PASP、PAA与PBTCA阻垢性能的对比实验研究

采用静态阻垢法研究了聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)和2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能,并用旋转挂片法研究了3种阻垢剂作用下湿法石灰脱硫浆液系统的结垢规律.研究发现:随着阻垢剂浓度的增加,3种阻垢剂都表现出溶限效应;相同实验条件下,3种阻垢剂对碳酸钙的静态阻垢性能表现为PBTCA>PAA>PASP;对中性和碱性环境,pH对阻垢剂阻硫酸钙垢的性能影响较小;随着温度的升高和反应时间的延长,3种阻垢剂阻硫酸钙的阻垢率先增大后减小;对湿法石灰脱硫浆液系统,3种阻垢剂作用下,单位面积挂片上的结垢量均是随着阻垢剂质量浓度的增大先增大后减小,在浓度达到30mg/L时,挂片上的结垢量都很小.     

pH值、硫酸根和温度对钢管管垢中铬释放的影响

以市政供水管网钢管管垢为研究对象,将垢层由外向内分为表层、硬壳层和疏松多孔层.利用SEM、BET、XRD、XPS和分形态提取等技术对预吸附Cr （Ⅵ）前后的各层管垢进行表征和分析,并探究了pH值、SO₄^2-浓度和温度对各层管垢中Cr释放的影响.结果显示,钢管各层管垢的主要成分均为α-FeOOH,吸附性能排序为表层>疏松多孔层>硬壳层,管垢中铁元素大多以三价和二价形式存在,具有一定还原性.Cr （Ⅵ）通过物理和化学吸附富集于管垢,主要以铁锰氧化物结合态存在,表层管垢富集量最大.酸性环境、SO₄^2-浓度和温度的升高均会促进Cr的释放.强酸性条件下表层Cr释放浓度为中性条件下的2.76倍;SO₄^2-浓度增加使各层管垢的Cr释放量增加0.1~0.4倍;温度升高20℃,表层管垢的Cr释放量增加26.74%.     

聚合物对反渗透处理水系统中碳酸钙垢的控制

结垢是反渗透水处理过程中经常遇到的问题，碳酸钙是最常见的垢型之一。介绍了碳酸钙垢的形成及危害，通过加入微量聚合物抑制其结垢，并采用电镜对膜表面碳酸钙垢进行了分析。实验表明添加上述聚合物能有效阻止碳酸钙垢生成。     

长庆油田某作业区集输系统结垢机理与防控措施研究

目的解决长庆油田某作业区集输系统的结垢问题。方法采用离子色谱仪等仪器对水样的理化性质进行测试分析,采用X射线衍射仪对现场垢样进行成分分析,通过室内静态结垢实验结合滴定法,研究油井采出液混合的配伍性,并对阻垢剂进行筛选及评价。结果长庆油田某作业区集输系统结垢的主要原因为该区C6和Y9两个层系的采出液不配伍,主要结锶钡垢,且结垢量较大。温度对总结垢量的影响较小,但随着两种水样的质量比接近1︰1时,结垢量达到最大。选择加注C型阻垢剂,且加注质量浓度为90 mg/L时,阻垢率可达86.1%,比原方案提高30%左右,阻垢后最大结垢量由1678 mg/L降为233 mg/L。结论现场提供的C型阻垢剂对长庆油田某作业区集输系统具有适用性,阻垢率高,能够有效减缓现场结垢问题。     

基于CFD的渗滤液输运管道结垢特性的数值模拟

为缓解垃圾渗滤液输运对管道的结垢影响,设计了渗滤液浸置管材的结垢实验,以实验数据驱动计算流体动力学建模,模拟了渗滤液在直管和90°弯管中的结垢变化趋势,探究了不同管型中垢物的沉积变化特征,分析了温度、流速、管壁粗糙度、垢物粒径等因素对垢物沉积的影响。结果表明：渗滤液输运管道垢物中无机垢和有机垢的占比分别为75.6%和24.4%,垢物晶体成分主要是CaCO₃,伴有少量NaCl;垢物沉积量与温度呈正相关,与流速、污垢粒径呈负相关,壁面粗糙度对沉积量影响相对较小;直管和90°弯管2种管型内垢物在多个影响因素作用下的平均沉积率分别为1.26%和7.45%,90°弯管内垢物沉积量显著大于直管。该研究结果可为渗滤液输运管路系统设计与优化提供科学依据。     

