高岭土悬液絮凝形态研究

以高岭土水溶液为絮凝对象,利用复合型生物絮凝剂CBF对高岭土悬液的絮凝形态进行系统分析。通过对高岭土粒度及表面特性的分析,高岭土水溶液中颗粒之间存在静电排斥力。原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降。电动电位测定结果得出,未投加CBF的高岭土水溶液的胶体颗粒则保持稳定状态不易聚沉。     

酸改性蛭石连续化絮凝装置的设计与研究

针对酸改性蛭石絮凝剂建立了一套连续絮凝装置,考察无机矿物蛭石絮凝剂对有机胶体牛奶模拟废水浊度和COD的去除率、Zeta电位以及沉降速度的影响,并与传统无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)进行对比.由实验结果可知:连续絮凝装置出水浊度和COD去除率虽然比间歇的烧杯实验上清液低,但仍然可以分别达到91.4%和73%,传统PAC即使在最佳条件下,出水浊度和COD去除率只有39.3%和33.2%.酸改性蛭石絮凝剂电中和效果和形成的絮体沉降速度都优于传统的PAC,在最佳投加量下,蛭石絮凝剂上清液的Zeta电位接近0 m V,絮体易于絮凝,而PAC的Zeta电位为–6 m V,难以压缩而松散.     

无机高分子絮凝剂对餐饮污水的处理研究

采用不同无机高分子絮凝剂对餐饮污水进行处理,发现聚硅硫酸铝（PASS）的絮凝效果较佳.通过试验确定其最佳操作条件,并通过PASS和废水ζ电位的测定及PASS的形貌及处理废水后形成的絮体形态,从电中和以及吸附桥联角度初步探讨絮凝机理.     

高岭土颗粒在聚丙烯酰胺作用下的动态絮凝过程

在不同絮凝剂质量浓度和絮凝环境温度条件下,运用马尔文激光粒度仪和聚集光束反射测量仪研究有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(CPAM)对高岭土悬浮液颗粒的动态絮凝过程。结合显微摄像仪和浊度仪,同时运用图像处理技术并基于分形理论考察了絮凝过程中絮体分形维数随外部条件改变所发生的变化。实验结果表明:随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的升高,絮凝体系中的絮体平均弦长和平均粒径都逐渐增加;当平均粒径达到极大值后,继续增加絮凝剂质量浓度或升高环境温度,体系浊度降低,絮体分形维数增大,在絮凝剂质量浓度为6mg/L和环境温度为60℃时絮凝效果较好;而后随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的上升,体系浊度略微升高,絮体分形维数略微减小。体系浊度和絮体分形维数呈现出良好的相关性。     

电絮凝处理压裂返排液中絮体及气泡的分形成长特征

利用絮体分形理论阐述了电絮凝处理胍胶压裂返排液中颗粒絮体和气泡的分形成长特征,研究了电絮凝时间对其形成的影响,用分形维数表征了处理时间对二者的影响及变化规律。结果表明,絮体形态、气泡粒径与其分形维数之间呈良好的正相关性,絮体分形维数Df达到1. 90后稳定,絮体聚集更加紧实,易于沉降;气泡的分形维数Df快速达到2. 0后不随处理时间延长而变化,其当量圆直径为36. 1～49. 9μm,产生微气浮作用,强化了絮体的快速分离。     

改性蛭石无机矿物絮凝剂的性能研究

以无机矿物材料蛭石为原料,通过酸改性制备蛭石絮凝剂,用此絮凝剂处理模拟废水、校园湖水以及食品厂生化废水,并与聚合氯化铝(PAC)絮凝剂的絮凝效果进行对比.由实验结果可知:酸改性的蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂具有几乎相同的絮凝效果,浊度去除率可达98%,以上,而在絮体的沉降性能上远优于PAC;蛭石絮凝剂中的可溶性盐和颗粒物因其电中和及范德华引力的协同效应,显示出较好的沉降性能和压缩性能,絮体达到沉降平衡后,其体积只有PAC的1/3;蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配,可有效地减少絮体体积,提高絮体沉降性能.     

再絮凝预处理对超滤膜的污染控制研究

试验针对混凝-沉淀-再絮凝-超滤组合工艺对水中有机物的强化去除效果和膜污染的控制效能展开研究.结果表明:再絮凝-超滤组合工艺对有机物的单元去除率可达26%,远高于传统的超滤膜组合工艺;同时,该工艺对有机物的去除主要体现在对中性亲水性有机物和分子量分别大于10kDa和小于1kDa的有机物方面,与传统超滤膜工艺有较大区别.当采用硫酸铝作为再絮凝剂,其投加量达到6.0mg/L时,统一膜污染指数(UMFI)达到最小(0.061 3m2/L),表明再絮凝预处理工艺能够更为有效地控制超滤膜的污染.Zeta电位的测试结果表明:再絮凝过程可使沉后水中残余的胶体Zeta电位降至0,从而减轻了膜表面对污染物的吸附;而再絮凝过程中微小絮体的形成也使得沉后水中颗粒物粒径增大,防止了膜孔堵塞现象的发生并使得形成的滤饼层结构较为松散,从而取得良好的超滤膜污染控制效果.     

