论文部分内容阅读
基于目前无机、有机混凝剂和复合混凝剂的研究利用,以及“强化混凝”工艺在给水处理中的现状。本论文在参考国内外大量相关资料文献和前期研究的基础上,以无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS),有机高分子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC),无机-无机复合混凝剂聚合硅酸硫酸铝(PASS),无机-有机复合混凝剂聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PAC-PDMDAAC)和聚合硫酸铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PFS-PDMDAAC)为混凝剂,选取持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)中的典型污染物一多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)作为处理对象,利用“强化混凝”的给水处理工艺,完成了对模拟水样中多氯联苯(PCBs)和水样浊度的去除效果研究。本论文在前人研究的基础上,以固相膜萃取(Solid Phase Extraction,SPE)对水样中的多氯联苯(PCBs)进行前处理,利用GC-3800气相色谱仪对多氯联苯(PCBs)进行检测,并对其检测方法进行改进优化(包括进样口温度、色谱柱温度、ECD检测器温度)。本论文以多氯联苯(PCBs)和浊度去除率为指标对体系强化混凝效能进行评价,以絮体分形维数和水样Zeta电位对实验结果进行验证,考察了混凝剂投药量、水样初始浊度、水样pH值、水力停留时间以及复配助凝剂(助凝剂种类、投加点、助凝剂投药量)等因素对不同混凝剂去除微污染水样中多氯联苯(PCBs)效能的影响,结合相关理论分析,得出提高体系混凝效能的最佳条件。本论文的具体研究内容及研究结果如下:(1)选取无机高分子混凝剂聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和有机高分子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)对目标水样(多氯联苯-高岭土模拟水样)强化混凝,对影响体系混凝效能的常见因素进行考察,利用粉末活性炭、未改性凹凸棒土和盐酸改性凹凸棒土复配混凝剂以提高体系混凝效能,结合絮体分形维数和水样Zeta电位对实验结果进行验证。结果表明,无机高分子混凝剂PAC、PFS更适用于低浊度(62-92NTU)微污染水体中PCBs的去除,且相比较PAC混凝剂,PFS混凝剂对水样中PCBs和浊度的去除效果更佳;对比无机高分子混凝剂,有机高分子混凝剂PDMDAAC对初始浊度为162-282NTU的中高浊度水样强化混凝的效果更佳;PAC、PFS混凝剂在投药量为11-17mg/L的范围内,对水样中PCBs的去除效果较理想,PDMDAAC混凝剂的最佳投药范围较窄,高于或低于最佳投药量,水样中PCBs和浊度的去除率均有明显的降低;水力停留时间是影响强化混凝效能的重要因素,通过调节慢速搅拌时间可以提高水样中PCBs的去除效果,随着慢速搅拌时间的延长,PAC、PFS、PDMDAAC混凝剂对水样中PCBs的去除率均先上升后略有下降;PAC、PFS、PDMDAAC混凝剂的水解形态不同,导致三者的最佳pH值范围不同,PAC、PFS混凝剂更适用于酸性水样,PDMDAAC混凝剂的最佳pH值范围较窄,其更适用于pH值为7.5的弱碱性水样;投加助凝剂可以有效提高PAC、PFS、PDMDAAC混凝剂对PCBs和浊度的去除效果,对比粉末活性炭和未改性凹凸棒土,盐酸改性的凹凸棒土更为有效地提高体系的混凝效能,且其取材方便,造价低于粉末活性炭,综合考虑,酸改性凹凸棒土具有更为广阔的应用前景。(2)以硅酸钠和硫酸铝为原料制备无机-无机复合混凝剂聚合硅酸硫酸铝(PASS),采用强化混凝的给水处理工艺,对微污染水体中PCBs及浊度去除效果进行研究。考察了 PASS混凝剂投药量、水样初始浊度、慢速搅拌时间、水样pH值等因素对PCBs和浊度去除效果的影响。结果表明,投药量为1.1mL/L,慢速搅拌时间为15min时,PCBs的去除率可以达到77.39%-90.19%,浊度去除率也达到最佳;水样初始浊度的升高使PCBs的去除率呈不断上升的趋势,但上升幅度逐渐减小,表明无机-无机复合混凝剂PASS更适用于中高浊度水体中PCBs和浊度的去除;相比于单一混凝剂,无机-无机复合混凝剂PASS最佳pH值范围增大,当水样呈弱酸性(pH值为6.5)时,PCBs和浊度去除率达到最佳。结合絮体分形维数和水样Zeta电位,对实验数据进行验证,表明实验结果准确无误。(3)以聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为原料,分别制备固含量为0.8mg/mL的无机-有机复合混凝剂PAC-PDMDAAC、PFS-PDMDAAC,对“多氯联苯-高岭土”模拟水样强化混凝,完成对影响体系混凝效能常见因素的优化。结果表明,无机-有机复合混凝剂PAC/PFS-PDMD AAC的无机组分与有机组分质量比为5: 1时,复合混凝剂PAC/PFS-PDMDAAC的混凝效能最佳;复合混凝剂PAC/PFS-PDMDAAC可有效改善无机高分子混凝剂PAC、PFS吸附电中和及吸附架桥能力弱、水解反应不稳定、投药量大等缺点,以及单独使用有机高分子混凝剂PDMDAAC对微污染水体中PCBs进行去除时最佳投药范围和最佳pH值范围窄的问题;无机-有机复合混凝剂PAC/PFS-PDMDAAC与无机-无机复合混凝剂PASS相比,无机-有机复合混凝剂PAC/PFS-PDMDAAC具有投药量低、对水样中PCBs去除率高的优点;且无机-有机复合混凝剂PAC/PFS-PDMDAAC与其他混凝剂相比较,更适用于高浊度水样(500-600NTU)中PCBs的消除。