响应曲面法优化强化混凝工艺处理微污染水

为进一步提高微污染水中氨氮、有机物去除效果,采用响应曲面法对强化混凝工艺处理微污染水的影响因素和去除效果进行研究,实验以混凝剂投加量、助凝剂投加量和助凝剂投加点为影响因素,浊度、氨氮和COD去除效果为响应值,利用Design-Expert软件对实验数据进行处理,得到二次响应曲面模型,各因素间的交互作用对响应值的影响以及优化水平值。模型优化结果显示,强化混凝处理微污染水的最佳工艺条件为:PAFC投加量17.80 mg·L~(-1),PAM投加量0.39 mg·L~(-1),PAM于快速搅拌结束投加,此时浊度、氨氮、COD的去除率分别为68.03%、10.92%和30.2%,最终通过模型的验证证明了响应曲面法用于优化强化混凝工艺处理微污染水的可行性和有效性。     

高锰酸钾对藻细胞及胞外有机物的控制效果

以假鱼腥藻(Pseudoanabaena sp.)和颤藻(Oscillatoria sp.)等蓝藻(Cyanobacteria sp.)为优势藻群的深圳石岩水库水样为对象,研究高锰酸钾在氧化过程中藻细胞活性、胞外有机物DOC浓度、胞外溶解性有机物(DOM)的荧光特性变化,以及高锰酸钾预氧化强化混凝除藻和去除有机物的效果。在荧光显微镜下观察到,低浓度(0~1.5 mg·L~(-1))高锰酸钾对藻细胞的灭杀效果并不明显。较高浓度(5 mg·L~(-1))高锰酸钾则对藻细胞结构有一定程度的破坏,藻细胞的总数减少了28%。研究发现,高锰酸钾能够氧化藻细胞使其释放胞内物质,投加1.5mg·L~(-1)后胞外2-甲基异莰醇(2-MIB)与土臭素(GSM)浓度均有所升高。在高锰酸钾氧化过程中,胞外DOC和DOM荧光总量随氧化时间的延长均呈降低-升高-降低的趋势;5 mg·L~(-1)的高锰酸钾氧化10 min时就会引起芳香性蛋白质类物质和溶解性微生物代谢产物类物质的升高。高锰酸钾能够有效强化混凝去除藻类和有机物,聚合氯化铝(PAC)最优投加量为3 mg·L~(-1),高锰酸钾最优投加量为0.6 mg·L~(-1)。     

厌氧-接触氧化工艺二级出水混凝除磷

为解决厌氧-接触氧化工艺处理生活污水除磷效果欠佳的问题,采用聚磷硫酸铁(PPFS)对该工艺二级出水进行混凝除磷实验研究。考察了PPFS投加量、初始p H值、温度、浊度以及与助凝剂(聚丙烯酰胺)复配对除磷效果的影响。研究表明,PPFS可有效降低出水TP浓度,当投加量为40 mg·L~(-1)时,TP浓度能从3.71 mg·L~(-1)降至0.34 mg·L~(-1)左右,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准限值(TP≤0.5 mg·L~(-1))。利用PPFS对生物除磷工艺二级出水进行化学除磷是一种有效、可行的选择。     

可用于去除高盐废水中有机污染物的混凝-Fenton氧化联合工艺

以某环氧树脂生产厂产生的高盐有机废水为对象,对比研究了Fenton、Fenton-混凝、混凝-Fenton等工艺去除废水中有机污染物的效能。考察了Fenton反应中Fe2+、H2O_2投加比、初始pH、反应时间以及混凝反应中混凝剂种类、投加量等参数对处理效果的影响。结果表明:Fenton工艺的最佳条件为亚铁和过氧化氢投加比1∶20,投加量分别为25 mmol·L~(-1)和500 mmol·L~(-1),初始pH 3,反应时间120 min,TOC去除率为62.50%;混凝工艺选择Fe SO_4混凝剂,投加量为300 mg·L~(-1),TOC去除率为23.78%;废水经过Fenton-无混凝剂混凝、Fenton-混凝剂混凝、混凝-一级Fenton氧化和混凝-二级Fenton氧化工艺处理,TOC去除率分别为68.32%、71.51%、80.69%和89.27%。     

MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液

采用化学还原法制备纳米四氧化三铁,与聚合氯化铝(PAC)制备MFPAC磁性混凝剂,利用混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液,用单因素变量法确定实验的最佳运行参数。结果表明:MFPAC磁性混凝剂对COD和色度的去除效果优于单独投加混凝剂PAC,在纳米四氧化三铁与PAC的质量比为1∶3、MFPAC的投加量为1.5 g·L~(-1)、搅拌条件为转速为300 r·min-1下搅拌60 s、溶液pH值为7.5(垃圾渗滤液原水的pH值)、絮凝时间为30 min的最佳运行条件下,COD由5 810 mg·L~(-1)降低到2 173 mg·L~(-1),色度由1 658倍降低到556倍,其COD去除率为62.6%,色度去除率为66.5%;利用矿化垃圾作为吸附剂处理MFPAC混凝处理后的出水,在矿化垃圾粒径小于2 mm、焙烧温度为700℃、吸附剂投加量为40 mg·L~(-1)、pH值为9的最佳条件下,经过12 h的处理,COD和氨氮的去除率分别为56.7%和68.4%,最终出水的COD和氨氮的浓度分别为941 mg·L~(-1)和343 mg·L~(-1);最终,MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附工艺对垃圾渗滤液COD、色度和氨氮的去除率分别为83.8%、78.5%和74.3%。     

猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L~(-1)、120 mg·L~(-1)、3 g·L~(-1),转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO34--P浓度降为2 235 NTU、 3.84 g·L~(-1)、10 302 mg·L~(-1)、133 mg·L~(-1)和62.58 mg·L~(-1),去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L~(-1)和4 176 mg·L~(-1),利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

强化混凝-氧化处理含溴氰菊酯农药水库水

通过投加不同混凝剂、助凝剂和氧化剂,对含溴氰菊酯农药的某水库原水进行强化混凝-氧化处理,探讨了不同条件下对原水的处理效果.结果表明,当对水样仅作常规混凝处理时,聚合氯化铝(PAC)的处理效果优于其他混凝剂,最佳投加量为18mg/L,最佳pH为9,最高去除率可达64.5％.投加助凝剂可提高混凝效果,聚丙烯酰胺(PAM)助凝效果优于水玻璃.混凝后水样再用高锰酸钾(KMnO4)氧化处理,结果表明,在水样pH为5,KMnO4投加量为0.6mg/L,氧化时间为25 min的条件下,溴氰菊酯去除率最高可达82.4％.     

预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水

为了优化沉淀-微滤组合除碘工艺,开发预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺处理模拟含碘放射性废水,考察了小试实验的除碘效果、出水水质及连续出水、间歇出水模式的柱式膜污染情况。结果表明:使用Na_2SO_3作除氧剂、Cu~(2+)作催化剂对原水进行预除氧,投加量分别为150 mg·L~(-1)和1 mg·L~(-1);沉淀剂CuCl投加量为100 mg·L~(-1)。实验装置连续运行216 h,累积处理水量为2 160 L,运行稳定后,I-平均去除率为93.9%,出水水质较稳定,出水Cu2+须进行后续处理。产生污泥的体积较小,浓缩倍数为8 640。间歇出水模式有利于减缓膜污染,柱式膜的最终膜比通量降至初始膜比通量的47%。与沉淀-微滤工艺相比,预除氧-沉淀-柱式膜分离组合工艺装置简单,运行成本降低。     

高锰酸盐复合药剂强化混凝改善再生水景观湖水质研究

实验通过投加助凝剂以强化混凝沉淀过程,从而达到去除再生水景观水中的藻类。以PAC为混凝剂,高锰酸盐复合药剂(PPC)为预氧化助凝剂,通过烧杯实验确定PPC、PAC同时投加,最佳投量分别为1 mg/L、60 mg/L。生产性实验中,机械加速澄清池强化混凝对TP、叶绿素、藻密度的去除率分别为54%、32.3%和35.4%,湖水中TP、TN逐渐降低分别由4.9 mg/L、23 mg/L降至0.72 mg/L、10.3 mg/L。PPC提高了混凝沉淀对藻类的去除效果,改善了再生水景观湖水质,降低水中氮磷营养盐的含量。     

