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。     

粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

混凝-超滤过程中絮体形态对膜污染的影响

以常规混凝-浸没式中空纤维超滤膜工艺为研究对象,考察了原水中不同混凝剂种类、混凝剂投加量、破碎强度等条件下产生的絮体对膜污染的影响。采用牛血清蛋白、腐殖酸与高岭土人工配制水样。Al Cl_3和PACl作为混凝剂,监测不同条件下絮体粒径、分形维数等絮体结构特性的同时,考察膜通量的变化趋势以及超滤膜的形貌特征。结果表明,通过对混凝剂的投加量加以控制,可以有效地缓解膜污染的程度。在相同投加量和破碎强度下,混凝剂所含的Al_a直接影响着絮体粒径的大小。蛋白质为造成膜污染的主要有机物。当破碎强度越大,滤饼层更疏松,膜污染越轻。     

PAM复配混凝剂对高岭土体系混凝过程的影响

为了解决无机混凝剂在混凝过程中的不足,选用AlCl3及其与2种不同阴离子度的PAM复配的混凝剂对高岭土体系进行混凝实验研究。结果表明：使用AlCl3做混凝剂,当投加量（以Al计）为0.1 mmol·L-1时,剩余浊度达到最低;平衡时粒径达到700 μm,且随着破碎时间的延长,絮体再生长结束后的粒径逐渐减小,在破碎时间为6.0 min时,絮体粒径最终能恢复到300 μm左右。以PAM-1复配的AlCl3为混凝剂,在投加量为0.1 mmol·L-1时,剩余浊度最低;经慢速搅拌10 min,絮体平衡时的粒径较使用AlCl3作混凝剂时略小,但随着PAM-1浓度的增大,絮体破碎后的恢复能力逐渐增大。当PAM-1与Al的比例为10%,破碎1.0 min时,絮体粒径最终可以恢复到600 μm左右。以PAM-2复配的AlCl3为混凝剂时,由于PAM-2的阴离子度过高,需要更多的混凝剂中和体系中存在的负电荷,所以在混凝剂浓度为0.2 mmol·L-1时,剩余浊度才达到最低。     

混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间研究

以不同浊度高岭土水样为研究对象,运用激光测试技术对3种混凝剂(聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝和三氯化铁)混凝过程絮体开始形成时间和开始沉降时间进行测定,初步研究了混凝剂投药量对浊度的影响,投药量、pH和浊度对絮体开始形成和开始沉降时间的影响.结果表明:(1)PAC、硫酸铝和三氯化铁最佳投药量为4.8、6.4、8.0 mg/L;(2)PAC和硫酸铝混凝过程在pH为7时絮体开始形成和开始沉降时间均最短,但PAC混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间(分别为27.4,51.0 s)都比硫酸铝混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间(分别为51.5、85.4 s)短,三氯化铁混凝过程在pH为6时絮体开始形成和开始沉降时间均最短,分别为50.0、84.0 s;(3)随投药量的增大,絮体开始形成和开始沉降时间均逐渐缩短;(4)随浊度的增大,絮体开始形成和开始沉降时间总体上缩短.     

加药量和水力搅拌速度对雨水混凝效果的影响

为降低分流制雨水中悬浮颗粒物及其他污染物浓度,减轻城市景观河道的水体富营养化程度,对取自泵站的雨水进行混凝沉淀工艺优化实验。以PAC为混凝剂,采用Zeta电位仪、激光粒度仪和iPDA在线监测技术对混凝过程进行监测,考察了混凝剂投加量和水力搅拌速度对絮体形成和分流制雨水处理效果的影响,结果表明,混凝剂投加量和混合水力搅拌速度直接影响絮体Zeta电位和聚沉特性;混合搅拌速度控制混凝反应速率,絮凝速度梯度影响絮体形成粒径。FI曲线特征参数对控制混凝工艺具有指导意义。PAC投加量为35 mg/L,混合阶段搅拌速度800 r/min,搅拌30 s,絮凝阶段采用150、108和60 r/min的转速各自搅拌5 min,沉后水中剩余颗粒总数最少,浊度、COD和总磷去除效果最佳。     

玉米深加工废水的混凝实验

在室温条件下,分别选用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)及三氯化铁(FeCl3)对玉米深加工废水进行混凝实验。综合考虑各种混凝剂对磷、COD以及SS的去除效果,最终选取PAC作为混凝剂。采用PAC和聚丙烯酰胺(PAM)作为复合混凝剂,对其去除效果做进一步研究,并确定了最佳投加量及pH值。实验结果表明,在PAC投加量25mg/L,PAM投加量0.5 mg/L,pH为8条件下,混凝效果最佳。磷、COD、SS去除率可分别达到90.1%、53.3%和88.2%,对应的出水质量浓度分别为0.41、26.8和2 mg/L。     

