混凝过程中流场结构的PIV测量与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)在不投加专用示踪粒子的条件下,以混凝絮体为示踪粒子,对Taylor-Couette反应器内的絮凝反应流场进行测量与表征.结果表明,内筒旋转雷诺数Re在900~2900时,流场中产生的涡具有相似的特殊波状涡结构,相邻涡旋形态大小发生周期性变化,涡间存在主流液体的移动,这种涡结构有利于絮体结合生长成较大的絮体颗粒,便于沉降而导致较高的絮凝沉淀去除率.这也证实PIV技术能够在进行混凝反应的同时,用混凝过程中的微絮体为示踪粒子对混凝过程进行流场测量,不必再额外添加示踪粒子,就能较好地反映混凝过程中涡旋的形态变化特征,从而实现对絮凝过程的同步测量与表征.     

聚合硫酸铁(PFS)混凝腐殖酸(HA)的过程中典型操作因素的影响研究

针对聚合硫酸铁（PFS）混凝-沉淀去除腐殖酸（HA）水样的过程,通过测定典型操作因素（PFS投加量、原水pH和搅拌方式）下微絮体的zeta电位、上清液的浊度、UV254、pH值及电导率和絮体沉降体积变化,探讨了这些因素对该过程的影响.结果表明：在原水pH=6.00时,PFS混凝HA的主要机制为电中和作用,搅拌方式对PFS的最佳投加范围没有明显的影响,但单一搅拌方式下HA的去除效果更好;在原水pH=8.00时,吸附络合-卷扫絮凝成为主要的混凝机制,复合搅拌方式下PFS的最佳投加量范围大于单一搅拌方式,且前者的HA去除效果更好.整体而言,几种混凝条件下PFS最佳投药量对应的微絮体zeta电位均在-12.00mV左右;原水pH=6.00时PFS混凝-沉淀去除HA的效果比原水pH=8.00时的好,且前者形成的PFS-HA沉淀絮体体积较小,但单一搅拌方式下絮体结构的重组过程并不是影响絮体体积的主要因素.复合搅拌方式中开始阶段的高强度搅拌有助于PFS组分在HA水样中的分散而有利于其电中和作用的发挥,但对PFS的水解过程影响不大.     

絮凝-DAF(dissolved air floatation)工艺的化学因素与颗粒特征研究

研究了絮凝－DAF工艺的化学因素和颗粒特征。PAC类絮凝剂的碱化度B值越高，其荷电量和立体结构越显著，絮凝－DAF工艺的除浊效果越好；但除了絮凝剂的电中和能力外，其形成絮体的结构特征也对絮凝－DAF工艺有影响。随着投药量、絮凝搅拌强度和时间的增加，絮体都分别会趋于某一极值尺寸而后逐渐变小，且较大粒度的密实絮体才是与微气泡作用效果最好的絮体。此外，增加絮凝搅拌强度和延长时间都可能有利于水中颗粒的去除，且DAF出水中粒径越大的颗粒含量越少，其中大于15μm的颗粒极少，但2－4μm的颗粒数目时常多于原水。     

腐殖酸絮凝体形成过程中初期搅拌条件对其形态结构的影响

以腐殖酸为研究对象,采用硫酸铝为混凝剂进行混凝杯罐实验,借助PDA在线监测系统、图像解析法及粒子图像测速技术分析评价絮凝体的构造特征,着重探讨了混凝过程中初期快速搅拌条件对絮凝体形态结构的影响.结果表明,快速搅拌条件对腐殖酸絮凝体的形成过程及形态结构有着显著影响.最佳快速搅拌条件为:搅拌历时l min,搅拌强度300 r·min-,此时形成的絮凝体结构密实,抗剪切能力强,整体性能最优,絮凝体分形维数、强度及平均粒径分别为1.8842、0.164 N·m-2、0.43 mm.腐殖酸絮凝体的形成包括不溶性微粒的产生及初期颗粒的形成与结合等过程,其中,不溶性微粒的形成及初期颗粒的致密化过程是决定最终絮凝体形态构造的重要环节,而快速搅拌条件影响着混凝剂扩散混合效果和初期颗粒的形成速率与致密化程度,这也是初期快速搅拌条件对于腐殖酸混凝过程有显著影响的一个重要因素.     

混凝过程中微絮体形貌的AFM液池成像观测与表征

采用扫描探针显微镜液池成像技术,对混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,原子力显微镜液池成像技术可以对混凝过程中的微絮体进行形貌表征和数字描述,并证实在实际印染工业尾水的微絮凝过滤试验处理过程中,微絮凝时间为2min,搅拌强度为100s-1时可以达到优化的处理效果.这也说明液池成像技术能够较好的反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对环境微观界面过程的原位观测与表征.     

水处理变速絮凝工艺优化设计探讨

变速絮凝工艺采用由大到小的速度梯度G值,以适应絮体的形成规律。以高岭土和腐植酸配制试验水样、聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂进行混凝搅拌试验,采用正交试验法,对三级变速絮凝工艺进行优化组合分析。结果表明,Ⅰ级慢搅速度和Ⅱ级慢搅时间为影响絮凝效果的显著因素;而III级慢搅时间为不显著因素,可以根据实际情况在一定范围内调整。在实际水厂设计中,应严格控制I级慢搅速度和Ⅱ级慢搅时间,从而有效提高颗粒之间的有效碰撞次数和改善絮体结构,获得更好的絮凝效果。     

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.     

