原水性质对新型含Ca~(2+)复合混凝剂混凝过程的影响

为了提高水处理效率,保证出水水质,需要开发新型高效混凝剂。本实验采用经过Ca2+改性的混凝剂针对不同水样进行混凝实验,考察了浊度、有机物去除、余铝和形成絮体性质,实验结果表明在纯颗粒物体系中,PACl(聚合氯化铝)和AlCl3中加入的Ca2+对于浊度去除率无明显影响,在低投加量下能够有效降低沉后水中余铝浓度,AlCl3做混凝剂,投加量0.10mmol·L-1时,沉后水余铝浓度从0.15mg·L-1降低到0.10mg·L-1。在腐殖酸体系中,混凝剂中的钙离子可明显降低腐殖酸分子的负电荷,降低沉后水余铝浓度以及增大絮体粒径。对于腐殖酸与蛋白质体系,当投加量为0.16mmol·L-1时,使用含有Ca2+的PACl做混凝剂时,钙离子的存在使得平衡时絮体粒径增加了大约50μm,可明显改善絮体的沉降性。碱性条件(pH=8.5)下改性混凝剂沉后水中DOC浓度降低0.2~0.6mg·L-1,余铝降低0.4~0.7mg·L-1。酸性条件(pH=5.5)下改性混凝剂沉后水DOC、余铝浓度无明显变化。     

臭氧作用改善膜-生物反应器混合液膜过滤性

提出了利用臭氧作为调控膜-生物反应器中活性污泥混合液的方法,采用小膜过滤装置测定臭氧作用后混合液的膜过滤性变化,并通过测定混合液MLSS、胞外多聚物(EPS)含量、絮体粒径、上清液胶体有机物浓度、黏度的变化,探讨了混合液膜过滤性变化的原因.结果表明,当臭氧投加量低于8.5mg/L条件下,混合液的膜过滤性得到改善.臭氧对混合液的主要作用是氧化污泥絮体表面的部分EPS,使污泥絮体表面性质发生改变,引起絮体再絮凝,絮体粒径增大,上清液胶体有机物浓度和黏度减少,从而改善混合液的膜过滤性质.     

调控絮体形态强化电絮凝减缓膜污染

本研究通过调节电絮凝工艺参数来实现对絮体形态的调控,进而达到减缓膜污染的目的.主要考察了电流密度、初始pH、初始电导率对絮体性质以及膜通量的影响,并解析了超滤膜对不同形貌结构絮体的膜污染响应机制.结果表明,电絮凝减缓膜污染的关键是在膜表面形成疏松多孔的滤饼层,电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺不但能够有效地减缓膜污染,而且还极大提升了出水水质.增加电流密度,以及在pH中性水质条件下,EC-UF工艺中膜通量保持更高.j=20 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率=1 000μS·cm~(-1),EC-UF工艺对水中的腐殖酸(humic acid,HA)去除率为97%,平衡阶段归一化通量J/J0达到81%.     

低温条件下絮体破碎再絮凝去除水中颗粒的研究

为了了解低温条件下絮体的形成/破碎/再絮凝过程在适当条件下对絮凝去除水中颗粒物的强化效果,采用PDA2000透光率脉动检测仪对絮凝破碎再絮凝过程进行了在线监测.研究结果表明,当电中和机理占主导作用时(混凝剂投加量小于0.1 mmol·L-1),絮体破碎后能重新絮凝,絮体大小能恢复到破碎之前;而当网捕卷扫机理占主导作用时(混凝剂投加量大于0.2 mmol·L-1),絮体的恢复情况不如电中和条件,再絮凝能力降低.投加适量的腐殖酸会增加絮体破碎前后的分形维数,但过量的腐殖酸则会降低破碎前后絮体的分形维数.絮体破碎再絮凝后其分形维数比破碎前高.腐殖酸的投加量并不会明显影响絮凝和破碎后再絮凝的FI指数.电中和絮体破碎前初始絮凝时间越长破碎后沉后水浊度越低,破碎后其浊度会比破碎前显著减小.较低投量的铝盐就能使得沉后水浊度降到很低,因此可以降低混凝剂投量而达到更好的水处理效果.     

