝表面张力（σ）与有机溶胶的ＣＯＤ去除率呈正相关．根据溶液表面张力与溶质水合能力的关系和不同羟铝比的聚合氯化铝中各种羟铝配离子的相对含量，探讨聚合氯化铝对有机溶胶的混凝机理．

无机-有机复合粒子制备方法综述

无机-有机复合粒子作为一种新型复合材料,结合了无机物和有机物的特点,已广泛应用于生物、医学、化工、电子、军事等领域。主要介绍无机-有机复合粒子制备方法——机械研磨法、异相凝集法、相分离法和单体聚合法。

含铁聚硅酸SPFS处理炼油工业废水的研究

以硅酸钠、稀硫酸和硫酸铁为原料研制了一种高稳定含铁聚硅酸 混凝剂 Ｓ Ｐ Ｆ Ｓ。实验了它对炼油工业废水的混凝处理能力以及对剩余污泥的脱水性能，并对其混凝机理进行了探讨。实验结果表明： Ｓ Ｐ Ｆ Ｓ在较宽的 ｐ Ｈ 值范围内对炼油工业废水具有良好的混凝处理效果，且破乳性能好；用于污泥脱水，具有投加量少、滤饼含水率低，且滤液澄清、透光性好的特点。其混凝效果明显优于 Ｐ Ａ Ｃ 和 Ｐ Ｆ Ｓ。

生物聚合硫酸铁絮凝剂去除废水中氟氯的实验研究

采用高效生物聚合硫酸铁絮凝剂对含氟、氯废水进行了混凝实验。实验结果表明:随着生物聚合硫酸铁絮凝剂投加量的增加,F^-、Cl^-的去除率升高;随着废水pH的增加,F^-、Cl^-的去除率先升高后降低,pH过低和过高都会破坏絮体影响絮凝反应效果。生物聚合硫酸铁絮凝剂去除F^-的最佳工艺条件为:投加量3.3%(体积分数),pH在5~6之间,反应时间5 min,F^-去除率达98.41%以上,残余F^-浓度为2.39 mg·L^(-1)以下,低于国家《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)规定的限值;生物聚合硫酸铁絮凝剂去除Cl^-的最佳工艺条件如下:投加量15%,pH在1.6~3.6之间,反应时间15 min,Cl^-去除率达56.26%以上,出水Cl^-浓度为437.42 mg·L^(-1)以下。进行了生物聚合硫酸铁絮凝剂与化学合成聚合硫酸铁絮凝剂絮凝对比实验,发现生物聚合硫酸铁絮凝剂具有絮凝效果好,二次沉淀少等优势。对实验数据进行动力学模拟,发现生物聚合硫酸铁絮凝剂对氟、氯离子吸附符合Lagergren二级动力学模型。

聚硅酸铁水解规律及混凝机理的探讨

以水玻璃、硫酸亚铁及氯酸钠为原料，用共聚法制备聚硅酸铁混凝剂（PSF），同时研究PSF的水解过程以及PSF与聚合硫酸铁（PFS）、复合铝铁（PFA）的微观品质（微观结构、形态尺寸及Zeta电位）及混凝性能，并结合水解形态分布及微观品质对PSF的混凝机理进行初步探讨．结果表明，PSF是由许多链节样物种连接而成的分维数很大的敞开式枝状结构，其平均粒径比PFS、PFA分别大近5、11倍，而PFS、PFA是由一些低分维数及尺寸很小的棒状或球状形态组成，PSF、PFS的Zeta电位相近，远远低于PFA（为PFA的1／20左右），PSF的形态尺寸及Zeta电位分布不均．在较宽的pH范围内（浊度为5．5—12NTU，Uk为5．5—10cm^-1），PSF的混凝效果明显优于PFS、PFA．PSF在纯水中的水解可以代表在地表水中的水解过程．PSF具有的特征微观品质使其在不同pH值范围内具有不同的水解形态分布，导致混凝机理差异很大．在宽泛的pH范围内（5〈pH〈9），PSF的3种水解形态Fe（OH），Fe（OH）^2＋及Fe^3＋稳定存在于水体中，是PSF在较宽pH范围内具有优异混凝性能的根本原因，也是PSF同时具有增强电中和／脱稳及架桥混凝机理的内在原因．微观品质、水解形态分布及混凝效果的对比合理解释了电中和／脱稳是混凝的前提条件，架桥是必要条件，二者要紧密配合才能取得高效的混凝效果。

