硅藻土强化混凝去除铜绿微囊藻的影响因素研究

以原水中常见的铜绿微囊藻为研究对象,研究了联合硅藻土与聚合氯化铝(PAC)强化混凝去除铜绿微囊藻的效果.考察了PAC和硅藻土的投加量、溶液pH值、天然有机物腐植酸(HA)对藻和浊度去除的影响,并用zeta电位分析方法对混凝剂的静电中和能力进行表征.结果表明:硅藻土具有良好的助凝作用,投加其有助于改善絮体的沉降性能,提高铜绿微囊藻的混凝去除效果,PAC为6mg/L,pH值为7~8,硅藻土投加量为30mg/L时,叶绿素a(Chl-a)去除率可达96%,剩余浊度低于0.9NTU. HA存在会明显抑制铜绿微囊藻的混凝去除,当HA浓度大于1.0mg/L时, Chl-a去除率大幅度下降同时剩余浊度明显上升,硅藻土的投加可以在一定程度上缓解负面作用.     

硅藻土强化混凝去除铜绿微囊藻的影响因素研究

以原水中常见的铜绿微囊藻为研究对象,研究了联合硅藻土与聚合氯化铝(PAC)强化混凝去除铜绿微囊藻的效果.考察了PAC和硅藻土的投加量、溶液pH值、天然有机物腐植酸(HA)对藻和浊度去除的影响,并用zeta电位分析方法对混凝剂的静电中和能力进行表征.结果表明:硅藻土具有良好的助凝作用,投加其有助于改善絮体的沉降性能,提高铜绿微囊藻的混凝去除效果,PAC为6mg/L,pH值为7~8,硅藻土投加量为30mg/L时,叶绿素a(Chl-a)去除率可达96%,剩余浊度低于0.9NTU.HA存在会明显抑制铜绿微囊藻的混凝去除,当HA浓度大于1.0mg/L时,Chl-a去除率大幅度下降同时剩余浊度明显上升,硅藻土的投加可以在一定程度上缓解负面作用.     

沸石粉助凝对PAC混凝过程的影响研究

为高效去除饮用水中腐殖酸,研究以腐殖酸配水为研究对象,聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂,沸石粉为助凝剂,着重考察了PAC与沸石粉单独及两者联合使用时对腐殖酸溶液的去除效能,结果表明:PAC可有效降低腐殖酸的浓度,在1 L水样中,当PAC投量为110 mg/L时,腐殖酸去除率达到89.13%,出水浊度为0.176NTU;对于PAC混凝而言,沸石粉的投加起到吸附、助凝、助沉、除浊的混凝效果,当沸石粉投量为5 mg/L,PAC投量降至40 mg/L时,出水浊度由1.75 NTU降至0.333 NTU,腐殖酸去除率由26.16%提高至84.38%,沸石粉通过助凝作用,可以显著地改善PAC混凝对腐殖酸的去除效能,同时亦可有效减少PAC的投加量。     

利用Fe3O4纳米颗粒磁分离去除水中小粒径微塑料

建立了微塑料（Microplastics,MPs）荧光定量分析方法,系统研究了Fe₃O₄纳米颗粒对水中聚苯乙烯MPs的磁性去除效果.结果表明,MPs浓度在本实验范围内（0.2~10.0mg/L）与荧光强度线性关系良好,相关系数均>0.9990,能准确测定不同粒径（100~1000nm）MPs的浓度.MPs初始浓度与Fe₃O₄纳米颗粒投加量对MPs去除效果具有影响.增加Fe₃O₄纳米颗粒的投加量能够有效提升水中MPs的去除率,当Fe₃O₄投加量为12mg/L时,去除率可达90.8%.在低Fe₃O₄投加量时,MPs去除率随着MPs初始浓度增加而显著增加,显著性水平为0.015;但在中、高Fe₃O₄投加量时,初始浓度对去除效果影响很小,显著性水平分别为0.073和0.060.Fe₃O₄纳米颗粒对MPs的附着过程能够在180min内趋于平衡,整个动力学可通过拟一级或拟二级模型进行拟合.     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