在线超声对膜-生物反应器活性污泥混合液性质的影响

采用在线超声控制膜-生物反应器的膜污染,通过测定活性污泥混合液絮体粒径、胞外多聚物含量、上清液有机物浓度、污泥浓度和黏度的变化,探讨了超声波对膜-生物反应器中活性污泥混合液性质的影响.结果表明:在线超声使污泥絮体破碎,其平均粒径与未施加超声波的系统相比降低约20μm左右;污泥胞外聚合物含量降低(28±5)mg·g-1左右,致使混合液上清液TOC增加;但同时超声波的施加可以降低污泥浓度和混合液黏度,使混合液膜过滤性得到改善,有助于膜污染的控制.     

超滤的预处理工艺对比研究:化学混凝与电絮凝

对比研究了化学混凝(chemical coagulation,CC)与电絮凝(electrocoagulation,EC)作为超滤膜分离的预处理工艺,在死端过滤条件下与超滤膜的作用机制以及对膜污染的减缓效果.主要研究了Al3+投加量对膜通量、絮体性质(粒径、强度系数、恢复系数、分形维数)、以及滤饼层性质的影响.结果表明,EC作为预处理时,生成的絮体强度大且结构紧实,在膜表面堆积形成的滤饼层具有疏松多孔、亲水性强的性质;而CC作为预处理时,生成的絮体强度低且比较松散,在膜过滤过程中容易被压力压碎压实,导致滤饼层比较密实、亲水性低.因此,EC作为预处理工艺对膜污染的减缓效果好,在运行过程中可以保持较高的膜通量,膜通量较CC高约5.57%.     

加载絮体形态对短流程超滤膜污染影响效应

以聚硫酸铁（PFS）为混凝剂,微砂为载体颗粒,系统考察了采用加载絮凝-超滤联用工艺净化含高岭土、腐植酸和锑[Sb（Ⅲ）]的模拟原水过程中,不同PFS和微砂投加量条件下加载絮体形态特性以及其对超滤膜通量衰减、膜污染可逆性和宏观出水水质等的影响,并分析了膜污染机理.结果表明,PFS投加量对絮体形态及膜滤效能和膜污染影响显著,且投加量过少或过多均会产生不利影响,以30mg/L为宜;与不投加微砂的工况相比,加入微砂更易于形成大而结构较为松散的絮体,可有效削弱不可逆膜污染,并获得较为稳定的超滤出水水质;超滤末端膜比通量与絮体平均粒径呈良好的正相关性（R²=0.8774）,但因加载絮凝体系中引起分形维数变大的不同类型颗粒（包括小粒径范围絮体和未被加载絮体捕获的微砂）对超滤净水过程产生的影响各异,致使膜通量与分形维数的负相关性较差（R²=0.5760）.     

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%.     

天然有机物对混凝效果影响机制及絮体特性分析

混凝是降低水体中天然有机物浓度的有效手段.本研究旨在了解天然有机物的存在对混凝效果及絮体特性产生的影响.实验以PACl25作为混凝剂来模拟含有一定量天然有机物的典型代表物质腐殖酸或柠檬酸配水的水处理混凝过程.分析了混凝过程中这两种有机物的存在对絮体颗粒大小、分形维数、Zeta电位和水中剩余铝浓度的影响.结果表明,在一定浓度范围内,随着溶液中腐殖酸、柠檬酸浓度的增加,絮体颗粒的大小及其成长速率、Zeta电位以及分形维数均呈现出下降的趋势(腐殖酸质量浓度从0 mg·L-1增加到10 mg·L-1、柠檬酸浓度从0μmol·L-1增加到7μmol·L-1,破碎前絮体大小分别降低34.2%、53.1%;絮体Zeta电位从10 mV左右分别下降到-10 mV及-2.5 mV左右;絮体成长速率分别下降了42.6%、77.5%;分形维数分别降低了0.08和0.094),表明有机物占据了微絮体表面从而导致絮体活性及致密性的降低;而在此有机物浓度范围内溶液中剩余铝的浓度却不因絮凝能力的下降而变化.     

