粒径及滤层厚度对石榴石滤料的过滤性能影响研究

以矿物石榴石为新型滤料对黏土原水进行过滤试验,对比粗、中、细3种粒径的滤料的除浊性能和水头损失(以下简称为水损)变化规律,选择最佳的粒径;在600～1 200mm内改变滤层厚度,确定适宜的滤层厚度;调节滤速以实现滤层穿透的同时也达到极限水损,并以此粒径、滤层厚度与滤速为最优工况。结果表明,滤柱装填粒径0.6～1.7mm、厚度900mm的石榴石中砂滤料在滤速8m/h下,具有良好的出水效果和适宜的水损增速,可以达到最优工况。该工况下石榴石滤料对腐殖酸原水中有机物在254nm波长紫外光下的吸光度(UV254)、高锰酸盐指数和总有机碳(TOC)平均去除率分别达30.30%、27.26%和21.65%。     

不同过滤介质对PM2.5过滤性能与效果

测定了不同孔径结构的无纺布和聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜电晕前后对Particulate Matter 2.5(PM2.5)的过滤性能,研究了材料的孔径与结构、过滤气流量、电晕放电对PM2.5过滤效率的影响。结果表明,聚酯无纺布和PVDF微滤膜对PM2.5的过滤性能差别较大,电晕放电处理技术能有效提高过滤介质对PM2.5的过滤效率。过滤介质有效过滤面积为10.2 cm2、过滤气流量为4 L/min时,克重数为50 g/m2的聚酯无纺布电晕处理后对PM2.5的过滤效率为77%,过滤压降为2.3 kPa;而孔径分布为0.7~1.0 μm的PVDF微滤膜电晕处理后对PM2.5的过滤效率达到99.79%,过滤压降为2.2 kPa,具备了高效低阻的性能。     

超细无碱玻纤复合滤料的过滤性能

袋式除尘是一种高效的除尘技术,对PM2.5具有较高的过滤效率,但是其运行阻力较大,因此,研发高效、低阻过滤材料是解决大气污染问题的关键所在。以耐高温的PPS纤维针刺布为上下层,超细无碱玻纤为中间层,经过超声波粘合或线缝合技术制备了多层复合过滤材料,研究了滤料在容尘状态下的过滤效率、过滤阻力,以及孔径变化。结果表明,该复合滤料的初始阻力低于150 Pa,容尘后对0.2~2 μm的颗粒物的过滤效率达80%以上;随着粉尘的沉积,滤料的过滤效率有了较大提高,对1 μm以上颗粒物的过滤效率可达99.99%以上,对最易透过粒径（MPPS）的过滤效率达95%以上;过滤前后,滤料的孔径分布发生了变化,过滤后滤料出现了1~5 μm的孔径分布。该复合滤料在工业高温粉尘过滤中将会有较好的应用前景。     

滤袋长度对袋式除尘器内流场影响的数值模拟研究

为提高袋式除尘器处理大烟气量中超细颗粒物的能力,确保袋室内气流尽可能均匀,以某环保公司的中试装置为模型,采用CFD(computational fluid dynamics)模拟6、8和10 m 3种袋长除尘器内的三维流动。运用标准k-ε双方程模型和SIMPLE算法,依据流量分配系数、速度云图和过滤阻力等分析流场内的速度和压力分布。结果表明,袋长为10 m的袋式除尘器流量分配系数更趋近于1.0;相同过滤速度下,速度相对标准偏差的数值6 m>8 m>10 m,滤袋长度为10 m时速度分布比较均匀;虽然10 m的除尘器产生的过滤阻力最大,但在低过滤速度条件下,优势明显。因此长袋除尘器适合在较低的过滤速度下运行。袋式除尘器的数值模拟为提高其处理能力和优化设计提供依据。     