用粉末活性炭作前助凝剂提高PAC除藻效果的研究

采用烧杯搅拌实验研究了用粉末活性炭作前助凝剂提高聚合氯化铝(PAC)去除铜绿微囊藻的有效性。结果表明,单独使用粉末活性炭作前助凝剂的除藻效果并不好,而先投加20 mg/L高岭土,再将15 mg/L PAC与粉末活性炭同时投加,除浊除藻效果明显提高。考虑首先充分发挥粉末活性炭对有机物的去除能力,在除浊除藻率仍然较高的情况下,采用粉末活性炭先于高岭土2 min投加的方式,粉末活性炭的最佳助凝剂量为10mg/L。采用粉末活性炭、高岭土和FeCl3依次投加的完整助凝技术路线,除浊除藻效率最高。碱性水体比酸性水体有利于联用三种助凝剂除藻。扫描电镜(SEM)观察结果表明,采用助凝技术,藻细胞主要与高岭土无机颗粒发生凝聚,投加粉末活性炭有助于絮凝体体积增长,而在絮凝阶段投加FeCl3可使絮凝体的分维数达到1.947的最高值。联用粉末活性炭、高岭土和FeCl3是非常有效的助凝除藻新技术。     

Fenton预氧化对泥渣回流强化再生水混凝处理的助凝作用

研究了Fenton预氧化对再生水混凝处理的助凝效果.结果表明:Fenton预氧化可以明显提高CODr,浊度,PO43-,色度,UV254的去除率.经过Fenton预氧化再进行混凝处理,当聚合氯化铝(PAC)投加量为24 mg/L时各指标的去除率,相当于41 mg/L PAC单独作用下的处理效果,助凝效果明显;达到相同的处理效果,可以节省40％以上的PAC投加量,大大节约经济成本,具有推广的前景.     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

壳聚糖联合聚合氯化铝强化混凝除藻的参数优化

为增强饮用原水中藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法考察了壳聚糖（CTS）投加量、聚合氯化铝（PAC）投加量、pH值及CTS和PAC的投加顺序对CTS联合PAC混凝除藻的影响.结果表明,混凝去除铜绿微囊藻（叶绿素a含量为45~55μg/L）的最佳条件为：CTS 0.40mg/L、PAC 1.19mg/L、原水pH值7.5、CTS和PAC混合均匀后投加,该条件下模型预测叶绿素a去除率为96.1%（实测值为95.7%）;混凝去除水华鱼腥藻（叶绿素a含量为80~90μg/L）的最佳条件为：CTS 0.25mg/L、PAC 2.00mg/L、原水pH值7.9、先投加CTS后投加PAC,该条件下模型预测叶绿素a去除率为97.9%（实测值为97.0%）.当原水pH值9.0时（模拟高藻原水的碱性环境）,混凝去除铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的最佳投药顺序均为CTS和PAC混合均匀后投加,实测叶绿素a去除率分别为94.9%和95.3%;混凝铜绿微囊藻的药剂方案为CTS 0.40mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0215元/m³,混凝水华鱼腥藻的药剂方案为CTS 0.24mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0149元/m³.     

纳米SiO2在含阴离子表面活性剂低浊水处理中的应用

在含有阴离子表面活性剂-十二烷基硫酸钠（SDS）的6NTU高岭土悬浊液中,改变SDS的浓度,投加纳米SiO2与聚合铝PAC进行动态混凝实验与静沉实验,借助图像分析技术与分形理论,探讨了纳米SiO2与PAC处理含SDS低浊水的作用机理、絮凝效果与形态学特征。结果表明：①纳米SiO2与SDS使高岭土粒子表面负电性增强。纳米SiO2的絮凝机理以吸附架桥为主。②纳米SiO2对SDS的去除效果优于PAC。SDS浓度越高,去除效果越显著。但纳米SiO2对无机高岭土粒子的处理能力不如PAC,PAC絮凝后的上清液浊度低。当SDS浓度增至10mg／L时,纳米SiO2对SDS的去除率高,而PAC对SDS的絮凝能力弱,PAC对无机颗粒的去除效果也下降。③助凝剂纳米SiO2较强的吸附活性能加快PAC絮体成长为结构密实的RLCA构型,分维值高,絮凝效果好。     

