重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.     

膜序批式间歇反应器的膜污染特性及控制

采取厌-好氧交替运行、实验室人工配水的方式,连续运行300 d,研究膜序批式间歇反应器运行过程的膜污染特性及其控制.结果表明,在运行初期的75 d内,污泥处于絮体状,SVI值64.6～110.6 　mL·g^-1,膜污染呈快速指数增长趋势,TMP平均增长速率为0.309　kPa·d^-1,膜阻力变化在0.393×10¹¹～1.298×10¹¹ m^-1·d^-1之间,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为0.52 　L·(m²·h·kPa)^-1,75　d时的临界膜通量为20 　L·(m²·h)^-1.从75～120　d对系统进行了调控,反应器培养出好氧颗粒污泥,SVI值逐渐下降,从170　d开始,SVI一直保持在40 　mL·g^-1左右,污泥粒径逐渐增大,220　d时污泥粒径分布大多在500～1 000　μm.120～300　d运行过程中的膜污染呈缓慢增长趋势,TMP平均增长率仅为0.062 　kPa·d^-1,膜阻力变化率在0.291×10¹¹～0.404×10¹¹m^-1·d^-1,比膜通量从4.4 　L·(m²·h·kPa)^-1下降为1.4 　L·(m²·h·kPa)^-1,220 d时的临界膜通量为40 　L·(m²·h)^-1.这些数据表明好氧颗粒污泥的培养对减缓膜污染发生具有极大作用.曝气强度为100 m³·(m²·h)^-1时,比膜通量最大,曝气强度为69 m³·(m²·h)^-1时,膜污染速率最小.     

青海湖东北岸天然草地CO2 通量变化特征

采用涡度相关法对青海湖东北岸地区草甸化草原生态系统的CO₂ 通量进行了观测,结果表明： 在生长季节(5~9 月),就日变化,08:00~19:00 为CO₂ 净吸收,20:00~07:00 为CO₂ 净排放,CO₂ 通量 净吸收峰值一般出现在12:00 时,7 月份12:00 时CO₂ 净吸收峰值为1.41 g·(m2·h)^-1;就月变化,7 月 是生长季CO₂ 净吸收最高月份,月CO₂ 净吸收量达到162.70 g·m^-2,整个生长季CO₂ 净吸收的总量达 468.07 g·m^-2。非生长季节(1~4 月及10~12 月),CO₂ 通量日变化振幅极小,最大CO₂ 净排放通量出现 在3 月,为0.29 g·(m2·h)^-1,除12 月和1 月各时段CO₂ 通量接近于零,其余月份各时段CO₂ 净排放在 0.02~0.29 g·(m2·h)^-1;3 月是全年CO₂ 净排放的最高月份,全月CO₂ 净排放量为72.33 g·m^-2,整个非生 长季CO₂ 净排放为319.78 g·m^-2。结果表明,无放牧条件下青海湖东北岸地区草甸化草原,全年CO₂ 净吸收量达148.30 g·m^-2,是显著的CO₂ 汇。     

白洋淀沼泽区与开阔水域区颗粒物组分特征与沉降通量研究

选取白洋淀的沼泽区（烧车淀）与开阔水域区（采蒲台）为研究区域,分析了水体中新生沉降颗粒物组分组成、沉降通量及其来源.结果表明,两种典型水域中水体颗粒物组分差异显著,其中,烧车淀水域颗粒物成分以有机质（OM）为主,质量占比达到49.59%~74.14%;而采蒲台水域颗粒物以无机组分为主,占比为54.52%~79.27%.烧车淀沉降颗粒物中总碳（TC）、总氮（TN）含量分别为（221.16±39.73） g·kg^-1和（21.10±1.67） g·kg^-1;采蒲台沉降颗粒物中TC和TN的含量分别为（172.28±91.22） g·kg^-1和（15.72±8.12） g·kg^-1.由固相¹³C CP/MAS NMR光谱结果分析出白洋淀沉降颗粒物中碳组分以烷基碳、烷氧基碳为主,其中,烧车淀淀面水域颗粒物中以易分解碳烷氧基碳为主（65.65%）,采蒲台淀面水域颗粒物中以较稳定烷基碳为主（50.76%）.开阔水域区颗粒物沉降通量高于沼泽化区,均值分别为10.63 g·m^-2·d^-1和6.07 g·m^-2·d^-1;开阔水域区不同水域类型颗粒物沉降通量排序为水道（（19.91±8.87） g·m^-2·d^-1）>沟壕（（7.06±2.94） g·m^-2·d^-1）>淀面（（4.92±3.48） g·m^-2·d^-1）.沉降颗粒物的C/N和 C/P比值结果表明,白洋淀沉降颗粒物中有机质主要来源可能为维管束植物和浮游植物.颗粒物沉降通量与组分特征研究有利于剖析白洋淀典型区域湖泊沉积和物质转化过程,为白洋淀能量流动和物质流动研究提供支撑.     

