电絮凝法同步去除氨氮和磷的模拟试验

采用电絮凝法去除废水中的氨氮和磷,电极板采用铝板或不锈钢板,研究了电絮凝除磷热力学与动力学过程,考察了不同工艺参数对氨氮和磷去除效果的影响. 结果表明:相对于铝电极而言,不锈钢电极更适宜于电絮凝去除氨氮和磷;Redlich-Peterson方程能较好地描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附行为,得到的Gibbs自由能变都在-20～0kJ/mol范围内,并且吸附是自发进行的吸热过程,升高温度有利于吸附;由于假二级动力学方程拟合时其相关系数(R2)均大于0.98,故假二级动力学方程更适宜描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附动力学过程;随着电流密度的增加,氨氮和磷的去除率呈逐渐上升趋势;在强碱性条件下,氨氮的去除率相对降低,酸性条件下水中磷的去除率较高,随着溶液pH的增高,磷的去除率呈逐渐降低趋势. 去除氨氮和磷的能耗分别为0.15~0.50和0.02~0.04kW·h/g.      

异波折板流场模拟分析与结构优化

基于FLUENT技术,以连续方程、Navier-Stokes方程及k-epsilon湍流方程作为流动基本控制方程,对异波折板絮凝反应流场进行了数值模拟,并通过网格独立性检验,保证了模拟结果的真实性.以流场速度分布、紊动动能、有效能耗作为评价标准,根据数值模拟提出了不同絮凝段的最优折板单元组合.结果表明,夹角90°的短折...     

管道中湍流强度及湍流积分尺度随时间的变化研究

采用PIV技术对垂直方形管道内喷粉过程中气流产生的管道湍流实际强度进行了测量,得到喷粉过程中气流导致的管道湍流强度和湍流积分尺度随时间的变化曲线,进而对湍流积分尺度进行了试验测量和理论计算.结果表明:喷粉结束后湍流强度在水平方向上和垂直方向上随时间的变化都符合指数衰减规律;初始阶段湍流积分尺度随时间先快速增加,500 ms时(即喷粉结束的瞬间)达到最大值1.54 cm,此后湍流积分尺度随时间迅速衰减,800ms后仅为0.55 cm,且湍流积分尺度与湍流强度大小相关;湍流积分尺度理论计算值与试验实际测量值基本一致.该结果对定量分析湍流状态下粉尘燃烧爆炸试验具有重要的意义.     

分点进水高效除磷脱氮工艺工程应用研究

分点进水脱氮除磷新工艺以统一动力学理论、动力学负荷理论、污泥浓度优化理论、同步硝化反硝化理论、种群增殖速度的密度控制理论、种群增殖速度的营养工况控制理论等作为主要理论基础,具有脱碳、脱氮、除磷效率高,总停留时间短,运行费用较低的显著优点,在罗庄区污水深度处理工程改追中得到了成功应用,出水水质达到GB18918-2002<城镇污水处理厂排放标准>一级(A)标准.     

猪场废水生产微生物絮凝剂发酵特性及动力学特征

以猪场废水作为原材料生产微生物絮凝剂,考察了发酵过程中溶解氧(DO)、COD、氨氮、总磷及pH值的变化规律,利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合.结果显示,菌体的生长在0~60h是对数生长期,12~36h菌体快速生长,菌体干重、细胞浓度OD600和菌落数分别由0.09g/L,0.26和1.3×107cfu迅速增加到0.76g/L,0.58和3.5×107cfu,稳定期(66h)菌落数达到5×107cfu.絮凝菌代谢产物的主要絮凝活性成分是蛋白质,与菌体生长呈相关型.猪场废水中磷源含量充足,作为缓冲液,基本维持了絮凝菌发酵过程中pH值的恒定.此外,Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.     

