絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m³的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r₁=300r/min,t₁=10s;慢速絮凝强度:r₂=120r/min,t₂=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D₃=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.     

聚合氯化铝中Alb形态去除腐殖酸的效果及机制研究

Al_b形态［Al₁₂AlO₄(OH)₂₄⁷⁺］是聚合氯化铝（polyaluminium chloride, PAC）水解-聚合作用中形成的一种粒度小、所带正电荷多、聚集程度高及分子量大的多核羟基配合物.本试验采用乙醇-丙酮混合沉淀法分离PAC溶液中各种铝形态,提纯出Al_b形态（Al_b絮凝剂）.研究投加量、pH及无机离子对Al_b絮凝剂处理腐殖酸模拟水样絮凝效果的影响,并利用光散射颗粒分析仪（PDA2000）测定Al_b絮凝剂对腐殖酸絮凝过程中絮体的形成与增长过程的动态变化,结合絮体的Zeta电位,对Al_b絮凝剂的絮凝机制进行了初步探讨.结果表明,当投加量为4.3～6.3 mg/L、pH值为3.0～6.0时,Al_b絮凝剂处理腐殖酸模拟水样达到最佳絮凝效果;NH⁺₄、SiO^2-₃、H₂PO^-₄的存在明显抑制其絮凝性能.絮凝动力学过程和絮体Zeta电位表明,Al_b絮凝剂在水处理中主要是通过电中和作用和吸附网捕卷扫作用共同起絮凝作用的.     

絮凝方式对藻类絮体形态、强度及气浮的影响

 采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂,利用混凝-气浮法处理含有较高浓度铜绿微囊藻(MA)的富藻水,在恒速絮凝和降速絮凝2 种方式下,研究PAC-MA 絮体的形态及强度对气浮的影响.结果表明,在PAC 投加量及能耗相同的条件下,采用降速絮凝比恒速絮凝处理效果更好.在PAC 投加量(以Al₂O₃ 计)为5.6 mg/L、快速混合搅拌强度(G)和时间分别为500s^-1 和1min、2 级降速絮凝G 值分别为100s^-1 和20s^-1、回流比为10%条件下,当絮凝时间为6~10min 时处理效果较好,最佳絮凝时间为8min;不同的絮凝方式对PAC-MA 絮体形态及强度有着显著影响,2 种絮凝方式形成的絮体形态相似时,降速絮凝形成的絮体强度更大;絮体的形态和强度共同影响气浮处理效果.     

改进型气升式硝化反应器剪切特性的研究

研究了气升式硝化反应器的剪切特性及其影响因素.结果表明,该反应器的剪切率呈现一定的空间分布.当进气流量为430～2 700 L·h^-1时,反应器总体剪切率为(0.702～3.13)×10⁵s^-1,升流区剪切率为(1.07～31.3)×10⁵s^-1,气液分离区剪切率为(1.12～25.0)×10⁵s^-1,最大剪切率出现在升流区.操作条件和反应器结构对该反应器的剪切率均有重大影响.当进气流量控制在1 300～2 700 L·h^-1时,升流区和气液分离区的剪切率先降低后升高.剪切率与导流筒直径呈负相关,导流筒直径从4.0cm增大到5.5cm,升流区、气液分离区及总体剪切率分别降低85.5%、82.3%、80.6%.而与混合元件数成正相关,当导流筒直径为4.0cm时,较之普通反应器,改进型反应器升流区剪切率增大6.14(N=10)和7.97(N=39)倍,气液分离区剪切率增大7.18(N=10)和9.14(N=39)倍,总体剪切率增大6.35(N=10)和8.44(N=39)倍.该反应器的局部最大剪切率与总体剪切率之比(β)为3.68～7.66,采用较大的导流筒尺寸和适宜的静态混合元件数可促进剪切率的均匀分布.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

腐殖酸铝盐絮凝体的动态特性

通过显微摄影分析研究了腐殖酸铝盐絮凝体成长的动态过程以及在混凝过程中絮凝体构造(分形维数)的变化规律.结果表明,在腐殖酸混凝过程中,随搅拌历时延长,絮凝体粒径不断成长变大,最终达到平衡状态.随着絮凝体的成长,其构造呈现由密实逐渐向疏松过渡的过程,空隙率变大,二维分形维数由初期的1.8左右下降到1.4左右.絮凝体分形维数D_f和粒径d_f之间具有D_f=Ad_f^-     

