重力驱动超滤技术处理高浊水的效能及机制研究

重力驱动超滤工艺(GDM)具有低维护、免清洗等特点,是农村净水的实用技术;然而,季节型高浊/暴雨型高浊给GDM系统稳定性造成了巨大挑战。研究构建了间歇曝气耦合GDM工艺直接过滤高浑浊度水,并探究了GDM工艺长期运行的通量稳定机制和净水效能。结果表明,GDM工艺可在无反冲洗条件下长期稳定运行,且耦合曝气后显著提升GDM稳定通量(38.81%),对UV254、氨氮、高锰酸盐指数的平均去除率分别达62.22%、31.04%、33.86%。间歇曝气可促使滤饼层变得疏松多孔,提升滤饼层内的微生物多样性,强化了生物滤饼层对污染物的降解效能。因此,GDM工艺可有效应对水源水季节型高浊/暴雨型高浊问题。

改良絮凝剂在高浊度及含油废水处理中的应用

依托Mannich反应在聚丙烯酰胺(PAM)上接枝二乙胺,合成叔胺型有机高分子阳离子絮凝剂(D-PAM),并用于高浊度水处理。通过比较不同的原料投料比、pH值、反应时间和反应温度,确定了制备D-PAM絮凝剂的最佳条件以及处理高浊度废水的最佳絮凝条件。结果表明,在摩尔比为PAM∶甲醛∶二乙胺=1∶0.7∶0.85、pH=9~11、反应温度45~50℃、甲醛反应时间t_(1)=1 h,二乙胺反应时间t_(2)=2 h,此时接枝效果最好。同时,该絮凝剂对高浊度废水有良好的处理效果,最佳絮凝条件为:在强酸或强碱条件下使用0.7 mL 1%D-PAM溶液、在300 r/min下快速搅拌4 min、然后180 r/min,搅拌7 min,静置沉降20 min,最高去浊率为99.81%。合成的絮凝剂在高浊度废水及含油废水的处理中具有一定优势,是一种可双功能处理废水的新型阳离子絮凝剂。

多重混凝沉淀处理高悬浮物矿井水试验及应用

针对冀中能源峰峰集团大淑村矿高悬浮物矿井水处理混凝剂投加量大,混凝沉淀效果差等问题,研究了混凝剂种类、絮凝剂种类、混凝次数、混(絮)凝剂投加方式及投加量、反应转速等因素对矿井水悬浮物去除效果的影响。结果表明:最佳混凝剂为PAC,最佳絮凝剂为CPAM,混凝次数为两次,最佳投加方式及投加量为一次投加70 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,二次投加20 mg/L PAC和0.3 mg/L PAM,PAC投加量较常规混凝减少了25%,最佳转速为快搅210 r/min,慢搅60 r/min,最佳条件下出水浊度降到1.39 NTU,浊度去除率可达99%以上。工程应用表明:采用二重混凝沉淀工艺处理高悬浮物矿井水,对悬浮物和浊度的去除效果显著,出水水质稳定达标,节省了部分水资源费和投药成本,具有良好的经济效益和环境效益。

强化混凝处理高浊度地表水的实验研究

采用实验室条件下的混凝实验研究了混凝剂(PAC)用量、pH值、助凝剂(PAM)用量、混合阶段转速和搅拌时间、絮凝阶段转速等强化混凝措施对高浊度地表水混凝处理的影响,确定了强化混凝优化反应条件和运行成本。结果表明:在最优混凝条件,即PAC用量为70 mg/L、pH=7、PAM用量为1.3 mg/L、混合阶段转速为400 r/min、混合阶段搅拌时间为0.75 min、絮凝阶段转速为80r/min时,高浊度地表水浊度去除率可达96.2%,剩余浊度低于7 NTU,运行成本为0.1644元/t。浊度去除率随着絮凝阶段转速(速度梯度)的增加总体上呈上升趋势,在80 r/min时达到最大值。

