強化混凝工藝對微污染水體中多氯聯苯的處理效能研究.pdf

1、基于目前無機、有機混凝劑和復合混凝劑的研究利用，以及“強化混凝”工藝在給水處理中的現狀。本論文在參考國內外大量相關資料文獻和前期研究的基礎上，以無機高分子混凝劑聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)，有機高分子混凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)，無機-無機復合混凝劑聚合硅酸硫酸鋁(PASS)，無機-有機復合混凝劑聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PAC-PDMDAAC)和聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PFS-PD

2、MDAAC)為混凝劑，選取持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）中的典型污染物—多氯聯苯(Polychlorinatedbiphenyls，PCBs)作為處理對象，利用“強化混凝”的給水處理工藝，完成了對模擬水樣中多氯聯苯(PCBs)和水樣濁度的去除效果研究。本論文在前人研究的基礎上，以固相膜萃取(Solid Phase Extraction，SPE)對水樣中的多氯聯苯(PCBs)進行前

3、處理，利用GC-3800氣相色譜儀對多氯聯苯(PCBs)進行檢測，并對其檢測方法進行改進優(yōu)化（包括進樣口溫度、色譜柱溫度、ECD檢測器溫度）。
　　本論文以多氯聯苯(PCBs)和濁度去除率為指標對體系強化混凝效能進行評價，以絮體分形維數和水樣Zeta電位對實驗結果進行驗證，考察了混凝劑投藥量、水樣初始濁度、水樣pH值、水力停留時間以及復配助凝劑（助凝劑種類、投加點、助凝劑投藥量）等因素對不同混凝劑去除微污染水樣中多氯聯苯(PCBs

4、)效能的影響，結合相關理論分析，得出提高體系混凝效能的最佳條件。本論文的具體研究內容及研究結果如下:
　　(1)選取無機高分子混凝劑聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)和有機高分子混凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)對目標水樣（多氯聯苯-高嶺土模擬水樣）強化混凝，對影響體系混凝效能的常見因素進行考察，利用粉末活性炭、未改性凹凸棒土和鹽酸改性凹凸棒土復配混凝劑以提高體系混凝效能，結合絮體分形維數和水樣Zeta電位對實

5、驗結果進行驗證。結果表明，無機高分子混凝劑PAC、PFS更適用于低濁度(62-92NTU)微污染水體中PCBs的去除，且相比較PAC混凝劑，PFS混凝劑對水樣中PCBs和濁度的去除效果更佳;對比無機高分子混凝劑，有機高分子混凝劑PDMDAAC對初始濁度為162-282NTU的中高濁度水樣強化混凝的效果更佳;PAC、PFS混凝劑在投藥量為11-17mg/L的范圍內，對水樣中PCBs的去除效果較理想，PDMDAAC混凝劑的最佳投藥范圍較窄，

6、高于或低于最佳投藥量，水樣中PCBs和濁度的去除率均有明顯的降低;水力停留時間是影響強化混凝效能的重要因素，通過調節(jié)慢速攪拌時間可以提高水樣中PCBs的去除效果，隨著慢速攪拌時間的延長，PAC、PFS、PDMDAAC混凝劑對水樣中PCBs的去除率均先上升后略有下降;PAC、PFS、PDMDAAC混凝劑的水解形態(tài)不同，導致三者的最佳pH值范圍不同，PAC、PFS混凝劑更適用于酸性水樣，PDMDAAC混凝劑的最佳pH值范圍較窄，其更適用于p

7、H值為7.5的弱堿性水樣;投加助凝劑可以有效提高PAC、PFS、PDMDAAC混凝劑對PCBs和濁度的去除效果，對比粉末活性炭和未改性凹凸棒土，鹽酸改性的凹凸棒土更為有效地提高體系的混凝效能，且其取材方便，造價低于粉末活性炭，綜合考慮，酸改性凹凸棒土具有更為廣闊的應用前景。
　　(2)以硅酸鈉和硫酸鋁為原料制備無機-無機復合混凝劑聚合硅酸硫酸鋁(PASS)，采用強化混凝的給水處理工藝，對微污染水體中PCBs及濁度去除效果進行研究。

8、考察了PASS混凝劑投藥量、水樣初始濁度、慢速攪拌時間、水樣pH值等因素對PCBs和濁度去除效果的影響。結果表明，投藥量為1.1mL/L，慢速攪拌時間為15min時，PCBs的去除率可以達到77.39％-90.19％，濁度去除率也達到最佳;水樣初始濁度的升高使PCBs的去除率呈不斷上升的趨勢，但上升幅度逐漸減小，表明無機-無機復合混凝劑PASS更適用于中高濁度水體中PCBs和濁度的去除;相比于單一混凝劑，無機-無機復合混凝劑PASS最佳

9、pH值范圍增大，當水樣呈弱酸性(pH值為6.5)時，PCBs和濁度去除率達到最佳。結合絮體分形維數和水樣Zeta電位，對實驗數據進行驗證，表明實驗結果準確無誤。
　　(3)以聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)和聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)為原料，分別制備固含量為0.8mg/mL的無機-有機復合混凝劑PAC-PDMDAAC、PFS-PDMDAAC，對“多氯聯苯-高嶺土”模擬水樣強化混凝，完成對影響體系混凝效能常見

10、因素的優(yōu)化。結果表明，無機-有機復合混凝劑PAC/PFS-PDMDAAC的無機組分與有機組分質量比為5∶1時，復合混凝劑PAC/PFS-PDMDAAC的混凝效能最佳;復合混凝劑PAC/PFS-PDMDAAC可有效改善無機高分子混凝劑PAC、PFS吸附電中和及吸附架橋能力弱、水解反應不穩(wěn)定、投藥量大等缺點，以及單獨使用有機高分子混凝劑PDMDAAC對微污染水體中PCBs進行去除時最佳投藥范圍和最佳pH值范圍窄的問題;無機-有機復合混凝劑P