混凝-膜过滤中滤饼层对双酚A的去除强化作用研究

以聚合氯化铝(PAC)和氯化铁(FeCl3)为混凝剂,分析了双酚A(BPA)在1g/L高岭土溶液混凝过程中的特征.并借助循环错流过滤强化污染层累积的方法,评价产生滤饼层的微滤(MF)膜对BPA的截留效果.结果表明:清洁的微滤膜过滤BPA溶液在短时间内达到截留吸附饱和,之后其对BPA的吸附截留作用显著降低;混凝絮体混合液经膜过滤时产生的污染层有利于BPA的去除,且单独混凝对BPA去除率最高的混凝剂投加量下进行膜过滤时的阻力较小.PAC混凝—膜过滤后BPA去除率比单独混凝提高了34.30%;FeCl3混凝—膜过滤后BPA去除率比单独混凝提高了28.38%.初始BPA浓度对混凝-膜过滤去除率有一定影响,BPA浓度为100μg/L时,比BPA浓度为5mg/L时采用2种混凝-微滤膜过滤方式去除率均有提高.     

Purification and characterization of Al13 species in coagulant polyaluminum chloride

Nano-Al₁₃ was separated and purified by four methods to investigate its characteristic, and was analyzed by Al-Ferron timed complexation spectrophotometer,²⁷ Al-NMR (nuclear magnetic resonance), and transmission electron microscopy (TEM). Coagulation efficiency of nano-Al₁₃, polyaluminum chloride (PAC), and AlCl₃ in synthetic water were also investigated by jar test. The dynamic process and aggregation state of kaolin suspensions coagulating with nano-Al₁₃, PAC, and AlCl₃ were also investigated. The experimental results indicated that the efficiency of gel column chromatography method was the highest for separating PAC solution with low Al concentration. Ethanol and acetone method was simple and could separated PAC solution with different Al concentrations, while silicon alkylation white block column chromatography method could separate PAC solution only with low Al concentration. The SO₄²−/Ba²⁺ displacement method could separate PAC solution with high Al concentration, but extra inorganic cation and anion could be introduced into the solution during the separation. The coagulation efficiency and dynamic experimental results showed that nano- Al₁₃ with a high positive-charged species was the main species of electric neutralization in coagulation process, and it could reduce the turbidity and increase the effective particles collision rate efficiently in coagulation process. Its coagulation speed and the particle size of coagulant formed were of greatest value in this study.     

碱度和浊度对混凝去除磺胺甲唑与土霉素的影响

为研究不同碱度和浊度下抗生素SMZ(磺胺甲唑)和OTC(土霉素)的混凝去除特征,选择PAC(聚合氯化铝)为混凝剂,并分别以碳酸氢钠、高岭土调节碱度〔以ρ(CaCO₃)计〕和浊度进行混凝模拟试验. 结果表明:当浊度为10 NTU时,SMZ和OTC的混凝去除率随着c(PAC)(以Al3+计)的增加而增加;在碱度为100 mg/L、c(PAC)为0.35×10-3 mol/L时,浊度对抗生素的去除有一定的影响但不显著,对SMZ去除的影响大于OTC. c(PAC)为0 mol/L时,高岭土对目标抗生素的吸附去除率较低,表明对抗生素去除起主要作用的是PAC. 碱度对SMZ和OTC的混凝去除率影响显著,这种影响是通过同时影响PAC的水解产物形态和抗生素总电荷而发挥作用的. 碱度为0 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率分别为6.79%、-3.42%;碱度为25、100 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率明显增加,并且当c(PAC)<0.3×10-3 mol/L时,低碱度(25 mg/L)下抗生素的混凝去除率优于高碱度(100 mg/L),而当c(PAC)>0.3×10-3 mol/L时则相反. 研究显示,碱度和浊度对混凝去除抗生素均有明显影响,但碱度对混凝去除抗生素的影响大于浊度.      

