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。     

不同混凝剂处理松花江低温水

东北松花江地区冬季有将近6个月的冰封期,低温季节水源水处理难度大。为了保证东北地区冬季饮用水供应,研究几种混凝剂在处理冬季松花江低温水时的混凝效果。实验结果表明,NPAC1和NPAC2水解产物中具有较高的Alb和Alc成分,拥有较高的电中和、吸附和网捕卷扫性能,高效聚铝铁(PAF)水解产物Fe(OH)3具有比表面积大、吸附架桥作用较强的优点。这3种混凝剂无论是在控制出水浊度还是在对水体有机物去除能力方面均优于目前水厂所使用的PAC和聚合氯化铝铁(水厂PAF);NPAC2的投加量达到50 mg/L时,出水浊度达到最优;当混凝剂投加量达到50 mg/L时,NPAC1的浊度去除率逐渐超过NPAC2,剩余浊度低于3.0 NTU;NPAC1、NPAC2和PAF 3种混凝剂对有机物的去除能力大致相当,当混凝剂投加量为50 mg/L时,这3种混凝剂处理后的水的UV254的值均低于0.06,而水厂使用的2种混凝剂处理后的水的UV254仍高于0.1;结合其对浊度去除的情况,可以判断55 mg/L的投药量为NPAC1的最优投药点,PAF的最佳投药量为65 mg/L;投加适量的粉末活性碳可以有效地提高氨氮的去除率,当粉末活性炭的投加量为30 mg/L时,氨氮的去除率基本达到最大(51.27%)。表面负荷对混凝效果具有重要的影响,合理降低沉淀池的表面负荷对于提高出水水质具有重要作用。     

氯化铁絮凝-直接过滤工艺对地下水中As(Ⅴ)的去除机制研究

为探明氯化铁(Fe Cl3)絮凝-直接过滤工艺对地下水中砷(As)的去除过程及机制,分别进行了批吸附实验、现场絮凝-直接过滤实验、扩展X射线精细结构光谱(EXAFS)及电荷分布多位络合(CD-MUSIC)模拟.采集的地下水样品As主要为五价[As(Ⅴ)],浓度为40μg·L-1.现场柱实验直接过滤工艺中Fe投加量为1.5 mg·L-1,出水As(Ⅴ)浓度均低于10μg·L-1,92 h内可提供64 984 L安全饮用水.固体废物毒性浸出实验表明泥饼浸出液中As浓度为3.4μg·L-1,远低于美国环保署限定值(5 mg·L-1).EXAFS和CD-MUSIC模拟表明Fe Cl3絮凝去除地下水中As(Ⅴ)存在两种机制:在p H 3~9.5范围内,As(Ⅴ)主要以双齿双核吸附在氢氧化铁上;p H9.5时,As(Ⅴ)主要与Ca2+和Mg2+形成沉淀而去除.     

强化混凝工艺深度处理给水厂排泥废水

水厂废水的综合处理与回用是我国供水行业的新趋势和节水目标所在,采用强化混凝技术进行水厂排泥废水的深度处理。通过混凝剂筛选实验和有机物表征确定最佳混凝剂为高效聚合铝(HPAC),适宜投加量为650 mg/L。当混凝剂HPAC投加量为650 mg/L时,对COD、TOC、浊度和色度的去除率分别为82.5%、89.8%、95%和92.5%,相应的出水值分别为58 mg/L、8.46 mg/L、2.35 NTU、13度,COD满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求(COD≤100 mg/L),同时实验结果显示聚合氯化铝(PAC)、HPAC、三氯化铁(FeCl3)主要去除分子量处于>1 300 Da范围的有机物,对分子量处于744～1 300 Da之间的有机物去除有限。     

高硬度富锶地下水的软化沉淀-超滤膜联用工艺

针对一种高硬度富锶地下水,分别采用石灰和石灰-碳酸钠两种方法,利用药剂软化/超滤膜工艺对其进行软化处理,同时考察了药剂投量对出水锶含量的影响。结果表明,采用石灰软化/超滤膜法,Ca(OH)2最佳投加量为270 mg/L时,出水总硬度(以CaCO3计)由287.12 mg/L降低到96.44 mg/L,硬度去除率为66.41%,出水锶含量也由原水中的0.37 mg/L下降为0.21 mg/L;而采用石灰-碳酸钠软化/超滤膜法,Ca(OH)2和Na2CO3最佳投加量分别为270 mg/L、160mg/L时,出水总硬度降低到60.34 mg/L,硬度去除率达78.98%,锶含量仅为0.02 mg/L。2种处理方法出水总硬度均达到预期目标,石灰软化/超滤膜法可使出水锶含量满足富锶水的要求,而石灰-碳酸钠软化/超滤膜法则造成了对人体有益微量元素锶的大量损失。     

高效聚合氯化铝对超滤膜污染影响的中试研究

针对某水厂以超滤为核心的短流程水处理工艺,在通过聚氯乙烯(PVC)超滤膜之前选择不同投加量(5、10、15和20 mg/L)的高效聚合氯化铝(HPAC)对长江下游原水进行混凝处理。通过跨膜压差(TMP)增长趋势、CODMn的去除率以及混凝后的水质,可知HPAC的最优投加量为15 mg/L。在此投加量下,运用体积排阻色谱法分析原水、膜前水、膜后水中各相对分子质量有机物的变化,可以发现混凝去除有机物的效果要优于超滤截留的。继而将HPAC与另外4种常用混凝剂:硫酸铝(分析纯)、氯化铁(化学纯)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁进行对比,结果表明,在它们各自最优投加量下,HPAC能够更有效地减缓超滤膜TMP的增长率,从而降低膜污染。因此,认为HPAC是与PVC超滤合金膜契合效果最佳的混凝剂。     

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.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.     

硫酸盐还原菌介导的吸附态砷的迁移转化

自然界中砷(As)主要被吸附在铁氧矿物上,吸附态砷从铁氧矿物释放至水体是水中砷污染的主要来源.在此过程中,微生物起着至关重要的作用.本研究的目的是探究加入硫酸盐还原菌Desulfovibrio vulgaris DP4对吸附态砷迁移转化的影响.结果表明,0 h两体系砷释放量均为0μmol·L~(-1).与对照组相比,前84 h DP4促进了吸附态五价砷[As(Ⅴ)]的脱附,在13 h砷的释放量达到最大值12.6μmol·L~(-1),占初始总吸附量(16μmol·L~(-1))的79%,是对照组(1.5μmol·L~(-1))的8.4倍.而在84 h之后,DP4体系的砷浓度低于非生物对照组,表明溶解态砷被再次固定.此过程中,砷的释放量与氧化还原电位(Eh)显著相关(P=0.001).XRD结果表明,在DP4作用下针铁矿的结晶度降低了50%,且结晶度越低,吸附能力越强,这可能是后期砷被再次固定的原因之一.同时SEM-EDS表明DP4使得针铁矿发生团聚,部分被转化为硫铁矿.As的XANES结果表明固相中没有硫化砷生成,这进一步证明固相中生成的主要是硫铁矿,它对砷的再吸附导致了后期DP4体系中溶解态砷的浓度低于非生物对照组.此外,在固相中检测出了19%的As(Ⅲ),而液相中并未检测出溶解态的As(Ⅲ),据此推测硫酸盐还原菌原位还原了吸附态As(Ⅴ).     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.