不同混凝剂处理低温低浊水

针对低温低浊水处理难度大的问题进行了一系列的混凝实验,实验结果表明,随着混凝剂投加量的增加,剩余浊度呈现先降低后升高的趋势,单独使用HPAC时,剩余浊度在投加量为14 mg/L时达到最低(2.39 NTU)。pH值对余铝含量具有重要的影响,3种铝系混凝剂均在pH=7.0时余铝含量达到最低。AlCl3对水中有机物的去除率较其他3种混凝剂低。絮体形成与破碎受搅拌强度的影响很大,当破碎强度增加到50 r/min,使用PACl、HPAC、FeCl3作混凝剂时絮体粒径下降不明显,当破碎强度增加到100 r/min时,絮体粒径有明显的下降。破碎结束后,絮体粒径有所恢复,但是并不能增长到破碎前的粒径。PACl、HPAC以及FeCl3形成的絮体的沉降性较好,上覆水浊度下降较快,经过3 h的沉降后,剩余浊度分别达到1.82、1.44和0.97 NTU。     

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。     

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。     

纳米SiO2对Pb2+污染水源水混凝过程的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料会泄露到水环境中,但目前关于纳米材料对混凝过程的影响还缺乏充分的研究。针对不同浊度,不同纳米SiO2浓度,不同pH以及腐殖酸对混凝去除Pb2+的影响进行了一系列的研究。结果表明,在低投加量(40 mg/L) 条件下,Pb2+的去除率受浊度影响较大,然而在高投加量(80 mg/L) 条件下,Pb2+的去除率受浊度的影响反而较小,且随着浊度从15.0 NTU增加到90.0 NTU,Pb2+的去除率从70.172%下降到63.925%。当浊度为45.0 NTU,投加量为40 mg/L时,铅离子的去除率在 SiO2投加量达到0.8 mg/L时达到最高(92.34%)。由于在低浊度条件下絮体形成不充分,以至于生成的絮体对SiO2的吸附去除率较低,所以吸附在SiO2表面的Pb2+会悬浮在溶液体系中,造成Pb2+去除率的下降。随着pH的升高,Pb2+去除率呈先升高后降低的趋势,且在偏碱性条件下达到最高。pH对Pb2+去除率的影响主要体现在其对纳米SiO2表面电荷的影响,SiO2表面负电荷增多可有效提高Pb2+的去除率,说明纳米SiO2的吸附作用在去除Pb2+的过程中起重要的作用。在高混凝剂投加量(80.0 mg/L)下腐殖酸对Pb2+的去除有促进作用,且当腐殖酸存在时,SiO2的含量对Pb2+的去除率无明显影响。     

Effect of pre-ozonation on optimized coagulation of a typical North-China source water

Although ozone is widely used as a pre-oxidant before coagulation in water treatment, the effect of pre-ozonation on optimized coagulation for removal of particle and natural organic matter (NOM) is still not fully understood. In this paper, pilot-scale investigation was conducted to examine the impact of pre-ozonation on coagulation for particle and NOM removal. Changes in the particle and NOM distributions were characterized by various methods, including laser light granularity system, particle counter, ultrafiltration, and resin absorbent fractionation. A novel composite flocculant–HPAC was compared with the traditional ferric chloride coagulant in terms of coagulation efficiency under the influence of pre-ozonation. Typical micro-polluted North China surface water was used for pilot coagulation tests. The results show that the effect of pre-ozonation on coagulation is associated with the dosage of ozone, coagulant type, and water contamination characteristics. For FeCl₃, pre-ozonation acts as a coagulation aid at low dosage (1.0 mg L⁻¹ O₃) for turbidity and UV₂₅₄ removal; while at higher dosage (2.0 mg L⁻¹ O₃), pre-ozonation is detrimental to UV₂₅₄ removal although it is still beneficial for turbidity removal. In the case of composite flocculant–HPAC, pre-ozonation demonstrates negligible influence on both turbidity and UV₂₅₄ removal. Ozone can simultaneously aggregate fine particles and break down large ones, making them more mineralized and easier to remove. NOM with intermediate molecular weight and hydrophobic neutral property increases at lower ozone dosage, favoring removal by coagulation. At higher ozone dosages, NOM becomes more hydrophilic and its molecular weight becomes smaller, decreasing NOM removal.     