高密池在循环水排污水处理中的应用

针对某公司循环水排污水处理系统采用多介质过滤器+双膜的处理工艺存在耐冲击性能差,无法有效保证循环水排污的缺点,在原有工艺流程变更为高密池+多介质过滤器+双膜的处理工艺,变更后通过运行对得出高密池对循环水浊度、COD、铁、油等指标处理,3天内产水浊度由30~60之间降至10以下,20~26天,系统循环水浊度由300NTU左右下降至40NTU以下,总铁从30mg/L左右下降至7mg/L;COD从350mg/L最低降至190mg/L,在排水量仅为220m3/h的条件下,26天内循环水浊度、总铁、COD等指标取得大幅下降,说明高密池对上述指标去除具有良好性能。但高密池产水直接循环回循环水将对循环水缓释阻垢控制产生不利影响;高密池+多介质过滤器可有效作为双膜的预处理单元。

高速气浮池溶气效率与水处理效果的研究

本文以高速气浮池为研究对象,对比分析了不同溶气压力、不同回流比、不同释放高度条件下的溶气效率及浊度去除率。结果表明:溶气系统的溶气效率与浊度去除率呈现正相关,溶气效率能够决定高速气浮工艺的水处理效果。通过综合考虑能耗及水处理效果,确定溶气压力为0.40~0.45 MPa、回流比为8%~10%以及释放高度为1.3 m时的工况参数下高速气浮工艺处理效果最优,在此条件下,浊度的去除率均在80%以上。

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m3的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r1=300r/min,t1=10s;慢速絮凝强度:r2=120r/min,t2=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D3=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.

含沙高浊水架桥絮体的质量分形

处理含沙量在20～30kg/m3以上的高浊水时须采用高分子絮凝剂,然而对架桥絮体的构造特征却知之甚少,为此采用沉降及图像分析技术,探讨了含沙高浊水架桥絮体的分形结构特征。结果表明,稳态絮体具有多孔、开放的分形结构,渗透率较大。这种分形构造对絮体的混凝及沉降性能影响显著,质量分维值不同则沉速差异较大。

高浊度水混凝动力学机理与工艺设计

高浊度水混凝属吸附架桥作用机理 ,与常规低浊度水混凝工艺有显著差异 ,通过研究提出了其动力学作用机理 ,阐述了其最佳混凝工艺设计、运行要点。

含沙高浊水最佳絮凝条件的确定

在含沙量为85kg/m3的悬浊液中投加阳离子高分子聚合物,研究不同絮凝条件下絮体的自由沉速、结构密实程度、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律。利用“分维”作为定量控制参数研究含沙高浊水絮凝效果达最佳时的絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等),探讨了最佳絮凝条件下不同原始泥沙浓度对絮体分形结构的影响规律。实验得出85kg/m3泥沙絮体结构密实性达最佳时的水力剪切强度Gt值存在两个临界值:快速絮凝阶段G1t1=2350,慢速絮凝阶段G2t2=12420。

纳米级Al_2O_3陶瓷膜通量衰变实验研究

实验研究了纳米级氧化铝陶瓷膜处理高浊度水时膜通量衰减变化规律,比较了几种酸碱清洗剂(HCl、NaClO、 HNO3、NaOH)的作用及效果。发现在周期性反冲洗条件下,膜通量衰减明显减缓,而HNO3虽然清洗效果好,但由于具有很 强的腐蚀性,不宜作清洗剂。

超滤处理高浊度原水系统的正交试验设计

利用正交试验设计原理对超滤处理高浊度原水系统运行的操作参数进行了试验研究,通过4因素3水平的正交试验,找到了较优的操作条件,并对系统设计、选择操作参数进行了分析探讨。结果表明影响超滤处理高浊度原水系统运行的操作参数从主到次的顺序为:浓缩口压力(C)、进水口压力(B)、运行时间(D)及原水浊度(A);优方案为A1B3C3D1,即原水浊度为150NTU、进水口压力为90 kPa、浓缩口压力为50 kPa、运行时间为30 min。

强化水旋澄清池技术处理黄河高浊度水的试验研究

由于兰州段夏季黄河水的浊度较高,直接影响了自来水厂的正常运行,而目前水厂所用工艺无法满足高浊度水的处理要求,因此,采用自主研究开发的具有特殊结构的水旋澄清池对黄河高浊度水进行了强化处理的试验研究。研究结果表明:在多点投药混合方式下,强化水旋澄清池可提高浊度的处理效果;若在投加无机絮凝剂PAC后,再投加有机絮凝剂PAM进行复配作用,不仅可降低无机絮凝剂的用量,节约制水成本,而且提高了自来水厂的出水水质;结果也表明该水旋澄清池技术能够推广应用于黄河高浊度水的强化处理工艺中。

