活性污泥-化学混凝与化学混凝工艺比较

在传统混凝烧杯实验的基础上,将实验室培养的活性污泥与化学混凝剂先后加入中纤板废水,并联合曝气和机械搅拌的方式,以期通过活性污泥的吸附絮凝作用,提高混凝效果.将新工艺与传统化学混凝工艺进行比较.结果表明:两种工艺对于悬浮固体(SS)的去除效率均能达到98%以上,但新工艺对于化学需氧量(COD)和溶解性化学需氧量(SCOD)的去除率分别比传统化学混凝工艺高20%和10%;当废水含量突然下降时,新工艺抗负荷冲击能力比传统化学混凝法高,能确保出水水质不大幅下降;新工艺出水Zeta电位的绝对值比传统化学混凝的高,但仍在实现最佳混凝效果的范围内;新工艺对中纤板废水中小粒径颗粒物的去除效果比传统化学混凝工艺好;在新工艺产生的絮体中,污泥将氢氧化铝晶粒和捕获的颗粒物之间的孔隙填充,并将其包裹起来,使得絮体更加致密.     

絮凝剂对化学混凝污泥脱水性能的改善研究

文章用试验研究了东莞樟村水质净化厂一级强化混凝处理工艺处理东莞运河污水所产生的化学混凝污泥脱水问题。结果表明：五种阳离子型和一种两性型PAM效果最好,阴离子、非离子型PAM药剂调理化学混凝污泥的效果均不理想;各种药剂都有其最佳作用范围,投加量过高或过低都会导致脱水性能的降低。最佳调理药剂应该能全面改善化学混凝污泥的脱水速率和脱水程度,而不仅只是改善某一方面。     

不同曝气剪切条件下活性污泥絮体特性研究

采用轮流搅拌-曝气SBR系统模拟两种不同曝气方式(分点曝气和分段曝气),研究其形成的污泥絮体特性.结果表明:在相同的运行条件下,分点曝气形成的污泥絮体尺度大、沉降性能好,两者的SVI平均值分别为133mL/g和202mL/g,平均粒径分别为74.26μm和53.46μm,而且分点曝气中拥有更多的大颗粒絮体;分点曝气形成的污泥絮体稳定性优于分段曝气,在连续曝气条件下,两种污泥絮体均受到剪切破碎,不仅初始粒子被剥离,而且絮体也被打碎变小,但分段曝气被破碎的程度更大;分点曝气和分段曝气所形成的污泥絮体的EPS含量分别为31.21mg/gVSS和21.6mg/gVSS,且前者EPS中的多糖、蛋白质和DNA组分均比后者多,两者EPS的主要组分以蛋白质为主.两种污泥经连续曝气3h后,EPS皆增大,且多糖含量增加较多;分点曝气和分段曝气形成的污泥比阻分别为5.21×1012 m/kg和7.94×1012 m/kg,前者污泥的脱水性能较好.经连续曝气3h后,两种污泥的比阻明显增大,脱水性能变差.     

聚合硫酸铁的混凝机理

结合笔者的研究及国内外他人的试验结果，运用物理化学的基本原理、混凝理论，探讨了聚合硫酸铁（ＰＦＳ）的混凝机理、性能。阐明了ＰＦＳ在混凝过程中，形成的絮体具有吸附量大，结构紧凑密实，强度高，混凝沉降物沉降速度快的特点，从而大大提高了ＰＦＳ的混凝效果。使ＰＦＳ广泛应用于多种领域的水处理中，是一种较理想的无机高分子混凝剂。     

颗粒活性污泥法处理COD和浊度效果的研究

以模拟废水为处理对象,考查了活性污泥在稳定期、污泥颗粒期、曝气改善期三种状态下对CODcr和浊度的去除效果.实验结果表明：稳定期的CODcr去除效果最好,说明絮体污泥比颗粒污泥更有利于污染物的去除.曝气改善期浊度去除率最好,说明污泥颗粒化有利于提高污泥的沉降性能并降低出水浊度;同时,污泥颗粒化后需要提供合适的曝气强度使颗粒污泥保持合适的粒径,以稳定系统的出水水质.     

