不同铝形态去除水中腐殖酸的混凝特性

制备了碱化度为2.4、以Al13,为主要成分的聚合铝PAC-All13和碱化度为2.4、以Al30为主要成分的高聚聚合铝PAC-Al30.采用烧杯混凝实验,通过絮体颗粒生长、电中和能力、pH和混凝剂投量对混凝效果的影响,比较了PAC-Al30、PAC-Al13,和AIC3,混凝去除水中腐殖酸的行为,并考察了水中残留铝的含量.实验结果表明,3种混凝剂的絮体形成能力由强到弱为PAC-Al30>PAC-Al13>AlCl3.与AlCl3相比, PAC-Al13和PAC-Al30的适用pH范围更宽,为5.0～8.0.PAC-Al30和PAC-Al13,的电中和能力差别不明显;由于更强的吸附和架桥作用,在低投量下PAC-Al30表现出更好的混凝效果,而且PAC-Al30比AlCl3和PAC-Al13有更宽的有效投量范围,为0.08～0.64mmol/L.对于腐殖酸含量为10m/L的水样,在pH为7.0,投量为0.16mmol/L下, PAC-Al30对腐殖酸去除率达到98.5%,此时出水残留铝浓度为0.066mg/L.结果证实Al30是可用于水中腐殖酸去除的一种新型的混凝/絮凝活性成.     

混凝沉淀过程中铝系混凝剂的形态转化规律

研究了模拟配水中硫酸铝和氯化铝2种传统铝凝聚剂和2种聚合氯化铝(PAC)絮凝剂在混凝过程中的形态转化规律以及原水浊度和溶解性有机碳(DOC)对残余铝形态分布的影响.结果表明,在低浊体系中,投加铝系混凝剂是导致出水余铝升高的主要原因;但在高浊体系中,铝系混凝剂,尤其是聚合铝具有一定的除铝功能;混凝沉淀过程中传统铝凝聚剂的残余铝总量明显高于聚合铝混凝剂的残余铝总量;聚合铝混凝剂的残余铝全部为悬浮态铝,传统铝混凝剂的残余铝中还存在着胶体态铝和溶解态铝.原水浊度和DOC浓度增加,会提高残余铝中胶体态铝和溶解态铝的含量.     

应用强化混凝过程控制水中的剩余腐殖酸与残留铝

为达到最大的腐殖酸去除和最小的铝残留,采用了强化混凝技术,研究了各因素对混凝过程的影响.实验结果表明,在20℃,pH为6～6.5,AlCl₃投加量为0.5×10^-3mol/L的条件下,控制水中的剩余腐殖酸在0.04 cm^-1以下,并能同时有效控制残留铝在0.1 mg/L左右.加入0.01 mol/L的CaCl₂对混凝效果有一定的促进作用.同时由于原水中悬浮颗粒随季节变化,模拟了不同投量的高岭土对腐殖酸去除过程的影响.     

预氯化对铝盐混凝铜绿微囊藻过程中溶解性有机物和残余铝的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了预氯化过程中藻胞内代谢物释放及铝盐混凝除藻过程中残留铝的变化规律.结果表明,氯投量对胞内物质释放量和释放有机物特征有重要影响.与未投加氯的对照体系相比,在较低氯投量时(1~2 mg·L-1),水中有机物浓度升高26%~31%,UV254值升高46%~49%,且有机物主要为中等分子量(2191、2830和3168 Da)和高芳香度的有机物.增大氯投量至3~4 mg·L-1,水中有机物浓度和UV254值有所下降;就不同分子量有机物而言,大分子量有机物(16304 Da)浓度升高而中等分子量有机物(2830、3168和6163 Da)浓度下降,且出现少量小分子量有机物(180 Da).分子量较大或芳香度较高的溶解性有机物在铝盐混凝中可被优先去除.释放到水中的蛋白质能与铝盐形成可溶性蛋白质-混凝剂复合物,从而导致出水铝浓度升高,但增大铝投量可在一定程度上降低残留铝浓度.     

城镇污水处理厂尾水强化除磷的效果研究

以城镇污水处理厂尾水为研究对象,考察不同混凝剂投加量及pH值对除磷效果的影响,分析水样混凝前后不同形态P的变化情况。试验结果表明：当铁盐混凝剂(氯化铁)和铝盐混凝剂(高效聚铝)的最佳投加质量浓度分别为7 mg/L和8 mg/L,经混凝处理后,水样中TP残留浓度均低于GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准((TP)≤0.5 mg/L)。通过对尾水中P的不同形态的分析,尾水中溶解性总磷(TSP,主要为溶解性正磷酸盐(SRP))通过沉析作用得到有效去除,铝盐混凝剂对颗粒态磷(PP)及其他P的絮凝作用较为明显,除磷效果较铁盐混凝剂稳定、易控。     

原水性质对新型含Ca2+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.结果表明在纯颗粒物体系中,PACl(聚合氯化铝)和Al Cl3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,Al Cl3做混凝剂,投加量0.10mmol·L~(-1)时,沉后水余铝浓度从0.15 mg·L~(-1)降低到0.10 mg·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0.16 mmol·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0.2~0.6 mg·L~(-1),余铝降低0.4~0.7 mg·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.     

