聚合硅酸鋁鐵與聚合氯化鋁混凝除藻比較研究針對武漢市蓮花湖湖水,采用聚合硅酸鋁鐵(PAFSC)和聚合氯化鋁(PAC)進行混凝實驗,比較了兩種混凝劑的混凝效果及原水處理前后藻類群落變化。
主要結論如下:
(1)無論在低投加量還是在高 投加量時,PAFSC 的除藻、除濁效果均明顯優于PAC。聚合硅酸鋁鐵與聚合氯化鋁投加量增加時,兩 種混凝劑對原水Chl-a 和濁度的去除率均呈現先迅速上升再趨于平緩的過程;
(2)PAFSC 在去除藻類細 胞、濁度方面均優于PAC;(3)PAFSC 混凝處理微囊藻為主體的水華原水時,其效果比PAC 更好。文 章研究后表明:PAFSC 是一種新型混凝劑,其混凝效果明顯優于PAC,當水體以微型藻為主時, 可使用PAFSC 替代PAC,能提高混凝效果。 [關鍵詞]聚合硅酸鋁鐵;聚合氯化鋁;燒杯實驗;藻類群落結構;混凝除藻機理 有害“藻華”的頻繁暴發和由此產生的藻毒素污染等,使治理藻類污染成為當今國內外努力探索的 一大難題 [1-2] 。
混凝處理法是常見應急除藻技術。聚合氯化鋁(PAC)是目前水處理中被廣泛應用的混凝 劑之一,其混凝效果優于常用無機混凝 。聚合硅酸鋁鐵(PAFSC)是一種新型無機高分子混凝劑,具有混凝效果好、沉降速度快和穩定性好等優點。PAFSC 用于處理造紙廢水 等諸多方面已有研究,但在混凝除藻方面未見涉及。文章采用PAFSC PAC對水華原水進 行混凝處理,從葉綠素 和濁度處理率兩方面比較了兩種混凝劑的除藻性能,并研究了原水處理前后藻類群落的變化。 材料與方法1.1 實驗材料 1.1.1 試劑 NaOH,HCl,丙酮等均為分析純;聚合氯化鋁(PAC),Al 含量為15.6%,鹽基度B=1.4(青島 鈺泉環保有限公司);聚合硅酸鋁鐵(PAFSC),Si/Al/Fe 摩爾比:2104, 度7.5 %(實驗室制備)。 1.1.2 原水水樣節 武漢市蓮花湖湖水 蓮花湖是一個典型城市淺水湖泊,因湖體較小,自凈能力較差,目前水質已降 為類,近年來夏秋季經常暴發藍藻水華。 1.1.3 分析儀器 722型光柵分光光度計(北京光學儀器廠),ZR-326混凝實驗攪拌機(), XSP-02MA 生物顯微鏡。
1.2 實驗方法 向原水中分別投加一定量的混凝劑,進行燒杯實驗。分別測定原水處理前后的葉綠素 含量和濁度,從這兩個方面比較PAFSC 與PAC 的除藻效果,并通過鏡檢分析原水處理前后藻類群落變化 :參照《湖泊生態調查觀測與分析》測定。(2)濁度的測定 :參照《水和廢水檢測分析方法(第四版)》測定。(3)燒杯實驗:在800 mL 燒杯中加入原水500 mL,加入一定量混凝劑,用ZR-326 混凝實驗攪拌機 攪拌,快速(100 r/min)攪拌3 min,然后慢速(30 r/min)攪拌20 cm處取樣,測定樣品的Chl-a 的含量和濁度。 結果與討論2.1 兩種混凝劑除藻效果與分析 經測定,原水Chl-a 含量為0.285 mg/L,濁度為29NTU。 兩種混凝劑投加量與葉綠素a、濁度去除率的關系見圖1 4060 80 100 1012 混凝劑投加量/(mgL -1 PACPAFSC 混凝劑投加量與葉綠素a去除率關系 可知,隨著投加量增加,兩種混凝劑對原水Chl-a和濁度的去除率均呈現先迅速上升 再趨于平緩的過程。無論在低投加量還是在高投加量時,PAFSC 的除藻、除濁效果均明顯優于PAC。 PAFSC mg/L時Chl-a 和濁度去除率均基本達到更高值,分別為94.1 %、90.1 當PAC投加量為10.0 mg/L 時Chl-a 和濁度去除率才分別達到88.3 %、86.2 %。