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在水力停留时间相同的条件下,晶种投加量的增加明显有利于锶的去除。在晶种投加量为0.340g/L,水力停留时间为60 min的条件下,试验运行阶段稳定期的DF达到1 000,平均DF达到842,该平均值分别是其他3组试验条件下的1.49倍、1.76倍和1.25倍,除锶效果优于前期研究工艺。
运行结束后,水中Ca2+去除率达到98%以上,Mg2+去除率低于40%,提高水力停留时间和晶种投加量对钙、镁的去除效果并无明显变化。这说明晶种诱导成核过程中,晶种对Ca2+去除有明显作用,而对Mg2+去除作用不大,该结论与其他研究者相同。Ca2+与Sr2+化学性质相近,两种离子的去除情况相一致。Mg2+以Mg(OH)2形式沉淀,也可能替换方解石中的钙离子形成含镁方解石。同时,Fe(OH)3因吸附羟基离子带负电荷而吸附阳离子,金属离子在膜分离器中得以进一步去除。
2.2 水力反应器出水浊度和膜污染
水力反应器出水浊度主要由Mg(OH)2、CaCO3和SrCO3形成的细小颗粒组成。Mg(OH)2不易结晶到晶核上,去除的镁主要转化成浊度;CaCO3、SrCO3小颗粒主要来自过饱和度导致的均相成核。运行期间,4组试验的水力反应器平均出水浊度分别为30.70、29.66、14.79、12.92 NTU。延长水力停留时间对降低水力反应器出水浊度的作用有限,而提高晶种投加量能使出水浊度明显降低,这说明晶种投加量是晶种诱导成核过程的关键作用因素。
为忽略膜组件初始通量的差异,采用膜污染速率来反映膜污染状况,膜污染速率随处理水量变化如图 4所示。
图 4 膜污染速率随处理水量变化
由图 4可见,不同试验条件下,膜污染速率随处理水量变化趋势相似,即运行初期快速下降,后期缓慢降低。这是由于装置运行初期,水力反应器中部分新生的小颗粒随水流进入膜分离器中并快速堵塞膜孔,膜阻力迅速增加。随着悬浮固体颗粒在膜分离器中累积以及絮凝剂的不断投加,装置处理600 L原水后膜表面开始形成滤饼层,微滤膜进入滤饼层过滤阶段,膜污染速率均匀减小,膜通量下降趋于平缓。
对比4组试验结果表明,提高晶种投加量会造成膜污染速率的增加。这是由于晶种投加量增大,诱导成核作用明显,水力反应器出水浊度较低、颗粒粒径较小,因而初期膜孔堵塞阶段膜污染速率增大。同时可知,在相同的晶种投加量下,水力停留时间的改变主要影响初期膜污染速率,对中后期滤饼层阶段膜通量变化的作用不大。
2.3 沉淀物分析以及工艺综合特性比较
2.3.1 水力反应器内沉淀颗粒分析
运行结束后,分别取晶种及4组试验下的水力反应器内沉淀颗粒混合液进行粒度分布的测定,结果如图 5所示。
图 5 水力反应器沉淀颗粒及晶种粒度分布
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