污泥回流调控影响因素探究与模型预测

为了解影响污泥回流强化混凝效能的影响因素,以水洞沟水库水为研究对象,通过混凝实验模拟不同工况对沉后水质、有机物去除的影响,同时应用偏最小二乘法建立污泥回流比控制模型。结果表明,相较于未回流污泥的原水而言,混合水浊度控制在500~1 000 NTU时,出水浊度最低约为1.2 NTU,COD_Mn小于1.5 mg·L⁻¹,需要的药剂最少,为30 mg·L⁻¹。混合水浊度继续升高,混凝效果变差。温度升高有利于混凝反应的进行。相对于0~15 ℃而言,15~20 ℃时,出水浊度更低,约为1 NTU。出水COD_Mn小于1.5 mg·L⁻¹,需要的药剂量最低,为20~25 mg·L⁻¹。此外,可调控的适宜混合水浊度范围较广。混凝效果随着SVI、MLSS的增大,呈现先降低后升高的趋势。当SVI为15~19 mL·g⁻¹,混合水浊度控制在500 NTU时,混凝出水水质较好。当MLSS为55~70 g·L⁻¹,混合水浊度控制在500~1 500 NTU时,混凝出水水质较好。根据以上结果建立的回流比控制模型拟合效果较好 (R² =0.778,RMSE=1.28),模型能较好地预测回流比变化趋势。本研究结果可为实际污泥回流工艺运行提供参考。     

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。     

高碱度水库水混凝过程中残留铝控制

针对高碱度水库水源的某水厂残留铝超标问题,选取碱化度(B)与Alb含量不同的3种铝盐絮凝剂,研究不同投量与pH值下混凝效果与残留铝浓度水平。结果表明,碱化度和Alb含量显著影响混凝效果。DOC和浊度的去除率随着3种絮凝剂AlCl3(B=0)、PACl-1(B=1.2)、PACl-2(B=2.2)投量增大而升高。3种絮凝剂投量在1.5～2.0 mg/L(以铝计)范围内,总铝和溶解铝含量最低。对于该水厂自制的絮凝剂PACl-2,可通过降低絮凝剂碱化度,或将水的pH值降低至7～7.5之间,以此可以提高PACl-2混凝效果,而且可以降低出厂水残留铝浓度。考虑工程应用可行性,可优先考虑调整絮凝剂生产工艺。     

氯化镁复配硫酸铝混凝性能及絮体特性

在研究氢氧化镁混凝特性的基础上,复配氯化镁和硫酸铝作为混凝剂,以高岭土配水水样为研究对象,运用iPDA在线监测技术对混凝过程絮体形成进行监测,探讨了单独使用氯化镁和硫酸铝以及二者复配使用的混凝效果和絮体特性,确定复配使用的各种条件。结果表明,对于浊度20 NTU,pH 11.5的高岭土配水水样,氯化镁、硫酸铝最佳投加量分别为7.2 mg/L(Mg2+计)和3 mg/L(Al3+计);硫酸铝跟氯化镁复配使用时,先投加硫酸铝,间隔30 s后投加氯化镁,混凝效果较好;在镁离子最佳投加量7.2 mg/L时,铝和镁最佳质量比在1∶3~1∶2之间;镁铝复配时其FI值明显大于单独作用时,即絮体尺寸大小:二者复配硫酸铝氯化镁,而且复配条件下Zeta电位值在零电势左右浮动,浮动范围小,更利于聚集沉淀;镁铝复配时发生了协同效应,弥补了单独使用氯化镁混凝过程的不足。     

中置曝气生物活性炭工艺中的微絮凝

利用新型炭滤-砂滤工艺对南方湿热地区微污染源水进行中试规模的微絮凝实验研究。结果表明,接触絮凝时间为2~5 min时,投加1.0 mg/L的PAC微絮凝效果最好。运行稳定后,砂滤器出水浊度≤0.1 NTU,对COD Mn的去除效果有一定改善,微型水生生物的种类和数量也较炭滤器有大幅度下降,其中双层砂滤的效果优于单层粗砂,但其水头损失增长较快。通过微絮凝,砂滤器对炭滤器反冲洗后初滤水能有较好处理效果,可有效简化运行工艺。同时可保证滤后水中铝含量满足《生活饮用水卫生标准》的要求。     

氢氧化镁混凝性能及絮体特性

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在线监测技术对混凝过程絮体形成进行监测,探求了操作条件对絮体特性和混凝过程的影响;同时讨论了FI值和浊度去除的关系。结果表明,当浊度分别为5、10和20 NTU时,最佳投加量分别为21.6、14.4和3.6 mg/L;随着pH的升高,FI指数增大,同时混凝剂的最佳投加量也逐步减小;随着慢速搅拌转速的增大,絮体破碎过程明显,FI指数降低;当转速为60 r/min时,浊度去除率最高。     

