高锰酸钾预氧化强化混凝去除绿藻的研究

以小球藻为对象,研究不同高锰酸钾投加量下小球藻胞外有机物分子量的分布、Zeta电位和胞外有机物浓度变化,并观察细胞结构,探讨预氧化强化混凝的机理.研究发现,当高锰酸钾浓度≤2 mg·L-1时,氧化前后藻液中的有机物组成基本不变,胞外分泌物(EOM)部分被氧化;在预氧化初期,EOM在高锰酸钾诱导下释放,胞外有机物浓度升高;藻的表面电位先下降后上升,藻活性由于高锰酸钾氧化受到抑制,但藻细胞结构保持完整,氧化后生成的MnO2附着在藻细胞表面,增加了藻细胞的比重,有利于后续的混凝沉降除藻.高锰酸钾浓度≥3 mg·L-1时,细胞壁被破坏,藻液中出现大分子的有机物,胞外有机物浓度上升,Zeta电位下降,这些都不利于后续的混凝除藻.结果表明,当高锰酸钾投加量为2 mg·L-1,预氧化1h后,PAC投加量为40 mg.L-1时,除藻效率达到92％,去除效果远好于直接混凝除藻.     

高锰酸钾预氧化对藻活性和胞内外有机物的影响

以实验室纯培养的铜绿微囊藻为研究对象,针对不同生长期藻的特性,采用高锰酸钾预氧化剂,研究投加量对铜绿微囊藻胞内、外有机物DOC浓度的影响;高锰酸钾氧化后铜绿微囊藻细胞及其活性的变化;预氧化对以聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂的混凝工艺去除不同生长期铜绿微囊藻的影响.结果表明.低浓度的高锰酸钾对藻细胞光合作用有一定的抑制作用,高浓度(≥10mg/L)的高锰酸钾预氧化会使藻细胞失活并释放大量胞内有机物.当高锰酸钾投加量为2mg/L时,投加30mg/L PAC,第9d、21d、28d、36d培养期的藻去除率分别为81%、99%、58%、35%;在不同高锰酸钾投加量下,第21d(对数期)的藻液,采用高锰酸钾预氧化强化混凝除藻效果最好,其原因可能与不同生长期胞外有机物(EOM)浓度及组分不同有关.藻处于衰亡前期和衰亡后期EOM含量显著增大,过高浓度的EOM影响了氧化剂的氧化效率,使得预氧化效果不明显.稳定期和对数期藻液中EOM含量较低,此时氧化剂与藻细胞接触,易刺激藻细胞分泌物质,而一定浓度的EOM可以起到助凝的作用,使得预氧化后强化混凝效果良好.高锰酸钾还原产物是水合Mn O2,会促进混凝并可以附着在藻细胞表面提高藻细胞沉降性.     

紫外辐射对小球藻混凝效果作用途径探讨

针对藻类在常规水处理过程中难以被有效去除的现状,采用紫外辐射对藻类混凝过程进行强化处理.结果表明,随着紫外照射时间的增加,混凝后对藻细胞和浊度的去除均呈先上升后下降的趋势,并在照射50 min时达到最大值.PAC(聚合氯化铝)投加量为5 mg·L~(-1)时,照射样的除藻率和去浊率达到最大,分别比空白样高20.1%和18%左右.pH值在6~9范围内,紫外辐射强化混凝效果的变化较小.溶液pH=8、紫外照射50 min,混凝后的除藻率和去浊率分别达到了93.5%和90.6%.此时,藻细胞Zeta电位最大,同时释放出藻黏液,有利于混凝沉降.而当紫外照射超过60 min后,出现细胞膜破裂,胞内有机物渗出,使得溶液中的有机物浓度急剧上升,Zeta电位开始下降,不利于后续混凝的进行.     

胞外物质影响铁盐混凝除铜绿微囊藻的效能与机制

藻及其代谢产物严重威胁着饮用水质的安全.混凝是饮用水处理工艺中去除藻细胞最为重要的单元,而藻细胞的胞外有机物(EOM)是影响藻细胞脱稳和去除的重要因素.本文以铜绿微囊藻为研究对象,对比混凝对原始藻细胞和经离心去除EOM的藻细胞(裸藻)的去除效果.结果发现,在pH为6.0、7.0和8.0的条件下,铁盐混凝对裸藻细胞(去除EOM的藻细胞)的去除率比原始藻细胞分别提高了5.01%、29.24%和27.45%,证实EOM对铁盐混凝除藻具有抑制作用.此外,絮体粒径动态分析表明,在pH分别为6.0、7.0和8.0下,裸藻细胞对应的最大絮体粒径均比原始藻细胞要高.Zeta电位分析表明,裸藻比原始藻的Zeta电位更高,因此,更容易通过压缩双电层脱稳.三维荧光分析结果表明,EOM易与金属发生络合反应,生成螯合物,从而抑制混凝除藻.     