长春市大气颗粒汞及其干沉降通量

在1999-07～2000-01,监测了长春市5个功能区及一个对照点的大气颗粒汞浓度.非采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.022ng·m^-3～0.398ng·m^-3,平均为0.145 ng·m^-3,对照点平均为0.084ng·m^-3.采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.148ng·m^-3～1.984ng·m^-3,平均为0.461ng·m^-3,对照点平均为0.211ng·m^-3.采暖期颗粒汞浓度平均超出非采暖期2倍以上.燃煤与地面扬尘是大气颗粒汞的2个主要来源.地面扬尘对颗粒汞的贡献约占8%～30%.应用理论模型估算汞的干沉降通量,市区颗粒汞干沉降通量为43.06μg·(m2·a)^-1,对照点为21.28ng·(m²·a)^-1.     

车辆限行对道路和施工扬尘排放的影响

采用降尘法对道路和施工扬尘排放进行连续监测,通过限行之前和限行期间数据分析,研究了“好运北京”体育赛事期间机动车交通限行措施对道路和施工扬尘的消减情况、道路和施工扬尘对北京大气环境颗粒物的贡献率、道路和施工扬尘源占本地颗粒物排放总量的比重.结果表明,车辆限行措施对降低道路和施工扬尘的效果明显;环路限行期间降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7d降尘量平均值为0.81和0.59 g·(m²·d)^-1,主干道和次干道限行期间降尘量平均值为0.21 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7 d降尘量平均值为0.54和0.58 g·(m²·d)^-1,道路降尘量下降了60%～70%;限行期间民用建筑施工降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.15 g·(m²·d)^-1,限行期间公用建筑施工降尘量平均值为1.06 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.55 g·(m²·d)^-1,施工降尘下降30%～47%;道路和施工扬尘是北京市颗粒物污染的主要来源,其对环境PM₁₀的贡献率为21%～36%;当本地污染源PM₁₀排放量占环境总量的50%和70%时,道路和施工扬尘PM₁₀排放量分别占本地污染源的42%～72%和30%～51%.     

三江平原小叶章湿地H2S和COS排放动态

利用静态箱/气相色谱法，观测了生长季（5～9月）三江平原小叶章沼泽化草甸H₂S和COS的释放动态，结果表明，H₂S、COS的排放通量具有季节和日变化规律，小叶章沼泽化草甸H2S的平均释放通量为0.34 μg·(m²·h)^-1，COS的平均释放通量为－0.29μg·(m²·h)^-1；在生长季，小叶章沼泽化草甸表现为H₂S的源，COS的汇。小叶章的生长过程对H₂S、COS的排放影响显著，在小叶章生长旺盛期，H₂S出现排放峰值，COS出现吸收高峰，H₂S和COS的释放通量呈负相关。     

用稳态法确定中国土壤的硫沉降和氮沉降临界负荷

'在地理信息系统支持下,用稳态法确定了中国土壤的硫沉降临界负荷和氮沉降临界负荷.中国硫沉降临界负荷最小[<0.3 g·(m²·a)^-1]的地区主要分布在东北的大兴安岭、小兴安岭和长白山,青藏高原南部雅鲁藏布江河谷以及云南西南部怒江和澜沧江流域,而酸沉降污染较为严重的富铝土区域,总体上都能够承受0.8～3.2 g·(m²·a)^-1的酸沉降.根据硫沉降临界负荷可以将中国大致划分为东南和西北2部分,东南部大部分地区只能接受小于3.2 g·(m²·a)^-1的硫沉降,而西北部普遍可以接受大于3.2 g·(m²·a)^-1的硫沉降,其分界线基本上与400mm等降水量线重合.与硫沉降临界负荷的分布不同,中国氮沉降临界负荷在总体上呈现自西向东逐渐增加的格局.中国氮沉降临界负荷最低[<1.0 g·(m²·a)^-1]的地区分布青藏高原西部和阿拉善高原,而氮沉降临界负荷最高[>4.0 g·(m²·a)^-1]的地区则包括东北平原、华北平原、长江中下游平原以及四川盆地等.     

