新型复合无机高分子混凝剂——聚硅氯化铝(PASC)的净水效果研究

采用共聚方法制备了系列具有不同碱化度（B）和Al/Si摩尔比的聚硅氯化铝（PASC），比较了它们与聚合氯化铝（PAC）的混凝效果及在处理后水中的残留铝含量，研究了B值和pH值对其残留铝含量的影响情况。探讨了PASC的混凝效果和残留铝含量与Al/Si摩尔比之间的关系。结果表明，PASC较PAC具有更好的混凝效果和较低的残留铝含量。对于高浊度水而言，具有适宜Al/Si摩尔比的PASC才具有良好的混凝效果，但对中、低浊度的地表水和含油废水而言，在实验的Al/Si摩尔比范围内，其值越小，混凝效果就越好。PASC在水体中的残留铝含量随着Al/Si摩尔比的降低和B值的升高而下降。PASC和PAC在中性pH条件下具有最低的残留铝含量。     

颗粒物对混凝过程及超滤膜污染的影响

以nm-SiO₂和μm-SiO₂体系为研究对象,使用3种不同Al形态的混凝剂（AlCl₃、Al₁₃和Al₃₀）进行混凝-超滤实验,考察不同pH值下SiO₂去除率、出水余Al及混凝预处理对膜通量的影响,借助马尔文激光粒度仪、SEM、BET和AFM表征絮体性质及在超滤膜表面的分布和作用力.结果表明,nm-SiO₂体系中SiO₂去除率均低于μm-SiO₂体系,在纳米颗粒物体系中投加混凝剂后膜通量从0.68分别提升至0.96（AlCl₃）、0.86（Al₁₃）和0.87（Al₃₀）,微米颗粒物体系中投加3种混凝剂后膜通量从0.79提升至0.80~0.84.微米级颗粒物是颗粒间的碰撞,纳米级颗粒物主要以团聚态的形式碰撞.低聚态铝（Al_a）和颗粒物形成絮体的粒径均大于150μm,体系zeta电位为负与膜表面产生斥力;在中性条件下Al₁₃与颗粒物形成絮体的强度因子远高于AlCl₃和Al₃₀,中聚态铝（Al_b）将膜孔内部较小颗粒物堵塞形成的不可逆膜污染转移成膜孔表面的可逆膜污染;高聚态铝（Al_c）具有较强吸附架桥和网捕卷扫能力,无定形、不规则的团聚态小颗粒在这一过程中形成较大絮体缓解膜污染.     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.     

混凝去除五价砷的中试研究及絮体回流的强化效果

采用中试和小试结合的方式研究了混凝去除地表水中五价砷的机制及絮体回流的强化效果结果表明,砷在常规水处 理流程各段的形态变化及去除率分配显示,原水中的As(V)主要以溶解态存在,占总量的95％溶解态的砷和总砷在快速混合、级絮凝、二级絮凝、沉淀、过滤个单元去除率分别为87.92％、6.18％、2.38％、1.55％、1.23％以及1.10％、1.83％、2.20％、86.42％、7.38％,因此,混凝效果的好坏直接决定溶解态的砷向颗粒态砷的转化率以及含砷絮体的沉降性能絮体对As(V)表现出很强的吸附性能,其吸附速率符合拟二级反应动力学模型,以化学吸附为主吸附等温线符合修正的Freundlich模型.当絮体回流点位于快速混合处时,回流比为50％时,絮体回流能很好地起到减少混凝剂投量,促进混凝除As(V)的作用.     