混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺膜污染的影响

本实验以工业化学合成聚合硫酸铁混凝剂和自制生物聚合硫酸铁为例,考察了铁系混凝剂品种对地表水浊度、TOC和UV254的去除效果,混凝剂品种对混凝-超滤联合工艺处理地表水过程中超滤膜污染的影响。混凝实验结果表明,在10 mg/L(以Fe3+计)最佳投加量下,两类混凝剂对浊度、TOC和UV254的去除率基本相同。超滤膜污染实验结果表明,生物聚合铁预处理水样通量衰减速度略大于化学聚合铁预处理水样;膜污染阻力分析结果显示,随着循环次数的增加,工业化学合成聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力逐渐增加,而生物聚合铁预处理水样造成的不可逆污染阻力却略有下降;膜污染机理分析表明,2组过滤过程的膜污染类型基本相似,由最初的膜孔堵塞过渡到最终的滤饼层污染。SEM分析表明,生物聚合铁预处理水样的膜污染较为严重。     

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。     

高藻水中新生态三价铁混凝行为及其对絮体生长的影响

通过阐释新生态三价铁活性高的机制从而提出混凝剂的连续投加方式对混凝除藻效果的促进作用。与高锰酸钾-铁混凝过程相比,高锰酸钾-亚铁混凝过程初期絮体粒径较小;但经过一段时间后,后者絮体粒径将明显大于前者。Mn(VII)投量为1.7μmol/L时,混凝进行到720 s之前高锰酸钾-亚铁混凝过程中絮体粒径均低于200μm,反应进行到990s时絮体粒径稳步增大到239μm。形成对比的是,高锰酸钾-铁混凝过程进行到720 s和990 s时絮体粒径分别为198μm和204μm。在混凝过程中,亚铁逐步转化生成新生态三价铁,相当于向系统中持续投加混凝剂。在混凝剂总量相同(197.4μmol/L)的情况下,分次连续投加Fe(III)比一次性投加Fe(III)所生成的絮体粒径要大32%。     

助凝剂投加量及pH对BF-UF工艺膜污染的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,在加载絮凝(BF)与超滤(UF)组合工艺净水过程中,系统考察了PAM投加量和原水pH对膜通量衰减及污染可逆性等的影响,并结合加载絮体形态特征与膜污染的相关性,进一步探究了膜污染的生成机理。结果表明,PAM投加量对加载絮体形态、膜滤效能和膜污染的影响显著,且PAM投加量在不足或较大的情况下均会产生不利影响,应以0.3 mg·L⁻¹为宜;在中性条件下的膜污染程度低于偏碱性条件下,而酸性条件下的膜污染程度最为严重,此时膜表面累积形成滤饼层与膜本身之间的静电作用主导膜污染;对于平均粒径大于0.75 mm、分形维数小于1.35的加载絮体,其粒径较大、结构较为松散时形成的滤饼层并不能有效缓解膜污染。从优化运行的角度来看,减少加载絮凝水样中溶解态污染物和未被捕获微砂颗粒的含量以及不含微砂的凝聚体的占比,成为延缓膜污染和稳定出水水质的关键。     

陶瓷膜污染过程分析与膜清洗方法优化

采用膜孔径为50 nm的陶瓷膜错流过滤方式,对碱性高浓度有机洗涤废水进行9个周期的膜通量衰减及反向脉冲清洗再生实验研究.通过设计膜污染阻力构成实验,测算膜污染总阻力及其构成比例.实验结果表明,膜固有阻力比例较低,浓差极化污染较弱,Rt和Rc+Rirt污染阻力稳定性较高,膜堵塞形式兼有孔内堵塞和滤饼过滤;选择质量分数0.1％的稀盐酸和0.2％的草酸溶液膜清洗效果均较好,清洗时间为3 min,脉冲时间和频率为3 s/5 s.     

湿法净化黑烟中添加剂对炭黑沉降性能的影响

湿法净化黑烟中炭黑颗粒物的关键在于降低吸收液的表面张力并以高性能絮凝剂使其从溶液中絮凝、沉降以利于分离。选用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为主要表面活性剂,使之与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和月桂醇聚氧乙烯(9)醚(AEO-9)进行复配实验,研究了复配液的表面张力,再向最低表面张力的复配表面活性剂溶液中投加絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),探讨絮凝剂的添加对黑烟颗粒沉降和絮凝的影响.实验结果表明:同时添加表面活性剂CTAB,SDBS和PAC,并使之浓度分别为0.5 mmol/L,0.4 mmol/L和200 mg/L时,炭黑颗粒的沉降效果最好,沉降率高达94%,且絮凝体较大,沉降时间仅为2 min。     

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。     

钙离子对短期膜污染的影响

以处理生活污水的平板膜-生物反应器为依托,通过将进水调配成30、200和500 mg/L 3种不同的钙离子浓度,考察钙离子对短期膜污染的影响。结果表明,随着钙离子浓度的增加,TMP增长趋势变小,膜污染得到缓解;钙离子浓度为200 mg/L时,膜的渗透性最好,而过高的钙离子浓度并不利于降低膜污染。钙离子的投加强化了生物絮凝作用,可以降低SMP和LB-EPS的含量,主要通过降低外部阻力减缓膜污染;投加钙离子也可以增加絮体的大小,较大的絮体形成的泥饼有更好的过滤性,然而过高的钙离子浓度会使无机颗粒的量增加,造成平均粒径下降,将会加重内部污染,进而加剧膜污染。     

