絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体3个方面综述了絮凝形态学的研究进展，尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构，其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化，从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

溶气气浮过程动力学模型的分形观

凝聚/絮凝过程中形成的絮体通常具有分形几何结构,导致絮体的密度、渗透性发生了变化,从而对于固液分离过程(沉淀、气浮和过滤)带来很大的影响。本文基于前人对于絮体分形的研究成果,建立了絮体与微气泡之间接触碰撞的动力学方程、絮体/微气泡聚集体在水中上升的分形速率方程。絮体与微气泡间的相对尺度和流态的不同会有不同的碰撞机制,相应的动力学方程式与絮体的分形维数也有不同的关系。     

溶气气浮过程动力学模型的分形观

凝聚／絮凝过程中形成的絮体通常具有分形几何结构，导致絮体的密度、渗透性发生了变化，从而对于固液分离过程(沉淀、气浮和过滤)带来很大的影响。本文基于前人对于絮体分形的研究成果，建立了絮体与微气泡之间接触碰撞的动力学方程、絮体／微气泡聚集体在水中上升的分形速率方程。絮体与微气泡间的相对尺度和流态的不同会有不同的碰撞机制，相应的动力学方程式与絮体的分形维数也有不同的关系。     

微污染矿井水中微絮体的形成及分形特征

利用分形理论阐述了微污染矿井水中微絮体形成的分形生长特征,考察了微絮体形成过程中的影响因素,探讨了微絮凝机理,利用絮体的分形维数表征各影响因素对微絮体形态的作用结果,结果表明,微絮体形态与其分形维数之间具有良好的相关性,且分形维数越大,微絮体更加紧实,越易于沉降,滤后水的浊度越小；同时考察了微量铁锰离子对微絮体形态的影响,为微絮凝深床过滤工艺参数的改进提出了建议.     

絮体破碎再形成行为的计算机模拟

为了深入探讨絮体破碎行为对其分形成长及结构的影响,借助一种简化的絮体破碎模式对絮体破碎/再形成过程进行计算机模拟。通过对比分析破碎前后虚拟絮体的形态特征及其统计特性,得出如下主要结论：（1）絮体发生破碎后,所形成碎片的形态特征直接影响着再形成絮体的形态及恢复程度;（2）絮体外围枝杈结构的破坏,有利于运动粒子进入絮体内部或者均匀地排列在凝聚核周围,改善絮体质心附近颗粒的空间分布,从而有效地提高其致密性和抗剪切破坏能力;（3）在絮体分形成长过程中,存在一个使其由各向同性向各向异性过渡的临界状态,之后发育良好的枝杈对其余枝杈生长的抑制作用增强。此外,在实际操作时还应严格控制絮凝体系的物化条件,不宜使絮体过度破碎,以获得较好的絮凝效果。     

絮团形态的动态演变

实验考察了絮凝过程中广义絮团(包括单体颗粒、线状絮团、面状絮团及体状絮团)的黏性分维数、特征黏度、絮团的黏性组成等随絮凝时间的动态演变。结果表明,在絮凝过程中,单体颗粒的黏性分维数与其拓扑维数一致,其余各类絮团的黏性分维数均小于其对应的拓扑维数,其中线状絮团的分维数基本不受絮凝时间的影响,但面状絮团及体状絮团的分维数随絮凝过程的进行逐渐增大但最终趋于稳定;所有絮团的特征黏度与絮凝时间无关,其中线状、面状及体状絮团的特征黏度依次具有10~3、10~4和10~5的数量级;各类絮团的黏性组成随絮凝过程的进行表现出不同的变化态势。     

水分散型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝性能及其机理

通过高岭土烧杯实验表征了P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率,考察了絮凝时间、介质酸度以及搅拌强度等因素对絮凝性能的影响,并借助絮凝-解絮凝-再絮凝过程中絮体的形态变化分析该絮凝剂的絮凝机理。结果表明:p H=6~8时,在150 r/min下搅拌20 min,絮凝效率大于90%;P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率及絮体沉降速度随搅拌强度增大而增大;300 r/min下搅拌5 min时,絮体沉降速度可达16 mm/s,继续增大搅拌速度,达到400 r/min时,絮凝效率在5 min内即可达到100%。P(CMTC-AM-DMC)絮体化程度较高,在高强度搅拌下破碎后,可迅速聚集恢复至初始状态,并迅速下沉,实现再絮凝。该絮凝剂在不同的p H下表现出不同的絮凝机理,p H=6时,借助电性中和、吸附架桥作用,絮凝效率较高,且絮体沉降较快;p H=10~12时,絮体沉降相对较慢,絮凝效率主要为颗粒卷扫的贡献。     

