磁核颗粒自生成的磁絮凝除藻特性

分别采用亚铁盐+铁盐(方案一)和亚铁盐+高锰酸钾(方案二)处理淡水蓝藻,研究在外磁场作用下2种方案对水中铜绿微囊藻的去除效果及机理。结果表明:在合适投药配比情况下,方案一、方案二在絮凝过程中分别自发生成磁核颗粒Fe_3O_4与MnFe_2O_4并实现藻絮体的快速磁分离,方案一对污染物的去除效率以及藻毒素的控制效果优于方案二,铁盐絮凝剂对藻团表面的亲水性EOM影响较小,KMnO_4的强氧化作用使表层EOM脱落并损坏藻团结构从而造成藻毒素释放。水温、高岭土浓度以及藻絮体表面Zeta电位的变化对浊度和叶绿素的去除效果影响较小,TP去除受上述因素影响较大,且与藻絮体表面Zeta电位的变化趋势一致,可推断铜绿微囊藻和TP的主要去除机理分别为网捕卷扫作用和静电吸附作用。     

PDM改性伊利石混凝除藻效果及机理研究

针对水体富营养化导致蓝藻暴发影响水质安全问题,该文以水华微囊藻为研究对象,对比了单独使用伊利石、PDM(聚二甲基二烯丙基氯化铵)及PDM改性伊利石对蓝藻的去除效果,探究了伊利石粒径和pH值对改性伊利石絮凝除藻效果的影响,并对藻絮体粒径和稳定性进行了分析,发现PDM改性伊利石粒径80目、投加量25 mg/L、复合比1∶15时,浊度、藻密度、Chl-a的去除率分别达到93.96%、96.84%、98.27%,均优于单独使用伊利石和PDM絮凝除藻时的去除率,且所得絮体大而密实,抗扰动能力更强。通过表面形貌和表面官能团分析得到,PDM的架桥与伊利石的网捕作用将絮体粘结在一起,得到以伊利石为凝结核心的藻絮体,絮体粒径增大,水扰稳定性增强。Zeta电位研究结果表明,水体pH8条件下,PDM改变伊利石的Zeta电位为正,与带负电荷的藻细胞电性中和,使藻细胞脱稳而相互碰撞,聚集沉降。PDM改性伊利石混凝除藻主要机理为电性中和、架桥和网捕作用。     

芬顿-混凝反应对藻类胞外有机物去除机制研究

文章探究不同反应条件下芬顿-混凝反应与铁盐(Fe2(SO4)3)混凝反应对铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)的去除效果。结果表明,在室温,pH=3,Fe2+/H2O2摩尔比为1∶1时,EOM的去除率达到最佳。Fe2+投加量为5 mmol/L时,TOC、UV254去除率分别达到70%、34%。通过三维荧光(EEM)与分子量分布(HPSEC)分析表明,藻类EOM中主要成分是亲水性大分子多糖和蛋白质,其次是疏水性类腐殖酸物质。单独的铁盐混凝反应表明混凝过程促进了芬顿反应对EOM的去除,EOM中亲水性大分子量物质的去除率很大程度是由Fe2+氧化为Fe3+通过混凝过程贡献。此外,在芬顿反应处理EOM过程中不同时间点絮体粒径受Fe2+投加量影响较大,形成的絮体粒径越小,TOC去除率越高。     

基于Zeta电位的硅藻土复配剂强化混凝研究

采用硅藻土与传统无机絮凝剂复配处理模拟生活污水,考察硅藻土复配剂强化混凝过程中絮体Zeta电位的变化,以及浊度和COD的去除情况,研究絮体Zeta电位与强化混凝效果的关系。实验结果表明,絮体的Zeta电位与复配剂的强化混凝效果密切相关,可用于反映硅藻土复配剂的混凝处理效果。研究发现,氯化铝复配剂强化混凝时絮体Zeta电位在加药后迅速上升,25min后趋于稳定;絮体Zeta电位在pH值等于7时接近等电点,此时浊度与COD去除率最高,分别达到99.05%和45.77%;用硅藻土复配剂强化混凝时Zeta电位的控制值为-9.0～0mV之间,不同无机絮凝剂与硅藻土复配混凝时获得较好混凝效果的Zeta电位控制值略有差异。     

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.     

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.     

胞外分泌物和天然有机物对混凝的影响

分别研究了胞外分泌物(EOM)和天然有机物(NOM)对絮凝除藻及混凝除浊的影响.实验发现,EOM对混凝有利弊双重作用,它会阻碍絮凝剂的电中和作用,只有当改性壳聚糖投加0.2 mg.L-1时藻表面电位才开始由-40.6 mV下降到-14.7 mV.但它一旦结合絮凝剂后便成为助凝剂.除浊实验发现,适宜浓度的EOM(5.18 mg.L-1)能使浊度去除率达到峰值(96%),所以EOM能提高混凝效果.而NOM则对混凝只起负面影响,加入NOM后最佳除藻及除浊率分别下降11%和18%,且絮凝剂最佳投加量分别由0.35 mg.L-1和0.1 mg.L-1上升到0.7 mg.L-1和0.3 mg.L-1,所以实际混凝除藻时,合理地利用EOM同时去除NOM是减少混凝药剂、提高混凝效果的关键.     