低压紫外引发制备阳离子模板絮凝剂TPDMC及混凝除浊除菌性能

以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,以聚丙烯酸钠(PAAS)为模板剂,通过低压紫外光引发共聚制备了模板絮凝剂TPDMC;进一步对比研究了TPDMC和非模板絮凝剂PDMC混凝处理高岭土、大肠杆菌等悬浊液的效果.结果表明,引入模板剂不仅将产物产率从33.50%提高至72.25%,同时显著提升了絮凝剂混凝除浊、除菌性能.对于高岭土悬浊液,当TPDMC投量为0.5 mg·L^-1时,除浊率达到95.89%;PDMC则在0.7 mg·L^-1时除浊率最高,为93.65%.对于大肠杆菌悬浊液,当TPDMC和PDMC投量分别为10 mg·L^-1和12 mg·L^-1时表现出最佳去除效果,絮凝后上清液相对OD₆₀₀值从0.8700分别降至0.1020和0.1136,且在广谱pH范围内均表现出良好的处理效果.TPDMC净化机理为先絮凝后杀菌,其中,杀菌主要是通过TPDMC的阳离子基团吸附电负性大肠杆菌,破坏菌体细胞从而使其灭活.TPDMC作为一种高效、环保絮凝剂,在工业废...     

二级出水中磷的混凝处理研究

以北京市某污水处理厂的二级出水中总磷为去除对象,通过混凝的静态烧杯实验[1],确定了二级出水除磷效果较好的絮凝剂聚合氯化铁(PFC)[2]和Al2(SO4)3[3]混合使用的最佳投药量,使出水中磷(TP)符合再生水水质标准的要求.絮凝剂组合时静态混凝烧杯实验表明:PFC-Al2(SO4)3体积比1∶1时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶9.9/7(mg·L-1),此时TP去除率为93%,浊度去除率为33%.PFC-Al2(SO4)3体积比1:2时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶4.95/7(mg·L-1),此时TP去除率为88%,浊度去除率为71%.     

环氧氯丙烷胺型阳离子絮凝剂的改性及其絮凝性能

为提高环氧氯丙烷胺型絮凝剂的絮凝性能,以三乙烯四胺为交联剂,以环氧氯丙烷、二甲胺为原料,制备了季铵盐阳离子絮凝剂(记为TER),并对其进行了红外、核磁表征;同时分别以六次甲基四胺、二乙烯三胺、乙二胺为交联剂制备絮凝剂HMTA、DET、ED,采用4种絮凝剂对莫言湖水进行絮凝沉降试验,并与未改性絮凝剂进行对比;研究了絮凝剂投加量、温度及与PFC(聚合氯化铁)复配等因素对TER絮凝剂除浊效果的影响.结果表明:TER的阳离子度的测定结果为57.3%,在相同条件下,TER对莫言湖水样的除浊率能达到93.7%,优于HMTA、DET、ED及未改性絮凝剂(分别为7.4%、70.9%、8.1%、7.0%).单因素试验确定其最佳絮凝除浊温度为55 ℃,最佳投加量为30 mg/L.研究显示,TER与PFC的复配比单独使用PFC的除浊率提高了5%～25%不等,并能大幅减少TER投加量,降低处理成本.      

壳聚糖改性粘土对水华优势藻铜绿微囊藻的絮凝去除

研究了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响.经壳聚糖包覆改性后的海泡石在投加总量仅为11 mg/L时,0.5h即可去除80%的藻细胞,2h去除率达到90%.不同粘土改性后絮凝除藻能力均有大幅度提高,原来除藻能力相去甚远的不同粘土,包括一般的黄土,改性后除藻能力被提升到相近的水平,投加量11 mg/L,可去除铜绿微囊藻90%以上.改性粘土和一般絮凝剂一样有一最佳投加量(本研究为11 mg/L),低于或超过此最佳值,絮凝除藻效果均下降.     

含特殊悬浮物矿井水正交混凝试验研究

针对煤矿在特定时期排出的以微细岩石粉为主的特殊悬浮物矿井水水质,设计了L25(56)正交混凝试验,考察混凝过程中各因素对出水浊度的影响程度及最优化条件.结果表明,在各因素水平取值范围内,各因素对出水浊度的影响显著性次序为:絮凝剂投加量＞絮凝剂种类＞PAM投加量＞絮凝转速＞絮凝时间＞PAM投加间隔时间;混凝的最优化条件:选择PAFC作为絮凝剂,PAFC投加量为250 mg·L-1,PAM投加量为0.50 mg· L-1,PAM投加间隔时间为120 s,絮凝转速和时间分别为190 r·min-1快速搅拌2 min、70 r·min-1中速搅拌10min、40 r·min-1慢速搅拌13 min.     

