吸附架桥机理主导下APAM的多级絮凝效能

对吸附架桥机理主导下阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的絮凝过程进行了研究,通过改变絮凝剂投加工况,对比分析常规絮凝与多级絮凝在污染物去除效果、絮体性能、絮体生长动力学与污泥调理能耗等方面的差异。结果表明,相同投药量下,两级絮凝的出水浊度低于三级絮凝和常规絮凝,两级絮凝在最少的APAM投加量(2 mg/L)下达到最低的出水浊度(19.53 NTU);与常规絮凝相比,两级絮凝的絮体成长速率、平均粒径和沉降速率分别增加12.67%、30μm、36.74%。两级絮凝在投加间隔为240 s、投配比为1∶1条件下絮凝效能最优,出水浊度为15.34 NTU,絮体沉降速率为1.1 NTU/s,絮体密度达到1.123 4 g/cm³。絮体破碎再絮凝过程中,两级絮凝与常规絮凝破碎后均能恢复至破碎前水平,但破碎后均出现不可逆的絮体结构破损,粒径在0~100μm的絮体颗粒增多,粒径>400μm的絮体减少,破碎后两级絮凝的絮体强度因子(68.15%)高于常规絮凝(41.63%),两级絮凝的絮体强度和抗破碎剪切能力更高。在剩余污泥调理方面,两级絮凝产生的污泥只需要投加40mg/L的APAM就可以达到最低的滤饼含水率(75.5%)。因此,两级絮凝可以显著提升除浊效能与絮体性能,是强化絮凝的发展方向。     

混凝絮体破碎再絮凝及污泥回流除浊试验研究

以硫酸铝为混凝剂、聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,考察了不同混凝剂投量下絮体破碎再絮凝的出水浊度变化以及污泥回流量对除浊效果的影响。结果表明:当混凝剂投量为5、7.5mg/L时,可使再絮凝浊度低于初始絮凝浊度,在此混凝剂投量下,回流一定量的污泥可进一步优化再絮凝效果,而PAM的加入会产生一定的胶体保护作用;当混凝剂投量10 mg/L时,再絮凝浊度高于初始絮凝浊度,在此情况下回流污泥会使再絮凝浊度进一步升高,投加PAM可在一定条件下逆转这种恶化倾向。     

基于小角度激光光散射的聚硅酸铁絮体特性研究

以腈纶废水生化出水为原水,采用小角度激光散射技术分析了聚硅酸铁(PSF)的絮凝特性,并考察了PSF投加量、p H值对絮体的生长、破碎与再凝聚过程中絮体平均粒径的影响。结果表明,在絮体生长过程中,絮体粒径随着PSF投加量的增加先增大后减小;反应体系p H值接近中性时,粒径最大。当PSF投加量为1.5 g/L、反应体系p H值为7.6时,平均粒径最大(890μm)。在破碎和再凝聚过程中,当反应体系p H值为7.6时,絮体强度随着PSF投加量的增加而增大,随着剪切强度的增大而减小。当PSF投加量为2.0 g/L、转速为75 r/min时,絮体破碎因子为2.78%。当PSF投加量为1.5 g/L时,反应体系p H值越低,絮体强度越大,在p H值为4.5时,絮体破碎因子为55.43%。在PSF投加量为1.5 g/L、p H值为7.6条件下,破碎时间越短,絮体恢复能力越强,以200 r/min转速对其进行1 min的破碎试验,絮体恢复因子为26.06%。     

混凝剂中的铝形态对藻类混凝过程的影响

为了考察混凝剂中的铝形态对藻类混凝过程的影响,使用3种具有不同铝形态分布的混凝剂对含藻水进行了混凝试验。结果表明,硫酸铝由于具有较低含量的Alb,电中和能力较差,故需要较大的投量才能去除藻类,形成絮体;含藻水体系中的有机物主要是腐殖酸及富里酸类物质,微生物代谢产物(SMP)在硫酸铝作混凝剂时得到较好的去除,而腐殖酸及富里酸的去除率较低可能是造成硫酸铝混凝效果较差的原因; Alc(Al(30))在混凝中的作用机理主要是吸附架桥作用,可有效去除水体中的有机物,Al₁₃的主要作用机理是电中和作用,可以有效去除水体中的颗粒物;Al₁₃与Al₃₀由于具有形态的稳定性,其混凝过程受pH值的影响较小。絮体强度因子随着pH值的升高先增大后减小,Al₁₃作混凝剂时絮体恢复因子随pH值的升高先增大后减小,而其他两种混凝剂所形成絮体的恢复因子随pH值的升高而增大。     