混凝预处理及膜面流速控制对微滤膜污染的影响研究

为研究膜面流速和混凝预处理对微滤过程膜污染的综合影响,用旋流式膜混凝反应器进行了不同流量、入口管径、混凝剂投加量下的除浊试验。结果表明,直接微滤时,高膜面流速加剧了初期膜的孔堵污染,但抑制了滤饼层的累积,适于长期运行;在质量浓度为0~18 mg/L范围内增大聚合氯化铝（PAC）投加量可显著抑制膜过滤阻力的增长;以速度梯度（G）表征絮体状态,由于絮体尺寸和错流的综合作用,投加混凝剂后,G在20~70 s-1范围内,414.64 s-1时微滤膜污染较轻。     

二价铁离子对UASB反应器厌氧发酵产氢效能的影响

金属离子Fe2+在生物产氢机制中起着重要作用.以红糖为底物,研究了Fe2+在0～1 650 mg·L-1范围内对UASB发酵产氢效能的影响.结果表明,适当浓度的二价铁离子对产氢具有一定的促进作用.当Fe2+浓度为0～450 mg·L-1时,发酵产气量及其氢气含量都随着Fe2+浓度的增加而增加;且当Fe2+浓度为450 mg·L-1时,获得最大生物气体积为17.72 L,较空白组提高了40.75%,此时氢气含量60.01%.而当外加的Fe2+浓度大于450 mg·L-1时,则开始呈下降趋势.因此,Fe2+可以成为调控发酵制氢的工程措施之一.     

混凝处理防止膜污染的作用与机理

通过膜过滤混凝上清液的方法 ,并比较膜进水和透过水中有机物相对分子质量分布的变化 ,探讨了混凝防止膜污染的作用和机理 .结果表明 ,相对分子质量大于 10 0 0的有机物是造成膜污染的主要因素 ,而相对分子质量小于 10 0 0的有机物对膜污染的影响较小 .尽管混凝能有效地去除相对分子质量较大的有机物 ,但混凝防止膜污染的效果与其投加量有密切的关系 .较低的混凝投加量 (2 5mg·L- 1 )防止膜污染的效果较差 ,较大的投加量 (>5 0mg·L- 1 )防止膜污染的效果较好 .UV2 54能更好地反映有机物对膜污染的影响程度 ,如何有效地去除这类有机物是防止膜污染的关键 .混凝防止膜污染的效果与去除相对分子质量大于 10 0 0的UV2 54的程度密切相关 .试验结果表明 ,混凝去除这类有机物的效果达到 5 0 %时 ,可有效地防止膜污染     

超滤膜负载UiO-66@Fe3O4@UiO-66强化PPCPs去除和膜污染控制

本研究通过聚偏氟乙烯（PVDF）膜内负载具有协同吸附和催化作用的金属有机骨架（MOFs）,吸附去除水中药品及个人护理品（PPCPs）,并且达到膜滤过程中多功能材料吸附能力再生和膜污染控制的双重目的.在膜吸附方面,共混基质膜（MMMs）内MOFs材料UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66能够有效吸附以水杨酸（SA）和邻-苯二甲酸二甲酯（DMP）为模板化合物的两种常见PPCPs.在膜催化再生方面,UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66中的Fe₃O₄能够催化H₂O₂生成强氧化性的羟基自由基（HO·）,实现对MOFs/PVDF膜吸附能力再生和膜内污染控制的耦合.结果表明,pH=7±0.1条件下,10% MOFs/PVDF膜对0.1 mmol·L^-1 SA和DMP吸附去除率最高,它们的去除率可分别达到64.2%和46.1%.除此之外,膜内UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66催化5 mmol·L^-1 H₂O₂,能够使膜通量和膜吸附性能恢复率分别达到91.8%和94.2%.实验设计的这种负载多功能MOFs共混基质膜的特点是它对膜吸附能力再生和膜污染控制过程的耦合.这为生化尾水深度净化过程中PPCPs去除和膜抗污染性能改善提供了新的思路.     