涡旋絮凝气浮的理论及其应用研究

应用流体动力学和气浮原理 ,研究分析紊流条件下絮凝气浮的动力学致因 ,提出了涡旋絮凝气浮理论和方法。介绍了涡旋絮凝气浮池的工作原理及实际应用情况。     

微生物絮凝剂与聚合氯化铝复配的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对多粘类芽孢杆菌(GA1)所产絮凝剂(MBFGA1)与聚合氯化铝(PAC)配合处理高岭土悬浊液的过程进行了优化.设定的5 个影响因子分别为MBFGA1 投加量、PAC 投加量、pH 值、CaCl2 投加量、快搅速度.2 个响应值为絮凝率和絮体粒径.响应面实验分别拟合出了关于絮凝率和絮体粒径的二次模型,决定系数(R2)分别为0.7449 和0.8029,表明拟合情况良好.根据2 个响应值的分布情况,推算出最适粒径为0.7mm.同时,以絮凝率100%、絮体粒径0.7mm 为目标值,确定了最佳复配絮凝条件: MBFGA1 99.75mg/L, PAC121mg/L, pH 7.3, CaCl2 27mg/L, 快搅速度163r/min.通过分析比较, 发现PAC 在改变胶体表面电位使其脱稳聚沉方面有较强的能力,有利于MBFGA1 在絮凝后期吸附架桥作用的发挥.对提高絮凝效果、降低MBFGA1 运行成本具有很好的作用.     

鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降典型藻类的动力学研究

为了探讨鄱阳湖水动力条件改变引起的悬浮颗粒物浓度变化可能导致的鄱阳湖浮游植物群落结构的变化,本文研究了鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降3种典型藻类的动力学过程.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象、鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,使用混凝试验搅拌仪模拟动力学条件,在颗粒物投加量为20 mg·L-1时分别研究了静置沉降时间、扰动强度和扰动时间对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.结果表明,絮凝沉降效率:蓝藻绿藻硅藻.在扰动强度为20 s-1、扰动时间为30 min时,0.5~4 h静置沉降时间均促进3种藻类的絮凝沉降.绿藻和硅藻的絮凝沉降效率随着静置沉降时间的延长而降低,前0.5 h的絮凝沉降效率最大;而蓝藻的絮凝沉降效率变化无明显规律.扰动时间和静置沉降时间均为30 min时,随着扰动强度在2~40 s-1增加时,3种藻的絮凝沉降效率逐渐增大.扰动强度为20 s-1、静置沉降时间为30 min时,5~60 min扰动时间均促进藻细胞的絮凝沉降,并且随着扰动时间的增加,絮凝沉降效率呈先增大后降低的趋势.30 min为蓝藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率为12.56%;45 min为绿藻和硅藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率分别为11.93%和7.54%.因此,水动力条件的改变可以引起悬浮颗粒物与藻类的絮凝沉降效率发生变化,从而对藻类的群落结构以及水华发生规律产生影响.     

湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术在垃圾焚烧发电厂循环冷却水补充水处理系统中的应用

详细阐述了湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术的核心理论,通过该技术在双港垃圾焚烧发电厂循环水预处理工艺上的应用实例,介绍了系统设计、设备构造、原水水质、初期调试数据、设备正常运行的影响因素,以及水处理效率.     

利用小角度激光光散射研究阳离子有机高分子絮凝剂的絮体粒径和絮体结构

利用小角度激光光散射在线监测技术研究了不同阳离子有机高分子絮凝剂对带负电荷的高岭土颗粒体系的絮凝动力学和絮体结构.对于高电荷密度的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC),由于分子量低其初始絮凝反应速度较慢,最终形成的絮体也较小.絮凝过程中,其絮体结构发生重组和排列,分形维数从1.83升高到2.09,所形成的絮体密实.对于低电荷密度的2种阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),因其分子量大投药量高,絮凝反应速度较快;但其絮体的分形维数较小且在絮凝反应中基本保持不变,形成的絮体结构开放和松散.基于有机高分子对高岭土体系浊度和zeta电位的影响,结合絮凝动力学和絮体结构分析,结果表明,PDADMAC絮凝机理是电中和作用,而随着分子量的增加和电荷密度的降低,CPAM则主要通过吸附架桥作用产生絮凝.     

