水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

郑利娟, 张崇淼, 徐慧, 李明霜, 王斌, 童庆, 象豫. 水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响[J]. 环境工程学报, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
引用本文: 郑利娟, 张崇淼, 徐慧, 李明霜, 王斌, 童庆, 象豫. 水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响[J]. 环境工程学报, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
ZHENG Lijuan, ZHANG Chongmiao, XU Hui, LI Mingshuang, WANG Bin, TONG Qing, XIANG Yu. Effects of pH on the coagulation performance of algae-laden water with different alkalinity[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
Citation: ZHENG Lijuan, ZHANG Chongmiao, XU Hui, LI Mingshuang, WANG Bin, TONG Qing, XIANG Yu. Effects of pH on the coagulation performance of algae-laden water with different alkalinity[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

    作者简介: 郑利娟(1994—),女,硕士研究生。研究方向:水质净化。E-mail:zlj865465942@163.com
    通讯作者: 徐慧(1985—),男,博士,助理研究员。研究方向:饮用水安全等。E-mail:huixu@rcees.ac.cn
  • 基金项目:
    国家水体污染控制与治理科技重大事项(2017ZX07108-002,2017ZX07501-002);国家自然科学基金面上项目(51778604);宁夏回族自治区重大项目(2019BFG02032)
  • 中图分类号: X703

Effects of pH on the coagulation performance of algae-laden water with different alkalinity

    Corresponding author: XU Hui, huixu@rcees.ac.cn
  • 摘要: 为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明:当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为Al(OH)4,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。
  • 利用人工湿地进行污水处理的技术目前已经得到广泛应用,但人工湿地运行过程中频繁出现的堵塞问题,已严重影响到人工湿地的持久和高效运行。而目前对人工湿地发生堵塞的判断及堵塞程度仅能进行定性评价,无法对堵塞区域进行精确定位。因此,在治理堵塞的时候没有具体针对性,在治理的时候只能针对于人工湿地整体进行,时间成本高、经济效果差。因此,针对人工湿地堵塞区域的定位探测是亟待解决的问题。

    目前在实际针对人工湿地堵塞问题上,较为常用的有生物电池法[1]、探地雷达法[2-5] 、电阻率法[6-8]、渗透系数法[9]、示踪剂法[10-11]、分析堵塞物质性质[12]等方法。对于示踪剂法,投入的示踪剂会被湿地植物和其他生物吸收[13-14],且单一的示踪实验结果可能不具有代表性[4]。通过水力传导率法测得的值仅表示轴流方向上横截面内的平均水力传导率,并不能表示该横截面内某特定垂直和横向位置处的堵塞严重程度[15],实际操作过程中一般将水力传导率法和示踪剂法相结合。AIELLO等[16]分析了水平潜流人工湿地的水力特性,通过现场测量砾石层的水力传导率、量化累积堵塞物质,最后通过示踪实验可视化流动路径来研究堵塞现象。对于利用地球物理方法探测人工湿地堵塞问题方面,目前的文献主要还是集中在电阻率法和探地雷达方法,探地雷达精度较高、速度快,适合中、小尺度监测,可得到湿地内部能量衰减图像[3-4]。特别是MATOS等[5]使用探地雷达探测了种植香蒲与未种植植被的2个全尺寸水平潜流人工湿地的堵塞特性,结果表明,探地雷达可以探测出堵塞区域,但地质雷达方法也存在纵向尺度定位不精确的问题,并且由于人工湿地一般纵向尺度较小和水饱和状态,存在基底和边界反射较强、堵塞区域反射不够清晰的问题,因而探测精度不够理想。电阻率法对湿地内部造成的干扰较小,可以快速、无损、有效地反映湿地堵塞状况,在湿地堵塞物定性定量方面具有良好的发展前景[7-8]。但目前使用的电阻率探测方法多采用的是地面电阻率法,在纵向尺度探测效果不佳,并且干扰因素过多。

    基于上述情况,本研究以较为广泛的潜流人工湿地为研究对象,根据潜流人工湿地结构和堵塞区域的特点,基于电阻率法提出了利用改进的高密度电阻率法来探测和定位人工湿地堵塞区域,并使用Visual MODFLOW(VMOD)建立了堵塞模型,主要从人工湿地堵塞探测的电阻率方法讨论、电阻率法的水槽模拟实验和流场模拟几个方面,探讨了基于电阻率法探测和定位人工湿地堵塞区域的可行性。

    电阻率法测井是通过测量钻井剖面上各种岩石电阻率来区分岩石性质的方法,主要应用在石油和矿产勘探中。常规电阻率测井方法采用的是点测方法,效率比较低,但由于其方法简单,使用广泛,到目前为止,在划分钻井地质剖面和判断岩性等工作中仍然起着一定的作用[17]。如图1所示,在进行电阻率测井时,设有供电线路AB和测量线路MN。通过供电线路上的电极A、B供给电流,在井内建立电场,然后测量在测量回路上电极M、N的电位差ΔUMN,所测ΔUMN大小取决于周围介质电阻率。ΔUMN的变化则反映了沿井孔剖面上介质电阻率的变化。最后按式(1)计算电阻率,其中的装置系数K由式(2)计算(均匀各向同性介质全空间电阻率),并最终取平均值作为最终的电阻率。

    图 1  普通电阻率测井测量原理图
    Figure 1.  Schematic diagram of common resistivity logging
    ρ=KΔUMNI (1)
    K=4π (1DAM1DAN1DBM+1DBN) (2)