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.     

柠檬酸对不同混凝剂混凝效果的影响

通过对不同混凝剂(Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、PACl25)混凝过程中絮体粒径大小的测定,研究了在不同pH条件下柠檬酸浓度对3种混凝剂混凝效果的影响.结果发现,随着柠檬酸浓度的增加,3种混凝剂混凝过程中生成絮体的速率和粒径大小都在逐渐降低,但3种混凝剂受到抑制的程度不同:对于硫酸铝,当n(柠檬酸)/n(Al) =0.1时,混凝20 min内没有絮体生成;对于硫酸铁,仅当n(柠檬酸)/n(Fe)=0.05时,絮体就不再生成;而当n(柠檬酸)/n(Al) =0.5时,PACl25絮体仍能很快地形成.不同的pH值下柠檬酸对混凝效果的抑制程度也不同:对于硫酸铝,pH =6时生成絮体最大,pH =8时没有絮体生成;对于硫酸铁,pH =5时产生絮体的情况和pH =6时相似,而pH =7时絮体消失;而对于PACl25,絮体大小随着pH值的升高而增大(pH在7～9之间).另外,通过对Zeta电位的测定可知,随着柠檬酸浓度的增加,3种混凝剂的Zeta电位都在降低,但降低的速率不同:硫酸铁＞硫酸铝＞ PACl25,这与絮体粒径大小的变化规律一致.     

磁性藻基炭对铁盐除藻的助凝特性

蓝藻水华严重影响水环境健康和用水安全,化学絮凝法能高效去除水中藻类。该文以铁盐和亚铁盐为混凝剂、磁性藻基炭(MAB)为助凝剂去除水中铜绿微囊藻,确定了铁盐的最优投配比和MAB的最佳投加量,探讨了MAB对铁盐去除水中铜绿微囊藻的助凝效果和机理。结果表明,铁盐最优Fe2+∶OH~-∶Fe~(3+)投配比例为2∶6∶0.3,投药量以[Fe~(2+)]计为1 mmol/L,MAB最佳投加量为30 mg/L。MAB提高了铁盐去除铜绿微囊藻及相关污染物的混凝效果,促进藻细胞与铁盐水解产物作用生成密实性更好的藻絮体沉淀物,并且具备良好磁响应性能的MAB有助于实现藻絮体的外磁场分离。水中藻细胞和MAB在混凝初期主要通过静电吸附的形式与铁盐水解产物Fex(OH)y作用,混凝中后期则主要通过无定形Fe(OH)_3的网捕卷扫作用得以沉淀去除。表征分析表明,混凝过程中铁盐水解产物与藻细胞表面活性官能团发生作用形成了新的表面基团,可推断Fex(OH)y及其高聚合体与铜绿微囊藻的胞外聚合物之间发生了共聚络合反应。     

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.     

PAFC-PDM复合混凝剂强化混凝去除水库源水中的藻类

将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)与聚合氯化铝铁(PAFC)复合制备了新型复合混凝剂PAFC–PDMDAAC (PAFC-PDM),对含藻的水库原水进行强化混凝处理研究.研究对比了PAFC-PDM,PAFC与预氯化工艺的除藻效果,并对其混凝除藻机理进行了初步探讨.结果表明,对于藻细胞数为7.98×106~1.17×107cells/L和浊度为2.56~3.59NTU的水库原水,当PAFC-PDM投加量为1.0mg/L时(以Al2O3计),藻类和浊度的去除率分别达到93.5%和81.7%,显著优于PAFC的混凝处理效果;对藻细胞进行扫描电镜和预氯化副产物分析表明,预氯化杀藻除藻方法,不仅破坏了藻细胞结构,而且产生了三卤甲烷类氯化消毒副产物,影响饮水水质;采用PAFC-PDM强化混凝工艺除藻,不破坏藻细胞,无消毒副产物.     

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.     

超声对净水沉淀污泥絮体特性及对污泥回流效能的影响

为解决污泥回流强化混凝技术存在的有毒有害物质积累的问题,取净水沉淀污泥经超声预处理后进行回流试验,考察超声作用后净水沉淀污泥絮体特性的变化及其对回流效能的影响.结果表明:超声作用后污泥溶液的温度升高,絮体粒径减小,长时间作用后粒径可降至几个mm,且粒径与声能密度呈现相关性;1,5W/mL的超声处理后,絮体Zeta电位降低,比表面积增大,10,15W/mL的超声处理后絮体Zeta电位升高,比表面积有所下降;低声能密度(1W/mL)超声处理后污泥回流可强化混凝效果,30min超声作用后污泥回流的浊度、UV254和CODMn去除率分别提高了2.7%、23.12%和10.02%,长时间高声能密度(15W/mL)超声波处理污泥回流后混凝效果反而恶化.超声技术对污泥回流后污染物的去除率有一定的提高,但超声时间和声能密度必须很好控制.     

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.