水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明：当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为${{\rm{Al}}\left( {{\rm{OH}}} \right)_4^ -} $,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。     

高聚聚硫氯化铝混凝去除水中腐殖酸

采用快速加碱法制备了分别以Al13和Al30为主要水解形态的聚合氯化铝PAC-Al13和高聚聚合氯化铝PACAl30。通过向PAC-Al30中引入SO2-4/Al3+摩尔比为0.06的SO2-4离子,制得高聚聚硫氯化铝SPAC-Al30。激光散射粒径分析以及Ferron逐时络合比色结果表明,加入SO2-4后SPAC-Al30的平均粒径增大为4.85 nm,高聚合水解形态Alc含量分别比PAC-Al13和PAC-Al30提高52.7%和17.5%。ζ电位分析以及烧杯混凝实验结果表明,SPAC-Al30的电中和能力不及PACAl30和PAC-Al13,混凝去除水中腐殖酸的效果却有显著提高,且由于SPAC-Al30较为温和的电中和性能,在混凝剂投量较高时不易出现再稳现象。SPAC-Al30的纳米级分子尺寸和高聚合水解形态有利于其发挥更优的吸附架桥和网捕卷扫作用,SPAC-Al30是去除水中腐殖酸的一种新型高效混凝剂。     

矿物复合PAC混凝去除给水中腐殖酸的研究

为了降低饮用水中有机微污染物的浓度,对矿物高岭土复配聚合氯化铝（PAC）吸附混凝共沉降去除腐殖酸进行了研究,结果表明：矿物高岭土与PAC复配的最佳量均为12 mg/L,此时水样浊度、腐殖酸去除率分别达到98.9%和97.9%,出水残余铝浓度0.16 mg/L。高岭土复配对于处理后水中铝形态也产生了影响,与单独使用PAC相比,总铝浓度降低了24%,特别是对人体毒害较强的溶解态铝浓度降低了71%。     

PATS的制备表征及其处理低浊水效能与残留铝控制

以水玻璃、硫酸铝和硫酸钛为原料,采用共聚法制备了聚硅酸硫酸铝钛（PATS）混凝剂。考察了混凝剂处理模拟低浊水的效能和出水残留铝含量,并且运用FTIR、XRD和SEM对混凝剂的结构形貌进行了表征。研究发现,当Al/Ti摩尔比为10：1,（Al+Ti）/Si摩尔比为1：2,水体pH为7~9,水体温度为10℃时,合成的PATS混凝剂对模拟低浊水的混凝性能最好,残留铝含量较低,当该混凝剂投量为0.10 mmol·L-1（以金属离子计）时,余浊和残留铝含量分别可达到0.36 NTU和0.022 mg·L-1。结果表明, PATS中存在铝、钛及其水解产物与硅发生相互作用生成的Al-O-Si键和Ti-O-Si键。PATS不是几种原料的简单混合,而是一种无定形共聚物。与聚合氯化铝、聚硅酸硫酸铝相比,PATS具有更好的混凝效果和更低的残留铝含量。     

强化混凝-氧化处理含溴氰菊酯农药水库水

通过投加不同混凝剂、助凝剂和氧化剂,对含溴氰菊酯农药的某水库原水进行强化混凝-氧化处理,探讨了不同条件下对原水的处理效果.结果表明,当对水样仅作常规混凝处理时,聚合氯化铝(PAC)的处理效果优于其他混凝剂,最佳投加量为18 mg/L,最佳pH为9,最高去除率可达64.5%. 投加助凝剂可提高混凝效果,聚丙烯酰胺(PAM)助凝效果优于水玻璃.混凝后水样再用高锰酸钾(KMnO4)氧化处理,结果表明,在水样pH为5,KMnO4投加量为0.6 mg/L,氧化时间为25 min的条件下,溴氰菊酯去除率最高可达82.4%.     

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。     

多核复合聚铝絮凝剂对水体残留铝的影响

采用分别添加金属离子Fe~(3+)和Zn~(2+)的方法制备多核复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)和聚合氯化铝锌(PAZC),并与市售聚合氯化铝(PAC)比较处理高岭土模拟水样后出水残留铝浓度,得出复合絮凝剂具有更低的出水余铝量及更宽的pH适用范围以及更低的投加量。达到85%COD去除率,PAZC、PAFC和PAC用量分别为5、10和20 mg/L;处理后出水残余铝量分别为0.04、0.09和0.14 mg/L;处理成本分别为0.020、0.028和0.048元/t。     