论疏水絮凝与疏水作用力

1982年Israelachvili和Pashley在Nature期刊上报道了以实验测得的疏水作用力,这一发现使当时的学者们倍感兴奋,激起了一个持续不断的研究.经过30多年的研究,疏水作用力被证明客观存在,并被众多科学家所认可.根据这一发现,经典的DLVO理论应补充疏水作用力,成为扩展的DLVO理论,经典的絮凝理论也应包括疏水絮凝的贡献.迄今疏水絮凝在矿物分选领域已取得了巨大成功,但在水处理领域尚缺乏认识和研究.本文综述了疏水作用力及疏水絮凝的发现,探讨了疏水作用力的热力学解释和微观机理,指出了水处理技术中涉及到的一些疏水絮凝原理,认为水处理工作者应大力开展疏水絮凝的研究,以疏水絮凝的理论进一步推动水处理科学技术的发展.     

絮凝动力学机理与控制指标研究

应用紊流动力学原理 ,分析紊流条件下两区絮凝模型 ,提出紊流区主导絮凝速率 ,过渡区主导絮凝体的成长尺度及密实度 ,导出了有效能耗的量级及絮凝控制指标。并进行了初步试验及生产数据分析 ,证实了该指标的实用性。     

Taylor-Couette流场数值模拟及絮凝效果研究

通过流体力学中的Fluent软件模拟了Taylor-Couette反应器的速度矢量分布、湍动动能分布和有效能耗分布,同时实验研究了TaylorCouette反应器不同内筒转速下三氯化铁对高岭土悬浊液的絮凝效能.结果表明,内外筒环隙间存在亚微尺度的涡旋,当转速为30～60 r·min-时,涡旋形状闭合完整,相互分离,涡旋内部速度梯度较小,湍动动能k在0.00010 ～0.00023 m2·s-2的范围内,有效能耗ε在0.00057 ～0.00189 m2·s-3的范围内,絮凝效能达到最大(80％以上),湍动动能和有效能耗过大或过小均不利于形成完整闭合的涡旋,絮凝效能较差.     

采用大涡PIV研究Taylor-Couette流及其对混凝过程的影响

采用大涡PIV方法对Taylor-Couette流场的湍动能及湍动能耗散率进行了估算,并利用数值模拟对其进行验证,结合絮凝实验,综合对比速度矢量、湍动能分布、湍动能耗散率分布及对应流场中混凝过程的絮体图像,探究了湍动能与湍动能耗散率对絮凝效能的影响.结果表明,大涡PIV法与数值模拟在雷诺数较高的情况下有较好的一致性,且雷诺数越大一致性越好.在Taylor-Couette涡流场中,随着雷诺数的增大,湍动能与湍动能耗散率数值不断增大,且在流场中的分布由规律有序到紊乱最终趋于各向均匀一致.而混凝过程中湍动能与湍动能耗散率的数值大小及其在流场中的空间分布情况,均对产生絮体的大小和浊度去除率有较大影响.     

聚硅酸铁混凝剂絮凝与破碎的定量研究

以水玻璃、硫酸亚铁及氯酸钠为原料,应用共聚工艺制备聚硅酸铁(PSF)混凝剂,采用搅拌实验和颗粒计数法对比研究PSF与复合铝铁(PFA)的混凝性能,絮凝阶段残余粒子分布及紊流剪切力对絮体的影响.结果表明,高投药量时PSF去除高锰酸盐指数的性能优于PFA.PSF处理地表水时不宜采用过高或过低的絮凝速度,絮凝速度与絮凝时间应紧密配合才能提高混凝性能,即提高絮凝速度则需要减少絮凝时间.增加紊流剪切力时,PSF絮体的破碎程度远远小于PFA,被打碎的PSF絮体其再结合能力大于PFA.在数量级上,PSF的絮凝系数KA为10-2～10-3,破碎系数KB为10-7～10-8.对于粒径＜2 μm的颗粒,PSF的KA比PFA大4个数量级,KB与PFA相近,而其余粒径范围PSF的KA比PFA大近2个数量级,KB比PFA小近10多倍.     

