水溶液中典型混凝剂与分散染料的直接反应机理

为了深入揭示分散染料的混凝去除机理,选择AlCl_3、FeCl_3、CaCl_2作为混凝剂,分散红玉S-2GFL、分散黄棕S-2RFL、分散蓝BBLS作为去除对象,在不投加其他任何颗粒物的条件下,通过测定染料粒径、Zeta电位和改变混凝剂投加顺序等方式,探究了分散染料与混凝剂的直接反应机理。结果表明:3种混凝剂均可使染料颗粒表面电位接近0 mV,此时AlCl_3和FeCl_3对染料的去除率超过60%,但CaCl_2对染料去除率仅为15%左右,说明此体系下电中和不是染料被直接混凝沉淀去除的单一主导内因;投加3种混凝剂后染料粒径均明显增大,说明混凝剂水解产物与分散染料结合是导致染料被去除的重要前提之一;通过改变混凝剂投加顺序发现,对于同种染料,先投加混凝剂的去除率远低于后投加混凝剂的去除率,说明混凝剂水解终产物的物理吸附不应是染料与混凝剂结合的主因;沉淀物的傅里叶红外图谱显示,在580 cm~(-1)和475 cm~(-1)处分别检测到Al—O和Fe—O的特征峰,且XRD结果进一步显示AlCl_3、FeCl_3与染料结合形成了新的共聚物,这表明选用的无机混凝剂去除这3种分散染料的主导机理应是特定的化学结合作用。以上研究结果对丰富混凝去除相关染料的作用机理和开发相关复合药剂具有一定的理论指导意义。     

高藻水中新生态三价铁混凝行为及其对絮体生长的影响

通过阐释新生态三价铁活性高的机制从而提出混凝剂的连续投加方式对混凝除藻效果的促进作用。与高锰酸钾-铁混凝过程相比,高锰酸钾-亚铁混凝过程初期絮体粒径较小;但经过一段时间后,后者絮体粒径将明显大于前者。Mn(VII)投量为1.7μmol/L时,混凝进行到720 s之前高锰酸钾-亚铁混凝过程中絮体粒径均低于200μm,反应进行到990s时絮体粒径稳步增大到239μm。形成对比的是,高锰酸钾-铁混凝过程进行到720 s和990 s时絮体粒径分别为198μm和204μm。在混凝过程中,亚铁逐步转化生成新生态三价铁,相当于向系统中持续投加混凝剂。在混凝剂总量相同(197.4μmol/L)的情况下,分次连续投加Fe(III)比一次性投加Fe(III)所生成的絮体粒径要大32%。     

聚硅硫酸铁混凝去除石化废水二级出水中有机污染物的研究

采用聚硅硫酸铁(PFSiS)混凝剂对石化废水二级出水进行了强化混凝实验,考察其对有机污染物的去除效果,并对不同时期的絮体微观结构进行了研究。结果表明,PFSiS可有效去除水中COD,当PFSiS投加量为40 mg/L(以Fe计),静置时间为120 min,COD去除率可达50%左右;絮体的微观结构为空间网状结构,随静置时间的延长,絮体密实程度提高,颜色加深。     

聚合铝水解形态对混凝效果及絮体特性的影响

采用微量滴定法制备不同碱化度的聚合铝,并测定其铝形态分布,通过其对腐殖酸-高岭土水样进行烧杯实验,依据絮体的Zeta电位、浊度、UV254及絮体强度因子及恢复因子等参数,以综合评价聚合铝水解形态的混凝机理及其絮体特性。结果表明:聚合铝投加前后铝形态分布存在很大差异,碱化度越低影响越明显,碱化度为0.5的聚合铝中Ala含量由原来的69.57%变为4%左右,而其Alc由9.36%变为50%左右;预制铝的中聚体和高聚体形态在混凝过程中相对比较稳定,而低聚合度的Ala变化显著;Alb电中和能力强,对溶解性有机物去除效果好,其絮体成长速度慢但絮体强度高;Alc具有较强的吸附架桥能力,能促进浊度的去除;预制Alc的吸附架桥能力强于水解生成的Alc,但其絮体恢复性能差。     

