复合沸石动态膜系统的脱氨效能及其对沸石的同步回收

为同步实现吸附脱氨和微尺寸沸石回收,将沸石与动态膜技术耦合联用,构建了一种复合沸石-动态膜系统,并考察其脱氨和沸石回收效果。在初始氨氮质量浓度为10 mg·L⁻¹条件下,投加10 g·L⁻¹沸石可有效实现氨氮的去除,去除率为67%。吸附动力学和等温模型分析结果表明,该过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温模型拟合得到的最大氨氮吸附量为4.12 mg·g ⁻¹。按照1:1的质量比投加沸石与硅藻土,在投加量均为1 g·L⁻¹,流量为40 mL·min⁻¹,支撑膜孔径38 μm下可快速形成动态膜,出水浊度稳定在1 NTU以下,氨氮去除率可达到56%,在脱氨的同时能够实现沸石的有效回收。该研究结果可为复合沸石动态膜系统同步吸附脱氨和吸附材料回收提供参考。     

曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模 (500 m³·d⁻¹) 膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose, CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5% CMC的速度实验结果与 PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

次临界操作下的膜污染机理研究

临界通量在膜污染控制的水动力学条件优化中是一个非常有意义的概念。本研究用一种新型的中空纤维膜组件过滤活性污泥混合液，采用通量阶式递增法对临界通量进行测定，实验表明，气水二相流是一个提高临界通量非常有效的方法，而且临界通量随着曝气强度的增大而增大，根据测定结果，可以得出膜生物反应器(MBR)的3个水动力学操作区：超临界区、临界区和次临界区。次临界操作可以防止颗粒物质在膜面上沉积引起的可逆污染，在次临界操作下，膜污染分为两个阶段，第一阶段为不可逆污染发展阶段，跨膜压力(TMP)发展缓慢；第一阶段膜的不可逆污染导致膜丝点通量不断的重分配，一旦出现膜丝上某一点的通量大于临界通量时，颗粒物质就以此点为突破口，不断沉积到膜丝表面，发生可逆污染，膜污染进入第二阶段，TMP急剧增加。     

直接利用葡萄糖的液流催化燃料电池改进

液相催化燃料电池（LCFC）可直接处理生物质并产电,而电池结构等因素对电池性能有明显影响,但目前还缺乏上述方面的研究。通过系列产电实验考察了温度和酸化条件对Nafion115膜性能的影响、不同氧化条件下石墨毡的改性效果以及电池内部导流槽在不同葡萄糖浓度条件下的影响。结果表明：质子交换膜适宜以80 ℃酸化处理,该条件下电池功率密度达到5.39 mW·cm-2;石墨毡改性适宜以50 mL·min-1干空气流速在420 ℃条件下对其进行煅烧,该条件下电池功率密度进一步提升至6.21 mW·cm-2;葡萄糖浓度显著影响电池性能,当浓度为2.0 mol·L-1时,导流槽结构会降低电池性能,当浓度为1.0 mol·L-1和0.50 mol·L-1时,导流槽结构使电池性能更优,并且也更加稳定。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO2的影响

传统CO2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 mL·min-1、温度在298~318 K范围内变化时,测定了CO2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐（[Emim][Tf2N]）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim][AC]）2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜对CO2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

混合型乳化液膜萃取分离处理工业化纤废水

为了去除工业化纤废水中的水溶性污染物,采用混合型乳化液膜法对废水样品进行了处理,以紫外吸收值和COD去除率为指标。结果表明,不同的表面活性剂、废水浓度、反应时间、液膜组成及处理工艺(包括内相酸浓度、油水比、乳水比)等对处理效果都会产生影响;其中T-152是最合适的表面活性剂,当体系pH=4,油内比为1:1, 乳水比为1:3,废水初始COD为1 000 mg/L左右,表面活性剂的量:溶剂煤油的量:膜固定剂(TOA)三者体积比为5:25 000:1时,搅拌处理30 min,废水中紫外吸收光谱的最强吸收峰红移且峰强减小,COD的去除率达到96.5%,出水COD小于100 mg/L;处理后,废水的色度和浊度均得到显著降低,去除率达到98%以上,达到了排放要求。     

AAOA-MBR工艺污水脱氮特性及脱氮机制

为了提高污水脱氮效果,在传统A2O工艺的基础上,增加后置缺氧段并与膜生物反应器相结合,构建了AAOA-MBR污水处理中试装置,进行了中试实验。实验结果表明,在进水COD浓度为100.00~280.00 mg/L、TN浓度为18.32~31.86 mg/L、NH4+-N浓度为12.78~24.44 mg/L时,COD、TN和NH4+-N的平均去除率分别达到了90.0%、72.1%和99.0%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准;通过多点进水优化了内源配置,节约了碳源,强化了脱氮效果;采用膜池回流供氧,可在节能的同时保证缺氧池1的缺氧环境,提高了反硝化效果。本文的研究成果为实际污水处理工程市场提供了一套高效脱氮的新工艺。     

强化除磷型A/O-MBR工艺运行稳定性

采用缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)处理合成的生活污水,考察了投加不同浓度的聚合氯化铝(PAC)对该工艺在除磷效能及运行稳定性方面的影响。结果表明,投加PAC可以有效降低出水TP的浓度;在投加量为150 mg/L时,TP的去除率达到最优,为90.1%,出水浓度维持0.48 mg/L左右,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。投加一定量的PAC可以有效提高微生物的活性;此外,可以降低污泥絮体的Zeta电位,增大污泥絮体的粒径,降低胞外聚合物(EPS)中多糖的浓度,进而有效延缓膜污染的速率。     

4段式平板膜处理污泥的中试研究

4段式平板膜处理污泥及中水回用工艺是根据次临界通量的原理设计运行的。在中试装置运行25 d的过程中,发现污泥浓度逐级提升,在进泥浓度为3 g/L左右时,出泥平均可达35 g/L;同时发现,膜出水COD和氨氮浓度均在工艺运行18 d内分别保持在50 mg/L和10 mg/L;最后,研究发现,从第1段到第4段过程中,污泥的粒径逐渐减少,而污泥的粘度和毛细脱水时间是逐渐增大的。