    式中:ρ为岩土层视电阻率,Ω·m;ΔUMN为电位差,mV;I为供电电流,mA;DAMDANDBMDBN分别为供电电极A、B与测量电极M、N之间的距离,m。

    为了适应人工湿地的特殊情况,并提高数据采集效率,改进了电阻率测井方法,设计了高密度电阻率测井方法。高密度测井方法采用高密度电极探杆(图2)代替普通电阻率测井的电极系,测量方式类似于地面高密度电法的测量方式,只是把高密度电极通过电阻率探杆垂直布设在人工湿地床体中。

    图 2  改进的高密度电阻率电极杆与实物图
    Figure 2.  Improved high density resistivity electrode rod and physical diagram

    测量装置也与常规的测量方法不一样,常规电阻率测井一般使用三极装置。但人工湿地堵塞探测不适合使用三极装置,因为三极装置异常相对比较复杂,而且大多小型人工湿地由于尺寸原因,并不能满足布设“无穷远极”的条件,使测量数据容易产生较大误差。因此,在人工湿地堵塞探测中,测量装置采用对称四极装置(施伦贝尔装置),该装置不需要布设“无穷远极”,并且视电阻率数据异常简单,对于堵塞区域反映直接,易于解释。

    对于单孔测井视电阻率数据而言,视电阻率数据反映的是井孔周围一定范围内的介质电阻率,在极距较小(由于人工湿地纵向尺寸较小,所以电阻率测量时使用的电极距较小)、介质分层比较单一的情况下,电阻率测量方法类似于电法勘探中取得岩土体电阻率数据的野外小四极测量方法(露头法)[18]。经实测,其测量得到的视电阻率近似等于介质的真电阻率。而在视电阻率的计算方面,采用全空间的视电阻率计算公式计算得到的视电阻率,除了边界附近存在较小的误差外,其他区域误差相对较小。因此,可以采用全空间的视电阻率计算公式计算视电阻率。

    经测量,对于水饱和人工湿地来说,单一填料人工湿地可认为只有一层均匀介质,当不存在堵塞区域时,所测视电阻率近似等于介质的真电阻率;当存在堵塞区域时,所测视电阻率也基本接近堵塞体的电阻率。另外,当人工湿地为多层粒径不同的填料时,由于饱和填料的电阻率主要受孔隙率和所含溶液控制,电阻率差异很小,故可近似认为是电性均匀的介质[19]。但是,这种电阻率近似替代的方案要求在选择测量装置的时候需选择对称四极装置(施伦贝尔装置),三极装置无法实现。因此,对于用改进的高密度电阻率测井方法,可以直接利用测量得到的视电阻率数据近似代替电阻率数据进行分析,即使不用进行数据的反演工作也可取得较好的效果。

    1)改进的单孔高密度测井法探测堵塞实验。实验采用水槽模拟的方式进行,水槽的长、宽、高分别为146、119和102 cm,仪器使用WDJD-2高密度电阻率测量系统,自制井中高密度电极杆(图2)[20],高阻堵塞体为石英砂。测量装置使用对称四极装置(施伦贝尔装置),每根高密度电极杆实接电极数位20,电极间距5 cm。高阻体直径约15 cm,形状为近似球体。以水槽下方角点设定为坐标原点,高阻体中心坐标为: x=70 cm,y=60 cm,z=62 cm。测量和测点布线为了避开水槽边界的影响,在水槽中间布设了6条测线,测线间距10 cm,其中,中间的3条测线位置分别为测线1(y=55 cm)、测线2(y=65 cm)、测线3(y=75 cm),每条测线按间距10 cm布置了6个测点(x=45~95 cm)。

    2)VMOD模拟。地下水模拟工具较多,VMOD因其开源、具一定物理意义和参数化过程相对明晰,在世界范围内得到广泛应用。该模型是在由加拿大Waterloo水文地质公司在美国地质调查局(USGS)研发的MODFLOW[21]的基础上进行可视化集成开发,被水文地质学界认可的三维地下水流和溶质运移模拟的标准可视化专业软件系统[22-23]

    VMOD用三维有限差分法概化地下水系统,由水量平衡原理通过连续性方程(式(3))进行地下水系统动态求解[24]

    x(Kxhx)+y(Kyhy)+z(Kzhz)W=Ssht (3)

    式中:KxKyKz分别是沿xyz方向的渗透系数,m·d−1h为地下水头,m;W为均衡期内地表地下沿垂向的交互通量,表示地下水系统的源、汇项构成,mm·a−1Ss 表示多孔介质的储水系数(潜水含水层给水度μ,m−1t表示时间,d。

    由于人工湿地堵塞区域和未堵塞区域的渗透系数不同,根据这个特点可以使用VMOD进行堵塞模拟。此次使用VMOD进行的流场模拟,模型的长、宽、高分别为146 、119和102 cm(图3),与水槽模拟实验相同。各个模拟参数由之前研究中的实验数据所得[25],主堆料场采用单层堆料,渗透系数为65 md1,布水区和集水区渗透系数为500 md1,进水区设定为补给边界,补给量为2.3 md1,出水端设定为定水头边界(0.9 m);两侧概化为隔水边界,系统主体填料孔隙率均设置为0. 4,总孔隙率为0.45。当基质堵塞后,由基质的渗透系数会下降20%~40%[26],堵塞区的渗透系数设置为26md1

    图 3  VMOD模拟堵塞三维立体图
    Figure 3.  3D stereogram of constructed wetland clogging

    此次使用VMOD进行的流场模拟(图4),人工湿地模型使用的为20目石英砂岩,渗透系数为65md1,当堵塞后由于在泥沙和生物膜的共同作用下堵塞,渗透系数会下降20%~40%,通过不同渗透系数来实现模拟堵塞。由图4可以看出,等水位线在中间区域发生变化,两侧的等水位线向中间区域靠拢。这是由于此处渗透系数较小导致发生该变化。从而可以推断是由堵塞导致的渗透系数的变化。由流线也可以看出,流线在中间区域发生变化,两边的流线绕过中间的区域,且流线的密度也变得更加稀疏,也可以推断该区域的渗透系数较小,表明发生堵塞。