滤袋数目对翼形上进风袋式除尘器内流场影响的数值模拟研究

针对实际运行过程中,袋式除尘器滤袋使用寿命短,压力损失过大的问题,本文以翼形上进风袋式除尘器为研究对象,采用CFD(computational fluid dynamics)技术模拟分析不同滤袋数(分别为92、88、84、80、76和72)时袋式除尘器内气流分布和压力损失规律。主要考察了流量分配系数、最大流量不均幅值、气流迹线、滤袋表面速度分布与压降等指标。结果表明,滤袋数为76个时,气流分布最为均匀,各滤袋负载均衡;相同过滤速度下,装置的压降随滤袋数目的增加而上升,即压降大小顺序为9288847672;与72个滤袋相比,76个滤袋的可用过滤面积更大。综合考虑,袋式除尘器的最优滤袋数目为76个。模拟结果为袋式除尘器的设计和优化提供了依据。     

电解铝用滤袋缝合工艺对PM2.5过滤效率的影响

针对常用涤纶滤料,分别采用不同道数的缝纫线缝合和在缝纫接口处的针孔上涂胶等不同的缝合工艺,实验测试并对比了涤纶滤料在不同的缝合工艺下的静态过滤效率,并讨论了滤袋缝合工艺对PM2.5过滤效率的影响。结果表明,清洁滤料在环境气溶胶中,缝纫线缝制道数越多,过滤效率就越低,每增加一道缝纫线过滤效率就降低1%~6%左右;采用胶合工艺将滤袋缝合处的针孔涂胶覆盖,对于粒径大于1 μm以上的颗粒物的过滤效率有明显提高,最大提高值达7%;温度对胶合后的缝纫接口影响较小,过滤风速对过滤效率和过滤阻力影响较大。     

碳氮比对不同滤料反硝化滤池脱氮效果的影响

以乙酸钠为碳源,分别考察了以石英砂和生物陶粒为滤料的2种反硝化滤池在不同C/N比条件下的脱氮效果,并对生物膜量和微生物种群进行了分析。结果表明：2种滤池对硝酸盐和TN都有较好的去除效果,且生物陶粒滤池要明显优于石英砂滤池;从经济性考虑,C/N比为4时的碳源投加量是最佳的,此时石英砂池和生物陶粒池出水TN平均浓度分别低于10 mg·L-1和5 mg·L-1,亚硝酸盐含量在0.5 mg·L-1以下。2柱的生物膜量沿着水流方向都逐渐减少,且生物陶粒池的生物膜量明显高于石英砂池。高通量测序结果表明,2滤池系统的物种多样性相差不大,在门的分类水平上,2个系统的主要优势菌群都属于Proteobacteria（变形菌门）,含量在94%以上;在属的分类水平上,2柱的反硝化功能菌都主要是Dechloromonas（脱氯单胞菌属）和Thauera（陶厄氏菌属）,但含量上存在一定差异。     

环境相对湿度对颗粒物过滤性能的影响

以吸湿性氯化钠 (NaCl) 颗粒和非吸湿性氧化铝 (Al₂O₃) 颗粒为实验对象,使用纤维材料过滤介质,引入纳米和微米两类颗粒物尺度,考察不同相对湿度 (RH) 环境下颗粒物过滤性能的变化规律及内在机理。结果表明：低湿度下 (RH20%和50%) 过滤吸湿性颗粒时,压降呈线性增长趋势,高湿度下 (≥RH80%) 会出现压降的急剧升高;非吸湿性颗粒受湿度变化的影响较小,但在饱和湿度下 (RH100%) 压降增长较为显著;滤料初始过滤效率对环境中相对湿度的变化不敏感,也不会受到颗粒吸湿性能差别的影响;在颗粒加载过程中,受滤料纤维表面颗粒物沉积的影响,过滤效率持续缓慢增长,但湿度超过颗粒潮解点后,对吸湿性颗粒的过滤效率出现一定程度下降,类似液体过滤机制;此外,环境湿度的变化对于纳米颗粒物过滤性能的影响远比微米颗粒更为显著。研究结果可为空气污染防治中颗粒物过滤技术的应用与改进提供参考。     