Killing Cylindrosperrnopsis with Chlorine Dioxide

对于来自某饮用供水水库的拟柱孢藻,研究二氧化氯投加量、藻的初始浓度、pH值、有机物含量和氨氮含量对二氧化氯杀灭拟柱孢藻的效果的影响,探讨二氧化氯氧化与混凝工艺结合的去除拟柱孢藻的最佳工艺条件.结果表明,拟柱孢藻的杀灭率随着二氧化氯投加量增大而提高,随着pH的升高及有机物含量的增大而下降;杀藻量随着藻初始浓度的增大而增大.氨氮对二氧化氯杀灭拟柱孢藻基本没有影响.对于以拟柱孢藻为优势藻的某饮用供水水库原水,二氧化氯氧化与混凝工艺结合除藻的最佳工艺条件为:二氧化氯投加量0.5 mg/L,聚合氯化铝15 mg/L,二氧化氯与混凝剂一起投加.在此条件下,除藻率为98.90％,余浊为1.59NTU.工艺条件正交试验的直观分析说明影响除藻率的因素依次为:二氧化氯投加量＞混凝剂投加量＞投加顺序.     

臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究了藻细胞及胞外分泌物对氯化消毒副产物生成势(DBPFP)的贡献,以及臭氧预氧化对DBPFP的影响规律,即不同臭氧投量及预氧化时间对DBPFP的影响,并探讨臭氧预氧化控制消毒副产物生成势的原因.研究表明,藻细胞和胞外分泌物的三卤甲烷类副产物都主要是氯仿和一溴二氯甲烷,卤乙酸类副产物都主要是二氯乙酸和三氯乙酸.颤藻细胞和其EOM本身及经臭氧预氧化混凝后形成卤乙酸的能力基本都高于形成三卤甲烷的能力,在实际含藻水的处理中,应该更加重视对卤乙酸的控制.臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多.在本试验条件下,0.975 mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.6%,而THMFP却升高12.5%,可见臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势.同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加.在实际水处理中,应在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化以控制DBPFP.     

活性炭吸附对藻类有机物的去除及其消毒副产物的控制

本文研究了粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)吸附对藻类有机质(algal organic matter,AOM)及其典型含氮和非含氮消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)的去除效能.结果表明,AOM主要含有一些小分子量、亲水性、低芳香度的有机质,三维荧光光谱证实,PAC吸附改变了AOM的组成,明显降低了类腐殖质物质含量,但对芳香蛋白类物质去除能力有限.PAC投加量为20 mg·L~(-1),吸附时间10~30 min时,对于3.30 mg·L~(-1)的胞内有机质(intracellular organic matter,IOM)和胞外有机质(extracellular organic matter,EOM)溶液,溶解性有机碳去除率分别为20.7%~31.9%和12.6%~19.0%.PAC对IOM和EOM中卤代甲烷总生成量的最高去除率分别为26.6%和35.8%;卤代乙腈总生成量的最高去除率分别为49.6%和53.6%,其中二溴乙腈前体物的去除效果显著.PAC对EOM氯化生成的DBPs的控制作用较好.     

城市景观水体混凝除藻过程对氮元素协同去除特性初探

以城市景观水体净化为目标,考察混凝除藻同时去除氮元素的特性和影响因素. 结果发现,水体内较高的DOC(溶解性有机质)含量会阻碍藻浊度的去除. 聚合氯化铝(PACl)以及PACl与硫酸铝(Alum)的复合剂(PACl+Alum)对藻浊度的去除效果均相对单独使用PACl或Alum较好,其中PACl+Alum对其他物质(如氮、DOC等)的去除效果也相对单独使用PACl或Alum更佳;在同样的最佳投药量时,低pH条件能获得更好的藻浊度去除率;对氮元素去除的进一步研究发现,DON(溶解性有机氮)的去除特征和过程与TN(总氮)非常一致,表明该水体TN的去除主体上是通过DON的去除实现的;低pH条件同样有利于氮和DOC的去除;但DOC与DON去除的不同步性,说明DOC中的DON成分和性质是非均一性的,是未来可进一步深入研究的重要方向.      

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.     