高岭土对铜绿微囊藻的PAC强化絮凝去除技术

采用烧杯实验研究了用高岭土作前助凝剂提高PAC去除铜绿微囊藻的有效性.结果表明,经絮凝及30 min的沉淀后,藻细胞去除率都达到92%以上,水体剩余浊度低于1.0 NTU.进一步的正交实验结果表明,pH值是影响用PAC联用高岭土助凝去除铜绿微囊藻的主要因素,且以pH值为7.5～9时效果较好.以聚丙烯酰胺(PAM)为后助凝剂,当投加量达到0.5 mg/L时,可以进一步增加絮凝体体积和密实度,沉淀5 min即可使水体剩余浊度降到1.5 NTU以下,因此,联用投加高岭土、PAM 和PAC是适宜的强化絮凝除藻技术.     

聚硅铁短时混凝过滤应急工艺及效果

为保证污染的快速有效处理，基于聚硅铁(PSF)的优异混凝效果及其絮体的快速沉淀性能，以模拟生活污水为试验水样，对短时混凝沉淀工艺(短时工艺)的絮凝和沉淀时间等参数的选择及其对过滤的影响进行研究，对比研究聚硅铁和聚合氯化铝(PAC)在混凝过滤的短时和常规工艺下的去除效果，并利用扫描电镜对其絮体进行分析，最后观察短时工艺对于实际生活污水的处理效果。结果表明，在混凝沉淀试验中，絮凝2 min、沉淀3 min时的PSF短时工艺就能达到与常规工艺较为接近的污染物去除水平。投加量为0.162 mmol/L时，浊度和COD_Cr平均去除差异率分别为0.59%和11.5%。在过滤试验中，短时PSF工艺的滤后水水质稳定，平均COD_Cr去除率达到85.53%,比PAC短时工艺高了7.16%。扫描电镜图片表明短时PSF工艺的絮体比PAC絮体结构紧凑，颗粒粒径大，具有更好的絮凝沉淀效果。在处理实际生活污水的试验中，投加量达到0.162 mmol/L时，PSF短时工艺对于浊度和COD_Cr的去除效果比PAC短时工艺分别高了27.88%和11.11%。     

Ca2+对生物絮凝剂絮凝形态影响的研究

在生物絮凝剂的絮凝过程中,通过对各种絮凝条件下形成的絮体进行分析研究,发现Ca2 在絮凝过程中发挥着不可忽略的作用.一定浓度的Ca2 能降低颗粒的表面电荷,促进絮凝剂分子与颗粒之间的键合,并且在絮凝过程中Ca2 可以与某些颗粒发生晶格置换,使有机物晶体结构的有序性转好,有利于絮凝沉淀.     

Fractal characteristics of particle size distribution in dynamic flocculation process

This study selected polyaluminum chloride(PAC) coagulant to remove suspended particles in Kaolin suspension solution and used a turbidimeter and particle counter to monitor the flocculation process online and collected the experiment data. The experiments were conducted to study the dynamic distribution characteristics of suspended particles under different hydrodynamic conditions. The results show the self-similarity and scale invariance of particle size distribution. The study further proposed the concept of fractal dimension of particle size distribution and found out that fractal dimension changed in a similar way as residual turbidity did and could excellently indicate the variation of coagulation effect. Therefore, fractal dimension could be adopted to optimize the addition of coagulants and the quality of outflow could be further improved to reduce production costs.     

粉末碳与污泥回流强化混凝低温低浊水及残余铝

研究了粉末活性碳与聚铝混合污泥回流强化混凝对浊度、UV254和DOC去除效能;同时考察了回流对各种形态铝质量浓度的影响.结果表明,当聚合氯化铝和粉末炭的投加量分别为10、20 mg/L,粉末活性炭-聚铝混合污泥回流量为60 mL/L(回流比6%),pH值为8时,浊度去除率最大为78.5%;pH值为6.5～7.0时,DOC和UV254的最大去除率分别达29.6%和53.3%.回流工艺能强化去除浊度和有机物主要是由于回流污泥中不溶性金属氢氧化物的架桥和卷扫作用,以及回流污泥中和预投加PAC最大限度的吸附作用.回流污泥中的Al主要以颗粒形式粘附于絮体上,回流沉后水总余铝质量浓度高于常规工艺,但溶解态铝质量浓度均满足GB2006-2597生活饮用水卫生标准(<0.2mg/L).     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

