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。     

超声波对氢氧化镁混凝性能及絮体特性影响

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,探求了超声波对絮体特性和混凝过程的影响。结果表明,在混凝初期的5 s内,增大超声功率能够有利于混凝作用发生。超声功率为80 W,浊度去除率最高。随着超声时间延长到10 s时,超声条件下FI值变小絮凝效果逐渐变差。Zeta电位与絮体粒度存在相关关系。     

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。     

絮体性质对纳滤膜污染的影响

混凝过程产生的絮体会对后续膜过滤性能产生一定的影响。实验中利用激光粒度仪研究2种混凝剂(AlCl3和PAC)在不同投加量下的絮体性质,混凝出水(不经过沉淀)直接进入纳滤膜(NF270)装置进行过滤实验。研究表明,投加量低(<0.20 mmol/L)的情况下,混凝出水反而使纳滤通量衰减发生恶化,随着投加量的增加,纳滤膜通量衰减得到有效的减缓。直接过滤腐殖酸(HA)的膜通量衰减(J/J0)为0.65,投加量为0.50 mmol/L时,AlCl3和PAC 2种混凝剂产生的通量衰减(J/J0)分别为0.78和0.75。滤饼层阻力受到絮体尺寸的影响较大,絮体尺寸越大,形成的滤饼层透水性更好。通过污染模型分析,混凝出水的纳滤膜污染机理主要是滤饼层阻力。     

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。     

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.     

在线混凝-超滤中膜污染与絮体水动力学的关系

为了解在线混凝-超滤过程中膜污染与组件内部絮体水动力学的关系,采用一种粒子成像测速技术PIV,在线监测混凝-超滤过程中絮体在组件内的流动状况及流体力学特性,并采用SEM对污染后的膜进行了分析表征。结果表明,在0.05 MPa下,随运行时间延长,出现了膜通量衰减现象。同时,膜表面絮体的水动力学性质发生较大的变化,PIV实验发现沿中空纤维膜轴向,上部絮体水动力现象变化较大,中部次之,下部变化最小,对应的SEM照片可以看出膜污染在轴向分布不均,上部污染最重,中部次之,下部最小。     

混凝工艺水力条件的优化与絮体尺寸特性的研究

制造更优的混合和絮凝设备,其核心技术在于设备所提供的水力条件是否更加有利于絮体的形成、是否更加有利于水质处理效果的提高。以成都市府南河水为原水,在不同的快搅强度和不同的快搅时间下进行混凝杯罐实验,混凝剂为硫酸铝、氯化铁,采用激光粒度仪Mastersizer 2000测量絮体平均粒径随时间的变化过程,以去除浊度为目标,分析最优水力条件。实验得到如下结论:(1)快搅强度对氯化铁混凝剂水质处理效果有着明显的影响,快搅时间对硫酸铝和氯化铁混凝剂水质处理效果均有明显影响;(2)以浊度为去除目标,对于硫酸铝通过实验确定快速搅拌强度为250 r/min时,快速搅拌时间为60 s时,水质处理效果最好;(3)以浊度为去除目标,对于氯化铁确定快速搅拌强度为300 r/min时,快速搅拌时间为60 s时,水质处理效果最好。     

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。     

絮体破碎再形成行为的计算机模拟

为了深入探讨絮体破碎行为对其分形成长及结构的影响,借助一种简化的絮体破碎模式对絮体破碎/再形成过程进行计算机模拟。通过对比分析破碎前后虚拟絮体的形态特征及其统计特性,得出如下主要结论：（1）絮体发生破碎后,所形成碎片的形态特征直接影响着再形成絮体的形态及恢复程度;（2）絮体外围枝杈结构的破坏,有利于运动粒子进入絮体内部或者均匀地排列在凝聚核周围,改善絮体质心附近颗粒的空间分布,从而有效地提高其致密性和抗剪切破坏能力;（3）在絮体分形成长过程中,存在一个使其由各向同性向各向异性过渡的临界状态,之后发育良好的枝杈对其余枝杈生长的抑制作用增强。此外,在实际操作时还应严格控制絮凝体系的物化条件,不宜使絮体过度破碎,以获得较好的絮凝效果。     

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的长链枝杈状结构使其具有较好的除浊效果;当投加量从1×10-5 mol/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.     

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.     

自洁式三级串联的水样在线过滤系统的研制和应用

基于玻璃纤维对小颗粒物的截留和微孔过滤,以及超声波辅助清洗等方法原理,设计和制作了带反冲洗自洁功能的三级串联在线过滤系统,将滤网（初级）、超声波作用下装填有玻璃纤维的过滤器（二级）、微孔滤管（三级）串联,对较高浊度的环境水样进行在线过滤。评估了模拟水样和实际水样中浊度的去除效果,证明该系统对水样中颗粒物有很好的去除并大幅降低水样浊度。在优化的条件下,原始浊度范围在4～100NTU的水样经过滤后,浊度均能降至1NTU以下。以标准方法测定的典型水质指标（活性磷、铵氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）的浓度为基准,计算水样经所设计的过滤系统处理后,这4种营养盐的回收率一般在85％-130％之间,说明本系统的使用基本不影响目标物的测定。     

Development and application of protocols for the determination of response of real-time particle monitors to common indoor aerosols

Protocols have been developed and applied for the generation of aerosols that are likely to be comparable to those encountered in field settings for the calibration of easily transportable/portable real-time particle monitors. Aerosols generated were simulated environmental tobacco smoke, cedar wood smoke, cooking oil fumes, and propane stove particles. The time-integrated responses of three nephelometers and a monitor for particle-bound polynuclear aromatic hydrocarbons (PAH) were compared with gravimetric respirable suspended particulate matter (RSP) in a controlled-atmosphere chamber. In general, the monitor responses increased linearly with increasing mass concentration. However, the two monitors that reported mass per volume concentrations tended to overreport the actual RSP concentrations by factors up to 4.4. The real-time PAH monitor did not respond to cooking oil fumes, indicative of little PAH being present in the aerosol. One of the monitors that has been used in a variety of studies reported in the literature (DustTrak) was collocated with gravimetric RSP samplers in several hospitality venues in the Louisville, KY, area. Field studies indicated that the units overreported actual RSP concentrations by factors of 2.6-3.1, depending on whether the sampling was conducted in the nonsmoking or smoking sections of the facilities.