基于改性凹凸棒土的强化混凝处理高藻低浊原水工艺

针对水厂低浊高藻水的处理难题,研究了改性凹凸棒土(改性凹土)联合聚合氯化铝(PAC)强化混凝的除藻除浊效果。设计实验原水条件为叶绿素a(chl-a)浓度为98.58~110.35μg/L,浊度(5.6±0.5)NTU。考察了PAC和改性凹土的复配投加量、混凝沉淀时间、pH、投加顺序、搅拌速率等工艺参数对Chl-a和浊度耦合去除效果的影响。结果表明,"PAC+改性凹土"对Chl-a和浊度的去除效果明显优于单投PAC的效果。当PAC投药量12 mg/L,改性凹土投药量10 mg/L,沉淀时间20 min时,对Chl-a和浊度的去除率可分别达到92.5%和89.2%,可至少减少40%的PAC投量,且形成的矾花密实,沉降速度快,去除效率高。最适pH范围为7~8。投加顺序应为先投加改性凹土,混合搅拌转数宜慢速,可控制为50 r/min。     

混凝剂中的铝形态对黄河水源水中出水余铝的影响

铝系混凝剂是应用最广泛的无机混凝剂,改善混凝剂中的铝形态可有效提高混凝效果,但其在净水过程中产生的余铝对人体健康及输水过程具有显著的影响。本文研究了氯化铝(AlCl₃)和高聚十三铝(Al₁₃) 2种混凝剂在处理黄河上游水源水时的混凝过程,结合出水中的溶解态及不同分子质量余铝含量、有机物紫外吸光度(UV₂₅₄)、pH、浊度、有机物种类及含量和絮体特性的变化趋势,探究混凝剂中的铝形态对混凝过程的影响。结果表明,在实验投加量范围内,当Al₁₃做混凝剂时,出水余铝质量浓度均低于0.2 mg·L⁻¹。Al₁₃具有较高的形态稳定性,在混凝过程中对出水pH影响较小。絮体粒度随混凝剂投加量的增加而增加,Al₁₃投加量达到0.08 mmol·L⁻¹时絮体粒度下降(强度因子由于静电排斥作用而下降)。在不同投加量下,使用AlCl₃做混凝剂时出水余铝均高于Al₁₃体系,且在不同投加量下AlCl₃体系出水余铝中小于1 000 Da的余铝占比最大。Al₁₃对富里酸和腐殖酸的去除效果优于AlCl₃,且AlCl₃在较高投加量下才能实现水中有机物的有效去除。     

二氧化氯杀灭小球藻

实验研究了二氧化氯投加量、小球藻的初始浓度、pH、有机物和氨氮含量对ClO2杀灭来自于水库水的小球藻的影响,考察了ClO2氧化与混凝工艺结合时去除小球藻的效果并对工艺条件进行优化。结果表明,ClO2在投加量1.1 mg/L下,接触10 min,小球藻的杀灭率为71.93%。小球藻的杀灭率随着ClO2投加量的增大和藻初始浓度的升高而提高,随水中有机物含量的增加而显著降低,氨氮含量对小球藻杀灭的效果影响很小。在酸性条件和碱性条件下,小球藻的杀灭率均随pH升高而急剧下降,而在中性至弱碱性区间内,藻的杀灭率随pH升高而缓慢下降。对于某以小球藻为优势藻的供水水库源水,ClO2氧化与混凝工艺结合,藻的去除率高达98.47%。除藻的最佳工艺条件为：二氧化氯投加量为0.5 mg/L,聚合氯化铝为5 mg/L,二氧化氯与混凝剂同时投加。     

The application of novel coagulant reagent (polyaluminium silicate chloride) for the post-treatment of landfill leachates

Relatively "old" (stabilized) landfill leachates are a special category of wastewaters, which are difficult to treat further, mainly due to their bio-refractory organic content (humic substances). In this study, coagulation-flocculation was examined as post-treatment method for the biologically pre-treated stabilized leachates. The purpose was to examine the coagulation performance of alternative coagulant agents, i.e. the composite coagulant polyaluminium silicate chloride. Composite coagulants with different Al to Si molar ratio and different preparation methods were tested. Their efficiency was evaluated by monitoring from turbidity and phosphate content, other parameters strongly correlated with the presence of organic matter, such as UV absorbance at 254nm, COD and colour. The results suggest that the silica-based coagulants exhibit better coagulation performance, than the relevant conventional coagulant (alum) or simple pre-polymerized coagulants (PACl). Polyaluminium silicate chloride has greater tolerance against pH variation than alum or PACl, whereas this novel coagulant works better at pH values between 7 and 9. Coagulation-flocculation has proved to be an efficient post-treatment method for the biologically pre-treated leachates, promoting the removal of the refractory humic substances, while the treatment efficiency of coagulation can be improved by the application of the new coagulant agent.     