生物法去除水中高浓度溶解锰的研究

采用污泥塘原生污泥在SBR 反应器内曝气强化其对高浓度含锰湖泊水和反冲洗回流水中锰的去除; 取反应器内污泥进行高通量测序分析其生物学组成;曝气探究稀释一定倍数污泥氧化除锰速率和反应动力学; 监测了831 mg/L MLSS 反应器连续运行27 天锰去除能力变化;检测单次反应前后的pH 值、浊度、耗氧量 (CODMn)其他水质参数变化。结果显示：污泥经一天的培养,次日曝气180 min 或更短时间就可使溶解锰浓度 下降至0.01mg/L,单项指标优于国家饮用水水质标准;MLSS 为831 mg/L 烧杯外加锰浓度为5.0 mg/L 曝气5 min 溶解锰浓度剧烈下降至3.05 mg/L,之后去除速率变缓,180 min 溶解锰浓度下降至0.25 mg/L;微生物氧 化去除锰符合一级动力学模型;高通量测序数据显示锰浓度去除率变化与生物学变化无关;反应器连续运行 27 天生物氧化除锰速率变化不大,除出水浊度升高外,其他水质参数无明显变化。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对市政污泥脱水性能的改善

为改善市政污泥脱水性能,利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans XJF8(简称At·f XJF8)对Fe2+矿化过程中的酸化作用,对污泥进行连续流深度脱水实验.生物酸化反应器为推流式,有效容积为68 L.通过p H、比阻、抽滤脱水前后泥饼含水率、有机质等指标研究了污泥脱水性能的变化.结果表明,营养剂投加量为2.11 g·L-1(以Fe(Ⅱ)计算)、污泥停留时间(SRT)为3.7 d、污泥回流比80%时,污泥p H由最初的7.22降至最终2.95左右,污泥比阻由原始污泥的(4.2±0.59)×1012m·kg-1(难脱水污泥)下降到(0.55±0.11)×1012m·kg-1(易脱水污泥),整个过程中Fe(Ⅱ)的氧化率在96%以上.对生物酸化铁氧化前后的污泥在0.05 MPa条件下进行抽滤脱水,泥饼含水率由80%下降到68%,且污泥有机质质量分数变化较小.At·f XJF8在污泥生物酸化铁氧化过程中具有良好的活性,在一定条件下可对市政污泥进行生物酸化铁氧化提高其脱水性能.     

聚丙烯酰胺在给水厂排泥水处理中的应用研究

研究了阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)对给水厂排泥水沉降性能和浓缩污泥脱水性能的影响,探讨了污泥颗粒粒径的变化及其与污泥比阻的关系。结果表明,PAM投加率为0.32%时可明显改善排泥水的沉降性能,降低上清液浊度。对排泥水和底层污泥都进行调质时,PAM投加率为0.32%既能有效地降低污泥比阻又能减少PAM投加量。PAM调质可使污泥颗粒平均粒径变大,粒径分布也发生变化。污泥比阻与污泥平均颗粒粒径成反比关系。     

WSBR培养好氧颗粒污泥的试验研究

为使活性污泥更好更快地形成好氧颗粒污泥,利用搅拌序批式活性污泥(WSBR)与传统序批式活性污泥(SBR)反应器,基于聚丙烯酰胺(PAM)的添加,研究了二次流场对好氧污泥颗粒化的影响.结果表明:WSBR中好氧颗粒污泥形成快于SBR,其粒径主要分布在0.9～1.5mm之间,污泥指数(SVI)稳定在50mL/g左右,比重增加了0.050 9,挥发性悬浮固体(VSS)(质量分数)达到81.32%,耗氧速率(SOUR)达1.387mg/(min.g)(以O2计);而SBR中形成的颗粒污泥粒径主要分布在1.5～2.0mm之间,SVI在70mL/g左右,比重只增加0.039 6,VSS(质量分数)为72.31%,SOUR只有1.063mg/(min.g)(以O2计);且SBR的颗粒污泥污泥含水率比WSBR中的颗粒污泥高2.8%.在微生物结构、高浓度的废水处理等方面WSBR优于SBR反应器,表明在合理的二次流条件下,利用PAM混凝沉降原理可以较快地形成良好的好氧颗粒污泥.并提出了二次流混凝好氧颗粒污泥颗粒化物理模型.     

