PVDF微滤膜清洗研究

对污染前后及清洗后的微滤膜进行了扫描电镜的实验,观察膜清洗后的效果.实验结果表明,微滤膜经过一段时间的使用后,化学清洗对微滤膜通量的恢复不是很明显,与水力清洗的效果相当.在确定较佳的工艺参数的情况下对污染后的微滤膜进行了气水抖动清洗,可使膜通量恢复90%左右.     

大豆分离蛋白污染的聚砜膜清洗实验研究

选用了不同的化学清洗剂对大豆分离蛋白污染的聚砜超滤膜进行了清洗实验研究.结果表明:对于污染层中最外边的松散污染层,水力清洗非常有效;对于污染层中的静电吸附层和与静电吸附层牢固吸附的表面层,在不破坏膜结构的基础上,单一化学清洗剂中十二烷基磺酸钠(SDS)的清洗效率最高, 膜的水通量的恢复率达到60.6%.此外,质量分数0.5%的NaOH溶液,质量分数0.3%的SDS溶液,质量分数0.3%的HCl溶液和反冲洗之间的不同组合方式的联合清洗效果明显优于单一化学清洗剂,并以NaOH SDS 反冲洗的联合清洗效果最佳,膜的水通量的恢复率达到92.2%.     

两级序批式MBR膜污染特性研究

采用两级SBR与膜法相结合的两级序批式MBR工艺处理生活污水,考察两级序批式运行模式对膜污染特性的影响.对运行111 d后的平板膜污染阻力分布进行了测算,并对两级序批式MBR与连续流单级好氧MBR的平板膜污染速率进行对比试验.结果表明: 两级序批式MBR的平板膜污染阻力以凝胶极化阻力为主,占总阻力的43%,沉积阻力较低,仅占总阻力的10%;与连续流单级好氧MBR相比,两级序批式MBR可以在更高的膜通量下运行,保持更低的膜污染速率,在运行42 d后,过膜流量从100 L/h下降至85 L/h,过膜压差从1.52×10~4 Pa增加至2.22×10~4 Pa;而连续流好氧MBR系统,过膜流量从61 L/h降低至39 L/h,过膜压差却从1.01×10~4 Pa增加至2.63×10~4 Pa.研究表明,两级序批式MBR工艺可以改善膜过滤过程的水力条件,从而有效地减缓浓差极化,降低沉积污染及凝胶层污染,序批式、膜间歇运行与空曝的结合起到了关键性作用.     

膜-生物反应器中PVC膜污染及清洗方法研究

研究膜组件为聚氯乙烯超滤膜的一体式膜-生物反应器(SMBR)中膜的污染情况及其不同的清洗方式.在15 L/(m2·h)的次临界通量运行条件下,比较了连续无反洗和每周1次低浓度次氯酸钠溶液(有效氯质量浓度为500 mg/L)反洗的两种运行方式,得到两种运行方式下跨膜压差的上升速率分别为1.23 kPa/d和0.97 kPa/d;比较了污染后膜的不同在线清洗方法,发现用高浓度次氯酸钠溶液(质量分数为3×10-3)反洗的效果优于空曝气清洗、清水反洗、盐酸溶液(pH=1)反洗和氢氧化钠溶液(pH=12)反洗;同时,比较了不同化学药剂的离线清洗效果,发现先以质量分数为3×10-3的次氯酸钠溶液浸泡,再用pH=1的盐酸溶液浸泡的清洗效果较好.本研究为膜-生物反应器中污染后膜的清洗提供了参考.     

纳米Al2O3改性PVDF超滤膜处理含油污水研究

在有机高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入适量无机纳米Al2O3,采用相转化法合成无机改性有机超滤膜.改性PVDF膜的亲水性得到显著改善,进而提高了其通量和抗污染性能.用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水,出水含油质量浓度0.2mg/L,悬浮固体质量浓度为0.2 mg/L,Toc去除率达98.86%,COD和浊度的去除率均达90%以上,粒径中值小于2 μm.研究表明,改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜.用扫描电镜对PVDF膜改性前后的污染情况进行观察和分析,并用不同的洗液对污染膜进行清洗,表明纳米Al2O3的加人明显改善了PVDF膜的抗污染性.用1%OP-10(pH值为10)表面活性剂洗液反冲洗,可使改性膜的通量恢复率达100%.     

