聚合铝盐混凝剂混凝除藻机理与强化除藻措施

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1、聚合铝盐混凝剂混凝除藻机理与强化除藻措施雷国元，张晓晴，王丹鸶(武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北武汉430081)摘要：针对微污染水处理中藻细胞的去除，研究聚合氯化铝形态分布对混凝除藻效率的影响。结果表明，混凝剂水解产物中，中等聚合物含量影响混凝过程中藻细胞去除率。中等聚合物含量越大，藻细胞去除率越高；在一定条件下，藻细胞去除率与中等聚合物含量线性相关，混凝出水中残铝含量与单体和低聚物含量线性相关。对聚合氯化铝，中等聚合物含量与碱化度线性相关。适量加聚磷酸根、硅酸根可以提高混凝除藻效率，并能显著降低混凝出水中残铝含量，所阐述

2、的混凝除藻机理可以较好地解释实验现象。关键词：微污染水；水处理；混凝剂；藻细胞；除藻机理中图分类号：TU991．2文献标识码：A文章编号：1004—6933(2007)05—0050-05我国许多饮用水水源地呈微污染状况，水中藻类生物大量繁殖会产生藻毒素，使水产生异味，增加消毒副产物量。随着水质标准的逐渐提高，微污染水处理是给水处理领域里一个重要课题。我国绝大多数水厂都采用“混凝一过滤”工艺来处理源水，研制与使用高效混凝剂除藻，利用现有工艺流程来改善水质，是技术经济上最有效的措施。微污染水中藻细胞数量多、密度小、活性高，比无机颗

3、粒物难以去除。但是，过去研制混凝剂时都是以无机颗粒物去除指标来表征其性能，未涉及藻细胞、有机物的去除效果。强化混凝除藻，混凝出水中残铝浓度可能因混凝剂剂量增加而上升。所以，本文针对微污染水处理中藻细胞的去除和混凝出水中残铝浓度的控制，以聚合氯化铝为对象，研究药剂形态分布、阴离子加聚对混凝的影响，为微污染水处理药剂的开发提供理论基础。1材料与方法1．1药剂制备制备聚合氯化铝(PAC)步骤为：配制浓度为1mol／L的A12O3·6H20储备液，按配制浓度吸取12．5mL的铝储备液于500mL的烧杯中，加入适量蒸馏水，在强烈搅拌条件下

4、(300r／min)缓缓滴加浓度为1mol／L的氢氧化钠溶液，滴加速度控制在0．5mL／min，以避免局部生成沉淀，滴加碱量由所配药剂的碱化度B决定(B=[OH一]／[A13＋])；反应完毕后，继续搅拌120min，再定容成0．25L，溶液的铝浓度为0．05mol／L；室温熟化24h后，置于冰箱内(4℃)保存待用。阴离子加聚步骤为：按设定的碱化度滴加碱完毕后，在搅拌条件下，按照所配药剂的磷铝摩尔比(np/Al)缓慢滴加一定量磷酸根(磷酸二氢钾)溶液(0．1mol／L)，滴加速度为0．5mL／min，定容后即制备出聚磷氯化铝(PP

5、AC)混凝剂。氯化铝溶液和活性硅酸溶液按照所配药剂的硅铝摩尔比(nsi/Ai)在搅拌条件下混合，定容后即制备出聚硅氯化铝(PSAC)混凝剂。溶液的铝浓度均为0．05mol／L。1．2药剂溶液形态分布测定用A1－Ferron逐时络合比色法测定药剂溶液形态分布，该方法是基于显色剂Ferron与铝水解聚合物反应速度的差异，将水解铝溶液中的各种形态划分为3类：Ma表示自由离子、单体及低聚羟基物，实验中把在1min内与Ferron发生反应的部分划分为Ma；Mb表示中等聚合物，实验中把在120min内与Ferron发生反应的部分划分为Mb；

6、Mc表示高聚物及溶胶，实验中把在120min内不与Ferron发生反应的部分划分为。一般认为Mb是混凝过程中的活性成分，其中Mb的絮凝能力最强；Mc反映药剂的稳定性，Ma含量高，稳定性差。溶液中3类形态的质量分数分别用Aa.Ab、Ac表示。1．3实验用水用铜绿微囊藻模拟实际富营养化水中的藻类生物。用BGll培养基培养纯铜绿微囊藻。取对数期生长的藻液，按一定比例稀释到曝气后的自来水中(曝气24h)，自来水曝气是为了消除水中余氯对藻细胞活性的影响。水样的叶绿素值a质量浓度为220～280ng／L，pH值为8．6左右。考察碱化度对除藻

7、效率的影响时，另用实际富营养化湖水进行平行实验。实际富营养化湖水取自武汉某湖，湖水中有胶球藻、小球藻、栅裂藻、月形藻、微囊藻等，主要是胶球藻和小球藻，叶绿素a质量浓度在50—280ug／L，用其做实验可以较好地表征药剂在混凝过程中对微型藻的去除能力。1．4混凝实验混凝实验在JJ一4六联电动搅拌器上进行，取lL水样于烧杯中，投加混凝剂，先快速搅拌(300r／min，1min)，再慢速搅拌(60r／min，10min)，停止搅拌后静置20min，取上清液测定叶绿素a浓度，以叶绿素去除率代表藻去除率。药剂剂量以每升原水添加的铝离子毫摩

8、尔数计，即mmol／L。1．5测定方法叶绿素a质量浓度的测定方法见文献；浊度测定按IS0．7027-1984规定进行；含藻水投加混凝剂后，快速搅拌5s，立即取样用JS94G+型微电泳仪(上海中晨数字技术设备有限公司生产)测定藻细胞的Zeta电位，测定10次后取平