壳聚糖衍生物-镁盐复配去除中性兰模拟废水色度的研究

研究了有机高分子絮凝剂NCTS-M对中性兰染料的絮凝性能。通过测量絮体的Zeta电位以及对絮体进行彩色电视显微扫描初步探讨了该絮凝过程的絮凝机理。结果表明，当投加量为30 mg/L，pH=6时，絮凝效果最明显，脱色率可达93.1%。其絮凝机理主要是压缩双电层以及高分子吸附架桥作用，以压缩双电层为基础。絮凝剂中镁离子在中性条件下对絮凝过程也起到了较强的助凝作用。     

基于絮体生长特性和体系稳定性的海水混凝过程

以三氯化铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为主要原料,制备PFC-PDMDAAC复合絮凝剂,分析其形貌特征,考察对海水的絮凝效果,并监测絮凝过程中絮体聚集变化、动态沉降及不同温度下絮凝程度的变化规律.结果表明,PFC-PDMDAAC的长链枝权状结构使其具有较好的除浊效果;当投加量从1×10-5mol/L增加到2×10-4 mol/L,体系中絮体平均粒径从5.92 μm增大至53.7 μm,粒径变化速率从65.5133 μm/min增加到5 385.66 μm/min;絮凝指数FI受海水温度的影响很大,温度越低,FI曲线上升越缓慢;与未投絮凝剂、投加PFC相比,投加PFC-PDMDAAC的海水体系具有较大的稳定动力学参数.通过定量分析絮体平均粒径、粒径变化速率、絮凝指数FI及稳定动力学参数等,从絮体特性和体系稳定动力学角度为监测混凝过程提供参考.     

pH对混凝超滤组合工艺性能的影响

在聚合氯化铝(PACl)投加量为4 mg/L条件下,通过调节原水的初始p H值,考察p H条件对混凝超滤组合工艺的净水性能及膜污染的影响。结果表明:当p H为7.5时,组合工艺对COD_(Mn)、UV_(254)、DOC的去除率分别为40.2%、35.4%和36.1%;当p H降至4.5时,对应的去除率分别增加至52.9%、52.1%和42.0%。酸性条件下,膜池内絮体的分形维数大,絮体结构密实,膜污染速率较快;当p H等于4.5时,絮体分形维数为1.75±0.15,尺寸大于500μm的絮体数占总絮体数的9%。中性及偏碱性条件下,絮体分形维数小,絮体结构松散多枝,膜污染速率缓慢;当p H等于7.5时,絮体分形维数为1.37±0.05,尺寸大于500μm的絮体占65%。针对该水库的水质状况,控制原水p H为7.5有利于混凝超滤膜组合装置的运行。     

接触絮凝研究进展

接触絮凝的概念源于直接过滤 ,是指介质存在时的絮凝作用。由于简便易行、处理效果良好 ,接触絮凝方法处于迅速发展之中 ,并且具有广泛的应用前景。其研究范围包括物理、化学、胶体界面过程等相互作用。本文以溶液中的颗粒物相互作用为基础 ,对接触絮凝理论的发展加以简要概述     

胞外多聚物对活性污泥絮凝性能影响的研究进展

活性污泥的絮凝性能直接影响出水SS浓度,而胞外多聚物(EPS)是影响活性污泥絮凝性能的重要因素。从EPS的组分及其化学性质入手,结合现有的活性污泥絮凝机制评价了EPS在活性污泥絮凝性能中的重要作用,系统分析了EPS组分对污泥絮凝性能的影响,以及EPS产量和组分的影响因素,并就近年来的研究热点———松散层EPS、致密层EPS与活性污泥絮凝性能的关系进行了归纳,还对利用EPS提高活性污泥絮凝性能的技术应用进行了总结。最后,对该领域的研究方向进行了展望。     

机械絮凝池内部流场数值模拟和絮凝效果分析

通过对机械絮凝池内不同进水流量和不同桨板转速的流场分别进行数值模拟,计算得到湍动能k和湍动耗散率ε等水力参数,并结合混凝实验分析水流对絮凝效果的影响。结果表明:湍动能k和湍动耗散率ε可以作为评价絮凝是否充分的标准;机械絮凝池最佳水力停留时间为18 min;平均k值为0.00613～0.00212 m2/s2,平均ε值为0.00869～0.00199 m2/s3时,机械絮凝池装置的絮凝效果比较理想。     