Comparison of coagulation performance and floc properties of a novel zirconium-glycine complex coagulant with traditional coagulants

A new inorganic-organic hybrid material zirconium-glycine complex (ZGC) was firstly used as a coagulant in a coagulation process to treat Pearl River raw water. Its coagulation performance was compared with commonly used aluminum (Al) coagulants such as aluminum sulfate (Al₂(SO₄)₃) and polyaluminum chloride (PAC), in terms of water quality parameters and floc properties. ZGC coagulation achieved higher removal of turbidity (93.8 %) than other traditional coagulants. Charge neutralization was proven to act as a dominant mechanism during ZGC coagulation. The aggregated flocs with ZGC showed the fastest growth rate and good recovery ability compared with the other coagulants and achieved the largest floc size within 5 min. The ZGC coagulant can decrease the hydraulic retention time and increase removal efficiency.     

平板膜-生物反应器净化微污染水源水的研究

利用平板膜-生物反应器恒流运行处理微污染水源水,考察通量为18、25及30 L/m2·h时其运行特性及有机物和氨氮的去除效果.结果表明:3个工况对COD的去除率分别为78.7%、76.9%和80.4%,出水COD低于15 mg/L;3个工况对NH4 -N的去除率分别为90.4%、87.4%和92.8%,出水NH4 -N低于0.5 mg/L;3个工况对UV254的去除率分别为27.5%、28.2%和48.1%.胞外聚合物(EPS)的研究结果表明,其与膜污染之间并没有显著关系,运行通量的选择是影响膜污染和操作运行的一个重要原因.     

吸附-预沉淀MBR工艺处理生活污水及膜污染控制效果

膜污染是限制膜生物反应器（MBR）广泛应用的主要因素之一。针对MBR处理生活污水过程中存在的硝化效果不稳定与膜污染问题,提出了一种新型的MBR系统：通过吸附-预沉淀实现进水中碳氮的分离和单独处理,不仅提高了污染物去除效果,且能够有效控制膜污染。研究结果表明,吸附-预沉淀可以去除进水中约89.7%的有机物,系统出水COD、NH4+-N平均浓度为24 mg/L、0.78 mg/L,去除率分别为95.9%和98.1%。MBR中碳氮比的降低和硝化细菌比例的增加大大降低了MBR内MLSS、EPS和SMP含量,平均浓度分别为5 185 mg/L、41 mg/g MLSS和2.62 mg/g MLSS。在膜通量为4 L/（m2·h）条件下,TMP可稳定保持在20 kPa左右。通过吸附-预沉淀过程可有效控制MBR中的膜污染。     

Fouling mitigation and cleanability of TiO<Subscript>2</Subscript> photocatalyst-modified PVDF membranes during ultrafiltration of model oily wastewater with different salt contents

In the present study, TiO₂-coated ultrafiltration membranes were prepared and used for oily water filtration (droplet size <?2 μm). The aim of this work was to investigate the effect of different salt contents on fouling and filtration properties of neat and TiO₂-coated membranes during oil-in-water emulsion filtration. The effect of the TiO₂ coating on the flux, surface free energy, and retention values was measured and compared with the neat membrane values. The cleanability of the fouled TiO₂-coated membranes by UV irradiation was also investigated by measuring flux recovery and contact angles, and the chemical changes during cleaning were characterized by ATR-IR. It was found that increasing the salt content of the model wastewaters, oil-in-water emulsions, increased the zeta potential and the size of the droplets. The presence of the TiO₂ coating decreases the membrane fouling during oily emulsion filtration compared to the neat membrane, due to the hydrophilicity of the coating regardless of the salt content of the emulsions. The neat and coated membrane oil retention was similar, 96?±?2%. The coated membrane can be effectively cleaned with UV irradiation without additional chemicals and a significant flux recovery can be achieved. Monitoring of the cleaning process by following the membrane surface wettability and ATR-IR measurements showed that the recovery of flux does not mean the total elimination of the oil layer from the membrane surface.     

好氧颗粒污泥动态膜生物反应器工艺参数及运行性能

以一体式尼龙筛网动态膜生物反应器(DMBR)为研究体系,与好氧颗粒污泥相结合,形成新的好氧颗粒污泥动态膜生物反应器(AGDMBR),探讨了在新工艺条件下对COD、氨氮的去除,以及出水浊度的变化,与活性污泥动态膜生物反应器(DMBR)做比较,研究了进水流量、曝气量等工艺运行参数与膜污染之间的关系,并对系统中污泥的EPS进行分析。结论表明,AGDMBR系统对COD和NH4+-N的平均去除率分别为91%和95%,出水浊度为6 NTU,处理效果均优于DMBR系统;AGDMBR系统在运行过程中膜污染速度随进水流量的增大而加快;曝气量为125～150 L/h时,膜通量持续时间最长;AGDMBR系统比DMBR系统在膜污染的延缓上具有明显的优势。