水分散型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝性能及其机理

通过高岭土烧杯实验表征了P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率,考察了絮凝时间、介质酸度以及搅拌强度等因素对絮凝性能的影响,并借助絮凝-解絮凝-再絮凝过程中絮体的形态变化分析该絮凝剂的絮凝机理。结果表明:p H=6~8时,在150 r/min下搅拌20 min,絮凝效率大于90%;P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率及絮体沉降速度随搅拌强度增大而增大;300 r/min下搅拌5 min时,絮体沉降速度可达16 mm/s,继续增大搅拌速度,达到400 r/min时,絮凝效率在5 min内即可达到100%。P(CMTC-AM-DMC)絮体化程度较高,在高强度搅拌下破碎后,可迅速聚集恢复至初始状态,并迅速下沉,实现再絮凝。该絮凝剂在不同的p H下表现出不同的絮凝机理,p H=6时,借助电性中和、吸附架桥作用,絮凝效率较高,且絮体沉降较快;p H=10~12时,絮体沉降相对较慢,絮凝效率主要为颗粒卷扫的贡献。     

絮团形态的动态演变

实验考察了絮凝过程中广义絮团(包括单体颗粒、线状絮团、面状絮团及体状絮团)的黏性分维数、特征黏度、絮团的黏性组成等随絮凝时间的动态演变。结果表明,在絮凝过程中,单体颗粒的黏性分维数与其拓扑维数一致,其余各类絮团的黏性分维数均小于其对应的拓扑维数,其中线状絮团的分维数基本不受絮凝时间的影响,但面状絮团及体状絮团的分维数随絮凝过程的进行逐渐增大但最终趋于稳定;所有絮团的特征黏度与絮凝时间无关,其中线状、面状及体状絮团的特征黏度依次具有10~3、10~4和10~5的数量级;各类絮团的黏性组成随絮凝过程的进行表现出不同的变化态势。     

Ca(II)在活性污泥生物絮凝中的作用研究

采用4个平行的序批式反应器(SBR),研究了进水Ca²⁺浓度对活性污泥絮体表面特性和结构稳定性的影响,并由此来确定Ca²⁺在生物絮凝中的作用。结果表明：随着进水Ca²⁺浓度的增加,污泥中的Ca含量逐渐增大。进水中Ca²⁺的加入,增大了污泥絮体的粒径和密度,进而改善了污泥的沉降性能;Ca²⁺的加入,使可供结合的蛋白质数量最高增至近1倍,污泥表面疏水性也相应增强;污泥絮凝性能的改善,主要和可供Ca²⁺结合的蛋白质含量增加有关,而非多糖;EDTA通过络合污泥絮体中的Ca²⁺,破坏了由Ca²⁺架桥形成的污泥絮体结构,这说明Ca²⁺可通过和胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）中的负电官能团架桥来促进污泥絮体的形成并维持絮体结构的稳定性。     

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。     

基于絮体生长特性和体系稳定性的海水混凝过程

以三氯化铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为主要原料,制备PFC-PDMDAAC复合絮凝剂,分析其形貌特征,考察对海水的絮凝效果,并监测絮凝过程中絮体聚集变化、动态沉降及不同温度下絮凝程度的变化规律.结果表明,PFC-PDMDAAC的长链枝权状结构使其具有较好的除浊效果;当投加量从1×10-5mol/L增加到2×10-4 mol/L,体系中絮体平均粒径从5.92 μm增大至53.7 μm,粒径变化速率从65.5133 μm/min增加到5 385.66 μm/min;絮凝指数FI受海水温度的影响很大,温度越低,FI曲线上升越缓慢;与未投絮凝剂、投加PFC相比,投加PFC-PDMDAAC的海水体系具有较大的稳定动力学参数.通过定量分析絮体平均粒径、粒径变化速率、絮凝指数FI及稳定动力学参数等,从絮体特性和体系稳定动力学角度为监测混凝过程提供参考.     

絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体 3个方面综述了絮凝形态学的研究进展 ,尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构 ,其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化 ,从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

Ca(Ⅱ)在活性污泥生物絮凝中的作用研究

采用4个平行的序批式反应器(SBR),研究了进水Ca2+浓度对活性污泥絮体表而特性和结构稳定性的影响,并由此来确定Ca2+在生物絮凝中的作用.结果表明:随着进水Ca2+浓度的增加,污泥中的Ca含量逐渐增大.进水中Ca2+的加入,增大了污泥絮体的粒径和密度,进南改善了污泥的沉降性能;Ca2+的加入,使可供结合的蛋白质数量最高增至近1倍,污泥表面疏水性也相应增强;污泥絮凝性能的改善,主要和可供Ca2+结合的蛋白质含量增加有关,而非多糖;EDTA通过络合污泥絮体中的Ca2+,破坏了山Ca2+架桥形成的污泥絮体结构,这说明Ca2+可通过和胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中的负电官能团架桥来促进污泥絮体的形成并维持絮体结构的稳定性.     

微污染矿井水中微絮体的形成及分形特征

利用分形理论阐述了微污染矿井水中微絮体形成的分形生长特征,考察了微絮体形成过程中的影响因素,探讨了微絮凝机理,利用絮体的分形维数表征各影响因素对微絮体形态的作用结果,结果表明,微絮体形态与其分形维数之间具有良好的相关性,且分形维数越大,微絮体更加紧实,越易于沉降,滤后水的浊度越小;同时考察了微量铁锰离子对微絮体形态的影响,为微絮凝深床过滤工艺参数的改进提出了建议.     

絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体3个方面综述了絮凝形态学的研究进展，尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构，其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化，从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

微生物絮凝剂PF-2的成分分析及絮凝机制研究

筛选得到的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)产生的絮凝剂——PF-2在处理高岭土悬浊液时,具有用量少、絮凝效果好等优点,对高岭土悬浊液的絮凝率可达96.5%.呈色反应和紫外扫描的测定结果表明,PF-2大部分为胞外分泌的多糖,含有少量的核酸,提取后每升发酵液可制得絮凝剂粗品2.3 g;ζ电位测定及氢键和离子键检验结果表明,PF-2与高岭土颗粒之间的作用力为离子键;红外光谱扫描分析PF-2中含有O-H、C-H、C＝C和C-O-C等多糖的特征吸收峰;利用扫描电镜观察絮体形态表明,絮体结构密实,其絮凝机制为PF-2和高岭土以离子键的形式结合,之后通过架桥作用絮凝沉淀.     

纳米SiO2对微污染物HA、SDS及NH3-N的助凝特性研究

以聚合氯化铝PAC为混凝剂,纳米SiO2为助凝剂,对含有下列微污染物：十二烷基硫酸钠（SDS）、氨氮（NH3-N）或腐植酸（HA）的高岭土悬浊液进行混凝沉降实验。借助形态学理论、电镜观察与图像分析技术,研究纳米SiO2对微污染物的助凝作用效果、吸附特性与絮体结构的形态学特征。结果表明：（1）在含有HA、SDS、NH3-N的模拟原水中,污染物去除率与浊度去除率的相关性随污染物分子量的增大而增强;（2）纳米SiO3对HA、SDS及NH3-N的助凝吸附效果,随分子量的降低而减弱。纳米SiO2能促使PAC对HA、SDS与NH3-N的去除率分别提高40％～50％、20％～30％和10％～15％;（3）纳米SiO2能促使PAC作用下的絮体粒径增大、密实度和分维值增加、沉速加快。     

溶气气浮过程动力学模型的分形观

凝聚/絮凝过程中形成的絮体通常具有分形几何结构,导致絮体的密度、渗透性发生了变化,从而对于固液分离过程(沉淀、气浮和过滤)带来很大的影响。本文基于前人对于絮体分形的研究成果,建立了絮体与微气泡之间接触碰撞的动力学方程、絮体/微气泡聚集体在水中上升的分形速率方程。絮体与微气泡间的相对尺度和流态的不同会有不同的碰撞机制,相应的动力学方程式与絮体的分形维数也有不同的关系。     

Hydrodynamic treatment of wastewater effluent flocs for improved disinfection

Hydrodynamic forces generated by an orifice plate under low pressure were examined as a means of disrupting flocs, in order to improve disinfection of treated wastewater effluents. Changes in cavitation conditions were found to have little impact on the extent of particle breakage in this experimental setup. The rate of strain (flow rate divided by the hole radius cubed), however, was found to be the best predictor of floc breakage. Floc breakage was not affected by changes in floc concentration, but was very sensitive to differences between flocs collected from different sources. Larger flocs (90 to 106 microm) were broken apart to a greater extent than smaller ones (53 to 63 microm). Hydrodynamic treatment decreased the viability of bacteria associated with large flocs, and also increased the ultraviolet dose response by up to one log unit (i.e., a factor of ten). Subjecting final effluent wastewaters to hydrodynamic treatment, therefore, provides a treatment strategy for conditions in which the presence of flocs limits the level of disinfection that can be achieved.     

