微污染原水预臭氧化-强化混凝处理及其安全性

以强化混凝和臭氧氧化技术为核心建立了中试水处理设备,采用有机物表观分子量分级、树脂分级等手段表征了原水有机物及其THMFP特征;通过实验室试验和中试运行对预臭氧和强化混凝技术应用中有机物去除效果、消毒副产物THM的产生和消除进行了研究;研究了臭氧应用中可能形成的相关副产物甲醛、溴酸盐等对饮用水安全性影响的问题.结果表明:预臭氧-强化混凝处理效果较好,采用适当浓度的臭氧(如1.0mg·L-1)进行预氧化,可以有效提高有机物去除率,从常规混凝滤后水的33.7%提高到48%,有机物浓度降到1.385mg·L-1;THMFP总体去除效果从常规处理的131μg·L-1降至53μg·L-1;未出现甲醛、溴酸盐超标的问题,对余铝没有显著影响,安全性较高;但是,AOC含量比常规混凝和强化常规混凝升高,可能增进微生物的繁殖和对管网等的腐蚀,需要进一步控制.     

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的粒度和分形维数的动态变化

通过采集PFC-HA絮体的单个样品和拍摄它们的二维图像,研究了在不同混凝条件下絮体的粒度和分形维数的变化.结果表明,原水pH的下降滞后了PFC-HA絮体的出现.原水pH≥7.0时,随着投药量的增加,PFC-HA絮体的分形维数D2(lgA-lgdL)和D3(lgV1-lgdL)随之降低,表明絮体的结构越来越疏松;而原水pH=5.0时,PFC-HA絮体的分形维数存在波动.在PFC的最佳投药量时,水力条件的优化可以提高HA的去除效果,但随着原水pH的下降,HA去除效果的提高程度也随之减小.在最佳水力条件下,PFC-HA絮体的粒度为数百微米,其分形维数值较大,表明絮体的结构较为密实.此外,PFC-HA絮体的粒度分布具有(类)分形特征,最佳水力条件下正的D.值表明絮体的粒度分布趋向平稳.在整个混凝搅拌过程中,PFC-HA絮体的分形维数的变化是与混凝的溶液化学条件、搅拌时间和分形维数类型有关,其D2具有先上升后下降的趋势,这一过程中絮体结构先趋向密实,然后趋向疏松.而且慢速搅拌过程中絮体的尺度也是先增加后下降.     

絮体性状实时图像检测系统的开发与应用

概述了水处理絮体性状(包括絮体粒度、分形维数及表观强度)在线图像检测系统的开发,结合实验室条件下的混凝实验考查了该实时图像检测系统的应用情况.结果表明,利用该图像检测系统获取的数据符合一般混凝实验的结果,且对混凝慢速搅拌时间、原水浊度及混凝剂投加量有不同程度的敏感性.在进一步研究的基础上,该图像检测系统可在水处理混凝过程的自动控制中加以应用.     

磷(P)在天然沉积物-水界面上的吸附

考虑到已吸附在沉积物上的那部分可交换态P,从经典的Langmuir吸附等温线模型出发,推导出适合描述P在已有P污染的沉积物上吸附定量数学模型,并用此模型对P在6个太湖沉积物样品上吸附实验数据进行了拟合．拟合结果得到最大吸附容量(Γmax),Langmuir吸附平衡常数(k)．利用所得的拟合参数通过公式计算方法得到原有易交换态P(NAP),临界磷平衡浓度(Cmp),以及固-液分配系数Kp值．最后通过线性回归数据分析方法发现分配系数Kp,吸附容量Γmax都与沉积物中活性态Fe和Al含量呈良好的线性关系,表明太湖沉积物中活性Fe和Al是对P持留的主要作用．     

分形理论及其研究方法

在概括性介绍分形理论的基础上 ,对分形理论在混凝技术领域中的应用及其基本研究方法进行了较为全面的综述     

钛盐混凝剂调理对活性污泥絮体理化性质的影响作用机制

研究了预制的不同形态钛盐混凝剂对污泥的调理效果,结果表明不同碱化度[B值,即n(OH)/n(Ti)]聚合氯化钛(PTC)单一调理污泥时,在相同投加量时,PTC_(0.5)调理后污泥比阻、可压缩性以及EPS中有机物含量均低于其他形态钛盐,其最佳投加量以TSS计,为0.005 g·g~(-1),该投加量远低于传统的铁盐和铝盐混凝剂.不同B值PTC调理污泥脱水能力的强弱顺序为:PTC_(0.5)PTC_(1.5)Ti Cl_4PTC_(2.5).同时分析了调理过程中污泥絮体粒径(d_(0.5))和分形维数(D_F)的变化特征.采用三维荧光光谱和高效体积排阻色谱,解析了钛盐混凝剂对污泥胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,EPS蛋白峰的荧光强度和有机物相对分子质量峰分布变化规律与污泥比阻、可压缩性和脱水能力变化规律有一定相关性.     

