加载絮体形态对短流程超滤膜污染影响效应

以聚硫酸铁(PFS)为混凝剂,微砂为载体颗粒,系统考察了采用加载絮凝-超滤联用工艺净化含高岭土、腐植酸和锑[Sb(Ⅲ)]的模拟原水过程中,不同PFS和微砂投加量条件下加载絮体形态特性以及其对超滤膜通量衰减、膜污染可逆性和宏观出水水质等的影响,并分析了膜污染机理.结果表明,PFS投加量对絮体形态及膜滤效能和膜污染影响显著...     

氧氟沙星与聚苯乙烯微塑料复合污染对剩余污泥厌氧消化的影响

为探究抗生素与微塑料复合污染对厌氧消化的作用影响,采用BMP实验考察了不同质量浓度氧氟沙星(OFL)、聚苯乙烯(PS)微塑料对剩余污泥厌氧消化产甲烷的影响行为,并通过分析溶解性有机物(DOM)、胞外聚合物(EPS)变化规律、厌氧发酵4阶段代谢以及微生物群落探讨其影响机理。结果表明,与对照组相比,单一OFL和单一PS微塑料污染使甲烷累积产量分别下降了15.95%~81.36%、4.25%~5.78%;而在复合条件下,两者表现出协同效应,故导致产甲烷速率的进一步下降和有效产气时间的缩短,其中OFL胁迫占主导。机理探究发现,不论单一OFL还是复合污染,DOM中腐殖质类物质均明显增加,EPS组分结构趋于复杂化,厌氧消化4阶段均受到明显抑制。单一PS微塑料污染在反应初期可提高产甲烷速率,且对厌氧消化4阶段的影响相对较小。微生物群落分析发现,复合组与单一OFL组群落分布更为相近,产酸细菌与嗜乙酸产甲烷菌的相对丰度均明显下降,这导致乙酸营养型产甲烷途径受到严重抑制。本研究结果可为复杂污染情况下剩余污泥资源化处理的工艺调控提供参考。     

颗粒计数仪在水处理絮凝过程中的应用研究

以水中高岭土颗粒和腐殖酸有机物为去除对象,首次采用颗粒计数仪对铝盐絮体的动态絮凝变化过程进行了在线监测和分析。通过改变水力条件和投药量,分析了硫酸铝和聚合氯化铝(PAC)絮凝剂絮凝过程中各阶段的絮体颗粒粒径分布情况,在此基础上分析并确定絮凝反应的最佳条件。通过实验表明:颗粒计数仪能够较好地表现出絮凝过程的粒径分布变化,同时得出颗粒总数变化与絮凝效果的相关性很好,可以灵敏地表征絮凝效果的好坏,因而可以用来优化絮凝剂的投加量,提高出水水质和降低出水成本。可以预期,颗粒计数器在未来水处理中一定会得到广泛的应用。     

聚硫酸铁强化混凝除锑(V)作用机制探讨

以聚硫酸铁(PFS)为絮凝剂,考察强化混凝去除饮用水源水中五价锑(Sb(V))时原水pH值、PFS投量、共存阴离子(HCO3－和PO43－)及腐殖酸(HA)等对其去除效果影响及作用机制.结果表明,原水pH值对强化混凝过程Sb(V)存在形态及PFS的水解产物有重要影响,表现为较低pH值和较高PFS投量均有利于提高Sb(V)的去除率;由于竞争吸附作用的存在,共存阴离子与HA均对Sb(V)的混凝去除产生负面效应.此外, PFS除Sb(V)过程较为符合准二级动力学模型.     

