水中腐殖酸对Al13混凝除氟的影响

针对含氟矿井水中有机物含量较高的问题,使用混凝区域图研究了在腐殖酸(HA)存在的条件下Al13混凝除氟的效果及相关的影响因素;使用电喷雾飞行时间质谱(ESI-TOF-MS)、差分吸收光谱法(DOAS)和X射线光电子能谱分析(XPS)考察了HA与F在混凝过程中的竞争关系,且表征了Al13与F的络合产物;分析了HA影响Al...     

聚合铝水解形态对混凝效果及絮体特性的影响

采用微量滴定法制备不同碱化度的聚合铝,并测定其铝形态分布,通过其对腐殖酸-高岭土水样进行烧杯实验,依据絮体的Zeta电位、浊度、UV254及絮体强度因子及恢复因子等参数,以综合评价聚合铝水解形态的混凝机理及其絮体特性。结果表明：聚合铝投加前后铝形态分布存在很大差异,碱化度越低影响越明显,碱化度为0.5的聚合铝中Ala含量由原来的69.57%变为4%左右,而其Alc由9.36%变为50%左右;预制铝的中聚体和高聚体形态在混凝过程中相对比较稳定,而低聚合度的Ala变化显著;Alb电中和能力强,对溶解性有机物去除效果好,其絮体成长速度慢但絮体强度高;Alc具有较强的吸附架桥能力,能促进浊度的去除;预制Alc的吸附架桥能力强于水解生成的Alc,但其絮体恢复性能差。     

AlCl3与Al13对不同HA浓度含氟废水的处理效果及作用机理

混凝是一种重要的除氟工艺。以不同腐殖质(HA)浓度的含氟废水为研究对象,对比高正电性分子[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺(Al₁₃)和氯化铝(AlCl₃)2种不同形态混凝剂的除氟效果。结果表明,在纯氟水中,增加混凝剂投加量,除氟率均为先升高后下降,而在HA存在的条件时,混凝剂的除氟效果是氟和有机物的竞争作用与三元络合促进作用在动态平衡下的结果。氟离子和有机物混合废水中的氟离子能够促使有机质中酚羟基与Al₁₃的络合。Al₁₃在混凝过程中会形成三元络合物,促使氟离子脱离水相,因此,除氟效果更好。当溶解性有机碳质量浓度为5 mg·L⁻¹时,Al₁₃的最高除氟率可达88.8%。     

优化混凝处理低温低浊黄河水及对余铝的控制

考察了4种混凝剂,高效聚合氯化铝（HPAC）,聚合氯化铝（PACl）,硫酸铝（Al2（SO4）3）,混合PACl和氯化铁（FeCl3）,对低温低浊黄河原水的混凝效果与沉后水残留铝含量的关系。结果表明,当采用Al2（SO4）3或PACl做混凝剂时,在取得较好浊度去除的投药量下,水中余铝浓度会超过国家标准（0．2131g／L）。而采用HPAC或FeCl3和PACl复配药剂,在取得与Al2（SO4）3或PACl类似的浊度去除效果的同时,也能较好地控制水中的余铝含量。当HPAC投加量为21mg／L时,沉后水浊度降至1．3NTU,残留铝含量为0．147mg／L。复配投加PACl 15mg／L和FeCl3 12mg／L后,沉后水浊度为1．18NTU,残留铝含量为0．074mg／L。PACl和氯化铁的复配比例需要精确的调控,否则容易导致出水余铁余铝含量增加。而HPAC投加量小于21mtg／L时出水余铝浓度均低于国家标准。因此,在这4种混凝剂中,就混凝效果及余铝控制而言,HPAC更适合充当低温低浊水源水的混凝处理药剂。     

聚合铁钛混凝剂对印染废水的处理

采用钛铁矿为主要原料,以硫酸溶出部分铁和钛,并调节Ti/Fe比、碱化度制备高效的新型含钛聚合硫酸铁混凝剂(T-PSF),将其用于分散兰和活性黄2种模拟印染废水的脱色处理并研究其混凝去除机理。实验结果表明,在Ti/Fe为1∶6和碱化度为2.0时,制备出的T-PSF混凝效果最好。T-PSF对分散兰的去除率为94.3%,比FeCl3的去除率提高53.8%;对活性黄的去除率为34.0%,比FeCl3提高12.7%。T-PSF处理分散兰和活性黄的最佳投加量均为0.3 mmol·L-1,最佳水样初始pH分别为6和8。絮体粒径及结构分析结果表明,T-PSF处理分散兰过程中形成的絮体粒径较FeCl3大,处理活性黄过程中所形成的絮体粒径较FeCl3小,但絮体结构均比FeCl3更密实。结合T-PSF的表征、Zeta电位及絮体特性分析表明,在分散染料去除过程中,T-PSF产生的多羟基钛铁聚合物的电中和及吸附架桥起主要作用;对于活性染料的去除,主要机制为T-PSF水解产生的带正电的多羟基钛铁聚合物的吸附络合作用。     