二次混凝+沉淀工艺处理高岩粉矿井水试验研究

针对河北某矿矿井水岩粉含量较高(原水浊度为340 NTU)、预沉后水质发白等问题,采用二次混凝+沉淀工艺进行处理,研究了混凝剂、助凝剂、投加方式与投加量对处理效果的影响。结果表明:最佳混凝剂为PAC,最佳助凝剂为阴离子型PAM;最佳投加方式为一次混凝投加100mg/L PAC、二次混凝投加20 mg/L PAC与0.6 mg/L PAM,这一加药条件下的沉淀出水浊度为4.6 NTU,浊度去除率达到98.7%,PAC投加量较一次混凝沉淀减少29.4%;采用二次混凝+沉淀工艺能减少药剂投加量并提高悬浮物去除效率。     

铝盐去除浓缩脱水污泥水中悬浮物和磷的效果研究

采用混凝沉淀法处理污泥水中的悬浮固体和磷,考察了聚合氯化铝(PAC)、聚硫氯化铝(PACS)以及PAC和阴离子聚丙烯酰胺(aPAM)复配不同投加量对污泥水沉降性能和磷去除的影响。实验结果表明,PAC和PACS混凝处理污泥水效果基本一致,会恶化污泥水沉降,且随PAC投药量的增加,污泥水SV30越大。PAC与aPAM复配混凝处理污泥水,也难以改善污泥水的沉降性能。结果表明,铝盐混凝剂不适合同步去除污泥水悬浮固体和磷,建议先寻求其它混凝剂改善污泥水沉降再用铝盐除磷。     

沸石粉助凝对PAC混凝过程的影响研究

为高效去除饮用水中腐殖酸,研究以腐殖酸配水为研究对象,聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂,沸石粉为助凝剂,着重考察了PAC与沸石粉单独及两者联合使用时对腐殖酸溶液的去除效能,结果表明:PAC可有效降低腐殖酸的浓度,在1 L水样中,当PAC投量为110 mg/L时,腐殖酸去除率达到89.13%,出水浊度为0.176NTU;对于PAC混凝而言,沸石粉的投加起到吸附、助凝、助沉、除浊的混凝效果,当沸石粉投量为5 mg/L,PAC投量降至40 mg/L时,出水浊度由1.75 NTU降至0.333 NTU,腐殖酸去除率由26.16%提高至84.38%,沸石粉通过助凝作用,可以显著地改善PAC混凝对腐殖酸的去除效能,同时亦可有效减少PAC的投加量。     

硫酸根离子对混凝-超滤联用工艺去除腐殖酸的影响

以氯化铝为混凝剂,采用混凝-超滤联用工艺,对腐殖酸(HA)模拟水样进行处理,研究在不同混凝和水质条件下,包括硫酸根离子和铝离子的摩尔比以及水样p H等,对混凝和混凝-超滤联用工艺净水效果的影响。结果表明,使用氯化铝混凝剂对HA水样进行混凝-超滤处理时,在氯化铝投加量为5 mg/L,硫酸根离子与铝离子摩尔比为30∶1,p H为7时,HA的去除效率最高。破碎剪切条件下,以HA水样为去处对象时,投加硫酸根离子对工艺运行工况无明显影响。     

Al13形态在混凝中的作用机制

从铝的水解形态转化角度考察了铝盐在高碱度和高有机物浓度水体中的混凝行为.结果表明,铝盐的混凝效能是与混凝过程中的Al₁₃含量成正比.高投药量时氯化铝(AlCl₃)既可以有效调节水体pH值又能在混凝过程中原位水解产生较多的Al₁₃形态,因而混凝效能要高于聚合氯化铝(PACl).在铝盐混凝中,调节pH值到6～7之间可以控制铝形态分布从而达到提高混凝效能和减少残留铝的目的.在调节pH值强化混凝的方法中使用传统铝盐的效果要好于无机高分子絮凝剂.     

生活垃圾焚烧厂渗滤液生化出水的混凝机理研究

分别采用Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、PAC、PAFC对垃圾焚烧厂渗滤液生化出水进行混凝研究,并建立混凝处理模型.结果表明,在pH值为6时,单独投加500 mg/L的Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、PAC、PAFC时,COD去除率分别为20％、17％、30％、40％.焚烧厂渗滤液生化出水中有机物主要是由相对分子质量小于2 000的可溶性物质组成;通过透射电镜扫描技术(TEM)和Zeta电位分析,发现中和及网捕桥联是渗滤液混凝处理的主要作用机理;相比无机盐混凝剂,聚合物混凝剂具有较强的电中和以及网捕架桥功能.     