两性聚电解质在黄河高浊度水中的应用

本文合成了一系列不同阴、阳离子度的强碱弱酸型的两性聚电解质[丙烯酰胺(AM)-二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)-丙烯酸(AA)共聚物]。研究了阴、阳离子单体的配比对两性聚电解质分子量的影响;以及两性聚电解质阴、阳离子度对絮凝效果的影响。并将所合成的两性聚电解质作为絮凝剂,首次应用到黄河高浊度水的处理中。填补了国内两性聚电解质高分子絮凝剂应用于上水的空白。研究结果表明:在等电点范围内的两性聚电解质对黄河高浊度水的絮凝效果明显优于传统的非离子型、阳离子型及阴离子型絮凝剂。

几种絮凝剂的透光脉动性能研究

通过理论分析和实验研究,以流动高浊度原水为研究对象,首次考察了PAM、PAC、PAF和PFS几种絮凝剂在絮凝过程中的透光脉动值变化。结果表明,不同种类絮凝剂投加条件下所形成的絮凝体具有不同的特性,能及时反映各种变化因素对混凝效果的影响。

混凝浑液面沉速与混凝剂投加量的关系研究

探讨了黄河高浊度水混凝沉淀浑液面沉速与自然沉速之间的相关性,经过对实验数据进行线性回归提出了混凝过程中浑液面沉速与自然沉速、含沙量、PAM投加量之间的经验公式。运用该经验公式得出的浑液面沉速计算值与实测相对误差在0.43%～12.27%之间。

高浊高铁锰矿井水回用处理实验研究

针对高浊高铁锰矿井水的水质特性，分别采用普通石英砂、普通锰砂以及经过KMnO4溶液改性后的石英砂和锰砂等滤料进行除浊、除铁和除锰的过滤实验研究．结果表明，以上几种滤料具有良好的除浊效果，去除率达99％以上；且均能有效除铁，对铁的去除率在93％以上．经5％KMnO4改性后的锰砂滤料（滤速为6～8m／h）具有较好的去除铁和锰的效果，出水铁和锰浓度都在0．1mg／L以下，能够满足回用水的水质要求，且滤池启动快、除锰效果持续时间长．

高浊度矿井水处理中絮凝剂的优选研究

针对高浊度矿井水悬浮物含量大、粒径小、体积质量小、与絮凝剂亲和能力弱的水质特点,开展了以自制粉煤灰基复合高分子絮凝剂、聚合氯化铝、聚合硫酸铁为对象的优选试验研究.采用烧杯试验与反应器连续进样扩大试验相结合的方法,并就絮凝效果与综合成本进行分析.结果表明:在相同反应条件下,自制粉煤灰基复合高分子絮凝剂无论在普适性、处理效果,还是在处理成本方面都具有优势,适合在高浊度矿井水处理中推广拥有.

基于量纲分析的氧化铝陶瓷膜通量关联式的研究

通过量纲分析,建立了氧化铝陶瓷膜在处理高浊度水时,影响膜通量变化的压力、膜孔径、膜管长度、膜面流速、原水浊度、工作时间以及温度等因素之间的关联式.并通过试验,针对膜通量的快速衰减期以及相对平缓期,分别分析求解了各项系数.通过分析比较发现,20℃时关联式相对于实测数据的平均相对误差仅为1.5%,由此证明利用量纲分析得出的膜通量衰减关联式较好地反映了实验结果.

改性粉煤灰负载壳聚糖处理高浊水的研究

利用改性粉煤灰负载壳聚糖处理高浊水,研究了质量比、搅拌时间、投加量和pH对除浊性能的影响。结果表明,当壳聚糖与改性粉煤灰质量比为0.1、搅拌时间为30 min、投加量为3 g/L、pH为7~8时,除浊效果最佳,除浊率高达98%。