    图 4  人工湿地堵塞流场拟合图
    Figure 4.  Constructed wetland clogging flow field fitting

    通过改进的高密度测井方法,根据设计的测点和电极间距,测量整个设计测量范围内的三维数据。每个平面测点布设的高密度电极系统测量了3组不同供电极距的视电阻率数据,通过分别提取所有测点的3组不同供电极距的数据,用这3组数据分别组成各条测线的二维断面数据并绘制二维断面视电阻率断面等值线图,根据视电阻率断面等值线图的特征可以对堵塞区域进行分析定位。

    图5为供电极距DAB/2=7.5 cm (装置参数为DAM=DMN=DNB=5 cm,即最小供电极距状态下)时的视电阻率断面等值线图。沿x轴有效测量深度为7.5~87.5 cm。由图5(a)和图5(b)中可以看出,在高阻体周围的测线1和测线2的断面等值线图上,存在一个高阻封闭区域,该区域与高阻体的位置比较吻合;通过和人工湿地堵塞模拟流线图(图4)对比,与流场模拟得到的堵塞区也较吻合。另外,在测线1和测线2上,也只有靠近高阻体的x=65 cm和x=75 cm处的4个点视电阻率数值较大,其他测点都是背景值,没有受到高阻体的影响,其他测线由于没有靠近高阻体,视电阻率数据都比较平稳,和流场模拟的一样,流线平稳,都是背景值。而表层和底层电阻率偏高是由于边界处的测量不能满足全空间状态所致,这个还需要考虑半空间状态的影响,所以边界附近的视电阻率计算方法还需要进一步的改进。

    图 5  供电极距DAB/2=7.5 cm的视电阻率断面等值线图
    Figure 5.  Apparent resistivity cross-section contour map at the supply pole distance DAB/2=7.5 cm

    图6为供电极距DAB/2=12.5 cm(装置参数为DAM=2DMN=DNB=10 cm)时的视电阻率断面等值线图。沿x轴有效测量深度为12.5~82.5 cm,相对于供电极距DAB/2=7.5 cm的有效范围有所缩小。由图6(a)和图6(b)中可以看出,在高阻体周围的测线1和测线2的断面等值线图上,存在一个高阻封闭区域,该区域与高阻体的位置比较吻合,但与供电极距DAB/2=7.5 cm的测线相比,该区域与高阻体的位置在纵向上吻合度稍差。这主要是由于供电极距的增大,堵塞体外围测点的视电阻率平均效应有所增强。

    图 6  供电极距DAB/2=12.5 cm的视电阻率断面等值线图
    Figure 6.  Apparent resistivity cross-section contour map at the supply pole distance DAB/2=12.5 cm

    图7为供电极距DAB/2=22.5 cm(装置参数为DAM=4DMN=DNB=20 cm)时的视电阻率断面等值线图。沿x轴有效测量深度为22.5~72.5 cm,相对于供电极距DAB/2=12.5 cm的有效范围进一步缩小。由图7(a)和图7(b)中可以看出,在高阻体周围的测线1和测线2的断面等值线图上,存在的高阻封闭区域,与流场模拟得到的堵塞区吻合,由于供电极距的进一步增大造成综合效应增强,高阻区域与高阻堵塞体吻合度和分辨度进一步减弱,这主要是由于表层和底层对视电阻率测量和计算结果影响进一步增强。

    图 7  供电极距DAB/2=22.5 cm的视电阻率断面等值线图
    Figure 7.  Apparent resistivity cross-section contour map at the supply pole distance DAB/2=22.5 cm

    综合上述3个供电极距的视电阻率断面等值线图的分析结果,可以得到3点结论。1)只要电阻率差异存在并且差异够大,改进的高密度电阻率测井方法能够较好的探测和定位人工湿地高阻堵塞区域,该方法是有效的。2)改进的高密度测井方法采用的数据供电极距不宜过大,如果供电极距过大,则不但有效测量范围会减小,而且异常效果由于受边界和电极距范围内介质综合效应的影响而变差。根据实验结果,建议高密度电阻率探杆的电极间距不大于5 cm,供电极距DAB/2不超过12.5 cm。3)该实验的视电阻率计算方法都是基于全空间条件进行,后续还需进一步研究边界处全空间条件和半空间条件的转换问题,在视电阻率的计算上需要研究全空间和半空间的混合算法,以期消除边界处的计算误差,增强边界处的分辨率。

    另外,对于人工湿地工程实例来说,水饱和人工湿地未堵塞区域和堵塞区域的电阻率差异并不是很大,并不能保证有较好的探测效果。为此,我们提出了一种强化电阻率差异的人工湿地堵塞探测方法[27],通过在人工湿地中加入电解质溶液的方法来加大人工湿地未堵塞区域和堵塞区域的电阻率差异,可以提升人工湿地堵塞区域探测精度和探测效果。

    本次设计的单孔高密度测井法探测实验测量区域是三维区域,可以根据数据绘制三维立体图,以更好的对高阻异常体进行空间定位和有效展示。图8为供电极距DAB/2=7.5 cm时的视电阻率三维组合图件,可以更好的展示高阻体的空间位置和形态,更直观和精确的定位堵塞区域。

    图 8  供电极距DAB/2=7.5 cm的视电阻率三维立体图
    Figure 8.  3D stereogram of apparent resistivity at the supply pole distance DAB/2=7.5 cm