聚合氯化铝中纳米Al13电荷特性及其混凝效果

采用聚丙烯酰胺凝胶柱层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al₁₃形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法和ZATESIZER 3000HSA测定仪对分离所得纳米Al₁₃形态以及AlCl₃和PAC进行了分析表征和电荷特性的对比性研究;采用烧杯实验法对3个样品处理实际和模拟水样的混凝效果进行了对比性研究.Al-Ferron逐时络合比色法的结果表明,采用层析法分离可得到含量99%左右的纳米Al₁₃形态;电荷特性和混凝效果研究结果表明纳米Al₁₃形态较其它两者具有更好的除浊、除腐殖酸和脱色效果并且具有更强的电中和能力,因此Al₁₃形态是一种具有较高正电荷和较高的水解稳定性,在给水和废水处理中的一种较为有效的Al形态.     

从铝形态转化角度分析AlCl3的混凝性能

应用Ferron逐时络合比色法,从铝形态转化角度对AlCl₃混凝性能进行了研究. 结果表明,AlCl₃的混凝性能与其发生二次水解反应后水解产物形态中的Al_b所占比例成正比,而影响AlCl₃水解产物中Al_b所占比例的主要因素是体系中的pH. 混凝过程中的水系组成及浓度和AlCl₃投加量的不同均会引起体系pH变化,从而影响AlCl₃水解产物中Al_b所占比例,最终影响AlCl₃的混凝效果.AlCl₃在混凝过程中所表现出的水解程度大、产生H+多的特征,使其在高碱度体系和高浓度有机酸体系的污水处理中效率更高.      

Preparation of high concentration polyaluminum chloride with high content of Alb or Alc

A novel membrane distillation concentration method was used to prepare high concentration polyaluminum chloride (PACl) with high content of Al_b or Al_c. 2.52 mol/L PACl₁ with 88% Al_b and 2.38 mol/L PACl₂ with 61% Al_c were successfully prepared. Three coagulants, AlCl₃, PACl₁ and PACl₂ were investigated on their hydrolysis behavior and speciation under different conditions. The effects of pH and dilution ratio on Al species distribution were investigated by ferron assay. Experimental result showed that pH had a significant effect on Al species distribution for the three coagulants. Dilution ratio had little effects on Al_b and Al_c distribution in whole dilution process except the beginning for PACl₁ and PACl₂. The results indicated that transformation of Al depends largely on their original composition. AlCl₃ was the most unstable coagulant among these three coagulants during hydrolysis process. PACl₁ and PACl₂ with significant amounts of highly charged and stable polynuclear aluminum hydrolysis products were less affected by the hydrolysis conditions and could maintain high speciation stability under various conditions.     

Separating method and dynamic processes of Nano-Al13

In order to investigate the characteristics of pure Nano-Al₁₃, Nano-Al₁₃ was separated and purified from a series of poly-aluminum chloride (PAC) solutions which had the same Al₁₃ percentage but different total Al concentrations, by using column chromatography, ethanol-acetone resolving and SO²⁻ ₄/Ba²⁺ displacement. The Al₁₃ species yield was characterized by Al-ferron timed complexation spectrophotometry and ²⁷Al-NMR (nuclear magnetic resonance). The coagulation efficiency of Nano-Al₁₃, PAC and AlCl₃ in synthetic water was also investigated by Jar tests. The dynamic process and aggregation state of kaolin suspensions coagulating with Nano-Al₁₃, PAC and AlCl₃ were similarly investigated using a photometric dispersion analyzer 2000 (PDA2000). The experimental results indicated that the ethanol-acetone resolving method was simple and could separate the PAC solution at different concentrations, while column chromatography could separate PAC solutions at low concentrations. The SO₄ ²⁻/Ba²⁺ displacement method could separate PAC solutions at high concentrations. However, extra inorganic cation and anion could be added in the solution during separation. The coagulation efficiency and dynamic experimental results showed that Nano-Al₁₃ with high positive-charged species was effective in removing turbidity and color. The dynamic process results showed that Nano-Al₁₃ also had the best recovery capability after shearing compared with PAC and AlCl₃ because the Nano-Al₁₃ conformation is more effective in charge neutralization. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(6): 767–772 [译自: 环境科学学报]     

聚合氯化铝及聚合氯化铝铁处理微污染地表水效果

选用两种无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁(PAFC),与传统混凝剂Al2(SO4)3处理微污染地表水。以浊度和CODMn去除率为主要指标,考察投药量和pH对混凝效果的影响。通过考察沉淀时间对浊度去除效果的影响,结合实验现象,讨论三种混凝剂生成矾花的大小和沉降性能。结果发现,PAC和PAFC在5mg/L的投药量下可以取得较好的混凝效果,出水符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》。三种混凝剂的最佳pH为6,PAFC受pH影响较小,当pH为5～8时可取得较好的CODMn去除效果。PAFC生成的矾花体积较大,沉降性能较好,在实际应用中可缩短沉淀池的水力停留时间。     

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.