粉末活性炭对膜过滤性能的影响

向一体式膜生物反应器中投加粉末活性炭(PAC),可以显著提高膜的过滤性能,有效缓解膜的污染.研究结果表明:投加PAC的吸附作用减少了由于胞外聚合物(EPS)而引起的膜污染;膜表面PAC颗粒的存在减小了浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度,提高了过滤物质的传递速率;膜表面形成的PAC层还可过滤微生物和胶体颗粒,减少了它们到达膜表面的数量.     

铵态氮对生物过滤塔甲烷净化性能的影响及其微生物学机理

氮源是生物过滤塔高效稳定净化甲烷 (CH₄) 废气的关键因素,然而关于畜禽养殖废水中铵氮是否可以作为除CH₄生物过滤塔氮源以及相应的作用机制尚不明晰。启动并成功运行2个生物过滤塔BF_no (对照,无氮源) 和BF_A (铵态氮为氮源) ,比较分析了不同停留时间 (EBRT) 下,2个生物过滤塔的CH₄净化性能,并采用宏基因组技术解析了铵态氮影响生物过滤塔CH₄净化性能的微生物学机理。结果表明,生物过滤塔BF_A的CH₄去除性能优于生物过滤塔BF_no,当EBRT为44 min时,BF_A的CH₄去除效率稳定在80%以上,而生物过滤塔BF_no的CH₄去除效率不足70%。宏基因组分析结果表明：BF_no和BF_A具有显著不同的微生物群落结构,其中硝化螺旋菌门 (Nitrospirae) 是生物过滤塔BF_A中的特有菌属。生物过滤塔BF_A中与硝化过程相关的amoA和hao基因,以及与CH₄氧化相关的fae、mtdA和fmdA基因相对丰度均显著高于BF_no (P≤0.05) ,证明以铵态氮为氮源的生物过滤塔BF_A中不仅具有较高的硝化能力,还具有较高的CH₄氧化能力。本研究结果可为生物过滤法净化畜禽养殖含CH₄废气和液态养殖粪污的综合利用提供参考。     

长纤维过滤器过滤过程的数值模拟

在长纤维束过滤器动力学模型和现场实验数据的基础上,利用Comsol Mulitiphysics仿真软件对长纤维束过滤器过滤过程进行数值模拟。将3类仿真曲线(滤出水颗粒浓度随时间的变化曲线、滤液浓度沿滤层的变化曲线、滤床各层比积泥量的变化曲线)与实验所得的真实曲线分别进行对比,两者比较接近。说明该过滤过程模型可用于影响长纤维束过滤器运行特性中单个或多个变化因素(初始滤速、纤维束装填密度、流入浓度和纤维丝直径等)实验结果的估算,可作为长纤维过滤器的实验研究、操作优化和结构设计的参考。     

复合沸石滤料的制备及其性能测试

以活化后的天然斜发沸石为主要原料,添加粘合剂、成孔剂等制备出孔隙率高、比表面积大的球型复合沸石滤料。通过正交实验得到最优工艺组合条件为ω沸石粉∶ω粘合剂∶ω成孔剂=55%∶35%∶10%,活化温度为150℃,活化时间为3 h。制备的成品堆积密度为674 kg/m3,筒压强度为4.32 MPa,显气孔率59.02%。较陶粒相比,该滤料用于曝气生物滤池在挂膜启动与稳定运行阶段,均具有较高的氨氮去除效果,且挂膜微生物量高,更适宜作为曝气生物滤池的载体。     