混凝过程中絮体形貌的PIV成像观测与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器内的混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,内筒转速在20～60r/min范围内,生成的絮体颗粒较大,粒径分布均匀,絮凝沉淀效果最好.由于内筒旋转速度的变化直接导致混凝流场形态的变化,所以混凝过程中流场形态的变化对絮体生长过程有重要影响,进而直接影响到混凝效果.混凝过程中流场的周期性变化、涡间存在液体传递的波状涡结构有利于絮体颗粒的结合生长,并导致较高的絮凝沉淀去除率.这也说明PIV技术能够在测量流场的同时较好地反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对絮凝过程的原位观测与表征.     

混凝去除五价砷的中试研究及絮体回流的强化效果

采用中试和小试结合的方式研究了混凝去除地表水中五价砷的机制及絮体回流的强化效果结果表明,砷在常规水处 理流程各段的形态变化及去除率分配显示,原水中的As(V)主要以溶解态存在,占总量的95％溶解态的砷和总砷在快速混合、级絮凝、二级絮凝、沉淀、过滤个单元去除率分别为87.92％、6.18％、2.38％、1.55％、1.23％以及1.10％、1.83％、2.20％、86.42％、7.38％,因此,混凝效果的好坏直接决定溶解态的砷向颗粒态砷的转化率以及含砷絮体的沉降性能絮体对As(V)表现出很强的吸附性能,其吸附速率符合拟二级反应动力学模型,以化学吸附为主吸附等温线符合修正的Freundlich模型.当絮体回流点位于快速混合处时,回流比为50％时,絮体回流能很好地起到减少混凝剂投量,促进混凝除As(V)的作用.     

淀粉接枝阳离子絮凝剂的制备及性能研究

主要利用化学方法对环氧氯丙烷和胺类进行阳离子改性获得阳离子醚化剂,然后与碱化后的淀粉接枝制得一种絮凝性能良好的有机高分子阳离子絮凝荆,并对所得产品作了絮凝性能实验。由实验得知该絮凝剂对悬浮细小颗粒有很好的去除效果,如高岭土溶液（1g／L）产生矾花时间较短,加入絮凝剂后搅拌3min左右即可产生明显絮体,且絮体较大,静置后透光率达90％以上。     

Cationic content effects of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants on the flocculation properties

A series of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants (3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (CTA) modified carboxymethyl chitosan, denoted as CMC-CTA) with different substitution degrees of CTA were prepared successfully. The content of carboxymethyl groups in each CMC-CTA sample was kept almost constant. The solubility of the various flocculants showed that, higher cationic content of flocculants caused a better solubility. The flocculation experiments using kaolin suspension as synthetic water at the laboratory scale indicated that the substitution degree of CTA was one of the key factors for the flocculation properties. With the increase of cationic content, the flocculants were demonstrated better flocculation performance and lower dosage requirement. Flocculation kinetics model of particles collisions combining zeta potential and turbidity measurements was employed to investigate the effects of the cationic content of the flocculants on the flocculation properties from the viewpoint of flocculation mechanism in detail. Furthermore, flocculation performance using raw water from Zhenjiang part of Yangtze River at the pilot scale showed the similar effects to those at the laboratory scale.     

微藻处理污水中的絮凝分离/采收研究现状与展望

微藻应用于污水深度处理与可再生能源生产是极具潜力的一项技术.然而,微藻的分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.絮凝分离微藻成本低廉、易于采收而被视为极具工程应用潜力的最佳方法.本文从对微藻表面特性和絮凝机理简要介绍出发,系统总结了无机絮凝剂法、有机高分子絮凝剂法、生物絮凝剂法、高p H诱导的自絮凝法以及胞外聚合物引起的自絮凝法的研究应用现状,进而对各种方法进行综合比较,从而明确了微藻絮凝分离的研发方向.     

生物柴油副产物甘油的去杂工艺条件研究

采用絮凝的方法,对桐油制备生物柴油副产物甘油的去杂工艺条件进行了研究。考察了不同絮凝剂及絮凝剂用量、pH值、搅拌时间、反应温度等条件对甘油絮凝去除杂质的效果和甘油回收率的影响。结果表明:采用硫酸铝絮凝剂,在絮凝剂用量为0.2%,pH值为6.0,搅拌时间为5 min,反应温度为20℃的条件下去杂效果最好,甘油回收率为80.45%。     

絮凝DAF中试工艺处理密云水库低温低浊水的影响因素

系统研究以硫酸铝和聚铝为絮凝剂时絮凝-DAF工艺中的水力学参数对除浊率的影响 .结果表明聚铝表现出了更优越的参数值 .在凝聚段 ,聚铝需要的高速混合时间为 15s,而硫酸铝则为 30s以上 ,2者对混合强度的要求为G=300～1000s^-1.聚铝的絮凝反应时间为 5.0min以上 ,硫酸铝为 7.5min以上 ,而且搅拌强度范围平均G值 =40～140s^-1;确定合适的总平均GT值≥2×10⁴.当应用聚铝为絮凝剂时 ,可以采用两级或三级等速搅拌 .对于仿MJ型的释放器 ,在实验的范围内释气压力为 2.5～3.3kg/cm² 时 ,5.0 %～8.3%的回流比较合适 .气浮接触区的水力条件和停留时间对絮凝气浮的除浊效果有较大的影响 .     