过氧化钙预处理对活性污泥脱水性能的影响机制

本研究采用过氧化钙对活性污泥进行预处理,深入分析了调理过程中污泥过滤脱水性能、絮体结构以及反应动力学的变化特性,探讨了亚铁离子协同过氧化钙处理对污泥特性的影响.结果表明,经过CaO_2处理后,污泥的过滤脱水性能先改善后恶化,当投加量(以TSS计)为20 mg·g~(-1)时,污泥的过滤脱水效果达到最佳.同时,污泥絮体结构变得疏松破碎,其上清液有机物浓度出现了明显的上升,污泥得到了有效裂解.污泥溶解反应过程遵循零级反应动力学模型,反应速率常数为15.2mg·L~(-1)·h~(-1).此外,亚铁离子和CaO_2协同处理可以进一步强化污泥中大分子有机物的裂解释放,同时,反应过程中形成铁离子的絮凝作用可以实现污泥絮体结构的重建,从而改善污泥过滤脱水性能.该研究成果为CaO_2及其联用处理技术在污泥处理过程中的应用提供了必要的理论依据.     

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)对给水厂污泥水分分布的影响及其与污泥颗粒的作用机制

为比较APAM和HCA对给水厂污泥调理的效果并探究其作用机制,测定了污泥调理前后的毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）、溶解性有机污染物含量（DOC）、Zeta电位和絮体粒径的变化情况,并结合三维荧光谱图、液相-有机碳联用（LC-OCD）、热重差热法（TG-DTA）以及傅立叶红外（FTIR）的变化进行分析.结果表明,APAM和HCA的最佳投加量分别为0.05和0.10 g·L^-1,与之对应的CST分别从71.0 s降到25.8 s和37.6 s,SRF从9.72×10¹² m·kg^-1降到4.18×10¹² m·kg^-1和5.70×10¹² m·kg^-1,APAM的调理效果占优.HCA仅可释放毛细水,而APAM可释放污泥的毛细水和表面吸附水.APAM通过氢键的吸附架桥形成大块絮体以改善污泥脱水性能,Zeta电位的升高和有机物的变化显示出电中和及去水化作用是HCA的主要调理机制.本研究结果可为给水厂污泥脱水有机药剂的选择提供数据基础.     

不同粒径粉末活性炭对水中天然有机物吸附性能的比较研究

以吸附去除微污染水中天然有机物(natural organic matter,NOM)为目标,考察了粉末活性炭(PAC)在10~100μm内的粒径变化对其吸附性能的影响,并探讨了PAC粒径变化对不同相对分子质量NOM组分的分级吸附特性.3种不同粒径的PAC由市售PAC经过研磨筛分获得,按照中值粒径(d50)从小到大依次为:PAC-1(19μm)、PAC-2(46μm)和PAC-3(76μm).吸附实验结果表明,无论对模拟水样还是实际微污染水体中的NOM,随着PAC粒径的减小,PAC对NOM的吸附容量和吸附速率都显著提高.小粒径PAC吸附速率的增加一方面是由于粒径减小导致的有效吸附位点的增加,另一方面粒径减小也使得吸附质分子到达活性炭表面吸附位点的距离减小;而吸附容量的增加主要是由于粒径较小的PAC具有更大的外层比表面积和中孔孔容,有效减弱了相对分子质量大的NOM对活性炭的孔阻塞效应.此外,PAC粒径减小能显著增强其对天然水体中相对分子质量大于2 000的有机物组分的吸附,而对相对分子质量小于800的有机物组分的吸附影响相对较小.     

典型南方水强化混凝有机物分级处理研究

采用强化常规工艺,对有效去除水体有机物,降低DBP前驱物进行了系统研究.通过烧杯试验和现场试验(中试和生产性试验)对强化混凝和使用PAM作助凝剂进行了对比;着重利用吸附树脂DAX-8的选择性吸附作用,测定了原水、沉后水的有机物分离分级组成状况.发现强化混凝和助凝强化对亲水性致UV₂₅₄物质有较好地处理效果,去除率可达90%以上;现场条件下强化混凝对疏水碱性物和疏水酸性物有较好的处理能力,相应去除率分别为66%和35%;助凝强化对亲水性有机物效果较好,相应去除率为45%左右;但二者总体去除TOC效果相当.