Fractal and microscopic quantitative characterization of unclassified tailings flocs

A series of laboratory investigations are conducted to analyze the effect of flocculant type on the spatial morphology and microstructural characteristics of flocs during the flocculation and settling of tailings. Four flocculant types(i.e., ZYZ, JYC-2, ZYD, and JYC-1) are considered in this study. The fractal characteristics and internal structures of tailings flocs with different flocculant types and settlement heights are analyzed by conducting scanning electron microscopy and X-ray micro-computed tomography scanning experiments based on the fractal theory. Results show that unclassified tailings flocs are irregular clusters with fractal characteristics, and the flocculation effect of the four flocculant types has the following trend: ZYZ JYC-2 ZYD JYC-1. The size and average grayscale value of tailings flocs decrease with the increase in settlement height. The average grayscale values at the top and bottom are 144 and 103, respectively. The settlement height remarkably affects the pore distribution pattern, as reflected in the constructed three-dimensional pore model of tailings flocs. The top part of flocs has relatively good penetration, whereas the bottom part of flocs has mostly dispersed pores. The number of pores increases exponentially with the increase in settlement height. By contrast, the size of pores initially increases and subsequently decreases with the increase in settlement height.     

基于XDLVO理论的黏性泥沙絮凝模拟格子玻耳兹曼模型

引入XDLVO理论（extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory）描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮凝机理.模拟结果表明,不同黏土矿物的絮凝难易程度有所不同,伊利土最容易絮凝,其次是高岭土,蒙脱土絮凝能力最差,该絮凝沉降规律与前人的实验观测结论一致.     

聚合钛铁净水剂混凝效果及污泥沉降性能

以钛铁矿为原料制备聚合钛铁净水剂（I-PTF），并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析其微观特性。通过烧杯实验和污泥沉降实验研究I-PTF净水效果和污泥沉降性能，并利用荧光显微镜观察其污泥形貌。结果表明：I-PTF对COD_Cr的去除效果优于聚合氯化铝（PAC），在投药量为168 mg/L时，I-PTF对于CODCr的去除率比PAC高22%；与PAC相比，I-PTF的污泥体积减量率达到80%以上，其沉降速度也快，11 min左右即可沉降完成；I-PTF形成的絮团更加紧密，边界更加清晰。     

聚合钛铁净水剂混凝效果及污泥沉降性能

以钛铁矿为原料制备聚合钛铁净水剂（I-PTF），并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析其微观特性。通过烧杯实验和污泥沉降实验研究I-PTF净水效果和污泥沉降性能，并利用荧光显微镜观察其污泥形貌。结果表明：I-PTF对COD_Cr的去除效果优于聚合氯化铝（PAC），在投药量为168 mg/L时，I-PTF对于CODCr的去除率比PAC高22%；与PAC相比，I-PTF的污泥体积减量率达到80%以上，其沉降速度也快，11 min左右即可沉降完成；I-PTF形成的絮团更加紧密，边界更加清晰。     

EM富集培养液的絮凝特性试验研究

利用有效微生物（Effective Microorganisms,简称EM）的富集培养液进行絮凝试验。试验结果表明：（a）EM的富集培养液对于高岭土溶液有较好的絮凝效果,絮凝率达到80％左右,显示出广阔的应用前景;（b)影响EM富集培养液絮凝效果的因素包括EM富集培养液的投加量、高岭土溶液的浓度及pH值、絮凝反应时间;（c)最佳的控制条件是EM富集培养液的投加量3％、高岭土溶液的pH值3－6、絮凝反应的时间10min。     

次氯酸钠/过氧化氢法处理含铜绿微囊藻原水

以铜绿微囊藻实验室单培养液及其10倍稀释液为原水,pH分别为7.3、7.6,用NaOCl和H2O2作氧化剂,以663nm吸光度变化百分率为指标,分别研究了单独氧化及先应用NaOCl后续H2O2氧化处理、再对已处理过的水样分别投加PAC混凝去除铜绿微囊藻的效果.结果表明:在水中NaOCl、H2O2浓度分别为2.0、1.5mg/L条件下,NaOCl、H2O2、联合氧化处理原水和稀释水的去除率分别为82.2%、50%,83.3%、57.1%,92.2%、78.5%;再分别投加PAC,浓度为40mg/L,混凝沉淀后,单独投加氧化剂的水样的去除率均不超过90%,联合氧化后的水样的去除率达到100%.NaOCl或H2O2刺激藻细胞分泌保护性粘性物质,这些粘性物质包裹藻细胞形成沉降性能良好的聚集体,但对PAC混凝有不利影响,联合氧化改善了这些物质的特性而促进了混凝效果.