不同混凝剂处理低温低浊水

针对低温低浊水处理难度大的问题进行了一系列的混凝实验,实验结果表明,随着混凝剂投加量的增加,剩余浊度呈现先降低后升高的趋势,单独使用HPAC时,剩余浊度在投加量为14 mg/L时达到最低(2.39 NTU)。pH值对余铝含量具有重要的影响,3种铝系混凝剂均在pH=7.0时余铝含量达到最低。Al Cl3对水中有机物的去除率较其他3种混凝剂低。絮体形成与破碎受搅拌强度的影响很大,当破碎强度增加到50 r/min,使用PACl、HPAC、Fe Cl3作混凝剂时絮体粒径下降不明显,当破碎强度增加到100 r/min时,絮体粒径有明显的下降。破碎结束后,絮体粒径有所恢复,但是并不能增长到破碎前的粒径。PACl、HPAC以及Fe Cl3形成的絮体的沉降性较好,上覆水浊度下降较快,经过3 h的沉降后,剩余浊度分别达到1.82、1.44和0.97 NTU。     

聚硅酸钛制备及其助凝特性

采用在活化硅酸制备过程中加入适量Ti Cl4的方法,试制了一种新型无机高分子助凝剂—聚硅酸钛。研究了不同[Si]/[Ti]条件下制备的聚硅酸钛在固定p H值的水中分散物的粒径和Zeta电位随着活化时间的变化趋势,并与活化硅酸作比较。结果表明,在Si/Ti=20,活化48 h的条件下能制备出较为稳定的聚硅酸钛。与活化硅酸相比,聚硅酸钛在水中的分散物具有较大的粒径和更高的Zeta电位。通过对比制备的活化硅酸和聚硅酸钛的红外图谱发现,聚硅酸钛中有TiO-Si键,证明钛离子参与了聚合反应,新生成的化学键提高了它的聚合度和稳定性。采用硫酸铝为混凝剂,聚硅酸钛为助凝剂进行混凝除浊实验。测定了絮凝体的Zeta电位和混凝沉淀后的上清液浊度,研究了硫酸铝投加量和混凝p H对聚硅酸钛助凝效果的影响。结果表明,投加适量的聚硅酸钛助凝剂,明显提高了混凝除浊效果且拓宽了有效混凝p H值的范围。     

磁粉在磁加载混凝深度除磷中的作用机理分析

为适应天津新地(DB 12/599-2015)对出水总磷的排放需求,对天津某污水处理厂二沉池出水进行磁加载混凝工艺深度除磷实验。探讨了3种磁粉在粒径、表面电荷和磁感应强度等方面对混凝的影响;对比了磁加载混凝和常规混凝在沉降时间、絮体生长动力学的差异;分析了磁加载混凝和常规混凝对于不同形态磷的去除效果。结果表明,在磁加载混凝技术深度除磷中,磁粉的粒径、电性和磁性的协同作用是提高混凝效果的主要因素,粒径范围适中,表面带正电荷,磁感应强度越大越有利于污染物的去除。磁加载混凝技术可减少混凝剂用量、缩短沉降时间、提升去除效果,磁粉在混凝过程中起电性中和、表面吸附、絮凝成核、快速沉降的作用。     

电絮凝过程处理含铬废水的工艺及机理

以六价铬废水为处理对象,采用电絮凝过程研究了槽电压、初始浓度、初始pH值、电极材料等工艺参数对电絮凝过程分离Cr(Ⅵ)离子效率的影响机理。结果表明,采用Fe/Fe电极,对初始浓度为105 mg/L的Cr(Ⅵ)离子废水,最优槽电压为4 V,初始pH值为6,电解60 min,去除率可达到98.84%。Cr(Ⅵ)的去除率随着槽电压的升高而增大,随着初始浓度以及初始pH值的增加而减小。研究发现,初始pH值决定电絮凝过程中Cr(Ⅵ)的主要去除方式,在偏中性范围内Cr(Ⅵ)主要通过絮体吸附作用去除。对不同电极材料的电絮凝过程电解产生的絮体进行了初步分析,结果表明,絮体成分因电极不同而异,不同絮体对重金属离子吸附能力的差异也较大。     

联合硅藻土与PAC强化混凝处理含藻微污染原水

研究了联合硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对原水中藻类、溶解性有机物以及重金属离子的去除效果。结果表明,硅藻土的投加可以有效地改善絮体的沉降性能,增强藻类的混凝沉淀去除效率,PAC投加量为30 mg/L时,投加0.1 g/L硅藻土,叶绿素a去除率由82.5%提高到95.9%。该强化混凝过程使原水中溶解性有机物特别是大分子有机物和重金属离子的去除率有所上升。PAC投加量为30 mg/L,硅藻土投加量为1.5 g/L时,重金属Cu、Pb和Cd的去除率分别达到57.5%、83.7%和22.2%。     