混凝一气浮控制三卤甲烷生成势的研究

研究了混凝一气浮工艺对不同分子量区间三卤甲烷生成势（trihalomethanes formation potential,THMFP）的去除效果及絮体形态对THMFP去除效果的影响。结果表明,混凝一气浮工艺以去除大分子量区间THMFP为主,对小分子量区间THMFP的去除效果较差。UV254值与THMFP值的线性相关系数为0．9449,UV254值可以较好地反映THMFP的含量。絮体的分形维数为1．17～1．2时,孔隙率较大,可增加絮体对THMFP的活性吸附空间,且絮体相对密度较小,可增强同向絮凝作用,增加絮体和THMFP的接触概率,有利于气浮对THMFP的去除。     

纳米SiO2对微污染物HA、SDS及NH3-N的助凝特性研究

以聚合氯化铝PAC为混凝剂,纳米SiO₂为助凝剂,对含有下列微污染物：十二烷基硫酸钠（SDS）、氨氮（NH₃-N）或腐植酸（HA）的高岭土悬浊液进行混凝沉降实验。借助形态学理论、电镜观察与图像分析技术,研究纳米SiO₂对微污染物的助凝作用效果、吸附特性与絮体结构的形态学特征。结果表明：（1）在含有HA、SDS、NH₃-N的模拟原水中,污染物去除率与浊度去除率的相关性随污染物分子量的增大而增强;（2）纳米SiO     

共存物质对重金属絮凝齐MCC除镉性能的影响

为进一步拓展天然高分子絮凝剂壳聚糖的应用范围,以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料,通过酰胺化反应制备一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（MCC）,研究了水体中常见的阴阳离子、有机配位剂及浊度对MCC除镉性能的影响,探讨了絮体形貌与絮体分形维数及絮凝除镉效果间的关系。结果表明,Na＋、Cl-、N03、F-、SO4 2-的存在对MCC除Cd2＋均有促进作用,Ca2＋表现为明显的抑制作用;低浓度的EDTA对除镉有促进作用,随着EDTA浓度的增大,逐渐转为抑制作用;低浓度的腐殖酸对MCC去除Cd2＋有显著的促进作用;在一定范围内,浊度可促进MCC对Cd2＋的去除;絮体间空隙越多,絮体分形维数越小,除镉效果越好。     

絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论，通过先进的图像分析处理技术，实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测，试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果，通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型，最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节。     

絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论,通过先进的图像分析处理技术,实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测,试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果,通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型,最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节.     

Effects of chlorination on the adhesion strength and deflocculation of activated sludge flocs.

A side effect of the application of chlorine for controlling filamentous bulking is deflocculation of floc-forming bacteria, which may cause unacceptable effluent deterioration depending on dosing. It was assumed that chlorine may adversely affect the adhesion ability of floc bacteria, promoting their erosion in shear flow. The effect of chlorination on the strength of activated sludge flocs was investigated. The adhesion-erosion (AE) model developed by Mikkelsen and Keiding was used to interpret results from deflocculation tests with varying shear and solids concentration. The AE model yields the adhesion enthalpy (deltaHG/R) of cells in sludge flocs and parameters from the model were used to quantify the sludge in terms of floc strength. Two activated sludges with different initial characteristics were studied. The resulting model parameters showed that the AE model was suitable for quantifying the bond energy of particles to the activated sludge exposed to chlorine. For one activated sludge, adhesion of cells was largely unaffected by the applied chlorine doses. A second sludge showed reduced adhesion strength with chlorine, leading to increasing deflocculation. The simple batch test and AE model proved valuable for assessing the effect of chlorination on the flocs in activated sludge. By use of these procedures, it is possible to determine acceptable chlorine dosing to avoid excessive deflocculation and effluent deterioration.