Deposition velocity and the collision model of atmospheric dispersion—II. Extension to cases with variable turbulent velocity scale

The collision model of turbulent dispersion has been extended to deal with situations where the turbulent velocity scale is dependent on position, which requires that the particles of the Monte Carlo simulation accelerate between collisions.The theory has been applied to an idealized vegetative canopy in order to illustrate the differences from the predictions of eddy-diffusivity (K)-theory arising from the finite decorrelation length scale associated with vertical turbulent velocity. For cases of high deposition to canopy elements, the collision-model results do deviate from K-theory results, although the differences are not practically significant.An extension to the model enables gravitational settling to be handled in a more realistic manner than in K-theory. By this means, it is found that the simple expedient of adding the settling velocity to the deposition velocity due to other processes is more closely valid than appears from K-theory results.     

颗粒计数仪在水处理絮凝过程中的应用研究

以水中高岭土颗粒和腐殖酸有机物为去除对象,首次采用颗粒计数仪对铝盐絮体的动态絮凝变化过程进行了在线监测和分析。通过改变水力条件和投药量,分析了硫酸铝和聚合氯化铝(PAC)絮凝剂絮凝过程中各阶段的絮体颗粒粒径分布情况,在此基础上分析并确定絮凝反应的最佳条件。通过实验表明:颗粒计数仪能够较好地表现出絮凝过程的粒径分布变化,同时得出颗粒总数变化与絮凝效果的相关性很好,可以灵敏地表征絮凝效果的好坏,因而可以用来优化絮凝剂的投加量,提高出水水质和降低出水成本。可以预期,颗粒计数器在未来水处理中一定会得到广泛的应用。     

油田聚合物驱采出污水絮凝过程研究

针对油田聚合物驱（简称聚驱）采出污水,通过对油滴粒度分布、絮凝指数、油水分离特性和Zeta电位等指标的测定,研究了聚合物、温度、药剂以及搅拌强度对絮凝过程的影响,并探讨了影响聚驱采出污水油水分离效果的主要原因.结果表明,静电排斥并不是聚驱采出污水异常稳定的主要原因. 聚驱采出污水的油水分离特性与水驱采出污水相比存在显著差别,主要因为聚合物阻碍了小油滴的碰撞絮凝. 投加250mg/L由改性聚醚类破乳剂和弱阳离子絮凝剂复合而成的CHP-03药剂,可以有效克服聚合物的阻碍作用,获得92%的含油去除率. 该药剂在絮凝过程中并不依靠电中和机理来实现油滴的脱稳. 在现场条件下,温度的提高不能明显地促进油滴絮凝的有效性. 适当的高速搅拌可以加快絮体生长. 油滴之间的聚结破乳滞后于絮凝,絮凝的后期应避免剧烈搅拌,防止尚未聚结破乳的油滴重新分散.     

亚微涡旋的混凝作用研究

以粒子图像速度场仪(PIV)测得了Taylor-Couette反应器旋转内筒和固定外筒间的环隙流场图像.所得图像表明环隙间存在亚微尺度的涡旋.同时实验研究了在Taylor-Couette反应器环隙间不同涡旋形态下聚合氯化铝(PAC)对高岭土悬浊液的混凝效能.结果表明,在波涡流(WVF)形态范围内混凝效能达到了最大(50%以上),这可归因于涡的闭合特性及其随时间的膨胀和收缩.但在波涡流形态范围以外得到的混凝效能相对较低,可归因于相互连通的非闭合涡特性.