三种典型混凝剂处理带正电胶粒絮体性能的影响因素

采用光学散射絮凝度测定仪(IPDA2000型)研究3种典型混凝剂(PAC、PFS、FeCl_3)在不同pH值和混凝剂投加量下处理带正电胶粒时的絮体絮凝特性、絮体强度以及破碎后恢复性能。结果表明:过低和过高的pH值及投加量都不利于絮体形成;PAC投加量50 mg/L(pH=8.5),PFS投加量50 mg/L(pH=8),FeCl_3投加量30 mg/L(pH=7)条件下,絮凝速度最快,絮体尺寸最大,且FeCl_3絮体的稳定尺寸为PAC和PFS的1.5倍,絮体形成速度更快,达到最优条件需要碱度更低。投药量是影响絮体强度和恢复性能的重要因素,随着投加量增加,FeCl_3、PFS、PAC絮体强度增大,但恢复性能降低;同条件下FeCl_3的恢复因子为PFS和PAC的0.5倍。     

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.     

不同条件的底泥回流对强化絮凝的影响

为探究不同条件的回流底泥对絮凝强化的影响,采用智能光谱散射分析仪（IPDA）对絮凝过程进行连续监测。通过分析出水浊度和絮体生长曲线,考察了底泥投加量、存放时间和底泥pH对底泥强化作用的影响。结果表明:底泥投加量对于絮体生长FI值（絮凝指数）影响不大,回流单倍底泥时,出水浊度降至1.3 NTU,较常规絮凝下降38%;底泥存放时间越长,絮体生长FI值越小,存放时间<3 d的底泥可保证出水浊度维持在2.0以下;底泥pH为3.0时,出水浊度低至1.2 NTU,酸处理后的底泥,其絮体生长变化曲线不稳定,FI值呈明显震荡波动趋势。回流单倍底泥时,底泥能够强化絮凝的去浊能力,絮体颗粒保持较大尺寸。底泥形成24 h内回流,絮体颗粒之间产生的相互作用力最大,能保持底泥的最大活性。过高或过低的底泥pH导致絮凝效果变差,最适宜的底泥pH为3.0左右。     

壳聚糖助凝对三氯化铁絮体形态和强度的影响

采用三氯化铁(FeCl3)为混凝剂、壳聚糖(CTS)为助凝剂进行给水混凝处理,研究了CTS助凝对FeCl3絮体形态和强度的影响.结果表明,在FeCl3投加量为29mg/L(以Fe计)、CTS投加量为0.1mg/L条件下,CTS助凝对絮体形态和强度有明显影响,分形维数由单独投加FeCl3时的1.1855增加到CTS助凝后的1.3028,絮体强度因子(SF)由50~60变为60~70,CTS助凝后形成的絮体密实、易沉降,絮体强度大且不易破碎.另外,添加CTS助凝后,TOC、色度、UV254、浊度的去除均明显提高.     

絮凝方式对藻类絮体形态、强度及气浮的影响

 采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂,利用混凝-气浮法处理含有较高浓度铜绿微囊藻(MA)的富藻水,在恒速絮凝和降速絮凝2 种方式下,研究PAC-MA 絮体的形态及强度对气浮的影响.结果表明,在PAC 投加量及能耗相同的条件下,采用降速絮凝比恒速絮凝处理效果更好.在PAC 投加量(以Al₂O₃ 计)为5.6 mg/L、快速混合搅拌强度(G)和时间分别为500s^-1 和1min、2 级降速絮凝G 值分别为100s^-1 和20s^-1、回流比为10%条件下,当絮凝时间为6~10min 时处理效果较好,最佳絮凝时间为8min;不同的絮凝方式对PAC-MA 絮体形态及强度有着显著影响,2 种絮凝方式形成的絮体形态相似时,降速絮凝形成的絮体强度更大;絮体的形态和强度共同影响气浮处理效果.     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

