聚合铝铁混凝剂对混凝—微滤工艺膜污染影响的试验研究
随着水源水质不断的恶化和饮用水标准日益严格，混凝-微滤工艺因其能够高效去除对水中天然有机物(NOM)作为一种微污染源水处理新技术引起了人们的广泛关注。本研究采用实验室共聚法制备聚合氯化铝铁(PAFC: Al3+/Fe3+=8∶1、4∶1、2∶1)以及聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC)，通过烧杯实验确定五种混凝剂的最佳混凝条件及PAFC的最佳Al3+/Fe3+比;分析聚合氯化铝铁(PAFC:Al3+/Fe3+=8∶1、4∶1、2∶1)、PAC和PFC在不同投加量(0.04、0.08、0.12mmol/L)条件下形成的混凝凝聚体的结构特性规律及对出水水质和膜污染的影响;考察不同微滤速度(30ml/min、60ml/min)和不同膜孔径(0.22μm、0.15μm)条件对天然有机物-腐植酸去除率和膜污染的影响。所得结论如下: (1)采用不同混凝工艺处理含天然有机物-腐植酸的原水，因PAFC水解的络合产物比单一铁铝的水解产物更复杂且具有更强的电中和与吸附能力，与PAC和PFC的混凝机理不同，在腐植酸去除率和缓解膜污染方面与PAC和PFC相比有很大的优势。比较不同Al3+/Fe3+的PAFC混凝效果，PAFC8∶1的最优投药范围为0.08～0.10mmol/L，沉淀30min腐植酸的去除率为92.38％，微滤后去除率96.97％。PAFC4∶1、PAFC2∶1和PAC的最优投药量为0.08mmol/L，对腐植酸的去除率分别为90.9％、90.9％、87.89％，微滤后去除率分别为95.81％、91.92％、94.98％。PFC的最优投加量为0.2mmol/L，腐植酸的去除率89.05％，微滤后去除率为91.36％。 (2)通过分析Al3+/Fe3+对PAFC稳定性的影响，选定PAFC(Al3+/Fe3+=8∶1、4∶1、2∶1)、PAC的三种投加量(0.04、0.08、0.12mmol/L)及PFC(0.12、0.16、0.2mmol/L)进行混凝凝聚体特性规律的研究。试验表明，不同Al3+/Fe3+的PAFC因其水解产物不同，混凝凝聚体的颗粒粒径和分形维数也有明显差异。PAFC凝聚体粒径随铁含量的增加颗粒粒径增大，铁含量小的粒径增涨幅度慢，大小与PAC相近(208.93～316.22μm)，且分形维数相对较高(2.72～2.81)，尤其PAFC8∶1的分形维数在三种投加量条件下均很高，对膜污染的影响最小，PFC的颗粒粒径虽大（316～549.54μm），分形维数(2.6)均小于PAFC。 (3)混凝-微滤过程中的膜污染受混凝剂种类、投药量、微滤速度和膜孔径的共同影响。对于PAFC8∶1，投药量为0.08mmol/L时膜通量下降最慢，而另外两种PAFC的最佳投药量为0.12mmol/L。相同预混凝条件下，比较不同微滤速度和不同膜孔径对膜污染的影响，发现Al3+/Fe3+为8∶1时微滤速度越快，孔径越大，膜通量衰减越慢，膜污染程度越小，Al3+/Fe3+为2∶1时微滤速度越慢，孔径越小，膜污染越轻。综合考虑膜污染的影响因素对实际应用中的膜污染控制有很好的指导意义。
聚合铝铁混凝剂;混凝-微滤工艺;膜污染;水处理
北京交通大学
硕士
环境科学与工程
王锦
2014
中文
X703
68
2014-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）