    1)只要电阻率差异存在并且差异够大,改进的高密度电阻率测井方法能够较好地探测和定位人工湿地高阻堵塞区域。

    2)改进的高密度测井方法采用的数据供电极距不宜过大,如果供电极距过大的话,不但有效测量范围会减小,而且异常效果由于受边界和电极距范围内介质综合效应的影响而变差。根据实验结果,建议高密度电阻率探杆的电极间距不大于5 cm,供电极距DAB/2不超过12.5 cm。

    3)对于视电阻率的计算方面,采用全空间的视电阻率计算公式计算得到的视电阻率,除了边界附近存在较小的误差外,其他区域误差相对较小。因此,在方法探索阶段,可以采用全空间的视电阻率计算公式计算视电阻率。但后续还需进一步研究边界处全空间条件和半空间条件的转换问题,在视电阻率的计算上需要研究全空间和半空间的混合算法,以期消除边界处的计算误差,增强边界处的分辨率。

    4)对于人工湿地堵塞探测的数据处理来说,根据探测数据绘制三维立体图,可以更好的展示高阻堵塞体的空间位置和形态,更精确的实现堵塞区域的定位。

    5)对于人工湿地工程实例来说,人工湿地未堵塞区域和堵塞区域的电阻率差异并不是很大,并不能保证有较好的探测效果,可以通过在人工湿地中加入电解质溶液的方法来加大人工湿地未堵塞区域和堵塞区域的电阻率差异,提升人工湿地堵塞区域探测精度和探测效果。

  • 图 1  AlCl3投加量对混凝性能的影响

    Figure 1.  Effects of AlCl3 dosage on coagulation performances

    图 2  碱度对混凝性能的影响

    Figure 2.  Effects of alkalinity on coagulation performances

    图 3  调节水样pH对不同碱度条件下混凝性能的影响

    Figure 3.  Effects of adjusting pH of water sample on coagulation performances under different alkalinity conditions

    图 4  各碱度含藻水样在不同pH下的絮体性质

    Figure 4.  Floc properties of algae-laden water sample with different alkalinity at different pHs

    图 5  各碱度含藻水样在不同pH下絮体的扫描电镜图

    Figure 5.  SEM images of flocs in algae-laden water sample with different alkalinity at different pHs

    图 6  不同碱度下pH对出水余铝含量的影响

    Figure 6.  Effect of pH on residual aluminum content in effluent at different alkalinities

    图 7  混凝出水的pH

    Figure 7.  pH in coagulation effluent

    表 1  各碱度含藻水样在不同pH条件下形成絮体的强度因子和恢复因子

    Table 1.  Strength factors and recovery factors of flocs formed in algae-laden water sample with different alkalinity at different pHs

    pH碱度为175 mg·L−1碱度为245 mg·L−1碱度为330 mg·L−1
    强度因子/%恢复因子/%强度因子/%恢复因子/%强度因子/%恢复因子/%
    6.537.4130.1232.9838.9725.9539.20
    7.535.9735.3132.2944.4224.7947.88
    8.534.1947.6827.3945.8621.1773.99
    pH碱度为175 mg·L−1碱度为245 mg·L−1碱度为330 mg·L−1
    强度因子/%恢复因子/%强度因子/%恢复因子/%强度因子/%恢复因子/%
    6.537.4130.1232.9838.9725.9539.20
    7.535.9735.3132.2944.4224.7947.88
    8.534.1947.6827.3945.8621.1773.99
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    表 2  各碱度含藻水样在不同pH条件下形成絮体的分形维数

    Table 2.  Fractal dimension of flocs formed in algae-laden water sample with different alkalinity at different pHs