阳离子型聚合物对低温低浊水的絮凝效果与形态学特性

采用微絮凝-深床直接过滤工艺,以西安市曲江水厂低温低浊水质为原水(水温低于10 ℃,初始浊度低于10NTU),投加阳离子型聚合物(简称CP)作主混凝剂或助凝剂,借助分形数学理论与图像分析技术,对滤料粒径、原水浊度、原水温度、药剂种类、聚合物分子量及投加量、混合强度等因素对处理效果的影响进行了研究,分析探讨了不同药剂处理低温低浊水的作用机理、絮凝形态学特征以及絮体结构的分形特性.结果表明,①当温度低于4 ℃、初始浊度小于4NTU时,不宜单独采用Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂;当温度为4～10 ℃、初始浊度小于10NTU时,如果只投加Al2(SO4)3或PAC作为絮凝剂,宜用细砂滤料过滤;低温低浊条件下,无机混凝剂形成的絮体粒径小、结构松散脆弱、有效质量密度低、沉速慢,但表征絮体分形特性的分维值较高.②CP作絮凝剂能显著改善低温低浊水的絮凝效果与过滤性能,但混合强度需增大,宜用粗砂滤料过滤;③单独用CP作絮凝剂时,宜投加分子量较低的弱阳性聚合物或投加低剂量较高分子量的强阳性聚合物;CP用作助凝剂时,能显著减少主混凝剂用量,但宜投加强阳性聚合物或增加弱阳性聚合物的剂量.④CP兼备电性中和与吸附架桥絮凝作用,能形成粒径较大、吸附性能与过滤性能良好的网状絮体构型,其有效质量密度高,产生的污泥量少,污泥沉降速度快,脱水效果好,但分维值低.⑤各种水处理药剂的处理效果为:Al2(SO4)3(或PAC) CP＞CP＞PAC＞Al2(SO4)3,这种差别由絮体的形态学特性与构型特征各异引起.     

铜绿微囊藻对混凝除氟的促进作用及机理分析

以铜绿微囊藻、氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为研究对象,通过三维荧光、场发射扫描电镜等表征,探究了藻类对氟化物混凝去除机制的影响.结果表明,在pH值为7.0,8.0,9.0,Al投加量在20.0~80.0mg/L的条件下,铜绿微囊藻对混凝除氟有明显的促进作用,其促进作用主要在于藻絮体对氟的表面吸附.铜绿微囊藻与氯化铝水解产物通过吸附架桥和网捕卷扫作用,聚集成较大较多的絮体.絮体粒径越大,除氟率越高.pH值为7.0,Al投加量为40.0mg/L时,絮体粒径达到最大值500μm,此时氟去除率最高,为77.37%;当Al投加量为80.0mg/L时,藻细胞破损严重,有机物过多释放,对混凝除氟起阻碍作用.絮体破碎吸附实验结果表明,对絮体进行一定强度破碎可以增加吸附位点,从而提高氟的去除率;但破碎强度过大,絮体粒径过小,对氟的吸附效率亦会降低.     

絮凝细菌投加量对好氧颗粒污泥性能影响的研究

为研究絮凝细菌对好氧污泥颗粒化的影响,采用气升式内循环序批反应器,在培养好氧颗粒污泥过程中投加絮凝细菌,探讨其投加量对颗粒污泥的理化性能及生物降解效能的影响.结果表明,适量投加絮凝细菌能促进好氧颗粒污泥的形成,絮凝细菌投加量在0～20mL/L时,均可以培养出成熟的好氧颗粒污泥.絮凝细菌最佳投加量为10mL/L,此时颗粒化速度快,颗粒形成时间由未投加的42d缩短为35d,好氧颗粒污泥疏水性好,SVI稳定在40mL/g左右,沉降速度达35.82m/h,COD、氨氮和总磷的去除率分别为97.14%、84.49%和87.59%.而投加量为30mL/L时最终所形成的是白色污泥絮团,没有实现污泥颗粒化.     

聚合氯化铝（PACl）混凝絮体的破碎与恢复

通过烧杯实验以及在线粒度监测考察了聚合氯化铝（PACl）混凝所生成絮体的破碎以及随后絮体的恢复情况.结果发现,絮体的破碎以及恢复情况因混凝区域的不同而呈现不同的规律.在稳定区,絮体的强度较大,不易破碎,且破碎后的絮体可进一步增长,其恢复因子高达259%;在电中和混凝区,絮体的强度最小,易于破碎,但破碎后可完全恢复;在再稳区和卷扫混凝区,絮体的强度较大,不易破碎,但破碎后不能完全恢复,其中后者的恢复因子仅为18.6％.再搅拌强度越大,对絮体的破碎及恢复程度的影响越大.对于卷扫混凝,经再搅拌破碎后而得到部分恢复的絮体,相对于未经再搅拌的絮体而言,其絮体层与水体间界面的沉降高度及平均沉降速率均较低,且在絮凝沉降区和区域沉降区,该絮体界面的瞬时沉降速率在同一絮体浓度下均较低,但在压缩沉降区,二者的瞬时沉降速率相同.     