强化混凝联合UV/H2O2/微曝气工艺处理微污染水

分别采用强化混凝和强化混凝-UV/H2O2/微曝气联合工艺处理污染水.混凝剂采用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)进行强化混凝处理,PAC混凝剂对色度和浊度有较好的去除效果,在投加量为40 mg/L时,色度和浊度的去除率可达92.2%、97.5%,出水达到饮用水标准GB 5749-2006;CODMn可去除65.57%,但氨氮的去除率较低.强化混凝-UV/H2O2/微曝气工艺,对CODMn去除效果明显,氧化40 min去除率达86.9%,且出水达到饮用水标准,但对氨氮的去除效果不明显.     

最优混凝搅拌条件的研究

通过模型实验，探讨了最优混凝搅拌条件，实验结果表明：最优快速搅拌条件与原水浊度，投药量，水温等有关；最优慢速搅拌条件与投药量等有关，慢速搅拌时间宜大于１５ｍｉｎ。     

混凝动力学方程的蒙特卡罗模拟

建立了蒙特卡罗方法求解Smoluchowski方程,该方法通过产生随机数序列,从概率密度函数出发进行随机抽样,模拟颗粒的凝聚过程,同时记录特征量的模拟结果以得到问题的解.蒙特卡罗计算方法则是利用计算机模拟离子碰撞情形,克服了有限差分法在体积分数较小时的上述弊端,并节省了大量运算过程和繁冗的中间假设.研究结果表明在凝聚过程中,无论是布朗运动还是剪切力作用,颗粒的形态对其尺寸分布均有较大的影响,分形维数越低,絮体尺寸分布越集中,小颗粒尺寸数目较多.剪切力场下凝聚过程中的颗粒分布受其影响尤为显著.研究结果同时表明,布朗运动下颗粒尺寸分布受时间影响甚微,颗粒尺寸分布变化不显著,而剪切力场下颗粒的粒径分布受时间影响甚大,随絮凝时间的延长,大颗粒尺寸所占的比例逐渐增加.     

混凝工艺预处理洗衣废水的试验研究

利用混凝工艺对洗衣废水进行预处理试验研究,试验结果表明:当PAC投加量在400～600mg/L,PAM投加量在20～30mg/L时,混凝工艺能有效地去除洗衣废水中的大多数污染基质,为洗衣废水的后续处理工艺减轻了负荷.洗衣废水经混凝后,COD平均下降46.99%～63.89%,TP平均下降84.54%～94.79%,进水色度和SS为111～189mg/L、237～886mg/L.出水色度和SS为23～45mg/L、37～82mg/L,pH值由9.27下降为7.84,但氨氮的去除率较低.     

强化混凝在海水预处理中的应用

混凝作为水质净化过程中重要的处理单元,通常可去除水中微小悬浮颗粒物和胶体,但对有机物,尤其是溶解性有机物的去除率普遍偏低.表层近岸海水水质变化较大,受多种污染源的影响,有机物含量较高.如采用常规混凝将增加后续处理工艺的负担,特别是用于海水淡化预处理过程,将影响淡化     

高锰酸钾及其复合药剂强化混凝除藻除嗅对比

为净化地表水源,考察了高锰酸钾及其复合药剂对含藻水的强化混凝净水效能．结果表明,单纯混凝对含藻水的净化效果较差,只能去除部分藻类,对藻类引起的嗅味基本没有去除作用．采用高锰酸钾预处理后对净水效果有一定的提高,对嗅味也有一定的去除作用．而采用高锰酸盐复合药剂预处理对混凝的强化效果要远远高于高锰酸钾,对水中的藻类、嗅味及有机物的强化去除都有显著提高．     