阴离子型聚丙烯酰胺在离子交换膜上的吸附规律

研究了阴离子交换膜对阴离子型聚丙烯酰胺的吸附规律和影响因素.采用静态吸附的方法,测定了不同温度、不同浓度的阴离子型部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在阴离子交换膜上的吸附量、吸附平衡时间,考察了初始HPAM溶液浓度、pH值以及溶液中其他离子浓度对其在离子交换膜上吸附的影响,目的是阐明阴离子交换膜对HPAM分子的吸附动力学过程、探讨各影响因素对吸附过程的影响.结果表明,阴离子型部分水解聚丙烯酰胺在阴离子交换膜上有明显的吸附作用,但在阳离子交换膜上吸附量几乎为0;阴离子交换膜对聚合物的吸附平衡时间随聚合物溶液初始浓度的增大而延长,且不同浓度、不同温度下的吸附过程动力学特征都能很好地遵循准二级动力学模型;303、308和313 K温度下,阴离子交换膜对聚合物的等温吸附可用Freundlich等温吸附模型很好地拟合,相关系数R2均达到0.99以上,温度越高,吸附量越大;聚合物溶液pH值和离子浓度对吸附效果有显著影响:pH=6时,吸附量达到最大值;吸附量随着离子浓度的增加而增大.     

AA-HPA-AMPS阻垢剂最佳合成条件研究

通过溶液聚合方法,以丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体,以过硫酸铵为引发剂,合成AA-HPA-AMPS聚合物。固定聚合物浓度为4mg/L,分别考查反应时间、反应温度(X1)、引发剂用量(X2)、单体配比(X3)对聚合物阻CaCO3垢性能的影响,并设计了正交实验,得出聚合物在90℃、引发剂用量为13.5%、M(AA)∶M(HPA)为7∶3时,阻CaCO3垢率最高为80.9%。为探究此聚合物是否有更高的阻垢性能,应用多元回归分析对正交实验结果进行分析及验证,聚合物阻CaCO3垢效率y与各影响因素x之间基本满足y=-146.825+16.25x2,最佳聚合条件为X2=14.5,y为90.20%。     

不同填埋年龄期垃圾渗滤液对HDPE管材结垢影响

垃圾渗滤液含有大量复杂且有害成分,在其收集和输运过程中极易引起管道系统的腐蚀和结垢.HDPE管材已广泛应用于填埋场设计,以其作为研究对象,制备成HDPE样片分别浸置于幼龄期渗滤液（1#渗滤液）和老龄期渗滤液（2#渗滤液）中,研究结垢特点.通过监测渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）、ρ（Cl-）、ORP（氧化还原电位）、pH等水质参数指标的变化,结合HDPE样片的SEM分析及其质量变化,推断了引起管道结垢的主要原因.结果表明:①渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）随试验周期推进显著下降,且ρ（Ca2+）降低较快,试验50 d内1#渗滤液ρ（Ca2+）降低了85%,2#渗滤液降低了75%.② HDPE样片对渗滤液的水质产生了一定的介入影响,试验初期对ρ（Ca2+）、ρ（Cl-）及ORP影响较大,中后期则对pH影响显著.③1#渗滤液和2#渗滤液中HDPE样片结垢量分别为1.10和0.682 mg/cm2,管材在1#渗滤液中结垢更严重.④渗滤液中ρ（Ca2+）和ρ（Mg2+）与结垢量均呈显著负相关（P < 0.05）,其中ρ（Ca2+）是引起结垢的关键因素（P < 0.01）;温度、pH和ORP与结垢量均呈正相关,ρ（Cl-）与结垢量呈负相关.⑤通过材料表面形貌表征,试验初期主要是规则的结晶垢,试验后期则为多孔隙沉积垢.研究显示,1#渗滤液对管材结垢影响更明显,Mg2+、Ca2+沉淀是管材结垢的主导因素,控制二者浓度是减缓管材结垢的关键.      

水中硫酸根及溶解氧质量浓度变化对管垢金属元素释放的影响

针对出厂水水质化学组分变化可能引起管垢成分释放进而导致管网"黄水"的问题,利用管段反应器,研究了硫酸根(SO24-)质量浓度变化对长期通地下水的铸铁管段总铁释放的影响,同时分析了硫酸根质量浓度变化可能造成的金属元素锰(Mn)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的释放行为.研究表明,实验管段进水中SO24-质量浓度的升高能导致管垢总铁、Mn释放量显著增加,且当SO24->400 mg.L-1时,出水呈现明显的"黄水"现象.对实验管段进出水中微量金属元素的检测发现,尽管随着进水SO24-质量浓度的升高,出水中As、Cr、Cu、Zn和Ni质量浓度也随之增加,但其多数情况下低于进水质量浓度,说明管垢对这些微量元素具有吸附作用.增加水中溶解氧(DO)质量浓度对铁的释放具有明显控制作用,但当超过一定值时,其抑制作用反而降低.     