处理聚驱采油废水的MBR反应器中活性污泥的驯化

为了提高膜生物反应器对聚驱采油废水的生化处理效果,以炼油厂污水处理站二沉池的活性污泥为接种污泥,采用逐步提高进水中聚驱采油废水比例的加压驯化方法,在一体浸没式膜生物反应器(MBR)中进行活性污泥的驯化.对驯化过程中MBR系统内污泥性质、微生物相和聚驱采油废水处理效果分别进行了研究.结果表明,经过近30 d的驯化培养后,评价污泥浓度与沉降性能的指标如MLSS、MLVSS、SVI、SV等明显改善,表征污泥成熟的微生物相包括菌胶团、轮虫、楯纤虫等大量出现.驯化结束时,污泥所处的MBR系统对聚驱采油废水具有较好的处理效果,其中,膜出水的CODCr,去除率为77%,含油量去除率为94.6%,聚合物去除率为60.2%.说明驯化后活性污泥可以良好适应聚驱采油废水环境,MBR系统已基本完成了对污泥的驯化培养.利用电镜对膜组件进行观察,发现有凝胶层和沉积污泥吸附在膜表面上,从而使膜过滤阻力增加,引起膜污染.通过化学清洗可以有效去除膜表面的微生物和有机污染物,使膜组件功能得以恢复.     

软/硬质悬浮填料对MBR中EPS的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器(MBR)中分别投加硬/软质悬浮填料处理人工废水.分析测定EPS、SVI、膜污染阻力及跨膜压力的变化,采用统计分析方法研究了软/硬质悬浮填料对MBR中EPS及SVI的影响;通过扫描电镜(SEM)分析,表征添加软/硬质悬浮填料膜表面的污染状况.结果表明,添加软/硬质悬浮填料膜组件表面滤饼中的溶解性EPSS和结合性EPSB与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为0.929～ 0.984和0.798～0.853,EPSS与膜污染阻力之间表现出更强的相关性,EPSS对膜污染阻力的贡献大于EPSB.添加软/硬质悬浮填料MBR污泥混合液的EPS与SVI的皮尔逊系数(rp)分别为0.895和0.798,呈现明显的正相关性.SEM分析也表明,添加软质填料的膜表面污泥覆盖程度大于硬质填料的膜表面,但膜内部的污泥沉积量明显低于硬质填料.与软质悬浮填料相比,硬质悬浮填料能导致MBR污泥混合液的SVI和EPS含量增大,增加膜污染速率和不可逆膜污染阻力,软质悬浮填料具有更好的控制膜不可逆污染的效能.     

不同材质及不同截留分子量超滤膜对二级出水中污染物的去除研究

为探究不同超滤膜对城市二级出水的处理性能,研究了不同材质(PES、PVDF)及不同截留分子量(50 k,100 k)4种超滤膜对二级出水中抗生素抗性基因和溶解性有机污染物去除及其对膜比通量的影响。结果表明,不同特性超滤膜直接过滤城市二级出水,能在一定程度上对污染物进行去除。对于抗性基因的去除,相同截留分子量的PES超滤膜处理效果明显优于PVDF超滤膜,而相同材质的超滤膜50 k的处理效果比100 k的处理效果好。对可溶性有机物的去除,50 k的超滤膜比100 k的去除效率高10.0%(PES),13.6%(PVDF),50 k的两种材质超滤膜无明显差异性。二级出水经超滤后,50 k的超滤膜可以有效去除腐殖酸类物质,而100 k无法去除,说明原水中腐殖酸类物质大小在50~100 k范围内。相同材质超滤膜,随着截留分子量减小,膜的固有阻力增大,膜通量下降迅速,反冲洗后其膜比通量恢复程度较大,可逆膜污染占比较高;相同截留分子量的超滤膜,PVDF比PES的膜比通量损失快,反冲洗后膜比通量恢复程度较小,不可逆膜污染严重。在实际应用中,应根据不同水质特点及要求选择合适的材质和截留分子量。     