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明：当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为${{\rm{Al}}\left( {{\rm{OH}}} \right)_4^ -} $,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。     

AlCl3和Al13对给水厂污泥调理效果的比较

为比较2种铝盐混凝剂AlCl3和Al13对给水厂污泥调理脱水的效果,通过测定污泥调理前后的毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、溶解性有机污染物含量(DOC)、上清液余铝含量以及调理过程中絮体粒径和分形维数的变化,并结合三维荧光谱图分析溶液中有机物的组成和含量,来评价2种调理剂的调理效果.结果 表明,以Al含量计...     

不同有机物对混凝过程和余铝的影响

为了考察不同有机物对混凝过程的影响,针对腐殖酸 (HA) 和牛血清蛋白 (BSA)2种有机物,研究了其在不同有机物含量(以DOC计),不同混凝剂(氯化铝(AlCl3)、聚铝十三(Al13)),不同pH值条件下混凝实验沉后水的总铝(TA)、总溶铝(TDA)以及不同混凝条件下形成的絮体情况,结果表明,不同有机物对沉后水中的余铝含量有重要的影响,在相同的混凝条件下腐殖酸体系产生较高的余铝.当使用AlCl3做混凝剂时,对腐殖酸和蛋白质体系而言,沉后水余铝浓度均随DOC含量的升高而上升;而使用Al13作为混凝剂时,腐殖酸体系的混凝沉后水中的余铝随有机物含量的升高而升高.当pH值高于7.0,DOC浓度高于4.0 mg/L时,总溶铝占总铝的比例达到90%以上,此时pH值对溶解态余铝的含量无明显的影响.腐殖酸和蛋白质的混合体系与其任一单独体系相比,混凝过程中会形成具有较大强度因子和恢复因子的絮体,且混合比接近1:1时,混凝出水总溶铝达到最低.絮体的破碎与再生长受搅拌强度的影响较大,当破碎强度提高到100 r/min以上时,絮体粒径出现明显的下降.相比而言,AlCl3形成的絮体拥有更大的强度因子,而Al13形成的絮体拥有更大的恢复因子.     

超声波对氢氧化镁混凝性能及絮体特性影响

以氢氧化镁作为混凝剂,不同浊度高岭土水样为研究对象,运用iPDA在线监测技术,探求了超声波对絮体特性和混凝过程的影响。结果表明,在混凝初期的5 s内,增大超声功率能够有利于混凝作用发生。超声功率为80 W,浊度去除率最高。随着超声时间延长到10 s时,超声条件下FI值变小絮凝效果逐渐变差。Zeta电位与絮体粒度存在相关关系。     

臭氧对混凝剂形态及功能的影响

应用Ferron逐时络合比色法,从铝形态分布及其转化的角度,研究了臭氧对聚合氯化铝混凝性能影响并探究其原因。结果表明,预臭氧对聚合氯化铝(PAC)的混凝效果有显著影响。在一定质量浓度范围内(0~3.60mg/L),臭氧浓度越高,水样浊度越高(其UV254(即254nm波长下水样的紫外吸光度值,表征含芳香环结构和共轭双键结构的有机物含量)和溶解性有机碳(DOC)的去除效果较显著)。臭氧对混凝剂水解形态有显著影响。预臭氧后,混凝絮体形成和浊度的去除与铝混凝剂中中等聚合态铝(Alb)的含量有关,Alb的含量越高,浊度去除效果越好。因此,臭氧剂量的增加抑制Alb生成可能是导致浊度升高的一个重要原因。     

絮体性质对纳滤膜污染的影响

混凝过程产生的絮体会对后续膜过滤性能产生一定的影响。实验中利用激光粒度仪研究2种混凝剂(AlCl3和PAC)在不同投加量下的絮体性质,混凝出水(不经过沉淀)直接进入纳滤膜(NF270)装置进行过滤实验。研究表明,投加量低(<0.20 mmol/L)的情况下,混凝出水反而使纳滤通量衰减发生恶化,随着投加量的增加,纳滤膜通量衰减得到有效的减缓。直接过滤腐殖酸(HA)的膜通量衰减(J/J0)为0.65,投加量为0.50 mmol/L时,AlCl3和PAC 2种混凝剂产生的通量衰减(J/J0)分别为0.78和0.75。滤饼层阻力受到絮体尺寸的影响较大,絮体尺寸越大,形成的滤饼层透水性更好。通过污染模型分析,混凝出水的纳滤膜污染机理主要是滤饼层阻力。     