聚硅酸铁的碱解实验及混凝效能研究

采用共聚法制备不同Si/Fe比的聚硅酸铁(PSF)混凝剂(PSF0.5、PSF3分别指Si/Fe摩尔比为0.5、3),并对PSF进行碱解实验以及PSF对松花江水、哈尔滨市南岗区生活污水的混凝实验。结果表明,通过碱解实验可以得到有关混凝剂内部形态变化以及各原料反应过程的一些辅助信息。碱解实验可以进一步较准确验证PSF的反应机制:共聚初期,低Si/Fe比生成以Si-O-Fe-O-Fe-O-Si键络合的物种,随共聚时间的增加可能导致易断裂的Fe-O-Fe键断裂;而高Si/Fe比在共聚初期,铁和聚硅酸还没有络合或络合很少,随共聚时间的增加,主要生成以Si-O-Fe-O-Si-O-Si键络合的物种。Fe-O-Fe键稳定性比Si-O-Fe或Si-O-Si键差。综合浊度、UV254和COD的去除效果,PSF0.5、PSF3对松花江水的最佳投药量分别为8.5mg/L、10.5mg/L,对哈尔滨市南岗区生活污水的最佳投药量分别为70mg/L、100mg/L。PSF3的除浊再稳投药量低于PSF0.5,而PSF0.5去除UV254、COD的再稳投药量却低于PSF3。     

高效混凝处理浑江微污染水的中试试验

以受到工业废水污染的吉林省浑江水源为研究对象,采用高效混凝沉淀净水技术在低温低浊期进行生产性中试试验。通过药剂筛选试验确定的最佳药剂配合条件为:聚合氯化铝铁30 mg/L与聚丙烯酰胺0.2 mg/L。设备生产性试验表明,在2.0~3.0 m3/h负荷范围内,保证处理出水满足工业用水水质标准。玻璃柱絮凝试验结果显示原水温度的上升对混凝效果是有利的。     

The event-driven constant volume method for particle coagulation dynamics

Monte Carlo (MC) method, which tracks small numbers of the dispersed simulation particles and then describes the dynamic evolution of large numbers of real particles, constitutes an important class of methods for the numerical solution of population balance modeling. Particle coagulation dynamics is a complex task for MC. Event-driven MC exhibits higher accuracy and efficiency than time-driven MC on the whole. However, these available event-driven MCs track the “equally weighted simulation particle population” and maintain the number of simulated particles within bounds at the cost of “regulating” computational domain, which results in some constraints and drawbacks. This study designed the procedure of “differently weighted fictitious particle population” and the corresponding coagulation rule for differently weighted fictitious particles. And then, a new event-driven MC method was promoted to describe the coagulation dynamics between differently weighted fictitious particles, where “constant number scheme” and “stepwise constant number scheme” were developed to maintain the number of fictitious particles within bounds as well as the constant computational domain. The MC is named event-driven constant volume (EDCV) method. The quantitative comparison among several popular MCs shows that the EDCV method has the advantages of computational precision and computational efficiency over other available MCs. Supported by the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant No. 2006CB705800), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 20606015) and the Fok Ying Tong Education Foundation (Grant No. 114017)     

The coagulation process of nascent fibers in PAN wet-spinning

The evolvement of microstructure and properties of nascent fibers during coagulation process in the polyacrylonitrile (PAN) wet-spinning and the effect of coagulation bath conditions on the structure and properties of the nascent fibers were investigated by the means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), fiber fineness machine, fiber tensile strength machine, etc. The experimental results indicate that the nascent fibers become denser and have fewer inner defects, the diameter of nascent fibers shrink and the crystallization degree of nascent fibers gradually increases with the increasing of coagulation time. Too large spinning tension leads to grooves occurring on surface of fibers. To obtain circular cross-section of nascent fibers the optimal coagulation conditions are 50 °C, 65% (concentration) and 0.9 (draw ratio).