应用大气扩散模式进行区域稻田甲烷源强估算

传统通量箱方法对区域稻田甲烷源强的估算具有很大不确定性 .本研究应用箱模式和 ATDL模式估算区域稻田甲烷排放率 .箱模式和 ATDL模式估算排放率分别为 :6月 13.2～ 30.4mg· (m²·h)^-1 和 6.1～ 8.5mg·(m²·h)^-1,9月 10.4～20.0 mg·(m²·h)^-1 和 5.5～9.3mg·(m²·h)^-1;而传统通量箱方法估算排放率为 :6月 0.3～ 14.3mg·(m²·h)^-1 ,9月 0～0.3mg·(m²·h)^-1.分析表明 ,北京地区水稻生长季的接地逆温等不利气象条件使箱模式应用的基本假设难以满足 ,使之得出偏高的估算结果 . ATDL模式能较好地适应这种不利气象条件 ,并在 6月得出了与通量观测结果相近的估算结果 ,而其 9月高于通量观测结果的估算 ,却可能证实了通量箱方法难以测得的干旱稻田土壤裂缝的甲烷排放 ,有待于进一步研究证实 .     

北京大气PM10中水溶性氯盐的观测研究

氯盐是大气气溶胶中重要水溶性无机盐,对2004年全年北京大气可吸入颗粒中氯盐的变化进行了监测,结果表明北京大气中可溶性氯盐的年均值在(3.1±1.7)μg·m^-3,采暖期平均浓度为(4.6±2.1)μg·m^-3,非采暖期平均浓度为(2.6±1.6)μg·m^-3.最低值出现在5月,为(1.3±0.8)μg·m^-3;最高值出现在12月,为(5.8±5.3)μg·m^-3.日变化在秋冬季多为白天浓度低,晚上浓度高,夏春季多呈现上午高,下午低的特征;季节变化呈现秋冬季高,春夏季低的特点.     

动态膜-生物反应器中新型预涂剂的抗污染特性研究

对动态膜技术中的预涂剂进行了拓展研究,通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联制备新型预涂剂——PVA微球,分析交联反应机理,并通过PVA微球对产生膜污染主要物质EPS的吸附实验分析其抗污染特性.结果表明,乳化交联过程中主要发生的是半缩醛反应,PVA胶团的羟基数量实质上没有大量减少,PVA微球仍然保持良好的亲水性能,而且其表面呈现的电负性能够对活性污泥絮体产生静电排斥作用, PVA微球对活性污泥中蛋白质和多糖的吸附率稳定且较低,分别为0 .543 mg·g^-1和0 .694 mg·g^-1,从微观上延缓了膜污染.预涂液中微球的粒径在1 .14 μm左右,其不同浓度的Zeta电位都小于-39 mV,具有良好的稳定性,能够快速稳定地沉积在多孔底膜的表面和孔道内壁上,试验中采用SEM分析了PVA微球及其在工业滤布内部纤维丝上形成动态膜的表观形貌.     

氧化石墨/聚乙烯醇复合电纺纤维膜的光热脱盐性能试验

采用静电纺丝技术将碳纳米材料氧化石墨原位固定于聚乙烯醇（PVA）纤维,制备了氧化石墨/聚乙烯醇复合电纺纤维膜,并将其作为太阳能光热转换材料用于模拟海水的脱盐处理。结果表明:该复合纤维膜是一种性能优良的光热转换材料,其亲水性极强,在湿态下具有宽光谱吸收范围和较高光吸收率。在纺丝电压为15 kV、极板间距为15 cm、氧化石墨质量分数为3%（相对于聚乙烯醇）条件下制得的复合纤维膜具有最优的光热性能。在1个太阳光（1 kW/m2）照射下,膜表面可快速升温至50℃左右,水蒸发速率可达到1.09 kg/（m2·h）,光热转换效率为71.9%,对不同浓度模拟海水的脱盐效率均能达到99.9%以上。此外,该复合纤维膜具有良好的稳定性和重复利用性,可较好地应用于普通海水淡化领域。     

CNFM的制备及其协同电动技术修复土壤重金属的研究

首先采用静电纺丝工艺制备壳聚糖纳米纤维膜并优化了其制备条件,将制备的纳米纤维膜协同电动技术对土壤中的重金属（Cu、Cr）进行了修复.结果表明,纳米纤维膜制备的优化条件为：m（壳聚糖CS）/m（聚乙烯醇PVA）为20：80,乙酸质量浓度为20%,混合溶液质量分数为8%;所制备的纳米纤维膜平均直径为37.11nm,对金属的吸附平衡时间为4h.单一的电动修复来处理土壤中的重金属效率较低,Cu和Cr的去除效率仅为34.9%和11.7%;采用电动技术协同壳聚糖纳米纤维膜能显著提高重金属的去除效率,二者的去除效率分别达到了82%和91%.     