驻极体空气过滤器对办公环境PM2.5的净化效果

针对办公环境PM2.5的净化问题,现场测试了以3种不同过滤面积的驻极体空气过滤器为核心过滤元件的空气净化器的过滤性能,并与普通高效微粒空气过滤器(high-efficiency particulate air,HEPA)、初效碳纤维滤层和活性炭滤网等进行了对比.测试点为上海某三楼办公室座位区离地面1.1 m处人体坐姿呼吸平面.采用蜡烛烟雾作为室内微细颗粒污染物的来源.分别测试了40 min内PM2.5的质量浓度衰减值和相应运行功率,并计算了净化器处理风量和洁净空气量.结果表明,过滤面积在0.20~0.54 m2范围内驻极体过滤器的过滤效率随面积增加而提高;过滤面积为0.29 m2的驻极体处理风量最大;以洁净空气量与功率的比值作为指标,可以直观判断出净化效果最好的是初效滤网叠加过滤面积为0.54 m2的驻极体过滤器;该工况下40 min内PM2.5浓度衰减率与HEPA几乎相同且均接近70%,但是洁净空气量大于HEPA.     

风机盘管回风口加装驻极体过滤器过滤PM2.5性能分析

针对空调系统末端装置用风机盘管不具备过滤PM2.5功能的问题,在风机盘管回风口加装具有低阻特性的驻极体空气过滤器进行了性能测试分析。以蜡烛燃烧产生的颗粒物作为室内PM2.5的尘源,将3种不同过滤面积的驻极体空气过滤器分别安装在风机盘管回风口,测试了风机盘管在不同风量（额定风量、75%额定风量、50%额定风量）下运行时其对PM2.5过滤性能及在30 min内室内PM2.5浓度衰减率。结果表明：加装驻极体空气过滤器后风机盘管瞬时过滤效率可达到66%以上、在30 min内室内PM2.5的浓度衰减率可以达到54.8%以上;在相同风量下风机盘管的瞬时过滤效率、处理风量随加装过滤器过滤面积增加而提高;以PM2.5浓度衰减率作为指标,可以判断出回风口加装过滤面积为1.88 m2的过滤器净化效果最优,其在不同风量下30 min内PM2.5浓度衰减率分别为87.4%、84.7%和77.3%,且在不同风量下工作时均能在30 min内使室内PM2.5浓度达到环境空气质量标准一级日平均浓度限值。     

膜基材对动态膜生物反应器性能的影响研究

选用5种滤布作为动态膜生物反应器(DMBR)的膜基材在相同操作条件下进行对比实验,考察反应器运行周期、反冲洗前后过滤压力、膜通量的恢复情况,分析DMBR进出水水质.结果表明,应用DMBR处理模拟生活污水,其中孔径为24μm的涤纶短纤滤布组成的DMBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为90%、80%和48%以上;运行周期...     

粉末活性炭对膜过滤性能的影响

向一体式膜生物反应器中投加粉末活性炭（PAC），可以显著提高膜的过滤性能，有效缓解膜的污染。研究结果表明：投加PAC的吸附作用减少了由于胞外聚合物（EPS）而引起的膜污染；膜表面PAC颗粒的存在减小了浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度，提高了过滤物质的传递速率；膜表面形成的PAC层还可过滤微生物和胶体颗粒，减少了它们到达膜表面的数量。     

厢式隔膜压滤机深度脱水最优过滤压力

利用Fluent软件选用混合模型,采用多孔介质模型对厢式隔膜压滤机单个滤室内污泥两相流体进行模拟仿真,得到不同过滤压力下滤室内流体的体积分数轮廓图、压强云图,得出滤饼含水率与过滤压力大小的关系。实验结果表明,模拟和实验结果具有较好的一致性。过滤压力在0.4 MPa到1.0 MPa之间,滤饼含水率随过滤压力的增大而大幅度下降;过滤压力1.0 MPa到1.6 MPa之间,滤饼含水率随过滤压力的增大,下降幅度较小;综合考虑能耗且获得低含水率的滤饼,过滤压力的合理取值为1.0 MPa。