    pH碱度为175 mg·L−1碱度为245 mg·L−1碱度为330 mg·L−1
    平衡时破碎后再生长后平衡时破碎后再生长后平衡时破碎后再生长后
    6.51.7441.9161.9081.5911.7561.7341.5841.7481.704
    7.51.5861.7331.7181.5161.6941.631.3721.5541.503
    8.51.5501.7041.6771.4321.6151.5511.251.4341.395
    pH碱度为175 mg·L−1碱度为245 mg·L−1碱度为330 mg·L−1
    平衡时破碎后再生长后平衡时破碎后再生长后平衡时破碎后再生长后
    6.51.7441.9161.9081.5911.7561.7341.5841.7481.704
    7.51.5861.7331.7181.5161.6941.631.3721.5541.503
    8.51.5501.7041.6771.4321.6151.5511.251.4341.395
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  • [1] STEFFEN M M, DAVIS T W, MCKAY R M L, et al. Ecophysiological examination of the Lake Erie Microcystis bloom in 2014: Linkages between biology and the water supply shutdown of Toledo, OH[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(12): 6745-6755.
    [2] DONG F, LIU J, LI C, et al. Ferrate (VI) pre-treatment and subsequent chlorination of blue-green algae: Quantification of disinfection byproducts[J]. Environment International, 2019, 133: 105195. doi: 10.1016/j.envint.2019.105195
    [3] JIA P, ZHOU Y, ZHANG X, et al. Cyanobacterium removal and control of algal organic matter (AOM) release by UV/H2O2 pre-oxidation enhanced Fe (II) coagulation[J]. Water Research, 2018, 131: 122-130. doi: 10.1016/j.watres.2017.12.020
    [4] ZHOU Y, LI X, XIA Q, et al. Transcriptomic survey on the microcystins production and growth of Microcystis aeruginosa under nitrogen starvation[J]. Science of the Total Environment, 2020, 700: 134501. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134501
    [5] HENDERSON R, PARSONS S A, JEFFERSON B. The impact of algal properties and pre-oxidation on solid-liquid separation of algae[J]. Water Research, 2008, 42(8/9): 1827-1845.
    [6] HU C, LIU H, QU J, et al. Coagulation behavior of aluminum salts in eutrophic water: Significance of Al13 species and pH control[J]. Environmental Science & Technology, 2006, 40(1): 325-331.
    [7] 俞文正. 混凝絮体破碎再絮凝机理研究及对超滤膜污染的影响[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.
    [8] RATNAWEERA H, GJESSING E, OUG E. Influence of physical-chemical characteristics of natural organic matter (NOM) on coagulation properties: An analysis of eight Norwegian water sources[J]. Water Science & Technology, 1999, 40(9): 89-95.
    [9] 郭婷婷, 刘锐平, 易秀, 等. 高碱度水库水混凝过程中残留铝控制[J]. 环境工程学报, 2013, 7(3): 836-842.
    [10] 朱灵峰, 田艳娥, 黄豆豆, 等. 高碱度水混凝过程中残余铝控制影响因素的研究[J]. 河南农业大学学报, 2013, 47(2): 197-201. doi: 10.3969/j.issn.1000-2340.2013.02.017
    [11] QI J, LAN H, LIU R, et al. Fe(II)-regulated moderate pre-oxidation of Microcystis aeruginosa and formation of size-controlled algae flocs for efficient flotation of algae cell and organic matter[J]. Water Research, 2018, 137: 57-63. doi: 10.1016/j.watres.2018.03.005
    [12] 荆晓燕. 天然水水质分析中的计算方法[J]. 内蒙古教育学院学报, 1997, 10(4): 32-34.
    [13] 刘少敏. 碳酸平衡规律在水质分析中碱度测定的应用[J]. 淮南职业技术学院学报, 2002, 2(2): 75-77. doi: 10.3969/j.issn.1671-4733.2002.02.028
    [14] 尚修竹. 城市供水系统水质变化对供水管网管道腐蚀影响的研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2013.
    [15] 刘红, 王东升, 吕春华, 等. Al13去除水中腐殖酸的混凝作用机理[J]. 环境化学, 2005, 24(2): 121-124. doi: 10.3321/j.issn:0254-6108.2005.02.001
    [16] 余国忠, 栗印环, 黄斌, 等. 铜绿微囊藻的混凝特性与影响因素研究[J]. 给水排水, 2005, 31(2): 21-25. doi: 10.3969/j.issn.1002-8471.2005.02.006
    [17] 晏明全, 王东升, 曲久辉, 等. 典型北方高碱度微污染水体强化混凝的示范研究[J]. 环境科学学报, 2006, 26(6): 887-892. doi: 10.3321/j.issn:0253-2468.2006.06.003
    [18] ZHANG L, MAO J, ZHAO Q, et al. Effect of AlCl3 concentration on nanoparticle removal by coagulation[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 38: 103-109. doi: 10.1016/j.jes.2015.04.014
    [19] XU H, JIANG W, XIAO F, et al. The characteristics of flocs and Zeta potential in nano-TiO2 system under different coagulation conditions[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014, 452: 181-188.
    [20] XU H, JIAO R, XIAO F, et al. Relative importance of hydrolyzed Al species (Ala, Alb, Alc) on residual Al and effects of nano-particles (Fe-surface modified TiO2 and Al2O3) on coagulation process[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014, 446: 139-150.
    [21] ZHANG H, YANG L, ZANG X, et al. Effect of shear rate on floc characteristics and concentration factors for the harvesting of Chlorella vulgaris using coagulation-flocculation-sedimentation[J]. Science of the Total Environment, 2019, 688: 811-817. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.321
    [22] WU R M, LEE D J, WAITE T D, et al. Multilevel structure of sludge flocs[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2002, 252(2): 383-392. doi: 10.1006/jcis.2002.8494
    [23] 郑蓓, 李涛, 葛小鹏, 等. 不同铝聚合形态对聚合铝混凝效果的影响[J]. 环境科学, 2010, 31(8): 1813-1818.
    [24] YU W, LIG, XU Y, et al. Breakage and re-growth of flocs formed by alum and PACl[J]. Powder Technology, 2009, 189(3): 439-443. doi: 10.1016/j.powtec.2008.07.008
    [25] WANG J, GUAN J, SANTIWONG S R, et al. Effect of aggregate characteristics under different coagulation mechanisms on microfiltration membrane fouling[J]. Desalination, 2010, 258(1/2/3): 19-27.
    [26] KIM S H, MOON B H, LEE H I. Effects of pH and dosage on pollutant removal and floc structure during coagulation[J]. Microchemical Journal, 2001, 68(2/3): 197-203.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-07
  • 录用日期:  2020-04-04
  • 刊出日期:  2021-01-10
郑利娟, 张崇淼, 徐慧, 李明霜, 王斌, 童庆, 象豫. 水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响[J]. 环境工程学报, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
引用本文: 郑利娟, 张崇淼, 徐慧, 李明霜, 王斌, 童庆, 象豫. 水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响[J]. 环境工程学报, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
ZHENG Lijuan, ZHANG Chongmiao, XU Hui, LI Mingshuang, WANG Bin, TONG Qing, XIANG Yu. Effects of pH on the coagulation performance of algae-laden water with different alkalinity[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033
Citation: ZHENG Lijuan, ZHANG Chongmiao, XU Hui, LI Mingshuang, WANG Bin, TONG Qing, XIANG Yu. Effects of pH on the coagulation performance of algae-laden water with different alkalinity[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(1): 104-114. doi: 10.12030/j.cjee.202002033

