改性層狀硅酸鹽礦物-微生物復(fù)合新型絮凝材料研究.pdf

1、我國湖泊和水庫的富營養(yǎng)化程度已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，藍(lán)藻水華暴發(fā)的面積、頻度和強度及藻毒素的產(chǎn)生都呈現(xiàn)迅猛的增加趨勢。銅綠微囊藻是我國富營養(yǎng)化水體中的主要水華藍(lán)藻藻種，在富營養(yǎng)化水體中容易導(dǎo)致水華的暴發(fā)。絮凝去除藻類和富營養(yǎng)物質(zhì)是處理水華的有效方法，但目前常用的傳統(tǒng)絮凝劑聚合三氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）等在水處理中均易產(chǎn)生二次污染，PAC水解后產(chǎn)生的鋁離子通過飲用水進(jìn)入人體會導(dǎo)致貧血、脫發(fā)和大腦癡呆等多種疾病，PAM水解后產(chǎn)生的丙烯酸

2、和有機胺等有機污染物同樣危害人體健康。因此，如何研制一種二次污染小、絮凝效果好的新型環(huán)保型水處理絮凝劑是當(dāng)前水處理領(lǐng)域急待解決的重要課題。 本文以資源豐富的層狀硅酸鹽粘土礦物及各種改性劑為主要原料，制備改性粘土絮凝材料，研究改性粘土對水華優(yōu)勢藻種銅綠微囊藻及富營養(yǎng)水體污染物質(zhì)的絮凝去除效果，并進(jìn)行了改性層狀硅酸鹽礦物/微生物復(fù)合新型絮凝材料試驗，以及水環(huán)境中藻類及富營養(yǎng)物質(zhì)的吸附絮凝行為與機理研究。本試驗取得了較傳統(tǒng)絮凝劑更加

3、環(huán)保、價廉、高效的應(yīng)用效果，主要研究內(nèi)容和成果包括： 1、采用新的制備工藝，將天然粘土制備成改性粘土絮凝材料，進(jìn)行銅綠微囊藻絮凝效果對比試驗。各種改性粘土投加量為50mg/L時，對于吸光度A680nm=0．100的藻懸液，絮凝沉降4h后銅綠微囊藻的去除率比較：經(jīng)過各種改性后，除藻能力提高，基本都可以除藻80%以上。改性劑聚硅酸鐵改性粘土絮凝銅綠微囊藻效果優(yōu)于聚硅酸鋁、殼聚糖和聚丙烯酰胺改性粘土，其混凝能力強、絮體緊密、顆粒沉降

4、速度快，除藻率都達(dá)90%以上，其中改性粘土礦物中累托石、海泡石、凹凸棒石除藻能力較強。因聚硅酸鐵改性累托石絮體沉降體積較小，沉降時間短，沉降速度快。實驗選擇改性粘土累托石，改性材料聚硅酸鐵，改性劑與粘土用量配比1：10，聚硅酸鐵改性累托石投加量為50 mg/L左右，240min后，藻去除率達(dá)到95%以上，濁度由55．0NTU降到3．1 NTU，去除率達(dá)94．4%，絮凝效果顯著。 2、通過研究制備改性粘土的影響因素：礦漿濃度、改

5、性劑與粘土配比、酸化pH值、聚硅酸熟化時間、Si/Fe摩爾比、老化時間、投藥量等對銅綠微囊藻絮凝效果的影響，本試驗確定試驗條件為累托石礦漿濃度10%，pH為2，改性劑與累托石質(zhì)量配比為1：10，聚硅酸熟化45min，硅鐵摩爾比約為Si/Fe≈0．4，反應(yīng)老化90min。充分反應(yīng)后離心脫水形成改性泥備用，投加量在10mg/L左右，即可達(dá)到除藻率89．0%，濁度去除率90．4%。 3、微生物制劑除藻試驗，分別從除藻時間、微生物用量

6、及對藻毒素的去除上進(jìn)行研究，對比改性粘土，微生物處理所需時間較長、沉降效果較差，投加量5mg/L以上，10天后除藻率可達(dá)90%。微生物處理幾乎不產(chǎn)生底泥，可分解藻類，將其與改性累托石復(fù)配使用，可減少底泥，去除水華危害。復(fù)合絮凝材料投加，先加微生物活化液，再添加改性粘土，即方案2效果較好，除藻率89．3%，除濁率90．8%。改性粘土和枯草芽孢桿菌活化液都對微囊藻毒素MC-LR有明顯的去除作用。 4、改性粘土復(fù)合微生物在富營養(yǎng)水體

7、中應(yīng)用研究，隨著各種絮凝劑投加量的增加，處理漢江水、南湖水、生活污水的COD、TN、TP的去除率都隨之增加，微生物與改性累托石復(fù)合絮凝劑效果明顯較好，改性累托石處理漢江水效果也較傳統(tǒng)絮凝劑PAC要好。處理后水體達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)三種絮凝劑處理后，改性累托石和復(fù)合絮凝材料對自來水中鐵離子有一定去除作用，PAC對于水樣中的鐵含量基本沒有去除作用。投加量20mg/L時，改性累托石處理殘余鐵效果較好；投加量35mg/L時復(fù)合絮凝劑處理效果較好

8、；投加量繼續(xù)增加后，鐵含量變化不大。由此可以看出，聚硅酸鐵改性累托石及其復(fù)合材料在水溶液中溶出鐵離子現(xiàn)象不明顯，并且有一定繼續(xù)吸附鐵離子的能力，不會造成水體二次污染。 5、重復(fù)利用研究中，煅燒除去吸附的揮發(fā)有機質(zhì)后，二次使用改性累托石材料，除藻率、除濁率有所下降，投加量在50mg/L時，仍有除藻率89．2%、除濁率74．2%。三次使用改性累托石材料，除藻率80．1%、除濁率65．1%。因此，微生物降解后，改性累托石材料對水華優(yōu)

9、勢藻種銅綠微囊藻，還是具有較好的去除效果，可以進(jìn)行重復(fù)使用。處理效果相同的情況下，改性累托石復(fù)合微生物絮凝材料，處理水樣單位成本較低，具有明顯優(yōu)勢。 6、復(fù)合絮凝材料處理水華主要是兩個方面作用協(xié)同的效果，改性粘土迅速絮凝沉降水華藻類及其它懸浮物，微生物去除富營養(yǎng)物質(zhì)和藻毒素。改性粘土絮凝劑在絮凝過程中主要是通過雙電層壓縮、吸附電中和、吸附架橋和沉淀物網(wǎng)捕等四種絮凝機理來對水中微?；蚰z粒進(jìn)行凝聚、聚沉；枯草芽孢桿菌主要通過微生物