高碱度钢渣添加铁尾矿消解f-CaO的机理研究

高碱度钢渣掺唐山石人沟铁尾矿重构,两者在高温环境下熔融反应消解高碱度钢渣中f-CaO。采用正交实验法设计实验方案,考察了铁尾矿掺入量(分别为3%、5%和9%)、反应温度(分别为1 500℃,1 550℃和1 580℃)及恒温反应时间(分别为10 min、20 min和30 min)对消解高碱度钢渣中f-CaO的效果。实验结果表明,铁尾矿能有效消解钢渣中f-CaO,重构渣中f-CaO含量平均值为1.17%,消解率为76.27%。且由正交方法测出了铁尾矿掺入量对f-CaO的消解影响较大,极差值为0.41%;反应温度次之,极差值为0.32%;恒温反应时间影响较小,极差值为0.06%。利用X射线衍射方法测定重构渣中矿物组成,主要为磁铁矿、钙镁橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙、镁铁尖晶石、铁酸钙及铁铝酸钙。     

聚合铝水解形态对混凝效果及絮体特性的影响

采用微量滴定法制备不同碱化度的聚合铝,并测定其铝形态分布,通过其对腐殖酸-高岭土水样进行烧杯实验,依据絮体的Zeta电位、浊度、UV254及絮体强度因子及恢复因子等参数,以综合评价聚合铝水解形态的混凝机理及其絮体特性。结果表明：聚合铝投加前后铝形态分布存在很大差异,碱化度越低影响越明显,碱化度为0.5的聚合铝中Ala含量由原来的69.57%变为4%左右,而其Alc由9.36%变为50%左右;预制铝的中聚体和高聚体形态在混凝过程中相对比较稳定,而低聚合度的Ala变化显著;Alb电中和能力强,对溶解性有机物去除效果好,其絮体成长速度慢但絮体强度高;Alc具有较强的吸附架桥能力,能促进浊度的去除;预制Alc的吸附架桥能力强于水解生成的Alc,但其絮体恢复性能差。     

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。     

铁-铝盐混凝剂混合投加工艺控制溶解性残余铝的机理

铁-铝盐混凝剂混合投加是一种常用给水处理工艺。但由于缺乏有效表征手段,对上述工艺的内在机制认识不清。采用紫外-可见光谱法与非理想竞争吸附模型(NICA)相结合的方法,定量表征铁-铝盐凝剂混合投加时水体中溶解性有机物(DOM)特性。结果表明,铁盐(FeCl₃)投加能在保证水处理效能的情况下,显著提高酚基类官能团的去除效率,并且通过竞争络合位点抑制络合态有机铝的生成量,使溶解性残余铝浓度显著降低。以上研究结果对优化混凝工艺控制具有指导意义。     

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。     

强化混凝工艺深度处理给水厂排泥废水

水厂废水的综合处理与回用是我国供水行业的新趋势和节水目标所在,采用强化混凝技术进行水厂排泥废水的深度处理。通过混凝剂筛选实验和有机物表征确定最佳混凝剂为高效聚合铝(HPAC),适宜投加量为650 mg/L。当混凝剂HPAC投加量为650 mg/L时,对COD、TOC、浊度和色度的去除率分别为82.5%、89.8%、95%和92.5%,相应的出水值分别为58 mg/L、8.46 mg/L、2.35 NTU、13度,COD满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求(COD≤100 mg/L),同时实验结果显示聚合氯化铝(PAC)、HPAC、三氯化铁(FeCl3)主要去除分子量处于>1 300 Da范围的有机物,对分子量处于744～1 300 Da之间的有机物去除有限。     

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.     

混凝-超滤工艺处理饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的效能

为探究饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的直接回用和处理后回用对水厂的影响及两类水处理过程中的差异,采用了污染负荷计算、实验室混凝小试和现场混凝-超滤中试装置对两类生产废水分别进行了研究。溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、氨氮 (NH₄⁺-N)、Al³⁺和全氟类化合物(perfluorinated compounds,PFASs)的污染负荷计算结果表明生产废水直接回用会为水厂带来一定的额外负荷,其中排泥水和反冲洗水分别对PFASs和Al³⁺负荷贡献较大;通过对小试中浊度,UV₂₅₄以及5种荧光组分去除效果的对比,反冲洗水的混凝效果稍好于排泥水,同时10 mg·L⁻¹的聚合氯化铝为最佳混凝剂方案;在中试过程中,两类水中的浊度、有机物、Al³⁺和PFASs均可被有效去除,出水差异较小,但反冲洗水中的亲水性和小分子有机物使得其去除效果低于排泥水。总体来说,经过处理之后,两类生产废水均可回用,回用可有效减少废水排放量,提高水厂水资源利用率。