混凝过程中微絮体形貌的AFM液池成像观测与表征

采用扫描探针显微镜液池成像技术,对混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,原子力显微镜液池成像技术可以对混凝过程中的微絮体进行形貌表征和数字描述,并证实在实际印染工业尾水的微絮凝过滤试验处理过程中,微絮凝时间为2min,搅拌强度为100s-1时可以达到优化的处理效果.这也说明液池成像技术能够较好的反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对环境微观界面过程的原位观测与表征.     

微絮凝加药过滤技术在油田废水处理中的应用

为了提高油田废水的处理效率,降低滤后水中油和悬浮物的质量浓度,通过系统优化改造开发了微絮凝加药过滤工艺。筛选确定聚合氯化铝铁和改性淀粉作为本工艺的絮凝剂,最佳投药量为3mg/L,经现场试验考察了本工艺对油田废水处理效果。结果表明,微絮凝加药过滤工艺滤后水中油和悬浮物去除率平均提高了50%和30%,远优于传统的直接过滤。说明油田废水经本工艺处理可达到油田回注水标准。     

微絮凝强化过滤工艺处理低温低浊水的实验研究

以北京市某水厂冬季沉后水为研究对象,分别采用常规过滤工艺和强化过滤工艺对其进行处理.通过改变聚合氯化铝(PACl)投加量、滤料粒径d和微絮凝时间,并结合水头损失、颗粒数、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等实验数据,对低温低浊水体强化过滤工艺条件进行了研究.结果表明,强化过滤工艺与常规过滤工艺相比具有较强的除浊、去除有机物和颗粒物的能力,当微絮凝时间为2min时可以得到较好的过滤效果;PACl投药量为1.5mg·L-1时,浊度可降到0.04NTU,而常规过滤工艺最多只能将浊度降到0.2NTU.在滤料选用方面,当滤料粒径d=0.6～1.2mm时滤后水中颗粒数(2～5μm)、浊度、COD等指标均达到最优值.同时,电感耦合等离子体光谱(ICP-OES)检测结果表明,滤后水中Al3+含量小于0.2mg·L-1,并未因二次投加PACl而升高,因此,不会对水的饮用产生任何健康和安全风险.     

原子力显微镜在环境样品研究与表征中的应用与展望

简要阐述了原子力显微镜仪器操作原理及最新成像技术发展情况;结合作者近期的研究工作,从环境微生物界面观察与表征、腐殖酸在微界面上的聚集行为观测、无机高分子絮凝剂的界面形貌及行为观察以及膜材料表面结构观测与表征等4个方面对原子力显微镜在环境领域内的应用情况作了概括介绍．最后,对原子力显微镜在环境微界面研究与表征中的应用前景进行了展望。     

微涡流絮凝工艺处理高浊水的数值模拟与响应面优化试验

针对微涡流絮凝工艺处理高浊水开展连续性工艺优化研究,采用计算流体力学(CFD)数值模拟软件,探究不同流量(流速)下絮凝区液流状态变化,确定最佳絮凝时间;应用响应面Box-Behnken设计方法,研究流量、混凝剂投加量与回流比及其交互作用对微涡流絮凝工艺处理高浊水效果的影响.结果表明:随着流量(流速)增大,絮凝区内湍动能...     

响应面法优化厌氧上清液除磷的研究

在用铁盐对厌氧段富磷上清液进行化学磷沉淀以实现磷的回收和达标排放的SBR系统中,为了减少铁盐化学除磷残余物可能对生物处理系统的影响,采用Box-Benhnken中心组合试验原理和响应面分析法,选择Fe:P、混凝搅拌强度、絮凝搅拌强度、搅拌时间等为自变量,残余铁离子为响应值,研究自变量之间的交互作用,以期优化化学除磷条件.通过Design-Expert 8.0软件得到1个二次响应曲面模型.得出最佳除磷条件:Fe:P比为1.40:1,搅拌强度为275r/min,快速搅拌时间为30s,絮凝搅拌强度为60r/min,絮凝时间为18min,沉淀时间为20min.在此条件下,化学混凝后残余铁离子浓度为0.37mg/L,化学除磷率大于97.66%.     