Fe和Fe2+对混合细菌产氢发酵的影响

在研究Fe粉剂量和Fe²⁺浓度对混合细菌产氢发酵的影响基础上,确定Fe和Fe²⁺促进混合细菌产氢能力的最佳阈值,并对乙醇型发酵菌群在不同Fe粉和Fe²⁺浓度下的产氢量和最大比产氢速率进行考察和对比.结果表明,Fe粉和Fe²⁺对乙醇型发酵菌群的产氢能力均有明显的促进作用.以葡萄糖为底物,投加Fe²⁺试验中,Fe²⁺浓度200mg/L获得最大产氢量143.7mL/g,较对照组提高32%;Fe²⁺浓度50mg/L获得单位VSS最大比产氢速率21.2 mL/(h·g),较对照组提高33%.投加单质Fe试验中,Fe粉剂量1000mg/L获得最大产氢量156.1mL/g,较对照组提高44%;Fe粉剂量500mg/L获得单位VSS最大比产氢速率23.5mL/(h·g),较对照组分别提高47%.单质Fe浓度高于50mg/L时,对发酵菌群产氢的促进作用要优于同浓度下的Fe²⁺.同时对混合细菌中铁的全量和形态分布进行了考察.     

对苯二酚强化多相类-Fenton过程降解活性艳红MX-5B的效能与机理

用碱沉淀法制备的硅羟基氧化铁(Si-FeOOH)作多相类-Fenton反应的催化剂,探讨了室温条件下投加还原剂对苯二酚(HQ)对其催化H2O2降解活性艳红MX-5B的影响,同时考察了pH、H2O2浓度、催化剂Si-FeOOH投量及活性艳红浓度对活性艳红MX-5B脱色率的影响,并从溶铁量方面初步探讨了Si-FeOOH/H2O2/HQ体系降解活性艳红MX-5B的机理.结果表明,对苯二酚强化以Si-FeOOH为催化剂的多相类-Fenton反应降解活性艳红的效果显著.在pH=3,活性艳红初始浓度为10mg·L-1,对苯二酚浓度为0.55mg·L-1,Si-FeOOH投量为100mg·L-1,H2O2浓度为51mg·L-1的反应条件下,活性艳红MX-5B的脱色率达94.69%.研究还发现,活性艳红脱色率与反应体系里的铁离子浓度关系密切,表明多相类-Fenton反应中除了催化剂表面吸附催化作用外,也可能存在类似均相类-Fenton的溶液催化作用.     

新生态铁的混凝作用探索

利用双氧水和亚铁瞬时反应制备新生态铁作为混凝剂,采用杯罐试验确定了最优制备条件老化时间、酸的添加量、n(H2O2)/n(Fe),并且通过对比新生态铁、硫酸铁、聚合硫酸铁分别对浊度、UV254吸光度的去除效果、沉后水Zeta电位来衡量新生态铁的混凝效果并推测其可能的反应机制.结果表明,老化时间对新生态铁的除浊效果影响极小,可忽略不计;添加酸浓度为[H+]=0.1 mol.L-1时制备出的新生态铁混凝效能最佳;提高n(H2O2)/n(Fe)可显著增强新生态铁的混凝效果,最为经济有效的摩尔比值为0.55.新生态铁对浊度的去除效果与硫酸铁、聚合硫酸铁相近;对UV254吸光度有机物的去除率比Fe2(SO4)3高20%～44%;沉后水Zeta电位随新生态铁投量增加逐渐趋近于0 mV,电中和作用较强.新生态铁是一种具有开发价值的新型混凝剂,老化时间极短,过程简化,原料价格低廉,对浊度、UV254吸光度去除效果较好.     

阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的化感作用

通过对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的藻液D680、叶绿素a、电导率(EC)值以及超氧阴离子自由基O.2-含量的测定,研究了不同浓度的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长抑制作用及其机制.结果表明,阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长均产生"低促高抑"作用,浓度高于100 mg.L-1的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻表现出明显的抑制作用,200 mg.L-1的阿魏酸和香豆素第6 d的平均抑藻率分别为80.3%和58.0%.在高浓度阿魏酸和香豆素抑制作用下,铜绿微囊藻的叶绿素a含量迅速降低、EC值和O.2-含量明显增大,说明化感物质可能通过破坏细胞膜、增加O.2-含量、降低叶绿素a含量等作用抑制藻细胞的生长.此外,种子发芽实验结果表明,阿魏酸较香豆素毒性小.     

微生物修复辽东湾油污染湿地研究

通过向受污湿地土样中添加菌株,探讨微生物对石油烃的降解.实验发现,混合菌能够充分发挥各菌种之间的协同作用,比单菌降解更为有效.最适降解条件控制在pH8.0,温度25℃.适宜的表面活性剂对微生物繁殖进而对油降解具有促进作用,加入300mg·kg^-1TW-80降解8d后,菌落数增加了6.22倍,油的降解率提高了20.1%.适量的H₂O₂有助于细菌分解油,过量会造成菌株死亡,每次添加计量控制在400mg·L^-1为宜.经过11d,H₂O₂累计量达到7000mg·L^-1,土样中油的降解率由39.81%提高到66.79%.     

源头农业区不同类型水塘中水体沉积物磷吸附容量

湖泊和湿地沉积物性质受到其所在流域土地利用的显著影响.本实验以一个源头小流域的水塘系统为例,研究了位于不同土地利用中的水塘沉积物磷吸附特征.由于水塘分散于不同土地利用中,接收来自于不同土地利用的径流和土壤颗粒,水塘系统提供了研究磷吸附性质的极好范例.研究表明:水塘沉积物具有强的磷吸附容量.吸附最大值(S_max)为228～974mg·kg^-1,平衡浓度(EPC0)为0.004～0.032mg·L^-1,平均饱和度(DPS)仅为9.5%.水塘周围土地利用明显影响沉积物物理化学性质和吸附性质.对于S_max,周围土地利用为林地的山塘最大,而周围土地利用为村庄的村塘最小,其顺序为山塘>旱塘>田塘>河塘>村塘.对于EPC_O则正好相反,山塘<旱塘<田塘<河塘<村塘.分析表明,草酸浸提态铁(Fe_ox)同磷吸附最大值S_max具有显著正相关关系(r²=0.85,p<0.001),而KCl浸提态磷(KCl-P)同平衡浓度EPC_O具有显著正相关关系(r²=0.83,p<0.001).多重回归分析表明草酸浸提态铁(Fe_ox)和KCl浸提态磷(KCl-P)是控制水塘沉积物磷吸附的关键因子.     

新生态MnO2强化混凝去除苯酚的影响因素研究

以苯酚为目标物,考察钙离子、单宁酸、高岭土投量、新生态二氧化锰投量、pH等条件对新生态二氧化锰强化氯化铝混凝去除苯酚的影响.结果表明,钙离子能够促进新生态二氧化锰强化混凝对苯酚的去除,在钙离子投加范围内（0～1.0mmol.L-1）,苯酚的去除率能提高10%左右;单宁酸与苯酚共存时,能显著促进苯酚的去除,当单宁酸投加1...