浓缩湖泊蓝藻液的加压混凝沉淀处理

为了提高蓝藻液浓缩效率,降低能耗,采用外加压力压破蓝藻气囊,使蓝藻失去气囊浮力易于混凝沉淀分离。采用中试实验研究了加压混凝浓缩蓝藻液的技术方法,优化了工艺参数,并进行了经济分析。结果表明,在原藻液含水率99.4%~99%时,最佳的混凝剂(PAC)投加量与干藻质量比为1/20,最佳的助凝剂(PAM)投加量与干藻质量比为1/1 500。浓缩后出水浊度在1~5 NTU之间,出水叶绿素a在10 mg·m~(-3)以内,浓缩藻泥含水率都小于97%,原藻液浓缩了3.52~5.51倍。加压破蓝藻气囊能耗0.008 k W·h·m~(-3),比现有高速旋转法破蓝藻气囊工艺节省能耗0.6 k W·h·m~(-3)。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl_2投加量小于400 mg·L~(-1)时均能促进产气,FeCl_2投加量为25 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值414.6 m L·g-1(VSadded),比对照组高28 m L·g-1(VSadded)。当NiCl_2投加量小于5 mg·L~(-1)时均能促进产气,在NiCl_2投加量为5 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值389.5 m L·g-1(VSadded)。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl_2投加浓度为25 mg·L~(-1)时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl_2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl_2最佳投加浓度为25 mg·L~(-1)。有机物去除率随着NiCl_2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl_2投加条件下(25 mg·L~(-1))能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

响应面法优化混凝处理西北农村水窖水

针对西北地区水窖水低温低浊且微污染的水质特点,采用混凝工艺实现水质提升。通过研究混凝剂投量、助凝剂投量、pH等单因素对浊度、高锰酸盐指数、UV₂₅₄、氨氮去除率的影响,并利用Design-Expert软件对实验数据进行处理,得到二次响应曲面模型各因素间相互作用对响应值的影响,以及其最佳水平。结果表明：采用PAC+PAM的组合处理窖水时,最佳工艺参数PAC投加量为52.08 mg·L^-1,PAM投加量为0.32 mg·L^-1,pH为8.03时,微污染窖水浊度、高锰酸盐指数、氨氮去除率分别为95.8%、81.1%、48.6%。且在浊度、高锰酸盐指数、氨氮模型中,各因变量的影响程度依次为：pH>助凝剂投加量>混凝剂投加量;助凝剂投加量>混凝剂投加量>pH;混凝剂投加量>pH>助凝剂投加量。通过模型可信度分析证明：响应曲面法用于优化混凝工艺处理水窖水的可行性和有效性,同时也为雨雪水等非常规水源水质的净化提供了技术参考。     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

响应面法优化克浅十油田废水的混凝沉淀工艺

以克浅十污水处理站原水为研究对象,采用混凝沉淀工艺,探讨优选出的复配混凝剂投加量、助凝剂投加量及静置时间对原水中浊度和总铁去除效果的影响.应用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析法,建立混凝剂对处理原水的二次多项式数学模型,确定了混凝沉淀去除原水浊度和总铁的优化工艺参数分别为:复配混凝剂投加量为152.15 mg/L、143.84 mg/L,助凝剂投加量为4.14 mg/L、4.32 mg/L,静置时间为11.77 min、11.22 min.在此工艺条件下回归方程得到的浊度和总铁的去除率预测值与实验值接近,且拟合性良好,误差介于3％～5％之间.通过均值内插法,对比浊度和总铁的多元二次回归方程,推导得出的2组最佳工艺条件均能满足浊度和总铁的去除要求.     

Fe/C微电解耦合H_2O_2氧化处理页岩气钻井废水

采用Fe/C微电解耦合H_2O_2工艺对经复合混凝处理后的某页岩气井钻井废水进行处理,考察了Fe/C质量比、Fe/C投加量、溶液pH值、气水比、H_2O_2(30%)投加量和反应时间对COD去除率的影响。结果表明,耦合工艺最佳实验条件为Fe/C质量比1∶1、Fe/C投加量500 g·L-1、溶液pH值2.5、气水比20∶1、H_2O_2(30%)投加量6 m L·L-1、反应时间120 min。最佳工艺条件下,页岩气钻井废水经处理后,出水COD质量浓度为89.54 mg·L~(-1),去除率达到81.60%。     

基于常规饮用水工艺羟基自由基处理高藻水

我国水体的富营养化日益严重,水源地出现季节性藻类爆发现象,严重威胁饮用水安全。以厦门市莲坂水厂各工艺段出水为研究对象,采用大气压强电离放电产生羟基自由基(·OH),分别对水源水、混凝沉淀出水、砂滤出水进行处理,处理时间为4.5 s。当注入总氧化剂浓度为1.8 mg·L~(-1)时,高藻浓度从25.3×104cells·m L~(-1)降到800 cells·m L~(-1);对混凝沉淀出水注入总氧化剂0.6 mg·L~(-1)、砂滤出水注入0.2 mg·L~(-1)时,藻细胞都未检出;·OH处理后CODMn、TOC及UV254均有明显降低,砂滤出水三卤甲烷小于8μg·L~(-1);检测的各项指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5479-2006)。因此,·OH可快速有效安全地杀灭高藻,为我国高藻水源地饮用水卫生安全保障提供技术支撑。     