PAC/BPAC-UF对二级出水中有机物去除及膜污染情况对比

目前对溶解性污染物去除效能较低和膜污染严重的问题是超滤(Ultrafiltration,UF)技术的瓶颈,为了改善城市污水处理厂二级出水水质和UF技术的运行稳定性,利用粉末活性炭(Powdered Activated Carbon,PAC)-UF和生物粉末活性炭(Biological Powdered Activated Carbon,BPAC)-UF 2种组合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理。通过DOC、三维荧光、膜通量变化、膜阻力分布及微生物群落结构分布的分析方法,对比研究2种组合工艺对有机物的去除效果,考察不同投加量下PAC和BPAC对膜污染的缓解程度。结果表明,在最佳投加量下2种组合工艺对有机物的去除效果均优于直接UF,膜污染得到有效缓解。具体而言,PAC-UF和BPAC-UF对溶解性有机物的去除效果相差不大,PAC-UF略优于BPAC-UF;对于蛋白质类、腐殖酸类和微生物副产物类有机物,BPAC-UF较PAC-UF的处理效果更优; BPAC-UF较PAC-UF对缓解膜比通量下降和膜污染阻力增长有更好的效能。由于BPAC上微生物的吸附和生物降解作用,BPAC-UF工艺经济适用性较好,BPAC-UF可以作为一种有效的再生水深度处理方法。     

外加碳源对缺氧/好氧MBR处理垃圾渗滤液的影响

采用缺氧/好氧-平板膜生物反应器(A/O-MBR)处理垃圾渗滤液,着重考察污染物去除效果和膜污染情况。针对垃圾渗滤液低C/N比的典型特点,研究了外加碳源对A/O-MBR系统处理垃圾渗滤液的影响。结果表明,A/O-MBR系统对垃圾渗滤液中主要污染物COD和氨氮(NH3-N)均有较高的去除效果。外加碳源可以提高污染物的去除效果,尤其是可以明显提高总氮(TN)的去除效果,但外加碳源会加剧膜污染。在外加碳源的条件下,A/O-MBR系统的COD去除率稳定在78%左右,氨氮去除率达到94%左右,TN去除率基本在75%以上。在低通量(J=5 L/(m2·h))运行条件下,A/O-MBR系统的清洗周期最长可达到97 d,但膜的过滤性能会随运行时间延长而衰退。污泥粒径和胞外聚合物质量比的变化可能是导致膜污染加剧的主要原因。傅里叶变换红外光谱分析表明,膜面有机污染物的主要成分是蛋白质和多糖类物质。     

低强度超声对短程硝化污泥活性的影响

为提高短程硝化反硝化脱氮效率,采用低强度超声对短程硝化反应进行强化,通过对比氨氧化率和亚硝酸盐生产量,考察低强度超声对短程硝化污泥活性影响。首先,通过对超声能量的优化试验,发现低强度超声能够提升短程硝化污泥反应速率,且超声能量为43.20 kJ时氨氧化率和亚硝酸盐生成量最大;然后考察超声能量与污泥浓度的关系。结果表明:1)在相同超声能量(43.20 kJ)条件下,随着污泥质量浓度(0.34~1.03 g VSS/L)增加,能量密度降低,反应速率不断提高;2)保持污泥浓度恒定,增加超声能量,发现在43.20 kJ时短程硝化污泥活性最好,氨氧化速率比对照组提高25.42%,继续增加能量后去除速率开始下降,原因是适宜的能量会增加微生物细胞壁和细胞膜的通透性,加快基质传递和反应速率,提高微生物活性,但当所施加能量超出其所能承受范围,则会对微生物内部产生损害,降低其活性;3)考察超声能量对胞外聚合物浓度和酶活性影响,在43.20 kJ条件下,多糖、蛋白质和胞外聚合物(EPS)浓度分别提高了18.32%、26.54%和22.05%,氨单加氧酶活性增加19.82%。研究表明,由于低强度超声作用加快胞外聚合物分泌,增加生物酶活性,进而促进了短程硝化污泥反应速率。     