沉积物中有机质及金属水合氧化物对γ-666、p,p′-DDT缺氧生物降解性影响

通过逐级去除辽河流域沉积物中有机质,水合铁、铝、锰氧化物,考察了沉积物中有机质和金属水合氧化物对)γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解的影响.结果表明,γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解均符合准一级动力学方程.在无外加碳源的原沉积物中准一级动力学常数分别为0.020d～、0.009 d^-.外加碳源后,γ-666、p,p＇-DDT在原沉积物中的准一级动力学常数分别为0.071d^-、0.054 d^-;在去除有机质的沉积物中为0.047d、0.037 d^-;在同时去除有机质和金属水合氧化物的沉积物中为0.067d^-、0.059 d^-.表明沉积物中的有机质促进了γ-666、p,p'-DDT的缺氧生物降解性.而金属水合氧化物对γ-666、p,p'-DDT的生物降解性有一定抑制.     

絮凝基因的克隆及其絮凝机理分析

分离到1株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2,絮凝率达84%,并构建絮凝基因组文库.以絮凝菌F2为实验材料,提取基因组总DNA,经限制性内切酶Sau3AI部分酶切后,与用限制性内切酶BamHI完全酶切的载体PUC19DNA连接,并转化到感受态细胞JM109中.然后将其涂布于含氨苄青霉素的LB培养基上,过夜培养后,经蓝白斑筛选,构建了絮凝基因组文库,该文库包含3.5×10⁴个重组子,经测定文库滴度为3.5×10⁵　pfu/mL.从文库中筛选而获得1株表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2.序列分析得出该克隆序列为新的絮凝基因.絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%,稍高于原絮凝菌F2,高于受体菌JM109(6.9%).红外光谱分析证明FC2的絮凝有效成分与F2一致,说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2.采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、Zeta(ξ)电位测定对加入絮凝剂FC2与加入絮凝剂F2、不加入絮凝剂的絮凝微观形貌进行了测定.原子力显微成像显示,加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液(5‰的高岭土水溶液)形成的絮凝体出现较大而且紧密的球形颗粒结构,且表面积粗糙,凹凸程度大,具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力.向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后,絮凝颗粒由不定形且松散的结构转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面,而且絮凝试验中絮凝率达90%,从更直观上进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能.Zeta(ξ)电位测定结果表明,离子键作用强度不同,致使絮凝形态存在着差异,为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

1,2,4,5-四氯苯在沉积物中的解吸动力学

采用批量实验,研究了沉积物有机质特性、溶质负载量和温度对1,2,4,5-四氯苯在沉积物上解吸动力学的影响.用4参数2室一级动力学模型描述了1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸过程.结果表明,在本研究中的每个解吸体系,1,2,4,5-四氯苯慢解吸速率常数k_s要比快解吸速率常数k_r低2个数量级以上,说明慢解吸是整个解吸过程中的速控步骤;1,2,4,5-四氯苯在不同沉积物上的k_s范围为1.19×10^-3～2.88×10^-3 h^-1,解吸过程显著受沉积物NOM特性的影响,沉积物NOM的聚合度越高,1,2,4,5-四氯苯的解吸速度和程度越低;随着在沉积物中的初始负载量由13.3 μg·g^-1增加至25.3 μg·g^-1,1,2,4,5-四氯苯的k_s由1.26×10^-3 h^-1增加至2.52×10^-3 h^-1;1,2,4,5-四氯苯在沉积物上的解吸速度随着温度的升高而显著加快,慢解吸活化能E_a在9.45～21.43 　kJ·mol^-1之间,这为沉积物中污染物生物降解的可行性提供了科学依据.     