活性污泥TB-EPS的絮凝特性研究:絮体的成长、破碎与再凝聚

为了解活性污泥中紧密结合胞外聚合物(tightly bound extracellular polymeric substances,TB-EPS)的絮凝特性,采用激光粒度仪在线监测技术考察了TB-EPS与高岭土生成絮体的过程以及絮体的破碎与再凝聚规律.结果表明,TB-EPS的主要组分为蛋白质和多糖聚合物,增加TB-EPS的投加量,絮体的粒径相应增大,悬浊液的剩余浊度降低.随着絮体破碎-再凝聚次数的增加,絮体的破碎因子升高而恢复因子降低,表明TB-EPS形成的絮体的强度逐渐降低,同时再凝聚的能力也逐渐降低.TB-EPS吸附高岭土的主要作用力为氢键作用,但在絮体形成过程中多糖聚合物之间的纠缠作用和蛋白质成分之间的疏水作用也可能发挥一定的作用.絮体的破碎是侵蚀和破裂同时作用的结果.     

混凝沉淀工艺处理餐厨废水的研究

通过单因素试验考察了聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)对餐厨废水生化处理出水中COD、TP的去除效果,并确定了絮凝沉淀最佳工艺条件:最优絮凝剂为PFS,最佳投加量为450 mg/L,絮凝反应时间为30 min,PAM投加量为0.6 mg/L,PAM投加时间为距离PFS投加后至少l min.在最佳工艺条件下,COD、TP平均去除率可分别达36％、83％,此时絮体体积比为13％.     

Fenton-like试剂联合PFS对污泥脱水性能影响的过程研究

以泥饼含水率和污泥比阻为主要评价指标探究Fenton-like试剂(Co2+/H2O2)联合聚合硫酸铁(PFS)改善污泥脱水性能的可行性,并采用响应面法优化污泥脱水的条件;通过滤液中的SCOD、EPS、多糖和蛋白质以及Zeta电位、粒径等指标初步探讨其调理机制。结果表明:Fenton-like试剂联合PFS可以改善污泥的脱水性能,当pH为2.98,Co~(2+)、H_2O_2和PFS的投加量分别为10.44,59.45,48.63 mg/g时污泥的脱水性能最佳,此条件下泥饼含水率从原污泥的79.77%降至(63.12±0.5)%,污泥比阻从原污泥的1.17×10~(13)m/kg降至(5.32±0.29)×10~(12)m/kg。Fenton-like试剂处理后,污泥粒径达到最小,破坏污泥絮体结构释放了束缚水和细胞内部水。投加PFS后已破碎的污泥絮体重新再絮凝,形成更加密实的新絮体,提高了污泥的脱水性能;污泥粒径和Zeta电位同时增大,说明再絮凝过程是以电中和的机理为主导的。     

传统与加载絮凝工艺处理铜镍废水的污泥特性对比研究

以高浓度铜镍废水为研究对象,分别采用传统絮凝和加载絮凝工艺,探究了聚合氯化铝(PAC)投加量、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)投加量、回流污泥量对出水效果、污泥的脱水性能和沉降性能的影响。结果表明:加载工艺比传统工艺处理效果更好,更节省药剂投加量,对药剂投加量的波动变化适应性更强;PAC的投加量对同种工艺下污泥CST值的影响明显,传统和加载絮凝两种工艺中,不同PAC投加量对应的CST差值最大分别达到9.4 s和8.6 s;不同APAM投加量下,加载工艺产生的污泥CST值总体比传统工艺的小8~9 s,表明加载工艺的污泥脱水性能普遍优于传统工艺;药剂投加量相同时,加载絮凝工艺得到污泥的沉降性能比传统工艺更好;结合出水效果、污泥脱水性能、污泥沉降性能和处理成本,确定采用加载工艺处理铜镍废水,其最佳工艺条件为:PAC=20 mg/L,APAM=4 mg/L,污泥回流量=100 mL。     

强化混凝去除微污染饮用原水中的As(Ⅲ)

以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为混凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染饮用水原水中微量砷的去除进行了研究.考察了pH值、氧化剂用量、混凝剂投加量、砷初始浓度和原水浊度等因素对砷去除的影响.结果表明,聚合硫酸铁除砷效果好于聚合氯化铝;在pH值为6～8,微污染原水砷浓度为0.1mg/L,聚合硫酸铁投加量为0.078mmol/L时,可使滤后水中砷浓度低于0.01mg/L.     

强化混凝去除微污染饮用原水中的As(III)

以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为混凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染饮用水原水中微量砷的去除进行了研究.考察了pH值、氧化剂用量、混凝剂投加量、砷初始浓度和原水浊度等因素对砷去除的影响.结果表明,聚合硫酸铁除砷效果好于聚合氯化铝;在pH值为6~8,微污染原水砷浓度为0.1mg/L,聚合硫酸铁投加量为0.078mmol/L时,可使滤后水中砷浓度低于0.01mg/L.     