紫外辐射对高岭土混凝过程的影响机制

高岭土普遍存在于水源水体中,对水处理过程以及污染物的迁移转化有着重要的影响.本文以聚合氯化铝作为混凝剂,通过烧杯实验系统考察了紫外辐射对高岭土混凝过程的影响规律.结果表明,在中性和偏酸性环境下,紫外辐射对高岭土悬浊液的混凝过程具有一定的促进作用.当溶液pH、混凝剂投量以及辐射时间分别为7.0、30 mg·L~(-1)和2.0 h时,紫外辐射后高岭土在混凝出水中的去除率可由原来的81.05%增至93.90%.这可能与光辐射后高岭土结构中的—OH伸缩振动吸收强度降低,Si—O伸缩振动吸收峰和Si—O弯曲振动吸收峰有所增强有关,使得高岭土表面的活性位点(—OH)数量下降;宏观上表现为微粒表面所带负电性下降,有利于在混凝过程中脱稳沉降.然而,在碱性条件下,其沉降性能却略低于未经紫外辐射处理的水样.     

聚合铝混凝过程研究:不同形态硅酸的影响作用

研究了不同形态硅酸对聚合铝混凝过程的影响作用 .实验结果表明经预制形成的具有不同形态分布组成的硅酸与聚合铝 ,在投加后相互间发生了十分复杂的物理化学作用 ,并受溶液pH值的影响 ,从而最终决定了混凝效果 .反应过程中所生成的形态产物及其物化特征 ,很大程度上取决于聚合铝碱化度以及所投加的Si Al比 .其中碱化度越高 ,最终产物所带电荷越高 .而不同硅酸所起影响作用分别取决于聚合程度 ,在与聚合铝反应过程中表现出一定的规律性 .单体硅酸与单体铝迅速发生较强的络合作用 ,抑制了多聚水解铝阳离子的形成 .聚合硅酸则倾向于与聚合铝形态相互作用形成一定的胶状化合物 ,从而在溶液中稳定存在 .对于胶体硅酸 ,在聚合铝作用下迅速凝聚形成更大的聚集体 ,在颗粒物间架桥形成粗大的絮体 .所得结果对混凝机理的解释与复合混凝剂的发展提供了一定的参考作用     

Interference of iron as a coagulant on MIB removal by powdered activated carbon adsorption for low turbidity waters

Powered activated carbon (PAC) is widely used in water treatment plants to minimize odors in drinking water. This study investigated the removal of 2-methylisoborneol (MIB) by PAC adsorption, combined with coagulation using iron as a coagulant. The adsorption and coagulation process were studied through different case scenarios of jar tests. The analysis evaluated the effect of PAC dosing in the liquid phase immediately before or after the coagulant addition. Ferric sulphate was used as the coagulant with dosages from 10 to 30 mg/L, and PAC dosages varied from 10 to 40 mg/L. The highest MIB removal efficiency (about 70%) was achieved without the coagulant addition and with the highest PAC dosage (40 mg/L). Lower MIB removal efficiencies were observed in the presence of coagulant, showing a clear interference of the iron precipitate or coagulant in the adsorption process. The degree of interference of the coagulation process in the MIB removal was proportional to the ratio of ferric hydroxide mass to the PAC mass. For both cases of PAC dosing, upstream and downstream of the coagulant injection point, the MIB removal efficiency was similar. However, MIB removal efficiency was 15% lower when compared with experiments without the coagulant application. This interference in the MIB adsorption occurs potentially because the coagulant coats the surface of the carbon and interferes with the MIB coming in contact with the carbon’s surface and pores. This constraint requires an increase of the PAC dosage to provide the same efficiency observed without coagulation.     