臭氧污染对不同品种小麦养分吸收与分配的影响

近地层臭氧(O3)污染会危害植物生长,势必间接影响氮素吸收利用.本研究利用开放式臭氧污染(Free-air O3 concentration enrichment,O3FACE)研究平台,研究了大气O3浓度增加(比周围大气高50％)对长江三角洲地区5个冬小麦(Tritcium aestivum L.)主栽品种(扬麦15、扬麦16、烟农19、扬幅麦2号和嘉兴002)的物质积累、氮素吸收与分配的影响.结果显示,O3浓度升高对秸秆和籽粒的影响远大于根系.烟农19、嘉兴002和扬麦16的产量因O3浓度升高而减少,而扬麦15和扬幅麦2号产量则变化不大.扬幅麦2号与嘉兴002的秸秆干物重因O3浓度升高而显著增加,扬麦15与烟农19分别呈增大与降低趋势,而扬麦16则无变化表明O3污染对小麦干物质积累与分配的影响存在品种差异.O3浓度升高影响氮素在小麦根、秸秆和籽粒中的含量与分配趋势,但影响程度因品种而异.O3浓度升高导致扬幅麦2号的总吸氮量显著增加30.6％及烟农19的总吸氮量呈增加趋势,并使嘉兴002的总吸氮量显著降低34.8％及扬麦16总吸氮量呈降低趋势,但扬麦15的总吸氮量则不受影响.除扬麦15外,O3浓度升高具有减少籽粒氮占总氮比例的趋势,表明小麦响应O3污染对氮素吸收与分配调整机制存在品种差异.扬麦16、烟农19和嘉兴002的氮肥偏生产力因O3浓度升高而显著降低,而扬麦15和扬幅麦2号则无明显变化.扬麦16和嘉兴002的氮肥利用率因O3浓度升高显著降低,而扬幅麦2号呈增加趋势,扬麦15、烟农19呈降低趋势.综合来看,小麦扬麦15抗O3污染能力强于其它品种,而嘉兴002则最易遭受臭氧污染危害.评价O3污染对小麦干物质与产量的形成与分配、氮素在植物-土壤系统周转的影响应综合考虑品种差异.     

钙盐沉淀法处理集成电路工业含氟废水影响因素研究

研究了钙盐的投加量、pH值以及反应后的静置时间等因素在常温下对氢氧化钙和氯化钙两种钙盐用于处理某集成电路工业含氟废水的影响。结果表明,氢氧化钙在处理该废水过程中优于氯化钙;当达到理论投加量的200%时,pH=8.0左右,静置60m in后,处理初始氟浓度为500mg/L的集成电路工业废水,其出水可以达到污水排放一级标准。     

活性黑5高效脱色菌的固定化及其脱色特性研究

采用海藻酸钙包埋法固定活性黑5高效脱色菌,通过正交试验确定固定化的最优条件,考察了pH、温度、初始染料浓度和重复利用次数等因素对固定化菌体脱色特性的影响,同时通过投加固定化颗粒处理模拟染料废水研究其生物强化作用。结果表明,最优固定化条件为海藻酸钠浓度3%,CaCl2浓度2%,菌体量与包埋剂量之比2:1;固定化颗粒对染料脱色的最适pH为8左右,最适温度为30℃,具有耐低温、染料浓度耐受极限高和可重复利用等特性,但在强碱性、高温和重复利用多次后,其机械强度降低;固定化菌体对以葡萄糖为外加碳源的染料废水的脱色效果较好,且浓度以1 g/L为宜,在厌氧污泥反应器中投加固定化颗粒对染料去除效率有所提高。     

中空纤维超滤膜处理聚合物驱采油污水中膜污染特性分析

聚合物驱采油污水中大量聚合物的存在影响了污水的性质,它对超滤膜的污染机理与一般采油污水不同。研究了超滤过滤模拟含聚合物污水过程中,聚合物浓度对膜通量的影响,通过对过滤实际原水污染膜纤维进行化学清洗以及污染膜表面和断面扫描电镜分析,优选化学清洗方案。在此基础上,采用优选的化学清洗方案对工程应用中的膜组件进行清洗。结果表明:随着聚合物浓度升高,膜通量衰减逐渐加剧;NaOH和十二烷基苯磺酸钠组合对聚合物污染清洗效果最佳,可恢复初始通量的75%;分析清洗后膜表面的扫描电镜图表明,原水中物质会在膜面累积形成稳定凝胶层并对膜造成不可逆污染。     

