微涡流絮凝工艺处理高浊水的数值模拟与响应面优化试验

针对微涡流絮凝工艺处理高浊水开展连续性工艺优化研究,采用计算流体力学（CFD）数值模拟软件,探究不同流量（流速）下絮凝区液流状态变化,确定最佳絮凝时间;应用响应面Box-Behnken设计方法,研究流量、混凝剂投加量与回流比及其交互作用对微涡流絮凝工艺处理高浊水效果的影响。结果表明：随着流量（流速）增大,絮凝区内湍动能、有效能耗、速度梯度及其变化率逐渐增大,但流速过大会导致絮凝时间不足,最佳流量为4.2~7.0 m³/h（最佳流速为0.41~0.67 m/s）;回流比是微涡流絮凝工艺的极显著影响因素,其次是混凝剂投加量,最后是流量,三者间具有协同作用;微涡流絮凝工艺处理高浊水的最佳工艺参数,流量为5.9 m³/h,混凝剂投加量为34.8 mg/L,回流比为0.8,浊度、UV₂₅₄、COD_Mn去除率分别可达99.23%、95.03%、71.42%。优化后的微涡流絮凝工艺为高浊水处理提供了新途径,具有一定的应用前景。     

有机改性膨润土治理压载水有害生物的初步研究

船舶压载水造成的有害生物外来入侵问题已经引起世界性关注,本研究以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性材料,通过膨润土颗粒的表面吸附及离子交换作用对膨润土进行了改性,并以常见于我国沿海的海洋生物种小球藻(Chlorella sp.)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)为目标生物,研究了有机膨润土对压载水中有害生物的去除作用.实验结果表明膨润土与HDTMAB发生了有效结合,微观结构和形貌发生改变.当有机膨润土的用量为0.02 g/L时,在24 h内小球藻的去除率大于85%,新月菱形藻的去除率大于90%,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用,这表明膨润土通过有机改性除藻能力显著增强.同时对有机膨润土除藻机理进行分析,有机膨润土表面静电作用和季铵盐离子亲脂性长脂肪链的网捕作用及灭杀作用是有机改性膨润土去除微藻细胞的主要原因.     

咪唑类季铵盐阳离子絮凝剂的制备及其在炼油厂废水中的应用

为提高环氧氯丙烷胺类絮凝剂的絮凝性能,以2-甲基咪唑为交联剂,以环氧氯丙烷、二甲胺为原料,制备了新型季铵盐阳离子絮凝剂——MZO,并对其进行红外、核磁表征. 采用MZO对抚顺炼油厂废水进行絮凝除浊试验,并与其他6种改性絮凝剂〔交联剂分别为HMTA(六次甲基四胺)、DET(二乙烯三胺)、TER(三乙烯四胺)、ED(乙二胺)、TE(三乙胺)、DAA(二烯丙基胺)〕进行了对比. 通过单因素试验研究MZO投加量、絮凝温度及其与PFC(聚合氯化铁)复配使用等因素对絮凝性能的影响,通过正交试验确定了其最佳使用条件. 结果表明:①MZO的阳离子度为41.1%,并非最高,但MZO对炼油废水的除浊率能达到98.8%,比其他6种改性絮凝剂提高了1.2%~20.0%不等;②单因素试验确定MZO的最佳絮凝温度为60 ℃,最佳投加量为30 mg/L,MZO与PFC的最佳复配比(质量比)为1∶40;③结合正交试验结果、生产及经济因素确定其最佳使用条件:絮凝温度为55 ℃,投加量为25 mg/L,复配比(质量比)为1∶20,在此条件下,复配后絮凝剂的除浊率达到98.2%.      

混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.     

混凝法处理有机氯农药废水的研究

以有机氯农药废水为研究对象 ,研究了无机混凝剂PAC及其与有机高分子混凝剂PAM (J 3450 ,J 1 1 50 )复合使用的混凝处理特性。通过正交实验确定了混凝反应各种影响因子的最佳操作条件。在此条件下 ,水质 1、2的COD去除率分别为 38%、40 .6 % ;色度去除率分别为 98% ,2 0 %。混凝处理后 2种水质的B/C值也得到了提高。在各影响因子与COD去除率的关系曲线基础上 ,分析了废水中各影响因子的作用机理。     

壳聚糖作为絮凝剂的研究进展

壳聚糖是一种新型的天然高分子絮凝剂,在水处理中展现广泛的应用前景。综述了壳聚糖制备,在水处理中的应用及其絮凝机理等。研究表明,壳聚糖良好的絮凝性能,使其在废水处理和资源回收等方面的效果均优于无机及有机合成的絮凝剂,是一种环境友好的高效絮凝剂。     