混凝-吸附处理黄河水及对氯消毒中氯衰减的影响

选用2种无机高分子混凝剂聚合氯化铁(PFC)和聚合氯化铝(PAC)处理黄河水,考察了混凝剂的投加量对浊度、UV254、DOC和高锰酸盐指数的去除效果,并结合混凝出水的Zeta电位分析其混凝机制.选择粉末活性炭与混凝联用,研究了混凝剂和吸附剂投加量以及二者的投加顺序对有机物去除效果的影响,并对混凝吸附后出水进行加氯消毒,考察水中残余氯随时间的变化.结果表明,2种混凝剂均有较高的浊度去除率(﹥90%).PAC对UV254、高锰酸盐指数和DOC的去除率分别为29.2%、26.1%和27.9%;PFC对三者的去除率分别为32.3%、23.3%和32.9%.PAC在混凝过程中,电中和作用占主导地位;PFC在混凝过程中,吸附架桥和电中和同时发挥作用.混凝-吸附联用处理黄河水样时,有机物的去除率随混凝剂和吸附剂投加量的增加而升高.先混凝后吸附工艺对UV254和DOC的去除效果优于先吸附后混凝工艺.先使用PAC混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为95.2%和99.9%;对于PFC,先混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为90.1%和99.9%.但是先投加粉末活性炭能提高矾花的沉降性能,且处理出水在保持持续消毒效果方面优于前者.     

铝盐混凝剂的混凝效果与残留铝含量和组分之间的关系研究

研究了氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC)3种铝盐混凝剂在腐殖酸-高岭土模拟水样中的应用,以比较3种混凝剂在该水样中的混凝效果与残留铝含量和组分之间的关系.结果表明, 3种铝盐混凝剂在试验选取的投加量下对浊度和UV254的去除率最高可达90%左右,PAC能在较高的投加量下达到较好的混凝效果;较高投加量下PAC混凝沉淀出水中残留总铝含量为0.9 mg/L左右,余铝率为-3.0%左右,均明显低于传统的铝盐混凝剂;3种混凝剂混凝处理腐殖酸-高岭土模拟水样时,残留铝均大部分以溶解性总铝的形式存在,且溶解性有机铝在总溶解性铝中所占比例较大;PAC在腐殖酸-高岭土混凝沉淀出水中残留总铝的含量下降最快,且能够有效降低出水中毒性较大的溶解性铝的含量,其混凝沉淀出水中残留总溶解性铝含量为0.6 mg/L左右.     

Separating method and dynamic processes of Nano-Al13

In order to investigate the characteristics of pure Nano-Al₁₃, Nano-Al₁₃ was separated and purified from a series of poly-aluminum chloride (PAC) solutions which had the same Al₁₃ percentage but different total Al concentrations, by using column chromatography, ethanol-acetone resolving and SO²⁻ ₄/Ba²⁺ displacement. The Al₁₃ species yield was characterized by Al-ferron timed complexation spectrophotometry and ²⁷Al-NMR (nuclear magnetic resonance). The coagulation efficiency of Nano-Al₁₃, PAC and AlCl₃ in synthetic water was also investigated by Jar tests. The dynamic process and aggregation state of kaolin suspensions coagulating with Nano-Al₁₃, PAC and AlCl₃ were similarly investigated using a photometric dispersion analyzer 2000 (PDA2000). The experimental results indicated that the ethanol-acetone resolving method was simple and could separate the PAC solution at different concentrations, while column chromatography could separate PAC solutions at low concentrations. The SO₄ ²⁻/Ba²⁺ displacement method could separate PAC solutions at high concentrations. However, extra inorganic cation and anion could be added in the solution during separation. The coagulation efficiency and dynamic experimental results showed that Nano-Al₁₃ with high positive-charged species was effective in removing turbidity and color. The dynamic process results showed that Nano-Al₁₃ also had the best recovery capability after shearing compared with PAC and AlCl₃ because the Nano-Al₁₃ conformation is more effective in charge neutralization. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(6): 767–772 [译自: 环境科学学报]     

UF膜与混凝粉末活性炭联用处理微污染原水

采用混凝、粉末活性炭和UF膜分离的联用技术对黄浦江原水进行试验 ,结果表明 ,混凝、粉末活性炭可有效地去除溶解性有机物 .混凝处理主要去除大分子量的有机物 ,粉末活性炭主要去除低分子量的有机物 .混凝、粉末活性炭还能有效地去除三氯甲烷生成潜能 (THMFP) ,对于低分子量的THMFP ,混凝去除效果很差 ,而粉末活性炭去除很好 .试验还表明 ,混凝、粉末活性炭还可大大降低膜的滤饼层阻力 ,当混凝剂投加量为 4mg/L时 ,膜的滤饼层阻力最小 .