混凝一气浮控制三卤甲烷生成势的研究

研究了混凝一气浮工艺对不同分子量区间三卤甲烷生成势（trihalomethanes formation potential，THMFP）的去除效果及絮体形态对THMFP去除效果的影响。结果表明，混凝一气浮工艺以去除大分子量区间THMFP为主，对小分子量区间THMFP的去除效果较差。UV254值与THMFP值的线性相关系数为0．9449，UV254值可以较好地反映THMFP的含量。絮体的分形维数为1．17～1．2时，孔隙率较大，可增加絮体对THMFP的活性吸附空间，且絮体相对密度较小，可增强同向絮凝作用，增加絮体和THMFP的接触概率，有利于气浮对THMFP的去除。     

混凝-气浮控制三卤甲烷生成势的研究

研究了混凝一气浮工艺对不同分子量区间三卤甲烷生成势（trihalomethanes formation potential，THMFP）的去除效果及絮体形态对THMFP去除效果的影响。结果表明，混凝一气浮工艺以去除大分子量区间THMFP为主，对小分子量区间THMFP的去除效果较差。UV254值与THMFP值的线性相关系数为0．9449，UV254值可以较好地反映THMFP的含量。絮体的分形维数为1．17～1．2时，孔隙率较大，可增加絮体对THMFP的活性吸附空间，且絮体相对密度较小，可增强同向絮凝作用，增加絮体和THMFP的接触概率，有利于气浮对THMFP的去除。     

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%。     

高盐浓度对工业废水生化处理的影响研究

研究了生物制药废水的不同含盐量对生化处理系统效果的影响,以及对该系统中的生物学变化规律的影响。在含盐量低于2.5×104mg/L时,废水生化处理系统COD去除率可稳定在92%左右,污泥活性良好;随着进水盐浓度的增加,含盐量达到2.5×104mg/L时,污泥活性开始受到抑制,COD去除率急剧下降至80%左右;当废水含盐量达到3.5×104mg/L时,污泥活性明显受到抑制,污泥絮体开始部分解体,COD去除率下降到60%左右;当废水含盐量达到6.0×104mg/L时,污泥活性系统趋于崩溃,原生动物近乎绝迹,污泥絮体细碎分散,可见少量球形游离细菌,COD去除率仅有45%左右。     

Fenton氧化-絮凝耦合去除水中As(Ⅲ)的机理

为了改善亚铁(Fe(Ⅱ))絮凝去除水中As(Ⅲ)的效果,对Fe(Ⅱ)/H2O2(Fenton试剂)氧化-絮凝耦合工艺进行了研究。以5 mg/L的As(Ⅲ)模拟废水为处理对象,对比了Fenton氧化-絮凝耦合处理As(Ⅲ)和单一Fe(Ⅱ)絮凝的效果。结果表明:单一絮凝对总砷的去除率只有60%左右,而氧化-絮凝耦合的去除率可达99.3%;氧化-絮凝耦合产生的絮体粒度约为单一絮凝的3倍,明显增强了絮凝沉降性能。SEM、XRD、BET测试结果表明:Fenton氧化-絮凝耦合去除水中As(Ⅲ)产生的絮体初级粒子是一种无定形纳米颗粒;氧化-絮凝耦合反应产生的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)混合态水解形成纳米胶体,对As(Ⅴ)的絮凝吸附优于As(Ⅲ)。氧化还原电位的测定表明As(Ⅲ)被迅速氧化为As(Ⅴ),且是一种原位氧化-絮凝反应过程。     

Al_2(SO_4)_3和FeCl_3混凝对红枫湖溶解性有机质的去除及卤代烃控制的影响

以三价阳离子(Al_2(SO_4)_3和FeCl_3)为混凝剂,在不同的投加量和水力条件下对贵阳市红枫湖取水口处溶解性有机质(DOM)的去除和卤代烃(THMs)生成势控制变化趋势进行研究。实验结果表明,在不同的混凝条件下,对DOM的去除率在60%左右,随着快速搅拌速率的增加,去除率略有提高;UV_(254)的去除率为85%左右,不同的混凝剂投加量和水力条件对其影响不大。混凝前后DOM的THM生成势降低约60%,二氯一溴甲烷(CHCl_2Br)和一氯二溴甲烷(CHClBr_2)占THMs的80%以上;对于不同的混凝剂类型,投加量和水力条件均对THMs生成势变化没有明显差异。三维荧光光谱(3DEEM)结果表明,DOM中腐殖酸部分在混凝过程中有较大去除,红外光谱(FTIR)验证了混凝去除的基团主要为羰基(C=O)的类共轭结构。而在强化混凝过程中没有得到较大去除的内源有机质(藻源有机物)可能是混凝后THMs的主要前体物质。因此,传统的混凝工艺主要去除DOM的腐殖酸部分,还需要结合其他的预处理方法对DOM中的其他组分进行有效去除,以控制THMs的生成势,提高饮用水的安全性。     