中和-氧化-混凝法联合处理油田酸化废液

针对油田酸化废液成分复杂、处理难度大的问题,在对酸化废液主要污染物进行成分分析的基础上,通过对p H调节工艺、总铁及悬浮物等污染物去除工艺的研究,形成了中和-氧化-混凝-过滤的处理技术。重点研究了药剂种类、投加量、处理时间等因素对酸化废液处理效果的影响,并对工艺参数进行了优化:Na OH与Ca O质量比为3∶1,c(H2O2)=4 000 mg·L~(-1),氧化时间为20 min,c(PAC)=800 mg·L~(-1),c(PAM)=10 mg·L~(-1)。研究结果表明,酸化废液经最佳工艺处理后可达到回注水水质标准:ρ(悬浮物)10 mg·L~(-1)、ρ(油)30 mg·L~(-1)、p H值为6~9、F(腐蚀速率)0.076 mm·a-1。为酸化废液回注处理工艺、装置的设计及现场实施提供了理论依据与指导。     

强化混凝预处理削减中药废水的毒性

采用混凝法对毒性强,COD、SS浓度高,色度大的中药废水进行预处理。首先,通过对比研究聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)对中药废水急性毒性和对COD、SS的去除效果,确定投加方案为PFS(500 mg·L~(-1));其次研究了pH值、助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和壳聚糖(CTS)对PFS混凝效果的影响,并确定了最佳混凝参数。研究结果表明:当初始pH为7.0时,500 mg·L~(-1)PFS与8.0 mg·L~(-1)PAM配合使用对中药废水具有最佳混凝效果,COD、SS去除率分别达到38.6%、98.9%,急性毒性由EC50=8.12%的降低至EC50=41.35%,毒性级别由极强削弱至中等。     

电解催化氧化法废水处理机制研究

采用电解催化氧化法(electrochemical enhanced catalytic oxidation reaction)处理某高浓度有机废水(COD约10 000mg·L~(-1)),该工艺主要包括电解反应、催化氧化反应以及催化氧化反应后废水内循环进行电解反应等过程。开展了不同因素对废水COD降解效率影响的研究,并对反应降解机制和反应动力学进行了探讨。结果显示,内循环设计结合H_2O_2溶液投加量逐步增加的方式,使得体系在420 min反应时间内均保持着不断削减COD的能力。当FeSO_4·7H_2O初始投加量为0.6 g·L~(-1)、回流比R为0.5时,COD减少量可达9 340 mg·L~(-1)。反应过程中工作电流I及氧化还原电势ORP监测值的不断波动表明反应体系中有机物不断被降解,氧化还原环境不断地变化。该工艺耦合电解氧化和Fenton技术,协同因子约为1.48,且可极大提高废水混凝性能,反应60 min后经废水混凝处理可使COD去除率由4.27%提高至26.21%。     

螯合沉淀联合微滤法脱除电镀废水中的低浓度络合金属

针对电镀废水中络合金属采用常规硫化钠沉淀法难以脱除问题,选用螯合沉淀-微滤法对实际电镀废水中低浓度络合Fe、Cu、Zn和Cr进行深度脱除。重点考察了pH值,重金属捕集剂EDTC投加量,EDTC反应时间,絮凝剂PAC投加量及其共存金属等因素对Fe、Cu、Zn和Cr去除效果的影响,并对EDTC去除各金属的反应机制进行了对比研究。结果表明,在pH为7,EDTC为60 mg·L~(-1),反应时间为1 min,PAC为20 mg·L~(-1),反应时间为2 min,PAM为2.5 mg·L~(-1),反应时间为2 min条件下,经微滤作用后,出水Cu 0.020 mg·L~(-1)(0.3 mg·L~(-1)),Fe 0.43 mg·L~(-1)(2.0 mg·L~(-1)),Zn 0.37mg·L~(-1)(1.0 mg·L~(-1)),Cr 0.45 mg·L~(-1)(0.5 mg·L~(-1)),均低于《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的特别限值。Fe、Cu、Zn和Cr之间存在抢夺EDTC的竞争关系,而Fe、Zn对Cr的去除又具有一定促进作用。红外光谱图表明,EDTC脱除金属Fe、Cu、Zn和Cr的反应机制是一致的,EDTC与金属发生螯合反应,EDTC巯基中硫原子捕捉金属阳离子,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中金属。