基于松花江水源水絮凝沉淀工藝的微生物絮凝劑凈水效能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、絮凝沉淀是給水處理工藝中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而絮凝劑的應用是該技術(shù)的核心,其性能直接決定絮凝處理效果、絮凝工藝運行費用和后續(xù)工藝處理負荷。絮凝沉淀工藝中存在常規(guī)絮凝劑處理效率偏低,絮體沉降性能差等工程問題,特別在處理低溫低濁水時問題尤為突出,因此,研制新型高效、環(huán)境友好型水處理劑成為絮凝劑發(fā)展的新方向。微生物絮凝劑因其安全無毒、無二次污染、絮凝效率高的特性,具有良好的應用前景,但目前很少有研究將微生物絮凝劑應用于給水處理領(lǐng)域。本研究基于

2、對水處理劑開發(fā)及應用的實際要求,以微生物絮凝劑(CBF)與聚合氯化鋁鐵(PAFC)為材料,制備出新型生物復合絮凝劑PAFC-CBF,研究其防腐保質(zhì)性能及絮凝機理,開展了基于絮凝沉淀工藝的微生物絮凝劑強化絮凝處理水源水效能研究,為微生物絮凝劑大規(guī)模應用奠定理論基礎及技術(shù)支持。
  CBF對地表水源水濁度及色度均具有良好的去除效果,在最佳條件下,CBF對濁度去除率達到91.99%,色度去除率達到73.33%。通過L16(45)正交實驗

3、,研究微生物絮凝劑CBF投加量、助凝劑CaCl2投加量、pH、水力條件和沉降時間5個因素對低溫低濁水絮凝效果的影響。結(jié)果表明,最佳的絮凝條件為:絮凝劑投加量為20mg/L;助凝劑CaCl2(10%,w/v)的投加量為1.5mL/L;pH值為8.0;水力條件為攪拌速度160r/min,攪拌時間40s;沉降時間30min。
  以PAFC和CBF為原料,通過機械混合制備出不同復合比的一系列生物復合絮凝劑PAFC-CBF,PAFC-CB

4、F為帶天然發(fā)酵香味的淡棕色液體,帶少量不溶物。通過紅外光譜特征峰、XRD衍射峰以及SEM分析對比,表明CBF成功嵌入PAFC,形成新的復合絮凝劑,且具有兩者共同的特征結(jié)構(gòu)。在微絮凝劑防腐保質(zhì)性能實驗中,通過對絮凝率、細菌總數(shù)和防腐劑市場價格等指標的考察,結(jié)果表明當添加0.50g/L山梨酸鉀,或添加0.125g/L山梨酸鉀+0.063g/L對羥基苯甲酸丙酯鈉復合防腐劑時,均能延長PAFC-CBF保質(zhì)期到12個月,有效解決其保質(zhì)時間相對較短

5、問題,為PAFC-CBF大規(guī)模應用奠定基礎。
  對生物復合絮凝劑PAFC-CBF在不同絮凝條件下處理水源水的絮凝效果及絮凝特性進行研究,包括[Al+Fe]的形態(tài)分布、絮體的電荷特性、絮體形貌與尺寸、絮體破碎與恢復特性等。結(jié)果顯示,PAFC-CBF對水源水中的污染物具有明顯的去除效果?;趯ι飶秃闲跄齽㏄AFC-CBF絮凝特性分析的基礎上,進一步闡明生物復合絮凝劑的絮凝機理。其絮凝作用機理為:首先,PAFC的吸附電中和作用使水中

6、膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚,部分形成微絮體;其次,CBF本身帶有多種活性官能團,如-NH2、-COOH、-OH等,能通過氫鍵、共價鍵等作用與脫穩(wěn)的膠體顆粒吸附結(jié)合,由于CBF為兩性物質(zhì),其本身帶多種負電荷基團,能通過離子鍵和范德華力與PAFC結(jié)合,絮凝形成較大絮體,但沉降性能較差;最后,由于CBF分子鏈上帶有大量相同電荷基團,之間形成斥力,使大分子物質(zhì)充分展開,橋聯(lián)作用得到充分發(fā)揮,最終形成粒徑較大、沉降性能良好的大絮體。生物復合絮凝劑PAFC-

7、CBF是在幾種絮凝機理的作用下充分發(fā)揮各自的特點,共同到達協(xié)同增效作用。
  通過對PAFC、CBF復合投加比例及投加方式處理水源水效能的研究。證明PAFC-CBF、PAFC+CBF絮凝性能優(yōu)于單獨投加PAFC、CBF+PAFC,并可以在較低投加量下獲得相對較好的絮凝效果。進一步證明了投加適量CBF不會引起有機物增加,并對有機物去除有良好的強化絮凝作用。開發(fā)設計出一套絮凝沉淀設備,并基于該絮凝沉淀工藝開展了CBF強化絮凝處理各季節(jié)

8、地表水源水效能研究。結(jié)果表明,微生物絮凝劑與PAFC復配后在不同季節(jié)均對濁度、色度、TOC、UV254有較好去除效果,絮凝過程中CBF能夠起到良好的助凝增效作用。最佳復配濃度總體來看出現(xiàn)在CBF的投加量1-2mg/L范圍內(nèi),綜合水質(zhì)、經(jīng)濟及技術(shù)因素等因素考慮:冬季低溫期時,最佳復配濃度為CBF1mg/L與PAFC15mg/L,濁度去除率達到70.37%,色度去除率為47.37%,TOC去除率38.56%,UV254去除率37.44%;夏

9、季高溫期時,確定最佳CBF與PAFC的投藥量為2mg/L和15mg/L,濁度去除率達到95.20%,色度去除率為83.33%,TOC去除率56.32%,UV254去除率48.61%;春秋轉(zhuǎn)換期時,最佳復配濃度為CBF1mg/L與PAFC15-20mg/L,濁度去除率87.62%-90.56%,色度去除率80.00%-83.33%,TOC去除率37.53%-39.44%,UV254去除率64.62%-65.82%。
  菌落總數(shù)隨著

10、春、夏、秋、冬的變化,出現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象,夏季菌落總數(shù)最大,接近6×104CFU/mL;而冬季菌落總數(shù)最小,僅為550CFU/mL,而在春季、秋季典型季節(jié)轉(zhuǎn)化期,菌落總數(shù)在1.6×1044CFU/mL-1.7×10CFU/mL之間。四個時期中,PAFC與CBF復配使用對菌落總數(shù)的去除效果均顯著,去除效果顯著高于單獨投加PAFC處理組。在工藝運行過程中,不同時期不同運行條件過程中微生物群落發(fā)生明顯變化,存在較大的微生物群落差異,證明了

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