污泥回流比对絮体破碎再絮凝及沉后水水质的影响

采用铁盐污泥回流处理低浊、微污染原水,研究了不同污泥回流比对絮体破碎再絮凝特性和沉后水水质的影响。结果表明:与无污泥回流工艺相比,回流2%~10%的污泥可使絮体的絮凝指数(FI值)大幅提高,但不同回流比条件下的FI值差别不显著;污泥回流使絮体的抗破碎能力有所提高,但破碎后絮体的再絮凝能力明显下降;絮体的成长速率和强度因子随着回流比的增大而逐渐提高,而恢复因子却逐渐降低。另外,回流2%~8%的铁盐污泥能够显著提高对浊度和有机物的去除率,且浊度去除率与絮体恢复因子有较好的相关性。     

机械破碎强度对絮体破碎再絮凝过程的影响

采用连续流混凝沉淀反应器,研究了絮凝过程中机械搅拌强度对絮体破碎再絮凝过程以及出水水质的影响。结果发现,絮体破碎再絮凝的平均粒径无法恢复至破碎前的水平,同时絮体内部结构发生了变化。当破碎阶段的搅拌转速为250 r/min时,破碎后的絮体再絮凝程度较高,絮凝结束阶段絮体平均粒径为72.9μm,接近破碎前的水平(76.1μm),同时几何分形维数由未破碎时的1.80降至1.75,说明絮体的内部结构变得更加紧实;近球态絮体的比例升至58.7%,长链态絮体比例则降至41.3%,说明机械破碎可以改变絮体形态;对于浊度为100 NTU的原水,沉淀出水浊度由未破碎时的6.69 NTU降至破碎再絮凝后的5.85 NTU,说明适当地进行机械破碎可以提高絮凝处理效果。     

水中絮体颗粒粒径分布规律的研究

在Friedlande颗粒粒径分布函数的基础上进行理论分析,提出絮凝过程中絮体颗粒粒径的累积分布函数.以水中高岭土和腐殖酸为去除对象,在烧杯搅拌实验确定的最佳混凝条件下,采用颗粒计数仪对絮凝慢速搅拌过程进行监测和分析,利用粒径的累积分布函数对不同慢搅历时的颗粒粒径分布进行研究.通过实验表明:水中高岭土颗粒和腐殖酸为主要污染物时,絮凝过程中絮体颗粒的粒径分布函数不能很好的遵循经验公式得出的幂函数的形式,但是其分布规律能较好的符合对数正态分布.     

K2FeO4预氧化对颤藻和腐殖酸复合絮凝相互作用的研究

采用K2FeO4预氧化复合高岭土和聚合氯化铝(PAC)混凝处理含藻和腐殖酸的混合水.结果表明,当藻浓度不变时,在一定范围内,随着腐殖酸浓度的升高,浊度、腐殖酸及藻去除率均逐渐下降.当腐殖酸浓度固定时,随着藻液浓度的升高,腐殖酸和藻去除率逐渐上升,而浊度去除率基本不变.同时考察了矿物高岭土投加量及目数、K2FeO4预氧化时间、不同污染物浓度比例对K2FeO4预氧化处理混合水效果的影响,当高岭土投加量为8 mg/L、粒径为140目时,浊度和腐殖酸、藻类的去除率分别为91.0%,80.9%和88.2%,投加量过大或目数过大,沉降性能变差,起不到良好的助凝作用.     

混合菌利用制酒废水产生微生物絮凝剂的研究

从成都某污水处理厂活性污泥中分离、筛选了2株絮凝剂产生茵,初步鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和膜璞毕赤酵母(Pichia membranifaciens).利用制酒废水替代成本较高的传统培养基对这两株菌的混合菌(HXJ-1)的最佳产絮条件和絮凝剂的最佳絮凝条件进行了研究,得出了HXJ-1的最佳产絮务件:废水COD为12 000 mg/L,C/N值为20:1,相对接种量为10%(体积分数,菌体浓度为1×108个/L),初始pH值为3.6(制酒废水自然pH),摇床转速为120r/min,培养温度为30℃.在此条件下,发酵24 h所产生的絮凝剂XJBF-1)对高岭土悬浊液的絮凝率平均为89.50%.以浓度为l g/L的高岭土悬浊液(93 mL)为试验对象,得出了XJBF-1的最佳絮凝条件,即:絮凝体系的pH值为7;絮凝剂用量为2 mL;以l%的CaCl2为助凝剂,其投量为5mL.     

纳米SiO_2用于含表面活性剂原水的处理

在含表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的低浊(6 NTU)高岭土原水中,投加纳米SiO_2进行动态混凝与静沉试验,借助图像分析技术与定量控制参数,探讨了纳米SiO_2的作用效果与形态学特性.结果表明:絮体的形成与生长具有分形特征,分形结构是影响颗粒混凝、絮团密实度与沉降特性的主要因素;SDS的存在对絮凝初期絮体的形成起阻碍作用,随后SDS与混凝剂的混合体共同对粒子作用,促进絮凝,絮体变大且密实,沉降性能改善;SDS和SiO_2对高岭土粒子存在竞争吸附;单独投加纳米SiO_2时形成的絮体小而脆弱,而以纳米SiO_2为助凝剂能促使PAC絮体结构向更密实的构型转变,对浊度和SDS的去除率提高.