固废基无机高分子混凝剂研究进展及改进途径

无机高分子复合型混凝剂具有优越的絮凝能力,但目前于基于固废资源化利用制备无机高分子复合混凝剂的相关研究缺乏系统性。本文介绍了三类固废基无机高分子复合混凝剂的制备工艺、性质特点,简述了其在水处理领域的应用、作用机理及存在的问题,并结合新型无机高分子复合混凝剂的研究进展,分析了固废基无机高分子复合混凝剂的发展方向。根据已有结果,文中指出需要从固废原料的化学组成,建立全面的固废资源,优化不同来源固废基无机高分子复合混凝剂的制备工艺;其次指出应进行混凝剂的物耗、能耗等技术经济分析,促进其规模化生产使用;并提出对污泥固废应进行循环资源化利用,关注制备过程中产生的无机盐,避免对水质的不良影响;最后表明,应加强混凝剂功能化研究,开发具有协同效应的固废基无机高分子复合混凝剂。

铝水解聚合形态对低温低浊水混凝效果的影响

以磨盘山水库低温低浊水为研究对象,利用Al-Ferron逐时络合比色法测定聚合氯化铝(PAC)中Al的不同水解聚合形态,确定Al形态分布情况;通过烧杯实验和中试试验,考察铝的不同水解聚合形态对低温低浊水混凝效果的影响.烧杯实验结果表明,随着PAC盐基度的增加Ala浓度不断减少,Alc浓度不断增加;Ala浓度高时混凝形成的絮体不易沉降,会增加原水浊度,降低pH值,可以有效去除水中大部分大分子有机物;Alb和Alc浓度高时水处理效果均较好,对pH的影响较小,相同投药量下Alb对有机物的去除效果优于Alc,但Alb更容易使生成的絮体复稳.中试实验结果与烧杯实验结果相符.

聚合硅酸铝铁与聚合氯化铝混凝除藻比较研究

针对武汉市莲花湖湖水,采用聚合硅酸铝铁(PAFSC)和聚合氯化铝(PAC)进行混凝实验,比较了两种混凝剂的混凝效果及原水处理前后藻类群落变化。主要结论如下:(1)无论在低投加量还是在高投加量时,PAFSC的除藻、除浊效果均明显优于PAC。聚合硅酸铝铁与聚合氯化铝投加量增加时,两种混凝剂对原水Chl-a和浊度的去除率均呈现先迅速上升再趋于平缓的过程;(2)PAFSC在去除藻类细胞、浊度方面均优于PAC;(3)PAFSC混凝处理微囊藻为主体的水华原水时,其效果比PAC更好。文章研究后表明:PAFSC是一种新型高效混凝剂,其混凝效果明显优于PAC,当水体以微型藻为主时,可使用PAFSC替代PAC,能提高混凝效果。

无机高分子铁钙铝混凝剂PFCA的研制及性能研究

复合型无机高分子混凝剂(IPC)能进一步提高煤泥水的处理效果,降低有机高分子助凝剂的用量。本研究在合成得到β-PFS溶液的基础上,引入钙铝离子共聚得到PF-CA液体产品。含Fe^(3+)8％的PFCA液样通过添加晶种和活化剂的方式,极易制成粉剂产品。本文还运用透射电镜分析了PFCA与水中煤粒相互作用的机理。

聚硅酸铁混凝剂除磷性能的研究

以水玻璃、FeSO4·7H2O及NaClO3为原料,制备了聚硅酸铁(PSF)混凝剂,同时研究PSF的水解规律,并研究了PSF与复合铝铁(PFA)的微观性质(微观形态及粒径分布)及其除磷性能,初步探讨PSF的除磷机理.结果表明PSF除磷作用主要是配位吸附,PSF除磷最佳的金属与磷的摩尔比为0.6～1.2,在该范围内PSF除磷效率比PFA高出30%多.PSF的除磷最佳pH范围为7～12,而PFA仅为11～12.对于近中性的一般水质,PSF更具实用性.