Effects of polyelectrolytes on reduction of model compounds via coagulation

The objective of this research work was to evaluate the performance of enhanced coagulation by alum and polymer. Synthetic source waters containing high molecular weight humic acids, medium molecular weight tannic acids and low molecular weight p-hydroxybenzoic acid were formulated by adjusting the concentration of turbidity and pH; and jar tests were used to study the effect of various types and dosages of polymer on reducing the above model compounds. At a specific pH condition, the applied alum dosage would efficiently decrease the turbidity to 2 NTU follows the order: humic>tannic>p-hydroxybenzoic acid. Adjustment of pH influenced the performance of alum obviously but not of p-DADMAC. High p-DADMAC dosage overwhelming the effects of alum is less affected by pH adjustment. The results of this investigation reveal that enhanced coagulation with p-DADMAC was founded to be very effective for removing high-molecular-weight THM precursors, i.e., humic acid and tannic acid, and markedly reduced the alum dosages required for turbidity removal. The other two polymers, i.e., cationic PAM and non-ionic PAM, which had higher molecular weight but lower charge density than p-DADMAC, were not capable of removing organic precursors. It was thus concluded that enhanced coagulation with polymer, p-DADMAC, could be considered as a promising technique for removal of NOMs with hydrophobic and higher-molar-mass (>1K) in water treatment plants.     

混凝法去除城市生活污水中抗性基因

采用聚合氯化铝(PACl)和聚合硫酸铁(PFS)混凝处理城市生活污水(格栅出水和二级出水),考察混凝剂投加量、pH值对污水中抗生素抗性基因(ARGs)的去除率影响。结果表明,随着PACl和PFS投加量的增加,污水中目标基因的去除率先升高后降低;在pH 3~10的范围内,PACl对目标基因的去除效果随pH值的增加而降低,PFS对目标基因的去除随着pH值的增加先升高后降低。对于格栅出水,PACl和PFS的最佳投加量为400 mg/L,基因的去除率分别达到2.33~2.97 log和0.98~2.11 log,对于二级出水,PACl和PFS的最佳投加量分别为200 mg/L和150 mg/L,基因的去除率分别为1.85~2.64 log、1.81~2.46 log;混凝去除最优pH条件分别为pH=3(投加PACl)及pH=5~6(投加PFS)。PACl的处理效果优于PFS。     

铁氧体强化低温低浊水的处理效果

在低温低浊水(T<10℃,浊度<40 NTU)处理中,采用常规处理流程难以达到理想效果。实验采用铁氧体(Fe3O4)配合聚合氯化铝(PAC)进行低温低浊水的实验研究。通过混凝沉淀烧杯实验,比较两者投加量对其处理效果的影响,实验结果表明PAC为30 mg/L,Fe3O4为0.004 mg时为最佳投药量。采用混凝沉淀过滤的常规处理工艺,并保证适当的混凝搅拌强度。     

一体化水力强化混凝设备及其微污染原水处理工况最优化研究

根据混凝反应的基本原理,针对低浊度微污染原水的特性,设计了一种新型一体化水力强化混凝净水器.研究了使用该设备及相应混凝药剂处理低浊度、微污染珠江原水的最佳工艺条件.实验结果表明,该净水器在较高的进水流速范围内对低浊度原水有很好的处理效果.在适宜条件下,净水器的出水经过沙滤后浊度＜0.12 NTU;在使用CGA和PAC的强化混凝条件下,净水器对原水中所含的有机物也有较好的去除作用.     

铁铝复配混凝剂处理低温低浊水

针对北京某水库水在冬季呈现低温低浊特性,以此为原水的某水厂在该期间常会出现出水余铝超标现象的问题,通过烧杯实验研究不同投药量下聚合氯化铝(PAC)以及它与三氯化铁(FeCl3)不同复配比形成混凝剂对冬季北京某水库水的处理效果。结果表明,复配药剂存在最佳的Fe/Al摩尔复配比为1/5,此时余铝、有机物去除效果较其他配比混凝剂高。在此配比下,当PAC投药量为0.03 mmol/L时,水中残余铝量取得最低值0.0063 mg/L。相同投药量复配药剂的浊度去除效果比单独使用PAC的浊度去除效果略弱。当投药量为0.06 mmol/L时,Fe/Al摩尔比为1/5的复配混凝剂,能使浊度降至0.4 NTU左右。此外,复配药剂的投药量小,投药范围更宽,易于实际投药操作;同时复配药剂还适于常温及偏中性水源水的处理。规模为5 m3/h中试实验也证明,采用铁铝复配混凝剂连续运行,可获得良好的浊度、余铝去除效果。