曝气及搅拌强化超声预处理污泥试验研究

超声是一种具有很大研究价值的污泥预处理技术,但超声波能耗较大,限制了其大规模应用。曝气和搅拌作为辅助技术可以使超声技术在较低的能耗下达到较高的破解效率。以污泥破解后上清液中SCOD增加值为主要评价指标,探究在曝气及搅拌辅助下超声预处理污泥的最佳条件,进一步考察在最佳条件下曝气及搅拌对超声破解污泥效率的提高和能耗的降低作用。结果表明,曝气最有效的超声声能密度为0.9 W/mL,最佳曝气量为20 mL/min,最有效的曝气时间为10 min,在超声10 min的后5 min曝气、前5 min不曝气比在整个超声过程中曝气破解溶出的SCOD更高。在最有效的条件下对污泥进行超声加曝气处理后的SCOD为388.45 mg/L,而相同条件下仅超声溶出的SCOD为196.5 mg/L,溶出的SCOD增加了97.7%,污泥经超声加曝气处理后SCOD溶出率为3.85%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了25%。搅拌作为另一个辅助技术,转速为600 r/min时对提高超声破解污泥的SCOD最有效,超声加搅拌比相同条件下仅超声破解污泥溶出的SCOD增加了83.8%,超声加搅拌破解污泥的SCOD溶出率为1.98%。在超声加曝气和搅拌的条件下,污泥SCOD溶出率为4.38%,污泥破解产生的SCOD比相同条件下仅超声破解的污泥SCOD增加了120.8%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了12.5%。     

捕尘过滤材料清洗再生实验研究

空气颗粒物过滤材料作为一次性使用的耗材,在阻力升高至一定值时就被更换并抛弃,不仅使过滤系统成本增加,而且会产生二次污染,不利于生态环保。通过实验探究滤料清洗再生的方法,研究了MES表面活性剂浓度、温度、清洗时间对清洗效果的影响。结果表明:温度为25℃、MES溶液质量分数为0.7%、清洗时间为30 min时的清洗效果最佳,清洁度可达97%,结合超声波辅助时可使清洁度增至99.2%,经过4次清洗再生后,滤料的阻力、效率与纤维力学性能未发生明显变化,证明了该方法在工业应用中的可能性。     

地面水力压裂对井下煤层瓦斯抽采影响分析

为了研究高河煤矿地面压裂钻井作业对井下煤层瓦斯抽采效果的影响，以3#煤层E2307工作面为主要考察对象，对水力压裂前后煤层渗透率、抽采瓦斯浓度和纯量进行统计分析。研究结果表明:地面压裂钻井水力压裂后煤层反演渗透率提高了13倍以上；压裂后瓦斯浓度最大增幅为122%，最小增幅为34%，平均增幅为71%，同样，瓦斯纯量也有大幅度的提高。研究认为高河煤矿地面水力压裂作业对其高瓦斯含量、低渗透性煤层具有良好的应用前景，对同类煤矿及煤层提高瓦斯抽采效率，预防井下瓦斯动力灾害具有积极的借鉴意义。     

低透气性煤层点式酸化压裂增透技术研究与应用*

为解决富含矿物质煤层透气性问题,基于点式压裂和酸液增透煤体机制,提出点式酸化压裂增透技术,通过扫描电镜试验确定适合三元煤矿酸液配比体系。结果表明:点式酸化压裂钻孔组平均抽采瓦斯流量和浓度是普通钻孔组的3.65,1.72倍,是点式水力压裂钻孔组的1.32,1.06倍;点式酸化压裂增透效果明显优于点式水力压裂;且其增透煤体起裂压力和同等条件下注液量均低于点式水力压裂,点式酸化压裂实现煤体定点、低流量、大范围、快速增透,通过将物理增透与化学增透相结合,可有效提高煤体孔隙-裂隙结构发育程度和整体连通性,有助于煤体中瓦斯运移,提高采收率。     