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

    通讯作者: 徐慧(1985—),男,博士,助理研究员。研究方向:饮用水安全等。E-mail:huixu@rcees.ac.cn
    作者简介: 郑利娟(1994—),女,硕士研究生。研究方向:水质净化。E-mail:zlj865465942@163.com
  • 1. 西安建筑科技大学,陕西省环境工程重点实验室,西北水资源与环境生态教育部重点实验室,西安 710055
  • 2. 中国科学院生态环境研究中心,环境水质学国家重点实验室,北京 100085
  • 3. 贵州大学,自然资源部喀斯特环境与地质灾害重点实验室,贵阳 550004
  • 4. 南昌大学资源环境与化工学院,南昌 330031
基金项目:
国家水体污染控制与治理科技重大事项(2017ZX07108-002,2017ZX07501-002);国家自然科学基金面上项目(51778604);宁夏回族自治区重大项目(2019BFG02032)

摘要: 为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明:当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为Al(OH)4,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。

English Abstract

  • 湖泊、水库是我国重要的饮用水源,且不少水体都存在不同程度的富营养化问题。当富营养水体发生“水华”时,造成水质恶化[1]。水源水中有害藻华(HABs)因其对水生态系统安全和人类健康产生了负面影响,引起了全世界的关注[2-3]。作为淡水中最普遍的蓝藻之一,铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)具有生长繁殖的生态优势,在富营养化水体中成为优势藻种影响水质[4]。藻类种群密度在藻华季节的急剧增加严重影响了水处理过程的效率[5]。混凝作为一种常规处理方式,也常用于处理含藻水体工艺中[6]。原水水质是影响混凝效果的最主要因素之一,不同的原水水质,水中污染物含量、成分、pH、碱度等差异将直接影响混凝剂种类的选择和投加量[7-8]。藻华暴发将导致水体pH、碱度等异常升高,水体中的pH甚至可达到9~10,碱度会高于120 mg·L−1。而原水的碱度过高会对混凝过程产生不利影响,尤其是对于铝盐混凝剂,可能会产生出水余铝含量超标的问题[9-10]

    因此,本研究以氯化铝作为混凝剂,以铜绿微囊藻为研究对象,通过投加不同浓度的碳酸氢钠溶液来调节水样的碱度,考察了碱度对混凝去除藻细胞的性能影响,以期为处理富营养化水体和保证饮用水水质提供参考。

  • 氯化铝(AlCl3·6H2O)、碳酸氢钠(NaHCO3)、硝酸钠(NaNO3)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸(HCl)均购自国药集团化学试剂有限公司。

  • 铜绿微囊藻(PCC7820),购自中国科学院水生生物研究所,采用BG11培养基进行培养,无菌条件下接种至锥形瓶中,放在人工气候培养箱中培养,培养条件为温度(25±1) ℃、光照强度2 000 lx、光暗比(L∶D)=12 h∶12 h。定期进行细胞计数,绘制生长曲线,待藻种达到稳定期后用于实验。

  • 为了模拟蓝藻暴发时水体中的藻细胞浓度,控制水样藻细胞密度为1×106个·mL−1[11],并加入5. 0 mmol·L−1NaNO3提供离子强度。由于饮用水中只含有碳酸氢根碱度,故在此实验中只考虑调节碳酸氢根碱度[12-14]。配制0. 5 mol·L−1NaHCO3溶液,在500 mL稀释好的藻液中分别加入0、1.0、2.0、2.5、3.5、4.5 mL溶液,制成总碱度(以CaCO3计)分别为50、95、175、245、330、415 mg·L−1的水样,使用盐酸(0. 1 mol·L−1) 和氢氧化钠(0. 1 mol·L−1)溶液调节水样pH。

  • 使用MY3000-6G智能型混凝搅拌仪(武汉梅宇有限公司)进行混凝实验,在200 r·min−1下快搅60 s,加混凝剂后,在200 r·min−1下快搅90 s,再在40 r·min−1下,慢搅10 min,静置沉淀30 min。在液面以下2.0 cm处取上清液,测定藻的吸光度及浊度。

    利用马尔文激光粒度分析仪(Laser Particle Analyzer,Mastersizer2000,Malvern,UK)对混凝实验中絮体的形成过程进行在线监测,以D50代表絮体的平均粒径,并对已经形成的絮体进行破碎实验(5 min,200 r·min−1),随后进行絮体恢复实验(10 min,40 r·min−1),考察絮体的强度因子、恢复因子以及分形维数。

  • 藻细胞密度采用UV-8500紫外/可见分光光度计(上海天美公司)测定;浊度采用浊度仪(2100N,Turbidimeter,HACH,USA)测定;将水样经0.45 μm水相滤头过滤后,采用总有机碳分析仪(Shimadzu,Japan)测定DOC;pH采用pH计(MP220,pH Meter,Mettler-Toledo,Switzerland)测定;出水余铝采用电感耦合等离子-原子发射光谱仪(ICP-OES OPTIMA-2000,PerknELMER,US)测定;于混凝快搅结束后取样,采用Zeta电位仪(zetasizer2000,Malvern,UK)测定Zeta电位;混凝静沉后的底部絮体经高速冷冻离心机(Aantij26XP,Beckman Coulter.Inc.USA)冷冻干燥后采用扫描电子显微镜(HITACHI SU8020 FE-SEM,Japan)测定。