改进序批式生物膜法处理青霉素废水的初探

采用改进序批式生物膜法对高浓度青霉素废水进行小试研究 .当进水CODCr为 375 5mg/L时 ,经过最终絮凝处理后 ,出水CODCr在 30 0mg/L以下 ,总去除率达到 90 %以上 .试验确定了好氧段的水力停留时间 (HRT)为 12h .建立了改进序批式生物膜法处理青霉素废水的降解动力学模型 ,并求出了动力学参数Umax和KS,为放大设计提供了依据     

混凝机理物理模型中混合剪切阶段的研究

在总结絮凝剪切理论和实验研究的基础上,从亚微观的角度上,提出了混凝过程的物理模型,该模型从理论上强调了絮凝剪切碰撞的有效性和结合了分形维数评价混凝效果及过程。该模型指出:只有胶体颗粒与充分分散的药剂充分接触,才有可能充分地形成微絮体,也才有可能充分地或高效地(短时间内)形成大絮体。也就是说充分地混合剪切,才有高质量的凝聚,才可能有高效地絮凝。我们强调这种混合剪切是指在一定的流体力作用下颗粒与药剂的充分分散和接触。无机絮凝剂从添加到分散,到与颗粒发生接触作用,到脱稳颗粒形成微絮体乃至以后的大絮体,它在一定的弱搅拌强度下需要一定的时间;添加有机絮凝剂时则需要较强的搅拌强度。试验也证明:在上述条件下,其混凝沉降效果大大优于传统的混凝沉降效果。     

黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动力学及其作用机理

研究了26种天然黏土矿物凝聚沉降铜绿微囊藻的动力学过程在投加量为0.7 g·L^-1时按平衡除藻率和除藻速率将26种黏土分成3类.第1类矿物(滑石、三氧化二铁、海泡石、四氧化三铁、高岭土等)的8 h平衡除藻率大于90%,去除50%藻细胞所需时间t₅₀＜30 min,去除80%藻细胞所需时间t₈₀＜2.5 h第2类黏土(轻质页岩、陶土、凹凸棒、累托土、伊利土等7种)的8 h平衡除藻率为50%～80%,t₅₀＜2.5 h,t80＞5 h.第3类黏土(铁矾土,云母,沸石、浮石、硅藻土、高钾长石和石英等14种)的8 h平衡除藻率低于50%,t₅₀>>8 h.当投加量逐步降低到0.2～0.1 g·L^-1时,25种黏土矿物的8 h平衡除藻率均降到60%以下,只有第1类黏土中的海泡石仍接近90%.与黏土相比,在0.02～0.2 g·L^-1投加量下单独使用聚合氯化铝(PAC)时的8 h平衡除藻率均低于40%.进一步对海泡石进行电性改性后发现,虽然黏土颗粒表面电位的提高(pH 7.4时,Zeta电位由-24.0 mV提高到+0.43 mV)可以显著加快海泡石的除藻速率,但其平衡除藻率并没有显著提高.在分析了本研究中的凝聚机理后提出:架桥网捕作用可能在黏土-藻凝聚过程中发挥了十分关键的作用,增强黏土对藻细胞的架桥网捕作用可能是今后进一步提高除藻效率、大幅度降低投加量的一个重要方向.     

HA1絮凝剂在供水水库水华应急处理中的应用研究

2006-04华南一座供水水库发生卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）水华,供水口形成藻细胞的堆积,浮游植物、蓝藻、卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）的细胞密度分别高达7.3×10⁷、7.2×10⁷、4.1×10⁷ cells·L^-1.为保障正常供水,于04-22～04-30用小孔径的网和防水膜对供水口进行区域分隔,改变水流方向,同时在水面喷射以铁盐为核心的HA1絮凝剂控制水华.处理第1 d,浮游植物、蓝藻、卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）的细胞密度分别降至5.3×10⁶、4.7×10⁶、2×10⁶ cells·L^-1,去除率分别达到93%、94%和95%.处理期间,藻细胞密度平均为1.2×10⁷ cells·L^-1,最高不超过2.0×10⁷ cells·L^-1,不同藻类门的处理效果不同,蓝藻的数量大幅度下降,绿藻、硅藻的种类和数量略有增加,说明HA1絮凝剂在本次应急处理方案中对蓝藻具有较好的去除效果.