微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展

生物矿化已受到化学、物理、生物、材料、医学、生命及环境等多学科的广泛关注,其中,以尿素为底物的MICP（微生物诱导碳酸盐沉淀）技术是生物矿化领域的研究热点之一.在分析MICP过程中的酶解机理和生物大分子在微生物矿化过程中的作用基础上,通过对重金属离子的矿化产物和碳酸盐矿化菌的成矿因素分析,揭示MICP矿化产物的特征及形成条件.碳酸盐矿化菌主要产生脲酶分解尿素,增加土壤CO₃2-饱和度,其代谢产生的胞外聚合物具有多种功能团组合和键能连接,起着调控生物矿化的作用.MICP技术可用于固定土壤和水体中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属,重金属主要以共沉淀的形式被固定,阴阳离子型重金属以类质同象置换方式分别占据方解石中的CO₃2-位和Ca2+位,从而促使污染土壤中的可交换态重金属向碳酸盐结合态转移.但是,MICP技术主要针对减少重金属的生物可利用性,不能满足以全量来计算的现行土壤环境质量标准,且MICP技术在长期有效性、生物安全性和土壤理化性质等方面存在诸多隐患.因此,由试验条件转向实际应用具有一定挑战.建议寻找更稳定的方法以阻止碳酸盐矿物中的重金属溶出,且有必要将开发高效的土著微生物复合菌剂作为未来MICP研究的方向之一.      

酸性矿山废水天然中和形成的富铁沉淀及其环境属性

采集了云南王家滩铁矿的酸性矿山排水及其与溪流中和后的溪水与沉积物, 运用谱学及电子显微分析等方法,对采集样品的化学及矿物学等方面的特征进行了分析. 结果表明, 王家滩铁矿的酸性矿山排水在与未污染溪水中和时, 酸度和电导率均显著降低, 但元素的浓度变化不很一致, 沿水流方向,除Fe3+、SO2-4、 Ca2+等少数元素, 大多数元素的浓度都未发生明显的降低. 中和成因沉淀物具有富铁的特征,矿物组成以水铁矿为主, 此外在下游沉积物中还见有少量针铁矿及纤铁矾. 其中上游中和区水铁矿以2线水铁矿为主, 下游以6线水铁矿为主. 而各处沉积均具有明显的分层特征,且均为外层以2线水铁矿为主, 内层以6线水铁矿及针铁矿为主. 以水铁矿为主要矿物的中和沉积物对各种有毒有害元素具有较强的吸持作用. 对这些结果的进一步分析表明, 在成因上,pH值和SO2-4的浓度共同控制了水铁矿的形成;在重(类)金属吸持方面,水铁矿的迁移及相应的对AMD中重(类)金属的自净化作用受中和区域的水动力条件影响较大.     

密云水源水的预臭氧化及强化常规处理研究

针对北京密云水库水的水质特征,分别进行了实验室烧杯和现场中试研究.实验结果表明,预臭氧化能使原水中较大粒径颗粒数目减少,并能显著降低原水中不饱和有机物的含量;高效聚合氯化铝在颗粒物及有机物的去除上明显优于传统的聚合氯化铝和硫酸铝;预臭氧化与常规处理的联合工艺对浑浊度、有机物和大肠菌群有很高的去除率.     

碱减量-印染混合废水的预处理研究

针对碱度大、COD高、组成复杂的碱减量-印染混合废水,采用高碱度下直接混凝再酸析相结合的方法进行预处理,取得理想效果.试验结果表明,在高碱度条件下先加入镁盐及少量高分子絮凝剂,可去除大部分可溶性及不溶性污染物;再通过降低pH的酸析法,能有效去除废水中的色度、浊度,大大降低COD.在MgSO4用量为800～1 500 mg/L,阴离子聚丙烯酰胺用量为2 mg/L,酸析pH小于3.0时,色度去除率达97%,COD去除率达92%,浊度去除率近100%.     

有机微污染物在污水处理过程中的变化研究

多环芳烃等有毒有机微污染物对污水处理综合指标BOD、COD和TOC等的贡献极小,但危害却很大.采用固相萃取的前处理方法和GC/MS、GC/μECD的分析方法,针对北京市某污水处理厂的总泵进水、二沉出水以及混凝沉淀出水中有机氯农药、多环芳烃和酚类的浓度进行分析.研究结果表明,在不同处理工艺段中,有机氯农药、多环芳烃和酚类的质量浓度分别为nd～10、nd～835、nd～3 248 μg/L.所有检出化合物均未超出中国污水与地表水相应标准限值,其中多环芳烃和酚残留水平较高,应为重点监测对象.这些污染物多数能够在二级处理过程中得到有效去除,但混凝沉淀并没有显著地进一步去除效果.