  • 为探究混凝剂投加量对混凝效果的影响,考察了AlCl3(以Al计)投加量为0.5~3.5 mg·L−1、水样pH=7.5条件下藻细胞、浊度和DOC的去除率,结果见图1。由图1可见:当混凝剂投加量为0.5~2.0 mg·L−1时,藻细胞、浊度和DOC的去除率随着混凝剂投加量的增加而增加;当AlCl3投加量为2.5 mg·L−1时,藻细胞、浊度和DOC的去除率分别达到了86.52%、87.95%和14.80%;当投加量增大至3.5 mg·L−1时,藻细胞、浊度和DOC的去除率均有所降低。这主要是因为:当混凝剂投加量为0.5~2.0 mg·L−1时,投加量不足,导致电中和能力受到抑制,因此,藻细胞、浊度和DOC的去除率均不高;当混凝剂投加量过大时,体系中的胶体颗粒由于带有过高的正电荷而出现复稳现象,部分颗粒物难以聚集形成絮体而被去除,导致混凝效果下降。

  • 为探究碱度对混凝性能的影响,考察了各碱度含藻水样在AlCl3投加量为2.5 mg·L−1、pH=7.5条件下的藻细胞、浊度和DOC的去除率,结果见图2。由图2可知,随着碱度的增加,藻细胞、浊度、DOC的去除率以及Zeta电位值均呈下降趋势。藻细胞的去除率由96.65%降低至35.12%,浊度的去除率由96.12%降低至34.55%,有机物的去除率由24.61%降低至15.26%。同时也可以看到,随着碱度的增加,Zeta电位由2.67 mV降低至−14.83 mV。分析其原因在于,当水样pH=7.5、碱度为50~245 mg·L−1时,水样中主要存在Al(OH)3活性溶胶和一些具有较高聚合度的带正电水解产物,其可通过黏附架桥、网捕卷扫等作用达到较好的混凝效果[15],导致藻细胞、浊度和DOC的去除率较高。随着碱度的增加,负离子形态的Al(OH)4占据优势,与带负电荷的铜绿微囊藻细胞之间产生了静电排斥,导致混凝效率下降[16],Zeta电位值也逐渐减小。

  • 碱度和pH共同决定铝盐投加后的水解形态,进而影响混凝性能[17]。因此,可通过调整pH缓解碱度对混凝性能的影响,结果如图3所示。由图3可知:当碱度为95 mg·L−1和175 mg·L−1、pH=6.0时,藻细胞的去除率分别为4.59%和10.27%,在相同碱度条件下,当pH=6.5~8.5时,藻细胞的去除率在88.30%以上;当碱度为245 mg·L−1、pH=7.0~8.0时,藻细胞的去除率达到86.31%,当pH=6.0、9.0时,藻细胞的去除率均在31.64%以下;在碱度为330 mg·L−1和415 mg·L−1时,随着pH的增大,藻细胞的去除率呈下降的趋势,分别由74.45%和84.32%降低至3.56%和2.81%。浊度的去除率和藻细胞的去除效果一致。DOC的去除率虽然不高,在25%以下,但与藻细胞和浊度的去除率趋势一致。

    分析原因在于,当水样的pH=6.0时,随着碱度的增加,Zeta电位绝对值逐渐减小,趋于等电点状态,体系的稳定性逐渐减弱,电荷排斥力逐渐下降,有助于絮体形成,有利于混凝过程进行,因此,导致藻细胞、浊度以及有机物的去除率增加。当水样的pH=6.5、碱度为95、175、245 mg·L−1时,混凝过程主要依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,形成较大絮体,絮体沉降性好,去除率增加。当水样的pH=7~9、碱度为95 mg·L−1时,Zeta电位值趋近于0,体系趋于失稳状态,颗粒间的排斥力降低,藻细胞和浊度的去除率趋于稳定。而在其他各碱度下,随着pH的增大,铝盐混凝剂发生过度水解反应,生成的 Al(OH)4负离子增多,网捕卷扫作用减弱,且系统脱稳困难,不利于混凝过程的进行[18-20],所以藻细胞、浊度和DOC的去除率逐渐下降。在各碱度下,体系Zeta电位值均随pH的增大而降低,这是因为藻细胞本身的Zeta电位值会随着pH的增大而降低;水样pH对铝盐的水解形态分布也会影响体系的Zeta电位值;在相同pH下,碱度越高,带正电荷的铝盐水解产物越少,从而也会降低体系的Zeta电位值。

    综上所述,通过调节水样的pH,可以达到减缓碱度影响混凝过程的目的。当体系碱度较低时,可将pH调整至中性范围,以提高藻细胞的去除率;当体系碱度过高时,可以调节水样pH,从而使体系Zeta电位的绝对值趋近于0,打破体系稳定状态,进而有利于混凝过程的进行。

  • 由于絮体的大小和强度对于分离过程有重要影响,因此,在大多数水处理过程中,絮体特性被当作是一个重要的操作参数[21],混凝过程絮体粒径变化情况如图4所示。

    图4可以看出,在相同pH条件下,随着碱度的增加,平衡时的絮体粒径逐渐减小。当pH=7.5、碱度为175、245和330 mg·L−1时,平衡时絮体粒径分别为811.02、633.28和540.62 μm。分析原因在于,在水样pH一定的条件下,碱度较低时,混凝过程依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,形成粒径较大的絮体。随着碱度的增加,铝盐的水解产物Al(OH)3胶体更多转变为Al(OH)4,絮体间排斥能力增强,不利于颗粒聚集生成,故导致平衡时的絮体粒径减小。