陶瓷膜强化高钙镁油藏聚合物驱采出水处理工艺研究

高钙镁油藏聚合物驱采出水中高浓度的水解型聚丙烯酰胺（HPAM）,易造成常规“隔油-混凝-过滤/气浮”工艺出水水质恶化和滤料堵塞,因此亟须开发高钙镁油藏聚合物驱采出水处理技术与方法。陶瓷膜因其良好的出水水质和抗污染、耐酸碱清洗等优势在油气田废水处理中日益受到重视。基于高钙镁油藏采出水中HPAM浓度高的难题,以提高出水水质和工艺稳定运行为目的,研究了化学絮凝和臭氧氧化+化学絮凝预处理对陶瓷膜出水水质和膜污染的影响。结果表明:HPAM浓度为500 mg/L的模拟采出水经化学絮凝和臭氧氧化+化学絮凝2种预处理工艺,均能有效地减缓陶瓷膜的污染并提高陶瓷膜出水水质,其中臭氧氧化+化学絮凝+陶瓷膜过滤工艺处理后,出水油含量低于10 mg/L,粒径中值<0.8μm,出水水质符合SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》油藏地层空气平均渗透率>0.05μm2的要求,说明臭氧氧化+化学絮凝+陶瓷膜工艺处理高聚合物浓度采出水的可行性。     

雪硅钙石与氟化钙处理低磷污水的实验研究

采用雪硅钙石与氟化钙组合进行了处理低磷生活污水的实验研究,考察了反应时间、温度、进水pH值和振荡速度四种因素对该组合去除低磷效果的影响。结果表明:除磷的最佳反应时间、温度、进水pH值和振荡速度分别为4h、24.3℃、9和200r/min;总磷去除率均随四种因素的增加而增大,但增幅各不同。该组合能够稳定、高效、低耗的处理低磷污水,具有推广的价值。     

微生物絮凝剂的研制及其对浊度去除的研究

从污水处理厂的活性污泥和污水中筛选到一株有高絮凝活性的微生物 (命名为WB 2 ) ,由该菌株分泌的微生物絮凝剂对高岭土有很好的絮凝效果。与聚合硫酸铁助絮凝剂共同使用时 ,该微生物絮凝剂对含藻污水的絮凝能达到理想的效果。当微生物絮凝剂浓度为 5mg/L、聚合硫酸铁浓度为 5～ 6mg/L时 ,处理效果最佳 ,浊度去除率达 98.6 % ,色度去除 82 %。     

聚丙烯酰胺对聚合物驱含油污水中油珠沉降分离的影响

研究发现阴离子聚丙烯酰胺(HPAM)对聚合物驱含油污水处理有正反2方面影响.聚合物能增加污水粘度,降低油珠上浮速度,而且聚合物能增加油水界面水膜强度,延缓油珠聚并时间,这是聚合物对油珠沉降分离的不利影响;同时,聚丙烯酰胺具有絮凝性,能将水中油珠连接到一起,有利于油珠聚并.当聚丙烯酰胺相对分子质量为2.72×10⁶,浓度小于800mg/L时,絮凝作用大于粘度作用,有利于油珠的沉降分离.初始油珠粒径小是聚合物驱含油污水难处理的主要原因.横向流除油器可以加速油珠聚并,缩短沉降时间,适合处理聚合物驱含油污水.     

造纸废水曝气池中钙的去除及迁移转化规律研究

针对造纸废水好氧处理中钙离子（Ca²⁺）浓度过高影响生化过程和后续膜处理的问题,在实验室模拟废水曝气,研究Ca²⁺存在对COD去除效果的影响;对厌氧出水进行曝气实验,探究曝气量对钙去除效果的影响;分析表征造纸废水液相中Ca²⁺浓度和固相污泥中钙的形态,探究造纸废水曝气池中钙的迁移转化规律.结果发现：Ca²⁺的存在会影响活性污泥的活性,进而导致曝气过程中COD的去除率从71.76%降至36.94%;厌氧出水曝气初始阶段内曝气量越大,Ca²⁺的去除率越高;Ca²⁺浓度从厌氧出水到二沉池出水过程中逐渐下降,从游离态转变为CaCO₃的结合态而除去.     

晶种法处理含氟废水与氟化钙沉淀砂状化研究

采用晶种法对含氟废水进行了处理,考察了pH和Ca/F对出水F-浓度和CaF2沉降性能的影响,得到了含水率低、沉降性能好的砂状化CaF2颗粒.实验结果表明,晶种的加入对提高除氟效果、促进CaF2的砂状化有重要作用.当pH为中性偏酸性且0.5＜Ca/F＜1时,除氟效果较好且所得到的CaF2具有较好的沉降性能;当pH=5.5...     

亚硫酸钙脱硫法及其机理

针对石灰乳直接脱硫存在的结垢问题,提出了亚硫酸钙脱硫法,并研究了该法的反应机理及主要因素对脱硫率的影响,确立了适宜的操作条件.即在空塔气速2.75m/s、L/G=3.0 L/m³、固含量6.7%、气温31℃、进口SO₂初始体积分数1500×10^-6、进塔液pH=8.0并维持不变的条件下,连续运转中的脱硫率可达87%.该法从理论上解释、实践上解决了石灰湿法脱硫过程中设备的结垢问题,其实质是以全钙基物质为脱硫剂的新型间接石灰法.