铁-铝盐混凝剂混合投加工艺控制溶解性残余铝的机理

铁-铝盐混凝剂混合投加是一种常用给水处理工艺。但由于缺乏有效表征手段,对上述工艺的内在机制认识不清。采用紫外-可见光谱法与非理想竞争吸附模型(NICA)相结合的方法,定量表征铁-铝盐凝剂混合投加时水体中溶解性有机物(DOM)特性。结果表明,铁盐(FeCl₃)投加能在保证水处理效能的情况下,显著提高酚基类官能团的去除效率,并且通过竞争络合位点抑制络合态有机铝的生成量,使溶解性残余铝浓度显著降低。以上研究结果对优化混凝工艺控制具有指导意义。     

铜绿微囊藻的胞外有机物对不同混凝剂除藻效果的影响

为了保证水厂在高藻条件下的安全清洁供水,以分布较为广泛的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,采用2种铝系混凝剂AlCl3和聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PACl)进行烧杯混凝实验,考察混凝过程中铝形态对除藻的影响,分析铜绿微囊藻的胞外有机物(extracellular organic matters,EOM)对藻去除的影响机制。结果表明:在PACl浓度为0.04 mmol·L~(-1)时,对藻细胞及浊度的去除率均为90%,而AlCl_3摩尔浓度为0.08 mmol·L~(-1)时,藻细胞及浊度去除率才达到90%;在制备PAC时,会水解产生大量中等聚合形态、性质稳定的Alb,在弱酸性到弱碱性的范围(pH为6～8)内,Alb对藻细胞去除率均可达到95%以上;而AlCl_3只有在比较窄的pH范围内形成原位Al_b,AlCl_3只能在较窄的pH范围内(pH为6～6.5)保持95%藻细胞去除率。与AlCl_3相比,PACl可去除更多表观分子质量为200～300 Da的胞外聚合物,同时PACl混凝后得到的絮体密实度大于AlCl_3。以上结果为研究铝系混凝剂强化去除藻的胞外有机物提供了参考。     

天冬氨酸对亚铁混凝剂絮体结构及磷酸盐去除效果的影响

铁混凝剂广泛应用于水处理领域,形成的絮体大小、形态和结晶度直接决定其混凝效果。然而小分子有机物对混凝的影响机制尚不清楚。本研究以FeSO₄作为混凝剂,通过添加特定的小分子有机物(分子质量<1 000 Da)天冬氨酸,研究了天冬氨酸对絮体生长过程及其产物的影响。结果表明,天冬氨酸通过影响金属的水解和纳米颗粒的性质进而影响其混凝性能。在pH=7时,天冬氨酸的存在延缓了絮体的初始生长时间,但增大了絮凝体的最大粒径(从0.05 μm大小的碎片和小球状参杂的絮体变化至0.1 μm的褶皱状絮体)和磷酸盐的去除率。当添加0.4 mmol·L⁻¹的天冬氨酸时,纤铁矿(γ-FeOOH)为絮体的主要成分,这可能少量的天冬氨酸存在时,体系中部分亚铁离子会被包裹, Fe(OH)₂纳米颗粒由于铁化合物的饱和快速形成,随后作为晶核生长; Fe(OH)₂纳米颗粒表面通过被氧化转化成三价铁,最终形成γ-FeOOH;当添加天冬氨酸大于0.4 mmol·L⁻¹时,絮体的主要成分为四方纤铁矿(β-FeOOH）,此时部分亚铁离子被完全包裹,剩余的亚铁离子被氧化成三价铁后形成β-FeOOH。经过天冬氨酸诱导后形成的絮体对磷酸盐的去除率均增加了1.57倍左右,处理后的磷酸盐浓度降低到了0.02 mg·L⁻¹,且在添加1.5 mmol·L⁻¹ 天冬氨酸时絮体的尺寸最大,此时的絮体更加容易沉降分离。     