    为了更好地了解不同条件下混凝形成絮体的特性,对强度因子(Sf)和恢复因子(Rf) (表1)以及分形维数(Df)[22](表2)进行了计算。

    表1可知,在相同pH条件下,随着碱度的增加,絮体的强度因子逐渐减小,恢复因子逐渐增大。当水样pH=7.5时,随着碱度的增加,絮体强度因子由35.97%降低至24.79%,恢复因子由35.31%增加至47.88%。强度因子逐渐减小的原因为:在相同pH条件下,碱度较低时,网捕卷扫在混凝机理上占主导地位,体系中有足够的Al(OH)3胶状沉淀,会促使形成比较密实的絮状结构[23],相应的强度因子就大;随着碱度的升高,铝盐水解生成的无定型Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为Al(OH)4,Al(OH)3胶状沉淀减少,导致网捕卷扫作用减弱,形成的絮体变得疏松,相应的强度因子就减小。恢复因子逐渐增大的原因在于,当网捕卷扫在混凝机理上占主导地位,破碎的絮体颗粒带正电荷[24],这些破碎的絮体颗粒可以继续吸附水样中的残余颗粒物。在水样pH一定的条件下,碱度较低时,藻细胞和有机物的去除率高,水样中残余颗粒物就少,在一定时间内与破碎的颗粒物碰撞概率小,因此,絮体恢复因子小;而碱度较高时,平衡时絮体粒径小,而且由于藻细胞去除率低,水样中还有大量的颗粒物,这就增大了与破碎絮体的碰撞概率,一定时间内破碎絮体吸附中和这些颗粒物使粒径再次增大,因此恢复因子也增大。

    表2可以看出:在相同pH条件下,随着碱度的增加,平衡时絮体的分形维数逐渐减小;同一碱度下,随着pH的增加,平衡时絮体的分形维数也逐渐减小。当水样pH=7.5时,随着碱度的增加,平衡时絮体的分形维数由1.586减小到1.372;当碱度为245 mg·L−1时,随着pH的增加,平衡时絮体的分形维数由1.591降低至1.432。分析原因在于:当pH和碱度较低时,网捕卷扫占主导地位,形成的絮体结构更为致密,相应的分形维数就较高[25];随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为Al(OH)4,网捕卷扫作用减弱,胶体颗粒间的静电斥力增加,因此,形成的絮体结构变得疏松,相应的分形维数较低[26]

  • 图5可知,水样pH和碱度的不同导致混凝过程的作用机理不同,而不同混凝机理形成的絮体结构是有差异的。当水样pH和碱度较低时,形成的絮体更为致密,而当水样pH和碱度较高时,形成的絮体相对疏松。这主要是因为,在水样pH和碱度不同的情况下,形成的絮体粒径和分形维数不同。水样pH和碱度较低时,混凝过程依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,形成絮体的分形维数大,絮体结构更为密实,絮体沉降性好,所以混凝效果较好;随着水样pH和碱度的增加,Al(OH)4逐渐增多,致使网捕卷扫作用减弱,絮体间排斥能力增强,因此,分形维数逐渐减小,絮体结构越来越疏松,形成的絮体表面粗糙且多孔,而且絮体粒径小,沉降性差,导致混凝效果减弱。

  • 水样的碱度过高会导致使用铝盐混凝剂的残留铝含量增加,因此,实验对比了各碱度含藻水在不同pH条件下的出水余铝,结果如图6所示。可以看出:当碱度为95 mg·L−1、pH为6.0~8.0时,出水余铝从0.212 0 mg·L−1降低至0.035 3 mg·L−1。这是因为混凝效果逐渐增强,沉后出水中的溶解态铝含量降低,所以出水余铝减少。在其他碱度下,随着pH的增大,出水余铝均有所增加,且在相同pH下,随着碱度的增加,出水余铝也呈升高的趋势,当pH=9.0时,碱度为245、330和415 mg·L−1对应的出水余铝分别为2.030、2.360和2.390 mg·L−1。这是因为随着pH和碱度的升高,铝离子水解形成的 Al(OH)3胶状沉淀会溶解为负离子Al(OH)4,导致出水余铝含量升高。

  • 本研究对不同AlCl3投加量和各碱度含藻水在不同pH条件下混凝出水的pH进行测定,结果如图7所示。如图7(a)所示,当pH=7.5、碱度为245 mg·L−1时,随混凝剂投加量增大,出水pH由7.97降低至7.54。这是因为铝盐水解过程中会产生H+,H+的积聚会使体系的pH有所降低,虽然HCO3能吸收H+,使体系pH波动减小,但是因为体系中HCO3的量是有限的,因此,无法中和过多的H+,所以随着混凝剂投加量的增加,体系出水pH有所降低。如图7(b)所示,在调节后的pH相同条件下,出水pH随着碱度的增大而增大,这是因为在体系中投加的铝离子的量是有限的,铝盐水解产生的H+也就有限,而HCO3浓度是增加的,其水解产生的OH逐渐增多,但是没有足够的H+来中和,因此,反应后的出水pH随着碱度的增大而升高。

  • 1)当水样pH=7.5、氯化铝投加量为2.5 mg·L−1、碱度为50、95 mg·L−1时,对于藻细胞和浊度的去除率均在96.50%左右,随着碱度的升高,对于藻细胞,浊度以及有机物的去除率均呈下降趋势,并且水样的Zeta电位值也逐渐降低。

    2)通过调整水样pH,可有效缓解碱度对混凝过程的影响。当体系碱度较低时,可将pH调整至中性范围,提高藻细胞的去除效率,出水余铝含量也会降低;当体系碱度过高时,可通过调节pH使体系Zeta电位的绝对值趋近于0,打破体系稳定状态,从而有利于混凝过程的进行,出水残留铝含量也会有相应减少。

    3)当水样pH≥6.5,碱度较低时,混凝过程依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,形成的絮体粒径较大,而且絮体的结构较为致密,分形维数较大;随着pH和碱度的增加,絮体间排斥能力增强,不利于颗粒物的聚集生成,导致形成的絮体粒径较小,而且絮体结构比较疏松,分形维数逐渐减小。

参考文献 (26)

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