响应面法优化厌氧上清液除磷的研究

在用铁盐对厌氧段富磷上清液进行化学磷沉淀以实现磷的回收和达标排放的SBR系统中,为了减少铁盐化学除磷残余物可能对生物处理系统的影响,采用Box-Benhnken中心组合试验原理和响应面分析法,选择Fe:P、混凝搅拌强度、絮凝搅拌强度、搅拌时间等为自变量,残余铁离子为响应值,研究自变量之间的交互作用,以期优化化学除磷条件.通过Design-Expert 8.0软件得到1个二次响应曲面模型. 得出最佳除磷条件: Fe:P比为1.40:1,搅拌强度为275r/min,快速搅拌时间为30s,絮凝搅拌强度为60r/min,絮凝时间为18min,沉淀时间为20min.在此条件下,化学混凝后残余铁离子浓度为0.37mg/L,化学除磷率大于97.66%.     

氧化-微絮凝-高速过滤应用于再生水生产的研究

以中国北方缺水地区污水再生利用为目标,采用常规滤料双层过滤探讨高速微絮凝、氧化过滤再生水处理技术,试验通过不同的滤料级配、滤层厚度的对比试验;采用3种混凝剂和3种助凝剂做筛选试验,发现采用1#混凝剂,HFO助凝剂做絮凝氧化剂效果较理想,得出高速微絮凝氧化过滤工艺处理城市污水厂二级出水的工艺是可行的。试验装置的滤池单位面积周期产水量为50m3/(m2.h),最佳工艺条件下出水浊度去除率为92.21%,平均浊度为0.889NTU;COD去除率为55.58%,平均为22.33mg/L;PO34--P去除率为84%,平均为0.135mg/L;色度去除率为80.7%,平均为1.45度,完全符合GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水质》要求。     

微絮凝——直接过滤技术的研究与应用进展

对微絮凝—直接过滤技术在城市给水处理和城市废水的深度处理中的研究与应用现状做了概述 ,并对以后的研究工作提出一些建议。     

浅谈低温低浊水处理技术

低温低浊水处理是给水处理中的难题之一,本文分析了这种水质难处理的原因,从混凝剂的选择和生产的工艺、技术措施上探讨了低温低浊水处理技术,综述了可从优选混凝剂,完善混合、絮凝工艺,优化过滤工艺等方面加强对低温低浊水的处理.     

微絮凝对腐殖酸超滤过程膜污染的减缓特性

以硫酸铝[Al_2(SO_4)_3·18H_2O]为絮凝剂,腐殖酸(humic acid,HA)和高岭土(Kaolin)水溶液为原水,研究微絮凝过程产生的不同絮体形态,对自制聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤过程的影响.主要考察了微絮凝过程中絮体的特性(粒径大小及分布,分形维数)以及不同条件下形成的絮体形态对膜通量的影响,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对污染膜的表面形貌进行表征,并测定了PVDF膜与有机污染物之间黏附力大小,来解析不同絮体形态对超滤膜的膜污染影响机制.结果表明,Al~(3+)以电性中和作用水解去除有机物,随着絮凝剂投加量的增加,絮体粒径不断增大,絮体的分形维数减小.膜通量衰减速率与絮体的粒径呈负相关,絮体粒径越大,膜通量衰减速率越小,超滤过程中形成的滤饼层越疏松,同时,较小分形维数的絮体引起的膜污染较轻,其膜通量恢复率也较高.PVDF-有机污染物之间的相互作用力大小与运行初期相应污染膜通量衰减速率呈正相关.当Al~(3+)投加量为5 mg·L~(-1),初始pH=7时,HA去除率为96.7%,膜通量衰减最小,通量恢复率达到88%.     

Rapid adsorption of toxic Pb(Ⅱ) ions from aqueous solution using multiwall carbon nanotubes synthesized by microwave chemical vapor deposition technique

Multiwall carbon nanotubes(MWCNTs) were synthesized using a tubular microwave chemical vapor deposition technique, using acetylene and hydrogen as the precursor gases and ferrocene as catalyst. The novel MWCNT samples were tested for their performance in terms of Pb(Ⅱ)binding. The synthesized MWCNT samples were characterized using Fourier Transform Infrared(FT-IR), Brunauer, Emmett and Teller(BET), Field Emission Scanning Electron Microscopy(FESEM) analysis, and the adsorption of Pb(Ⅱ) was studied as a function of p H,initial Pb(Ⅱ) concentration, MWCNT dosage, agitation speed, and adsorption time, and process parameters were optimized. The adsorption data followed both Freundlich and Langmuir isotherms. On the basis of the Langmuir model, Qmaxwas calculated to be 104.2 mg/g for the microwave-synthesized MWCNTs. In order to investigate the dynamic behavior of MWCNTs as an adsorbent, the kinetic data were modeled using pseudo first-order and pseudo second-order equations. Different thermodynamic parameters, viz., ΔH0, ΔS0and ΔG0were evaluated and it was found that the adsorption was feasible, spontaneous and endothermic in nature. The statistical analysis revealed that the optimum conditions for the highest removal(99.9%) of Pb(Ⅱ) are at p H 5, MWCNT dosage 0.1 g, agitation speed 160 r/min and time of 22.5 min with the initial concentration of 10 mg/L. Our results proved that microwave-synthesized MWCNTs can be used as an effective Pb(Ⅱ) adsorbent due to their high adsorption capacity as well as the short adsorption time needed to achieve equilibrium.     

鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降典型藻类的动力学研究

为了探讨鄱阳湖水动力条件改变引起的悬浮颗粒物浓度变化可能导致的鄱阳湖浮游植物群落结构的变化,本文研究了鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降3种典型藻类的动力学过程.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象、鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,使用混凝试验搅拌仪模拟动力学条件,在颗粒物投加量为20 mg·L-1时分别研究了静置沉降时间、扰动强度和扰动时间对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.结果表明,絮凝沉降效率:蓝藻绿藻硅藻.在扰动强度为20 s-1、扰动时间为30 min时,0.5~4 h静置沉降时间均促进3种藻类的絮凝沉降.绿藻和硅藻的絮凝沉降效率随着静置沉降时间的延长而降低,前0.5 h的絮凝沉降效率最大;而蓝藻的絮凝沉降效率变化无明显规律.扰动时间和静置沉降时间均为30 min时,随着扰动强度在2~40 s-1增加时,3种藻的絮凝沉降效率逐渐增大.扰动强度为20 s-1、静置沉降时间为30 min时,5~60 min扰动时间均促进藻细胞的絮凝沉降,并且随着扰动时间的增加,絮凝沉降效率呈先增大后降低的趋势.30 min为蓝藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率为12.56%;45 min为绿藻和硅藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率分别为11.93%和7.54%.因此,水动力条件的改变可以引起悬浮颗粒物与藻类的絮凝沉降效率发生变化,从而对藻类的群落结构以及水华发生规律产生影响.     

Physicochemical interaction and its influence on deep bed filtration process

The capillary model was used to analyze the hydraulic conditions in the deep bed filtration process. The physicochemical interaction forces between the filter media and suspended particles and their influence on deep bed filtration process were also studied theoretically. Through the comparison of the hydraulic and physicochemical forces, the key influencing factors on the filtration process were proposed and investigated. Pilot study of the microflocculation deep bed filtration was carried out in the No. 9 Potable Water Treatment Plant of Beijing, and the experimental results of hydraulic head loss, particle distribution and entrapment were presented. The theoretical prediction was reasonably consistent with the experimental results under different conditions, which indicated that the regulation and control of micro-flocculation and deep bed filtration could be realized by the evaluation of the physicochemical interactions. Further theoretical and experimental research should be carried out to investigate the interaction mechanism and its application in the deep bed filtration and other cases.     

混凝-微滤膜组合净水工艺中膜过滤特性及其影响因素

采用混凝-微滤膜组合工艺处理微污染原水,间歇抽吸的运行方式连续运行,考察了膜组件的抽吸时间,抽/停时间比和曝气量对膜过滤性能的影响.采用膜通透性J/p作为膜过滤性能的评价指标.结果表明,在各操作条件下,膜通透性J/p由于膜污染的发生均先快速降低,随后随时间缓慢下降.但J/p的初期下降速度和缓慢下降阶段的相对稳定值因操作条件的不同而不同.抽吸时间对膜通透性影响较大,其次为抽/停时间比.在一定的条件下,抽吸时间缩短1/2,产水率可提高2倍;抽/停时间比缩短,产水率可提高50%.当抽吸时间和抽/停时间比分别为15min和3.8时,J/p值较高.曝气量在一定范围内的增加有利于提高膜通透性.本试验中,曝气量由2m³/h增加至4m³/h时,膜通透性可提高约15%,但当曝气量增加到6m3/h时,膜通透性并无显著改善.膜面污染物分析表明,在本研究使用的原水条件下,Si和Ca是主要的无机污染元素.     