椰壳颗粒活性炭活化过硫酸钠预处理促进高固污泥水解产酸性能

为探究椰壳颗粒活性炭活化过硫酸钠(PS)预处理对高固污泥厌氧发酵水解产酸性能的影响,通过调节挥发性脂肪酸(VFAs)产量、溶解性化学需氧量(SCOD)、溶解性蛋白质及多糖等指标,探究了不同剂量颗粒活性炭(GAC)与PS预处理对高固污泥产酸发酵的最佳条件。结果表明,当PS和GAC投加量分别为1.50 mmol·g⁻¹(以总固体计)和0.65 g g⁻¹(以总固体计)时,在发酵前期产酸速率相比于对照组提高了341.43%,后续发酵过程中,VFAs最大产量相比于对照组提高了28.43%。其中,乙酸作为优质碳源,其质量浓度增加了48.98%;继续增加GAC剂量时,反应器厌氧发酵性能下降,其原因可能是过量GAC会消耗已生成的SO₄⁻·,降低污泥水解作用,同时GAC表面对VFAs的吸附也导致产酸量下降。三维荧光分析表明,在产酸量较高的反应器中,氨基酸、芳香族蛋白质等溶解性有机物的质量浓度较低,这说明适量椰壳颗粒活性炭活化PS预处理方式可提高高固厌氧发酵中微生物对于水解底物的利用率,从而提高污泥的厌氧产酸性能。本研究结果可为炭活化PS预处理技术在高固污泥厌氧消化中的应用提供参考。     

絮体破碎过程的仿真及试验分析

为深入探讨絮体成长特征及其结构改善途径,借助一种简化的破碎模式对絮体破碎过程进行计算机仿真,并将仿真结果用于分析不同水动力学条件下破碎后再形成时絮体粒度和结构的演变过程.结果表明,与远离质心的区域内颗粒重组相比,絮体致密性主要取决于其质心附近颗粒的空间分布;絮体破碎后生成粒度较小但结构较为致密的碎片,在适宜的水动力学条件下有利于颗粒进入其内部或者均匀地排列在其周围,实现质心附近颗粒的重组,进而改善絮体结构.此外,还建立了絮体分形生长模型,并对絮凝工艺的操作提出优化建议.     

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。     

铁盐絮体预负载-超滤除锑(V)效能研究

采用"铁盐絮体预负载-超滤"耦合工艺,有效提高了水中金属锑的去除效果,缓解超滤污染.结果表明,当水样p H<7时,锑(V)的去除效率高达98%以上,且出水锑(V)浓度远低于5μg/L;腐殖酸去除效果在不同化学条件下均能保持95%以上.铁盐絮体预负载层能作为超滤膜的屏障,减少了超滤膜接触污染物几率,当水样p H=6时,不可逆污染的相对值最低为0.015.     

助凝剂投加量及pH对BF-UF工艺膜污染的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,在加载絮凝(BF)与超滤(UF)组合工艺净水过程中,系统考察了PAM投加量和原水pH对膜通量衰减及污染可逆性等的影响,并结合加载絮体形态特征与膜污染的相关性,进一步探究了膜污染的生成机理。结果表明,PAM投加量对加载絮体形态、膜滤效能和膜污染的影响显著,且PAM投加量在不足或较大的情况下均会产生不利影响,应以0.3 mg·L⁻¹为宜;在中性条件下的膜污染程度低于偏碱性条件下,而酸性条件下的膜污染程度最为严重,此时膜表面累积形成滤饼层与膜本身之间的静电作用主导膜污染;对于平均粒径大于0.75 mm、分形维数小于1.35的加载絮体,其粒径较大、结构较为松散时形成的滤饼层并不能有效缓解膜污染。从优化运行的角度来看,减少加载絮凝水样中溶解态污染物和未被捕获微砂颗粒的含量以及不含微砂的凝聚体的占比,成为延缓膜污染和稳定出水水质的关键。     

强化混凝过程絮体形态对锑(V)去除效果的影响

利用混凝烧杯试验法,考察聚硫酸铁(PFS)强化混凝去除五价锑(Sb(V))过程中不同混凝条件对絮体形态(包括粒度和结构)以及出水水质的影响。结果表明,絮体平均粒径和分形维数的变化主要取决于主导混凝机理,且能通过作用于混凝效果而影响沉后水中悬浮态Sb(V)含量,但对最终除Sb(V)效果(主要为溶解态)的影响极为有限;原水pH和PFS投量对Sb(V)的去除有重要影响,而温度和混凝搅拌强度的作用却较小,并且助凝剂PAM的投加会在一定程度上削弱去除效果。在实际运行中,还需尽量避免沉后水因微小絮体过多影响后续工艺的运行工况及出水水质等。