粉煤灰制备聚硅酸复合聚合硫酸铁及性能研究

以大连某热电厂的固体废弃物粉煤灰为原料,研究了利用粉煤灰制备聚硅酸复合聚合硫酸铁及其絮凝性能.采用NaOH溶液浸渍粉煤灰,通过考察温度、NaOH浓度和反应时间对硅溶出的影响,确定了硅溶出的最佳反应条件.用NaOH浸渍液制备聚硅酸后再与聚合硫酸铁（PFS）复合得到复合絮凝剂（F-PFS）,通过考察铁硅摩尔比和熟化时间对F-PFS的除浊性能的影响,确定了F-PFS的最佳复合条件.在F-PFS的最佳复合条件下,以Na₂SiO₃为原料制备同样硅浓度的聚硅酸再复合PFS得到聚硅酸复合聚合硫酸铁（N-PFS）,作为F-PFS的对照.通过最佳F-PFS与N-PFS和PFS的絮凝率对比评价了最佳F-PFS的絮凝性能.结果表明在120℃下,用4　mol·L^-1的NaOH浸渍粉煤灰4 h后得到硅的最大溶出量0.207 9 g·g^-1.在铁硅摩尔比为1∶0.2,熟化2 h的条件下,F-PFS的除浊性能最佳.同时F-PFS的除浊能力与N-PFS相同,但是沉降性和稳定性优于N-PFS和PFS,对实际废水的絮凝能力优于N-PFS和PFS.     

不同涡流场形态下混凝效能研究

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器中纯水力流场及添加不同混凝剂的混凝过程进行观测与研究,同时对比聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、三氯化铁(Fe Cl3)的混凝效能与化学条件、水力条件之间的相互关系.结果表明,几种絮凝剂的速度场都较接近于纯水力条件下的速度场,且在波状涡流场中混凝效能最好;Fe Cl3在较宽的转速范围内都能有较高的浊度去除率,而PFS在紊动强度稍大的流场中也能获得好的混凝效能.波状涡流场可为絮凝反应提供最佳的水力条件,而初期波状涡波较有利于产生大粒径絮体,可为后期絮凝反应提供更佳的水力条件.     

强化絮凝法去除水中DBP先质研究

采用强化絮凝的方法，实验研究和探明了混合反应强度，浊度，ＰＨ值等因素对去除水中ＤＢＰ先质的影响规律，进一步揭示了强化絮凝条件下除浊与除ＤＢＰ先质的相互关系，求得了不同水质条件下的最佳ＰＨ值和最佳投药量。     

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.     

一种染料废水脱色絮凝剂(PSAM)的制备和效果实验

制备了一种含有金属离子的聚硅酸脱色絮凝剂(简称PSAM)。试验了它对染料废水的脱色效果及对高岭土悬浊液的去浊效果,并与PAC的去浊效果进行了比较。考察了影响PSAM絮凝及脱色效果的因素。实验结果表明,pH在5.5—10.5范围内,PSAM具有良好的去浊效果。PSAM的两个最佳脱色区,在pH为6～8,和pH为13.0左右。与PAC相比,PSAM除具有良好的絮凝效果外,还具有良好的脱色效果。     

壳聚糖季铵盐絮凝剂处理丁苯橡胶废水的研究

以壳聚糖(CTS)为母体,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为改性剂,合成了壳聚糖季铵盐阳离子型高分子絮凝剂2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HTCC),以其对高岭土悬浊液的浊度去除率为指标优化合成条件,以HTCC分别与PAC及PAM复配,絮凝处理丁苯橡胶废水.结果表明,最佳合成条件为:质量比MCTS: MCTA: MNaOH =1:2:1.2、反应温度60℃、反应时间3h,在此条件下合成的HTCC对高岭土悬浊液的浊度去除率达96.46%;HTCC+PAC复配在pH6.0~8.0对丁苯橡胶废水的絮凝效果较好,出水余浊<2NTU,色度去除率达92.98%,COD去除率达32.0%;HTCC+PAM复配在pH5.0~8.9对丁苯橡胶废水的絮凝效果最好,余浊<3NTU,COD去除率46.0 %,且投药量小, pH适宜范围宽,优势比较明显.以HTCC与PAC、PAM分别复配处理丁苯橡胶废水可减轻后续生化处理的负荷,降低PAC、PAM的投加量,从而减小出水中残余铝和残余丙烯酰胺单体的含量.     