藻形态及混凝剂组成对混凝-超滤过程的影响

为了保证藻类暴发阶段优质的饮用水供应,提高藻类的去除率,缓解藻类对水处理过程的影响,本研究以铜绿微囊藻(蓝藻)、小球藻(绿藻)和小环藻(硅藻)这3种不同形态藻细胞为研究对象,使用了3种具有不同铝形态分布的混凝剂[Al_2(SO_4)_3(AS)、Al_(13)、Al_(30)]进行混凝-超滤实验.在分离胞外有机物(EOM)的情况下,考察混凝过程中絮体的特性(粒径,强度因子,恢复因子)以及不同条件下形成的絮体对膜通量的影响.结果表明Al_(13)与Al_(30)的混凝作用以静电簇作用为主导,AS主要是以电中和作用为主导.对于铜绿微囊藻与小球藻体系,由于藻颗粒表面存在一定的凹陷,当Al_(13)与Al_(30)做混凝剂时,在投加量较低的情况下,吸附在颗粒表面凹陷处的混凝剂“失活”,其他部位由于仍带有一定的负电荷而造成絮体形成不明显,而AS做混凝剂时,混凝机制主要是电中和作用,可以明显降低颗粒之间的排斥力,在较低投加量下即可形成絮体.对于小环藻体系,由于其藻细胞呈现光滑的表面,Al_(13)与Al_(30)可有效发挥其静电簇作用机制,絮体在较低投加量下即可有效形成.膜通量与絮体粒径有明显的相关性,絮体粒径越大,超滤过程中形成的沉积层越疏松,膜比通量越大.     

复合生物絮凝剂CBF-1的絮凝作用机理研究

采取PAC+絮凝剂的复配方式开展高岭土悬浊液烧杯实验,考察了复合生物絮凝剂CBF-1、CBF-1溶解物及微生物絮凝剂MBF8的絮凝特性,并借助iPDA仪分析和扫描电镜、光学显微镜观察等手段,比较分析了絮凝过程及絮体特性的差异.结果表明,各复配絮凝的浊度去除效果排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,CBF-1投加量1 mg·L-1时,浊度去除率可达到97.5％;絮体强度排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8,絮体恢复因子排序为MBF8＞CBF-1溶解物＞CBF-1,絮体大小排序为CBF-1＞ CBF-1溶解物＞MBF8.单独投加PAC或投加PAC+MBF8的情况下,形成的絮体形态相对规整、密实;投加PAC+ CBF-1溶解物或投加PAC+ CBF-1形成的絮体则相对无序、疏松,CBF-1作用下絮体大、沉降快.CBF-1中高电荷MBF8组分及大分子羧甲基纤维素、羧甲基多聚糖等组分具有强的电荷中和与桥联协同增效作用;CBF-1还含有纤维素、木质素等大分子量且带多种官能团的不溶性组分,在桥联和吸附过程中也起着重要作用.     

高粘度试油废水絮凝处理技术探索

试油废水具有粘度高、COD高、色度深、气味恶臭等特点,高粘度虽不是污染指标,但却影响试油废水的絮凝处理效果。高粘度废水的流动性较差,投加的PAC、PAM等常规絮凝处理剂在废水中很难扩散,传质作用缓慢,造成絮凝沉淀时间长,絮体虚浮、污泥体积比大。针对粘度>5 mPa.s的废水,以膨润土为凝聚剂可促进高粘度废水的絮凝处理,提高污染物去除率,加快絮体沉降。实验表明:絮凝处理配方为膨润土加量600 mg/L~800 mg/L、PAC加量200~300 mg/L、PAM加量5 mg/L时;混凝处理后SS去除率达95%以上,石油类去除率85%以上,污泥体积减少50%以上,沉降时间缩短88%;且使絮凝处理适应的pH范围扩大。     

梯级混凝技术在造纸废水处理中的应用

选取聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)作混凝剂对速生材造纸中段废水进行了梯级混凝(即混凝及其污泥回流)处理,考查了pH值、PAC投加量、污泥回流量等因素对处理效果的影响。结果表明,当废水pH值为6.5～8.2、PAC用量3 mL/L、污泥回流量为40%～60%时,实验效果明显优于传统混凝方式,COD由400 mg/L降至100 mg/L左右,去除率达75%。出水pH值为7.5～8.2,符合国家排放标准,并满足造纸回用水要求。