强化混凝过程絮体形态对锑(V)去除效果的影响

利用混凝烧杯试验法,考察聚硫酸铁(PFS)强化混凝去除五价锑(Sb(V))过程中不同混凝条件对絮体形态(包括粒度和结构)以及出水水质的影响。结果表明,絮体平均粒径和分形维数的变化主要取决于主导混凝机理,且能通过作用于混凝效果而影响沉后水中悬浮态Sb(V)含量,但对最终除Sb(V)效果(主要为溶解态)的影响极为有限;原水p H和PFS投量对Sb(V)的去除有重要影响,而温度和混凝搅拌强度的作用却较小,并且助凝剂PAM的投加会在一定程度上削弱去除效果。在实际运行中,还需尽量避免沉后水因微小絮体过多影响后续工艺的运行工况及出水水质等。     

印染废水处理的磁混凝－高梯度磁分离协同作用

混凝过程作为工业废水的预处理技术普遍受到重视,在混凝过程中降低污泥产生量并提高污泥分离速度是该技术发展的方向,基于上述目标,通过将磁粉引入絮体使之磁化并在自行研制的高梯度磁分离装置中实现磁混凝与磁分离的协同作用.以高浊度的印染废水作为试验废水,以色度、COD及SS作为考核指标,重点考察了磁混凝反应及磁分离的影响因素.当印染废水的色度约为900倍、COD约为595 mg/L、SS约为500 mg/L时,在pH=8.5、FeSO4500 mg/L、PAM3.5 mg/L、磁粉400 mg/L的适宜磁混凝反应条件下,相应指标去除率比传统混凝法分别高出17.3%、21.7%及24.2%,此时絮团沉降速度增大了64.3%,污泥体积减少了61%,污泥压缩比为0.39.在电流强度8 A、流速2.5 L/min和介质填充率1%的操作条件下,该磁性絮体流经高梯度磁分离装置时的水力表面负荷达到61.0 m3/m2·h,处理出水达到国家二级排放标准.     

Fenton氧化/混凝沉淀协同处理腈纶聚合废水

采用Fenton法处理湿法腈纶聚合废水,考察了H2O2投加量、Fe2+投加量、p H和反应时间等因素对氧化和混凝作用去除废水污染物的影响,并分析了废水可生化性和特征污染物的变化。结果表明,Fenton法可以有效去除废水中有机污染物,在初始p H为3.0,Fe2+投加量为15.0 mmol/L,H2O2投加量为90.0 mmol/L的条件下,反应120 min后废水COD去除率可以达到56.8%,其中氧化和混凝作用对应的去除率分别为43.3%和13.5%;处理后废水的BOD5/COD由0.24升高至0.43;处理后废水中丙烯腈以及其他多数有机污染物能被有效去除。     

混凝-Fenton氧化-Fe0还原预处理高浓度硝基苯生产废水

采用混凝-Fenton氧化-Fe0还原工艺预处理高浓度硝基苯废水,考察各反应阶段硝基苯去除效果及影响因素。研究表明,聚铁混凝性能优于聚铝;初始COD为17 350 mg/L、硝基苯浓度为10 050 mg/L的废水,在pH=4,聚铁投加浓度3 300 mg/L时,COD和硝基苯去除率分别为63%和62%;混凝沉降后的上清液用Fenton试剂氧化,可在较宽pH(3～6)范围内降解硝基苯,当H2O2(30%)浓度为6 000 mg/L,Fe2+浓度为168 mg/L时,氧化效率最高;聚铁混凝-Fenton氧化后的出水用Fe0还原,最佳还原条件为:pH=3,Fe0浓度1 500 mg/L。原水经聚铁混凝-Fenton氧化-Fe0还原后,COD和硝基苯总去除率分别达90%和98%,总药剂成本约12.4元/t。处理后废水硝基苯浓度为168 mg/L,适宜进行后续的厌氧-好氧生物处理。     

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。