實驗表明:兩種混 凝劑過量投加時,Chl-a、濁度去除率均會趨于平穩;PAFSC 聚合物分子長度和分子量均高于 PAC, 故在聚合物橋聯、網捕去除藻類細胞、濁度物質能力方面,PAFSC 強于PAC。 2.2 投加混凝劑對藻類群落的影響與分析 原水中檢出浮游藻類6 門25 屬35 種,其中綠藻門10 屬14 種,藍藻門10 屬13 種。藻類優勢種為藍藻門的銅綠微囊藻、不定微囊藻,裸藻門的尾裸藻。藍藻門在數量上占優勢,局部形成藍藻水華。 原水經PAFSC 混凝處理之后,水樣中檢出的藻類有尖細柵藻、彎曲柵藻、微小色球藻、小形色球 藻;原水經PAC 混凝處理之后,水樣中檢出的藻類有尖細柵藻、彎曲柵藻、微小色球藻、小形色球藻、 單角盤星藻、銅綠微囊藻、不定微囊藻、水華微囊藻、嚙蝕隱藻、卵形隱藻。實驗證明PAFSC 和PAC 對藻類優勢的處理效果差異較大,經PAFSC 處理后3 種藻類優勢種均被去除,而經PAC 處理后還有 種藻類優勢種未能去除,即銅綠微囊藻和不定微囊藻?;炷幚硪晕⒛以鍨橹黧w的水華原水,PAFSC的效果比PAC 更好。 為比較兩種混凝劑對不同級別藻類的處理效果,將不同級別藻類進行歸類比較,見表1。 兩種混凝劑對不同級別藻類的處理比較類別 原水 PPFS 混凝處理后 PAC 混凝處理后 尺寸/m 1011 1012 服務有機硅氟行業開創信息傳播新天地 106技術研究 可知,原水中10~50m和大于150 m尺寸的藻類數多,都為12 種,隸屬于10 門;其次是50~150m尺寸的藻類,有11 種,隸屬于10 門;而小于10m尺寸的 藻類數為0。原水經PAFSC、PAC 混凝處理之后,大于150 m尺寸的藻類均會消失掉;PAFSC混凝 處理之后,50~150 m尺寸的藻類僅有1 種,10~50m尺寸的藻類有1 種;PAC混凝處理之后,50~150 m尺寸的藻類有1 種,10~50m尺寸的藻類有2 通過對原水處理前后藻類群落變化的研究,可得出以下幾點:
(1)PAC對于銅綠微囊藻和不定微囊 藻的混凝處理效果明顯不及 PAFSC,投加混凝劑處理以微囊藻為主體的水華原水時,PAFSC PAC的混凝處理效果更好;
(2)PAFSC 和PAC 對大于150 m的藻類處理效果均相當明顯,處理后水樣中 未檢出;
(3)PAFSC 對10~50 m和50~150 m的藻類處理效果優于PAC,這與PAFSC 聚合物的 分子長度和分子量均高于PAC,聚合物橋聯和網捕去除藻類細胞能力強于PAC 有關。實驗證明PAFSC 對于小型化藻類水樣處理效果強于PAC。 結論(1)針對武漢市蓮花湖湖水,采用燒杯實驗分析得出:無論在低投加量還是在高投加量時,PAFSC 的除藻、除濁效果均明顯優于PAC。聚合硅酸鋁鐵與聚合氯化鋁投加量增加時,兩種混凝劑對原水Chl-a 和濁度的去除率均呈現先迅速上升再趨于平緩的過程。
(2)PAFSC 聚合物的分子長度和分子量均高于 PAC,聚合物橋聯和網捕去除藻類細胞、濁度和色 度物質能力方面,PAFSC 強于PAC。
(3)投加混凝劑處理以微囊藻為主體的水華原水時,PAFSC 比PAC 的混凝處理效果更好。 (4)PAFSC 和PAC 對大于150 m的藻類處理效果相當,PAFSC 對于小于150 m的藻類,其處 理效果明顯優于而PAC。故當水體以微型藻類為主時,可以考慮使用PAFSC 以替代PAC,以提高混 凝效果