壳聚糖-纳米金属絮凝剂絮凝沉降水华蓝藻研究

研究了壳聚糖与纳米钛、纳米铁或妫水湖沉积物絮凝剂絮凝沉降水华蓝藻的效果。结果表明:在壳聚糖浓度为3 mg/L情况下,与妫水湖沉积物和纳米钛相比,纳米铁絮凝沉降蓝藻细胞的效果最好,在10 min内可以絮凝沉降79.5%以上的水华蓝藻细胞。进一步研究显示,在pH值为5~9的范围内,随着pH值的降低,絮凝沉降藻细胞的效率逐渐提高,pH值为5时10 min内可以絮凝去除89.6%以上的水华蓝藻细胞,具有重要的研究价值与应用价值。     

pH对煤泥水絮凝沉降的影响

选择聚合氯化铝(PAC)/阴离子型聚丙烯酰胺(PHP)、氯化钙(CaCl2)/非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)组合与NPAM、PHP、两性离子型聚丙烯酰胺(ZPAM)作为絮凝剂,在对道清选煤厂水采筛下原生煤泥和浮选尾矿的煤泥水进行组合药剂絮凝实验的基础上,考察了pH对煤泥水絮凝沉降的影响。实验结果表明,在不同的pH下,煤泥水的絮凝效果不同:在酸性条件下,宜单独使用有机高分子絮凝剂;在中性至碱性条件下,无机凝聚剂和有机絮凝剂联合使用效果较好。     

D/UL作为絮凝控制指标的研究

借助反应器分散模型,把絮凝池内水流状况和絮凝效果与D/UL联系在一起,提出D/UL可以作为絮凝控制指标。经过小试和中试,对比分析其他絮凝控制指标,结果表明,D/UL能反映絮凝池内部比如死角、短路等状况,可以作为衡量和比较絮凝工艺是否合理的指标;絮凝池适宜的D/UL值在0.06～0.08之间,最佳值在0.07左右,其混合阶段的值一般在0.20～0.30之间。D/UL具有准确、易操作的特点,为絮凝池的设计和运行提供了新的依据。     

Influence of chitosan characteristics and environmental conditions on flocculation of anaerobic sludge.

The effects of chitosan characteristics (i.e., degree of deacetylation [DD] and molecular weight) and environmental conditions (i.e., ionic strength and pH) on the flocculation of anaerobic sludge were investigated. The results showed that chitosan enhanced the flocculation of sludge, and the flocculation efficiency depended on both the degree of deacetylation and molecular weight. Chitosan with 85%DD was more effective than that with 70%DD, as the former required a lower dose to obtain 90% flocculation at all studied pH values. In addition, low molecular weight chitosan enhanced the flocculation better than high molecular weight chitosan. The increase in ionic strength (up to 0.1 M) of the suspension helped reduce restabilization that occurred when chitosan was overdosed. In general, chitosan has potential to be used as an effective cationic bioflocculant, which is able to function either in acidic or neutral conditions, and very small amounts of chitosan (less than 4 mg/g dried sludge) are required.     

Flocculation of dissolved Pb, Cu, Zn and Mn during estuarine mixing of river water with the Caspian Sea

This is the first study of the flocculation of dissolved Pb, Cu, Zn and Mn during mixing of river water with the largest lake in the world (the Caspian Sea). Flocculation of dissolved metals was investigated on a series of mixtures with salinities ranging from 3.2 to 7.4 per thousand. The flocculation rates {Cu (74%) > Pb (61%) > Mn (58%) > Zn (34%)} are indicative of the non-conservative behavior of metals during estuarine mixing. Statistical analysis indicates that the flocculation of Pb and Mn is governed by salinity. The flocculation rates reveal that the overall metal pollution loads may decline by about 57% during estuarine mixing.     

化学生物絮凝与化学絮凝工艺处理城市污水--加药量对污染物去除效果的影响

化学生物絮凝工艺是利用将化学和生物协同絮凝作用处理污水的强化一级新工艺.试验通过在不同加药量情况下化学生物絮凝和化学絮凝工艺的中试试验对比研究,得出在相同加药量条件下,化学生物絮凝污染物去除效率均优于化学絮凝工艺10%～20%.在70 mg/L液体聚合氯化铝铁复配0.5 mg/L PAM的加药条件下,化学生物絮凝工艺经过30 min的水力停留时间,在进水CODCr为100～260 mg/L,TP为2～4 mg/L,SS为80～150 mg/L,NH3-N为10～25 mg/L条件下,出水CODCr、TP、SS、NH3-N满足城镇污水处理厂污染物排放二级标准.