高岭土对淡水藻类的聚合氯化铝强化混凝去除技术研究

以温州市内桌一富营养化水体为研究对象,考察本地粘土矿物高岭土联合聚合氯化铝（PAC）混凝沉降工艺的除藻效能,并获得处理工艺的最佳条件,为恢复河流水体生态自净功能提供理论基础。试验结果表明,PAC最佳投加量为40mg／L;高岭土的最优投加方式为在混凝剂PAC前5rain投加;其最佳投加量为3g／L;最佳搅拌方式为200rpm搅拌4min;最佳静置时间为20min;在酸性或中性水体的处理效果尤佳。     

Investigation of colloidal biogenic sulfur flocculation: Optimization using response surface analysis

The colloidal properties of biogenic elemental sulfur(S~0)cause solid–liquid separation problems,such as poor settling and membrane fouling.In this study,the separation of S~0 from bulk liquids was performed using flocculation.Polyaluminum chloride(PAC),polyacrylamide(PAM)and microbial flocculant(MBF)were compared to investigate their abilities to flocculate S~0 produced during the treatment of sulfate-containing wastewater.A novel approach with response surface methodology(RSM)was employed to evaluate the effects and interactions of flocculant dose,pH and stirring intensity,on the treatment efficiency in terms of the S~0 flocculation and the supernatant turbidity removal.The dose optimization results indicated that the S~0 flocculation efficiency decreased in the following order PACMBFPAM.Optimum S~0 flocculation conditions were observed at pH 4.73,a stirring speed of 129 r/min and a flocculant dose of 2.42 mg PAC/mg S.During optimum flocculation conditions,the S~0f locculation rate reached 97.53%.Confirmation experiments demonstrated that employing PAC for S~0 flocculation is feasible and RSM is an efficient approach for optimizing the process of S~0 flocculation.The results provide basic parameters and conditions for recovering sulfur during the treatment of sulfate-laden wastewaters.     

阳离子絮凝剂HTCC与PAC复配对黄河兰州段水除浊性能研究

通过正交实验制备了阳离子絮凝剂壳聚糖季铵盐(HTCC),研究了壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝(PAC)复配对黄河兰州段水的除浊效果,确定最佳复配比为m(HTCC)∶m(PAC)=1∶3。按该复配比,且在最佳投加量(1.25 mg/LHTCC+3.75 mg/L PAC)下,原浊为27.85～33.28 NTU的黄河水经处理后余浊<3 NTU。实验结果表明:pH对HTCC/PAC的除浊效果影响较大,当pH为7～9时,除浊效果均良好;而当pH为5～7时,投药范围内的最佳投药量提前,而除浊效率有所降低;沉降时间对HTCC/PAC的除浊效果无明显影响;HTCC/PAC以固-固方式复配的除浊效果比液-液方式复配的较差。     

碱度和浊度对混凝去除磺胺甲唑与土霉素的影响

为研究不同碱度和浊度下抗生素SMZ(磺胺甲唑)和OTC(土霉素)的混凝去除特征,选择PAC(聚合氯化铝)为混凝剂,并分别以碳酸氢钠、高岭土调节碱度〔以ρ(CaCO₃)计〕和浊度进行混凝模拟试验. 结果表明:当浊度为10 NTU时,SMZ和OTC的混凝去除率随着c(PAC)(以Al3+计)的增加而增加;在碱度为100 mg/L、c(PAC)为0.35×10-3 mol/L时,浊度对抗生素的去除有一定的影响但不显著,对SMZ去除的影响大于OTC. c(PAC)为0 mol/L时,高岭土对目标抗生素的吸附去除率较低,表明对抗生素去除起主要作用的是PAC. 碱度对SMZ和OTC的混凝去除率影响显著,这种影响是通过同时影响PAC的水解产物形态和抗生素总电荷而发挥作用的. 碱度为0 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率分别为6.79%、-3.42%;碱度为25、100 mg/L时,SMZ与OTC的混凝去除率明显增加,并且当c(PAC)<0.3×10-3 mol/L时,低碱度(25 mg/L)下抗生素的混凝去除率优于高碱度(100 mg/L),而当c(PAC)>0.3×10-3 mol/L时则相反. 研究显示,碱度和浊度对混凝去除抗生素均有明显影响,但碱度对混凝去除抗生素的影响大于浊度.      

聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂对腐殖酸的絮凝特性研究

研究了聚合氯化铝-壳聚糖(PAC-CTS)絮凝剂的絮凝特性,进行了聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂和单独聚合氯化铝对水中溶解态腐殖酸的去除实验。结果表明:复合絮凝剂在投加量为80 mg/L时即可达到与单独聚合氯化铝投加量为150 mg/L时的去除效果,同时前者适应的pH值范围更宽;与投加量和pH值相比,水样浊度和絮凝搅拌速度是影响絮凝效果的次要因素;另外红外光谱分析发现复合絮凝剂中壳聚糖与聚合氯化铝之间存在相互作用。