MBF-33絮凝特性研究

考察了微生物絮凝剂产生菌Z-67所产絮凝剂MBF-33的絮凝特性。研究表明,该絮凝剂为胞外分泌的蛋白质,每升发酵液可制得絮凝剂粗品0.8～1.1g,对高岭土悬浊液絮凝率最高可达97%。该絮凝剂具有热不稳定性,在100℃水浴中加热20min即丧失全部絮凝活性;该絮凝剂能在广泛的pH范围内保持较高的絮凝活性,但在pH4～9范围内最佳;Ca2+为最适宜的助凝剂,最佳投放量为3.6mmol/L,增加用量反而会抑制絮凝。该絮凝剂主要依靠蛋白质和高岭土在蛋白质活性中心的桥连作用进行絮凝。     

微生物絮凝剂普鲁兰絮凝机理初探

通过试验研究了微生物絮凝剂普鲁兰对不同原水的絮凝效果,进而对其絮凝机理及应用条件进行了探讨.试验表明,普鲁兰与无机絮凝剂(特别是铝盐和铁盐)复配使用在水处理领域具有潜在的应用前景.     

PDADMAC强化絮凝去除腐殖质类天然有机污染物的研究

以不同来源的腐殖质为典型有机污染物,进行了聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）强化絮凝去除溶解性腐殖质的研究和机理讨论.结果表明,复合PDADMAC使絮凝剂投量减少了60%以上,出水DOC和色度的去除率分别增加了60%和90%左右.不同来源腐殖质的负电性对PDADMAC强化絮凝去除腐殖质的影响强于其疏水性的影响.有机阳离子絮凝剂PDADMAC 强化絮凝去除溶解性腐殖质的絮凝机理主要表现为专属吸附作用,即在无机高分子絮凝剂PAC水解絮凝的过程中,高正电性的PDADMAC吸附于PAC水解产物的表面上,增强了其吸附电中和与专属吸附作用,从而提高了其对溶解性腐殖质的去除率.     

微生物絮凝剂的研制及其对浊度去除的研究

从污水处理厂的活性污泥和污水中筛选到一株有高絮凝活性的微生物 (命名为WB 2 ) ,由该菌株分泌的微生物絮凝剂对高岭土有很好的絮凝效果。与聚合硫酸铁助絮凝剂共同使用时 ,该微生物絮凝剂对含藻污水的絮凝能达到理想的效果。当微生物絮凝剂浓度为 5mg/L、聚合硫酸铁浓度为 5～ 6mg/L时 ,处理效果最佳 ,浊度去除率达 98.6 % ,色度去除 82 %。     

外磁场调控的聚合硫酸铁水解过程研究

基于聚合硫酸铁的UV-vis光谱学特征,利用外加电磁场对聚合硫酸铁进行磁化调控,研究了不同磁化时间和磁场强度对PFS中铁形态分布的影响.研究表明,水解过程中铁盐逐渐与羟基结合,存在由低聚态向相对较高聚态转化的趋势.整体来看,在一定范围内增加磁化时间和磁场强度可以有效促进絮凝剂的水解,但是在多工艺参数调控中,提升磁场强度能够获得更为明显的效果.通过上述研究表明,借助UV-vis光谱学特征变化的分析,可有效判断PFS在水解过程中的水解进程及转化.在相同磁场强度下,磁化4~6min时,由低聚态向高聚态转化速率更快.而在控制磁化时间相同的情况下,增大磁场强度相应水解产物的转化速率也会提高1.9%~12.3%.该研究为设计适当的磁场强度获得更好的磁絮凝效果以及PFS絮凝工艺的调控提供更为科学有效的理论指导.     

Flocculation performance of a novel synthesized flocculant with low ecological risk

Combined flocculants with low ecological risk are urgently required in water supply and wastewater treatment in China. A novel flocculant was thus developed under the condition of low ecological risk( noted as CAS).The experiments to examine wastewater treatment performance of the new product showed that there was favourable performance in the flocculation process in contrast to commercial flocculants in treating kaolin suspensions, municipal effluent and domestic wastewater. Flocculation performance included the turbidity removal rate, sediment character and a decrease in COD(chemical oxygen demand). The sediment time of flocculation is short and the removal rate of turbidity treated by CAS is high compared with PAC(polyaluminum-chloride), PAM (polyacrylamide) and the combined addition of PAC and PAM. The optimal concentration required to affect flocculation processes is dependent on kaolin concentration and the character of the wastewater within the range examined. It also showed that CAS is effective to treat wastewater with high turbidity.