不同有机物对含藻水体混凝效果和絮体特性的影响

为了解不同有机物对含藻水体混凝过程的影响,以含铜绿微囊藻水体作为实验对象,考察牛血清蛋白(BSA)和腐殖酸(HA)2种有机物及其质量浓度对含藻水体浊度、藻类有机物的去除效果以及絮体形成、破碎、再絮凝的影响。结果表明,少量的BSA对混凝反应起促进作用,当BSA的投加量超过1 mg·L⁻¹转为抑制作用,因为投加量升高时,BSA抢占混凝剂活性位点,抑制混凝反应。HA不利于混凝反应的进行,因为HA中的官能团优先与混凝剂结合,从而导致混凝效果变差。提高混凝药剂投加量可缓解有机物质量浓度增加对混凝效果的影响。当BSA投加量为5 mg·L⁻¹,PACl投加量为0.06 mmol·L⁻¹时,能达到出水浊度小于1 NTU,藻细胞去除率大于90 %的混凝效果,HA添加量为5 mg·L⁻¹,PACl投加量为0.12 mmol·L⁻¹时,也能达到相同的混凝效果。混凝更容易去除分子质量较大的BSA和HA,而对小分子亲水性有机物的去处效果较差,如藻类有机物或HA中小分子有机物。少量的BSA和HA增加了混凝絮体的生成速率和初始粒径。本研究结果可为天然水体混凝除藻工艺优化运行提供参考。     

高铁酸钾预处理对活性污泥脱水性能的影响

通过投入不同剂量的高铁酸钾于剩余活性污泥中,研究其对污泥絮体性质和脱水性能的影响作用。污泥絮体性质的研究包括絮体粒径的变化以及污泥EPS含量的变化。脱水性能的研究包括过滤脱水性能(以CST表征)以及脱水程度(离心泥饼含固率)。实验结果表明,高铁酸钾的强氧化性可以破坏污泥絮体结构,提高污泥的机械脱水程度;但同时污泥EPS含量增加,对污泥过滤脱水性能有负面影响。高铁酸钾氧化分解生成的Fe(OH)3具有絮凝能力,可以使污泥颗粒重新絮凝;而其混凝作用可以破坏污泥细胞的稳定性,提高污泥的沉降性能。     

焚烧对印染污泥中铝含量及形态分布的影响

采用ICP等离子体发射光谱法对印染污泥焚烧前后主要金属元素进行了分析,结果表明,风干后的印染污泥中铝含量达157 mg/g;焚烧后,除Pb外,污泥中其他主要金属元素在焚烧过程中得到了富集,铝的含量显著增加,为未焚烧前的1.6倍.同时,采用化学浸提法对某印染厂污水处理剩余污泥进行铝形态分布研究,实验结果表明:焚烧前后,酸...     

pH对活性污泥表面特性和形态结构的影响

采用4个平行的序批式反应器,研究了不同pH下活性污泥絮体表面特性和形态结构的变化.结果表明:酸性条件下(pH=4.0,5.5)污泥产生的胞外聚合物总量较多,其中多糖和蛋白质的含量远大于中性(pH=7.0)和偏碱性条件(pH=9.0).污泥表面Zeta电位随pH的升岛而降低;pH对污泥相对疏水性的影响规律并不明显,EPS组成比例较EPS总量本身更易影响污泥表面相对疏水性;此外,在酸性条件下,丝状菌大量生长,导致污泥絮体的平均粒径增大,并且呈现双峰粒径分布,絮体分形维数较低,结构松散;在中性条件下,无明显丝状菌牛长,絮体平均粒径减小,分形维数较高,结构致密;偏碱性条件下,虽然没有出现大量丝状菌,但絮体平均粒径较中性条件略有增大,分形维数相应减小.     

铁盐与铝盐对腈纶废水生化出水混凝特性的对比

针对腈纶废水生化单元出水,对比研究了Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3在不同絮凝剂投量和pH时的混凝处理效果,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)、凝胶渗透色谱(HPSEC)等对混凝特性进行了初步探讨。研究显示,2种混凝剂在投量为63.5 mg/L时可获得30%以上的COD去除率,且最佳pH为中性附近。当投量小于32 mg/L时,Al2(SO4)3较Fe2(SO4)3具有更高的COD去除率,进一步增大混凝剂的投量很难提高Al2(SO4)3对COD的去除率,而Fe2(SO4)3则在有限范围内能持续提高COD去除率。EEM光谱分析显示,与Al2(SO4)3相比,Fe2(SO4)3对有机物具有更广的处理范围和更好的去除效果。HPSEC分析表明,Fe2(SO4)3相对于Al2(SO4)3在去除重均分子量为2 776、1 856和1 325 Da的有机物组分方面具有优势。铁盐或铝盐混凝是深度净化腈纶废水生化单元出水的可行方案之一。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明：Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L-1、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g-1;pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl- 和SiO32-对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。