改性壳聚糖复配FeCl_3处理微污染水

用改性壳聚糖复配无机絮凝剂FeCl3处理微污染水。结果表明:用改性壳聚糖替代壳聚糖,在用量节省约50%时,显著提高了浊度和有机物的去除效果。与单独使用壳聚糖相比,改性壳聚糖、FeCl3、改性壳聚糖复配FeCl3处理微污染水,UV254去除率分别从26%、42.4%、47%提高到68%,浊度去除率分别从52.6%、83.7%、79.7%提高到92.6%。在pH=7,沉降时间10 min等最佳条件下,改性壳聚糖复配FeCl3强化混凝处理微污染水效果优于聚丙烯酰胺。     

The role of extracellular organic matter on the cyanobacteria ultrafiltration process

The membrane fouling caused by extracellular organic matter (EOM) and algal cells and organic matter removal of two typical cyanobacteria (M. aeruginosa and Pseudoanabaena sp.) during ultrafiltration (UF) process were studied in this work. The results showed that EOM had a broad molecular weight (Mw) distribution and the irreversible membrane fouling was basically caused by EOM. Moreover, humic acid and microbial metabolites were major components of EOM of two typical cyanobacteria. Since EOM could fill the voids of cake layers formed by the algal cells, EOM and algal cells played synergistic roles in membrane fouling. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated that the CH₂ and CH₃ chemical bonds may play an important role in membrane fouling caused by EOM. Interestingly, the cake layer formed by the algal cells could trap the organic matter produced by algae and alleviate some irreversible membrane fouling. The results also showed that although the cake layer formed by the algal cells cause severe permeate flux decline, it could play a double interception role with UF membrane and increase organic matter removal efficiency. Therefore, when using UF to treat algae-laden water, the balance of membrane fouling and organic matter removal should be considered to meet the needs of practical applications.     

Pre-oxidation with KMnO4 changes extra-cellular organic matter''s secretion characteristics to improve algal removal by coagulation with a low dosage of polyaluminium chloride

Microcystis aeruginosa was used to study the effect of KMnO4 pre-oxidation on algal removal through coagulation with polyaluminium chloride (PAC).KMnO4 pre-oxidation improved the coagulation efficiency of algal at a low dosage of PAC.The optimal KMnO4 feeding period was in the stationary growth phase of Microcystis aeruginosa.KMnO4 traumatized the algal cells and stimulated cellular release of organic matter,contributing to the pool of extra-cellular organic matter (EOM).KMnO4 also decomposed EOM,especially small molecular weight EOM.Lower concentrations of KMnO4,such as 2 mg/L,induced algae cells to produce moderate amounts of new EOM with molecular weights of 11,280,and 1500 kDa.These relatively large molecules combined easily with PAC,promoting coagulation and removal of algae.High concentrations of KMnO4 lysed algae cells and produced much high-molecular-weight EOM that did not enhance flocculation by PAC at lower dosages.     

聚乙烯亚胺基黄原酸钠与铁盐共同处理低浊水

以聚乙烯亚胺（PEI）为母体,通过化学反应将二硫代羧基引入到其分子链中,制备出新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠（PEX）,采用低浊水样作为考察对象,通过絮凝实验研究PEX分别与Fe （Ⅱ）盐、Fe （Ⅲ）盐对水样中浊度的去除性能.结果表明,PEX单独处理低浊水时,水样的初始浊度和pH值对PEX除浊效果均有一定的影响,除浊效率随着初始浊度的降低而降低,随着pH值的升高而先升高后降低;当初始pH值位于PEX等电点附近时,浊度的去除率可达到最高,初始浊度为10.0,15.0,30.0NTU,浊度的去除率分别为88.46%,91.17%,92.73%.PEX与Fe盐共同除浊时浊度的去除率随着体系pH值的升高先升高后降低,投加Fe （Ⅲ）盐后浊度的去除效果总体上优于投加Fe （Ⅱ）盐后的效果.PEX与Fe盐共同除浊和PEX单独除浊时的絮凝作用机理不尽一致,Fe盐的加入可起到一定的电中和作用.     

高分子重金属絮凝剂ISXA与ISX除浊、除Ni2+性能的比较研究

以交联淀粉、丙烯酰胺、CS2、NaOH等为原料,在一定条件下合成了一种新型高分子重金属絮凝剂不溶性淀粉黄原酸酯-丙烯酰胺接枝共聚物(ISXA).比较了它与不溶性淀粉黄原酸酯(ISX)的除浊、除Ni2 性能,探讨了各自的作用机理,并研究了几个影响ISXA和ISX去除水中浊度和Ni2 的因素.结果表明:1)在各种条件下,ISXA的除浊、除Ni2 性能均优于ISX;2)ISXA和ISX的投加量均为250mg·L-1时,Ni2 的去除率分别达到97%和87%;3)原水pH值对絮凝剂的除Ni2 效果有影响;4)在致浊物质和金属离子共同存在的水体中,两者会相互促进彼此的去除,Ni2 的去除率可达99%以上,浊度去除率提高10%左右;5)反应时间越长,处理效果越好,12min以后结果趋于平缓.