固定化细胞膜的制备及其特性研究

以聚乙烯醇(PVA)为载体混合固定硝化菌和反硝化菌,采用循环冷冻-解冻的方法制备 固定化细胞膜,研究了载体浓度、冷冻-解冻次数对PVA膜机械强度、底物在膜中的扩散系数 和固定化细胞活力的影响.同时设计了一种与固定化细胞膜相配套的新型生物脱氮反应器,考 察了固定化细胞膜的操作稳定性.结果表明,浓度为13%～15%(w/w)的PVA,循环冷冻-解冻5次左 右,制得的PVA膜具有较高的机械强度,并且所得固定化细胞的活性亦较高.15%的PVA经过5次 冷冻-解冻制成的膜,可以承受的最大拉伸应力为1.52MPa,氨氮在其中的扩散系数为0.75×10 ^-9m²/s. 运行2个月固定化细胞的活性没有下降,固定化细胞膜亦未出现溶胀或变形.     

PVA膜生物反应器去除效果的研究

应用了一种高亲水性的膜材料——PVA膜材料,处理生活污水,在污泥浓度为8000mg/L,HRT为3.5h的条件下,出水COD值维持在20mg/L以下,平均去除率达到93.3%;氨氮去除率达到90%以上;出水SS在1～3mg/L之间,平均去除率达到98.4%,有的甚至能达到100%;出水水质清澈透明,出水浊度平均在0.81NTU,小于1NTU,优于国家饮用水质标准。     

Supercritical water oxidation of polyvinyl alcohol and desizing wastewater：Influence of NaOH on the organic decomposition

Polyvinyl alcohol is a refractory compound widely used in industry. Here we report supercritical water oxidation of polyvinyl alcohol solution and desizing wastewater with and without sodium hydroxide addition. However, it is difficult to implement complete degradation of organics even though polyvinyl alcohol can readily crack under supercritical water treatment. Sodium hydroxide had a significant catalytic effect during the supercritical water oxidation of polyvinyl alcohol. It appears that the OH ion participated in the C-C bond cleavage of polyvinyl alcohol molecules, the CO2-capture reaction and the neutralization of intermediate organic acids, promoting the overall reactions moving in the forward direction. Acetaldehyde was a typical intermediate product during reaction. For supercritical water oxidation of desizing wastewater, a high destruction rate (98.25%) based on total organic carbon was achieved. In addition, cases where initial wastewater was alkaline were favorable for supercritical water oxidation treatment, but salt precipitation and blockage issues arising during the process need to be taken into account seriously.     

胞外聚合物对MBR中改性无纺布过滤性能的影响

采用统计分析方法研究了胞外聚合物(extra-cellular polymeric sub6tances, EPS)对浸渍式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor, SMBR)中聚乙烯醇改性聚丙烯无纺布过滤性能的影响.结果表明,无纺布膜组件表面污泥的溶解性EPS(soluble EPS, EPSs)、EPSs,组成(protein/carbohydrate, P/C)以及相对疏水性(relative hydrophobicity, RH)对膜的过滤性能有显著影响,与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为:0.868、0.840、0.890;改性无纺布膜组件能有效抑制EPSs,的吸附、降低EPSs组分中P/C的比率、减少活性污泥的沉积.表明聚丙烯无纺布通过亲水改性后,过滤性能得到明显改善,表现出一定的耐污染性.     

微生物处理含油废水的实验研究

实验以天津大港油田受原油污染的土壤为菌源,原油为唯一碳源,采用限制性底物大剂量冲击驯化方式,共驯化、筛选分离出四株对原油有一定降解能力的优势微生物,初步认定为假单胞菌属(Pseudomonas);以此优势菌株为始发菌株,聚乙烯醇为载体,采用包埋法进行微生物固定化实验,实验结果表明:微生物固定化后微生物的活性相对稳定,可以认为聚乙烯醇是一种比较好的包埋载体。     

聚乙烯醇系水面溢油凝油剂的制备与性能

聚乙烯酸与氯乙酸在一定比例的乙醇-碱水溶剂中部分羧甲基醚化,再在低温碱性水溶液中,用高级脂肪酰氯部分酯化,合成羧甲基聚乙烯醇脂肪酸酯．进一步与铝盐作用,制备水面浇油换油剂．实验结果表明,该凝油剂对燃料油及原油的凝油速度快、凝油彻底,凝油块可用丝网捞出,水面无油花遗留．进一步研究表明,凝油剂的凝油性能与聚乙烯醇的羧甲基取代度和酯化度有关,与脂肪酸的链长有关．     

聚醋酸乙烯储罐氮封系统失效原因分析与对策

聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物,某企业采用醋酸乙烯溶液聚合生产聚醋酸乙烯溶液,聚醋酸乙烯溶液再经过醇解反应生产聚乙烯醇。在聚乙烯醇装置醇解罐区共有12个储罐用于储存聚醋酸乙烯,分析储罐氮封系统现状,存在尾气管道积液不畅、呼吸阀频繁开启、供氮阀不按设定值开闭等问题,从本质安全的角度,提出了解决措施,确保储罐安全运行。