超声波和Fenton试剂联用降解氯苯的试验研究

以超声波(US)和Fenton试剂联用对氯苯(CB)的脱氯降解作用进行了研究.采用单因素法,重点考察了Fenton试剂配比(n(H_2O_2):n(Fe~(2+)))、Fenton试剂用量、CB初始浓度、溶液初始pH值和超声波功率等因素对脱氯降解效果的影响,研究了CB浓度与反应时间的变化关系.结果表明,US/Fenton试剂对CB具有良好的脱氯降解作用,当CB初始质量浓度为100 mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+) 的物质的量比为40:1、H_2O_2的浓度为10 mmol·L~(-1)、溶液初始pH值为3、超声波功率为250 W时,CB脱氯率最大可达93.5%.US/Fenton试剂对于CB的脱氯降解反应符合1级衰减模型,速率常数k'=0.266 min~(-1).     

Fenton强化微电解工艺处理靛蓝牛仔布印染废水研究

研究了铁炭微电解-Fenton试剂作用下靛蓝牛仔布印染废水的脱色和COD去除行为,通过正交试验和单因素试验确定了微电解-Fenton反应的最佳操作条件,分析了各影响因子的作用机理。结果表明:在铁炭质量比为2∶1,pH值为3的条件下反应90 min,铁炭微电解出水COD的去除率在49.20%,色度去除率达到80%,BOD5/COD值由0.248上升至0.436,可生化性提高;微电解出水在pH值为5,H2O2投加量为0.3%条件下反应60 min后,COD去除率可达84.1%,色度去除率达90%,BOD5/COD值上升至0.525;铁炭微电解-Fenton组合工艺COD的总去除率为87.26%。     

Tl(Ⅰ)与Tl(Ⅲ)在UV - H2O2体系中的价态转化

建立了chelex-100螯合树脂分离技术与石墨炉原子吸收联用测定水体中Tl(Ⅰ)与Tl(Ⅲ)的方法,分别考察了光化学氧化中pH值、H2O2投加量、光照强度对Tl(Ⅰ)的氧化效果。方法的Tl(Ⅰ)与Tl(Ⅲ)检出量均为0.5μg/L。两者共存时各自加标回收率大于95%。结果表明,在偏酸性环境(pH=3.0),投加适量30%H2O2,光照强度大有利于Tl(Ⅰ)的氧化。当pH=2.91,投加30%H2O2为5 mL,UV照射10min后,Tl(Ⅰ)的转化率达90%。研究表明,光化学氧化可有效转化水体中不易被物理化学法去除的Tl(Ⅰ)和容易被物理吸附、化学沉淀方法去除的Tl(Ⅲ)。     

覆膜滤料过滤性能分析

覆膜滤料以其高效低阻、透气性好等特点备受关注。选取4种典型的覆膜滤料,通过静态和动态过滤实验分析其阻力和效率特性,进而对覆膜滤料的过滤性能进行综合分析。结果表明:在清洁阶段,4种覆膜滤料的喷吹周期和残余阻力差异较大,粉尘剥离率平均值为83.2174%,最大偏差为2.32%;在稳定阶段,4种覆膜滤料的清灰周期、残余阻力差异减小且趋于稳定,残余阻力增长率接近且偏差均在5%以内,剥离率平均值为95.4485%,最大偏差仅0.55%。可以看出,稳定阶段覆膜滤料的种类对于阻力增长率和粉尘剥离率影响不大。通过细颗粒物过滤实验可知,评价覆膜滤料对PM2.5的过滤效果需要综合考察滤料清洁阶段和稳定阶段,可为覆膜滤料应用和评价提供指导。