两种新型涂铁改性砂的过滤性能及反冲洗条件研究

以两种新型涂铁改性石英砂(纳米氧化铁改性砂,Nano-OCS;氧化铁改性砂,IOCS)及普通石英砂(RQS)为研究对象,考察了两种新型改性砂对沉后水腐殖酸及浊度的直接过滤效果,对其反冲洗条件进行优化研究,并对3种滤料的过滤效果进行了比较.结果表明,1滤层厚度为45 cm时,最佳滤速为6 m·h-1;3种滤料对腐殖酸和浊度的直接过滤效果依次为:Nano-OCSIOCSRQS,其中两种涂铁砂对腐殖酸的去除率分别为71.70%和61.61%;2Nano-OCS和IOCS滤柱的反冲洗流程分4步,对应的流程及最佳操作条件为:首先,用0.5 mol·L-1NaOH的溶液浸泡,气冲强度13 L·s-1·m-2,气冲时间6 min;然后,用0.075 mol·L-1的NaOH溶液与空气同时反冲洗,NaOH溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13 L·s-1·m-2,冲洗时间3 min;接着用0.015 mol·L-1的FeCl3溶液与空气同时反冲洗,FeCl3溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13L·s-1·m-2,冲洗时间2 min;最后,用清水冲洗,冲洗强度8 L·s-1·m-2,冲洗时间4 min.两种涂铁砂反冲洗前后表面形态结构更加复杂、粗糙度增加,对腐殖酸去除率进一步提高.3当滤层厚度由45 cm增加到80 cm时,Nano-OCS对腐殖酸直接过滤的最高去除率由74.6%提高至80.3%,平均去除率由57.9%提高至68.5%.     

聚合氯化铁在微絮凝-深床过滤工艺中的应用

以聚铝(PAC)为参照比较研究了聚合氯化铁(PFC)在微絮凝深床过滤工艺中的应用效果.结果表明PFC投药量少(Fe:Al=3:5),其水头滤程可达63h,周期产水率可达1504m³/m²,而PAC的水头滤程为53h,周期产水率为1266 m³/m²;PFC表现出利于延长运行周期,提高产水率等优势.通过截污机理研究表明,PFC具有形成絮体快,与滤料作用迅速,脱水性能好等特点,与PAC相比PFC更适用于微絮凝-深床过滤工艺.     

北京城区夏季O3化学生成过程

选取2007年7月1日—8月31日中的21个晴空日,利用观测资料和光化学箱模式计算了北京城区测点的O₃生成速率G(O₃)和O₃生成效率OPE.结果表明,21个晴空日中G(O₃)日最高小时值分布在(18~82)×10^-9h^-1之间;在O₃污染和非污染日G(O₃)最高值的平均水平无显著差异,且与O_x浓度之间不存在一致的对应关系,表明O₃化学生成过程不能全面解释地面O₃浓度的累积,物理传输过程对测点O₃实测浓度有显著作用;各个化学过程对G(O₃)的贡献率对比结果显示,HO₂ 在 NO向NO₂的转化中贡献最大;OPE值分布在2.8~5.8之间,总体水平为4.1±0.1;OPE值与NO_x浓度之间为非线性关系,OPE值随NO_x浓度的增加而减少,表明消减测点附近VOCs排放能有效降低O₃浓度.     

水体中甲基汞光化学降解特征研究

为探究水体中甲基汞（MMHg）的光化学行为,采用室内模拟实验,以不同波长紫外灯及室内可见光为光源,探讨紫外光波长、光强度等因素对MMHg光降解的影响,并根据生成物Hg0的量变化分析MMHg光降解反应历程.研究表明,MMHg光降解最终产物中含有Hg0,且光照条件对MMHg光降解速率、Hg0的产量有影响.在反应器暴露于紫外光条件下时,MMHg光降解速率随紫外光波长的变短而增加,随紫外光强度的提高而增加,且MMHg光降解呈一级动力学反应,速率常数分别为KUVA 0.403～0.562 h-1、KUVB 0.961 h-1、KUVC 1.221 h-1和KVL＋UVA＋UVB 1.346 h-1;Hg0释放通量为0.166～0.392 ng·min-1.当反应器暴露于可见光条件下时,反应器内MMHg浓度下降速率较慢,KVL0.061 h-1;Hg0释放通量为0.008 ng·min-1.而在黑暗条件下没有发现反应器内MMHg浓度下降,无Hg0生成.可见紫外光是导致MMHg降解的主要原因,光波波长与强度对MMHg的环境地球化学行为有重要影响.