新型混凝剂多元聚硅氯化铝铁的研制及其在城市污水处理中的应用

摘要

随着经济的发展,水资源问题日益突出,已经成为制约社会和经济发展的关键因素之一.该文主要针对城市生活污水的强化一级处理而研制出了一种新型混凝剂多元聚硅氯化铝铁.这种混凝剂是以铁铝为辅,以纳米硅颗粒为主的一种新型、高效、廉价的混凝剂.通过控制硅酸的聚合度将硅颗粒直径控制在20~100nm,然后将铝盐大分子或铁铝大分子接枝在其表面,使聚硅酸参与铝盐和铁盐的水解过程,发挥聚硅酸的吸附作用和聚合阳离子的架桥作用.同时,加入超微粉吸附剂如粉末活性炭、活性粘土、硅藻土等,发挥其协同作用.我们主要从pH值、温度、盐基度、二氧化硅含量等方面研究了对这种新型混凝剂的影响因素.通过反应条件的比较和优化,确定了最佳的反应条件和工艺路线.结果表明,在硅酸聚合过程中将pH值控制在4~5、二氧化硅含量控制在0.5~2.5％、氧化铝含量为8~10％,氧化铁含量为2~4％,混凝剂具有最佳的混凝性能.另外,考查了盐基度对这种新型混凝剂的性能影响以及混凝剂的适用性.我们以曲阳污水厂的生活污水为研究对象,将这种混凝剂与常规的聚铝、聚铁、硫酸铝等混凝剂进行了比较,结果表明这种混凝剂无论从混凝性能、所产生的污泥量、经济性,还是残余铁、铝离子对环境的影响等方面都优于常规的混凝剂.对CPD、SS、氨氮、总磷等指标的去除率比常规药剂高10~20％,沉淀后的剩余污泥量少10~15％,而成本与聚合氯化铝相差无几,残余铁铝离子含量大大降低.另外,我们对这种混凝剂在处理低温低浊度原水方面进行了初步的研究.

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摘要

ABSTRACT

第一章综述

1.1我国城市污水处理概况

1.2国内外城市生活污水化学处理的发展

1.2.1城市污水强化一级处理工艺的特点

1.2.2城市污水强化一级处理工艺与效果

第二章国内外混凝剂的发展情况

2.1常用的几种混凝剂情况简介

2.1.1聚合氯化铝(Poly aluminum chloride)

2.1.2聚合硫酸铁(Poly ferric sulfate)

2.1.3聚丙烯酰胺

2.1.4聚合硅酸

2.2国内外强化一级处理所使用的混凝剂

2.2.1无机混凝剂

2.2.2有机高分子絮凝剂及其复配使用

2.2.3微生物絮凝剂

2.2.4其它絮凝剂

2.3国内外聚合硅酸系列混凝剂的发展情况

2.3.1聚合硅酸铝

2.3.2聚合硅酸铁

2.3.3聚合硅酸铝铁

第三章课题的形成和研究的内容

3.1课题的形成

3.2研究内容

第四章多元聚硅氯化铝铁混凝剂的合成

4.1合成原理

4.2合成的理论基础——聚合氯化铝形态结构研究

4.2.1Al(Ⅲ)在溶液中的形态分布

4.2.2 Al13的形态

4.2.3 Al13的应用

4.3多元聚硅氯化铝铁的结构通式

4.4合成方法

4.4.1试剂

4.4.2仪器

4.4.3主要分析方法

4.4.4产品的实验室合成

4.4.5产品的工艺合成路线

4.5结论

第五章多元聚硅氯化铝铁混凝剂的应用

5.1在化学强化一级处理中的应用

5.1.1上海市城市排水系统概况

5.1.2混凝剂混凝性能比较

5.1.3混凝剂产生污泥量比较

5.1.4混凝剂对环境的影响

5.2在处理低温低浊度原水方面的应用

5.2.1研究背景

5.2.2混凝性能

5.2.3结论

参考文献

致谢