PVDF复合膜在循环冷却排污水回用处理中的应用

采用自制PVDF亲水/疏水性复合膜,对循环冷却排污水回用处理进行真空膜蒸馏实验。结果表明:膜通量随原水温度和冷侧真空度提高而明显上升,在原水温度70℃、冷侧真空度0.09 MPa、料液流速4 cm/s条件下,膜通量达到19.65 L/(m2.h);原水温度、冷侧真空度对产水电导率影响较小,系统的产水电导率稳定在5μS/cm左右,除盐率保持在99.8%以上;随着浓缩倍数的增加,膜通量逐渐降低,产水电导率有所上升;采用药剂软化预处理,有利于提高膜通量和高浓缩倍数下的稳定运行;自制PVDF复合膜表面疏水性(接触角130°)强,膜通量大,产水水质优良、机械强度(爆破强度0.54 MPa,抗拉强度26.8 MPa)大,用于循环冷却排污水回用处理中实用性较强。     

太阳能层叠式膜蒸馏组件实验研究

本文设计了一种适用于太阳能膜蒸馏技术的新型层叠式空气隙膜蒸馏组件,该组件结构紧凑,可由冷、热、冷等N层容腔并联运行,膜组件中的分水盘使热溶液调整为沿着膜面切向方向的旋转入流,削弱了膜面附近的温度和浓度极化,提高了膜通量。以自来水为热工质,实验研究了不同膜材料温度和流量对膜通量的影响,工质温度70℃,流量300L/h时其产水通量可达50 kg/m~2.h。如运行10个热容腔,每10 h产水为142 kg,可以解决一家人的正常用水。以太阳能作为组件的加热热源,分析了3 m~2集热系统在自然循环状态下,集热器出口温度、水箱温度和太阳辐射对膜通量的影响,为应用太阳能膜蒸馏解决西部地区苦咸水淡化奠定了实验基础。     

菌株Enterobacter sp. L6异化Fe(III)还原及Cr(VI)还原的性质分析

Cr（VI）是一种毒性极强的重金属,利用微生物还原Cr（VI）为Cr（III）是解决Cr（VI）污染的一条有效途径。菌株Enterobacter sp. L6是一株分离自海洋沉积物中的异化铁还原细菌。接种时细胞密度A₆₀₀为（0.25±0.03）,培养12 h,A₆₀₀达到（1.04±0.05）,累积产生Fe（II）浓度为（0.80±0.03）mmol/L;随着培养时间的延长,细胞密度A₆₀₀和累积产生Fe（II）浓度开始下降;培养36 h时,细胞密度A₆₀₀为（0.81±0.04）,累积Fe（II）浓度（0.63±0.01）mmol/L。在厌氧培养过程中,菌株L6细胞生长与异化还原Fe（III）性质存在明显的偶联关系。利用菌株L6的异化铁还原性质还原Cr（VI）的实验结果表明,在Cr（VI）浓度0～24 mg/L范围内,异化铁还原细菌L6都能进行细胞生长并还原Cr（VI）。Cr（VI）浓度为4、8和12 mg/L时,菌株L6对Cr（VI）还原率可达到100%,当Cr（VI）浓度为16 mg/L时,Cr（VI）还原率是参比[未添加Fe（III）]的2.11倍。Cr（VI）浓度为20、24 mg/L时,仍能够还原Cr（VI）。以Fe（III）为电子受体的异化铁还原细菌能明显提高Cr（VI）还原率,这为利用微生物修复Cr（VI）污染提供实验数据支持。     

膜生物反应器PVDF膜和尼龙膜污染特性

分别采用PVDF膜（第1~219d）和尼龙（Nylon）膜（第220~360d）长期运行膜生物反应器（MBR）,分析MBR系统的脱氮性能和膜污染特性.结果表明,反应器最终在进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度分别为400~740mg/L和460~790mg/L的条件下稳定运行112d,总氮去除率（TNRE）维持在86%左右,总氮去除负荷（NRR）为0.61~1.08kg N/（m³·d）.经过263d的运行,反应器中混合液悬浮固体浓度（MLSS）从4918mg/L增至7230mg/L,混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）从2585mg/L增加至4455mg/L,比厌氧氨氧化活性（SAA）最高达0.46g N/（d·gVSS）.无论是PVDF膜还是尼龙膜,Anammox-MBR系统在一个膜污染周期结束时,都是泥饼层阻力占主导,但二者的膜污染机制不同.与相同水力停留时间（HRT）下运行的PVDF膜相比,尼龙膜的膜污染发展速度显著减小.结合脱氮性能和膜污染情况,本实验条件下,MBR系统优先采用尼龙膜在HRT=1.5d运行.     

一体式膜-生物反应器降低能耗的中试试验

基于气升式内循环反应器原理,对一体式膜-生物反应器结构进行了优化设计,构建了处理量为15.6m³/d的中试装置.通过水动力学特性的考察,得到中试装置的经济曝气强度为96m³/(m²·h);通过经济曝气强度条件下的临界通量试验,得到污泥浓度小于13g/L时的膜临界通量区域为30～35L/(m²·h).由此确定了中试装置连续运行的操作参数,实现了次临界通量[30L/(m²·h)]条件下处理城市污水的稳定运行.能耗分析显示,该中试反应器的气水比为21:1,有效单位产水能耗为0.42kW·h/m³.     

乳化油碳源原位治理地下水中Cr(Ⅵ)静态批试验研究

通过投加碳源原位治理地下水中Cr(VI)的应用越来越广泛,碳源的选择是影响治理效果好坏的重要因素。实验中使用实际污染场地的土壤和含有Cr(VI)的溶液模拟地下水环境,加入自行配置的乳化油作为碳源促进土著微生物还原Cr(VI),分别探讨了乳化油碳源的作用,不同初始p H值和NO-3的存在对微生物还原Cr(VI)的影响。结果表明乳化油可以有效的促进土著微生物还原水中的Cr(VI),在2个周期内Cr(VI)的浓度分别从5.25 mg/L和5.1 mg/L降至0.05 mg/L和0 mg/L,还原率分别为99.05%与100%,与未加入乳化油碳源的组分相比还原率分别提高了33.33%和49.02%。实验中Cr(VI)的还原符合一级反应动力学,一级衰减速率常数保持在0.689 1~0.765 9 d-1,经过估算乳化油作为碳源促进微生物还原Cr(VI)的能力远大于0.986 mg/m L。NO-3能促进微生物利用乳化油还原Cr(VI),平均还原速率为0.138 2 mg/d,是未加入NO-3组分的2.1倍,这种促进作用在NO-3消耗殆尽之后依然能够继续发挥。乳化油的加入未引起p H值发生较大变化;p H值在8.8~9更有利于微生物还原Cr(VI)。     

改性沸石和铁粉的复合材料处理水中六价铬的研究

利用海藻酸盐的凝胶化将零价铁粉固定于改性沸石表面,制得复合材料,以期在保留改性沸石的吸附性的同时增加铁粉的还原性.复合材料的扫描电镜图片可以看出铁粉分散嵌于海藻酸钙薄层,同时海藻酸钙不会阻碍Cr(VI)与改性沸石的接触.实验考察材料去除水中Cr(VI)性能,结果表明:复合材料,改性沸石,铁粉的除Cr(VI)效率分别为:74.1%,38.4%,9.1%,这得益于改性沸石和铁粉相互的协同作用. 对反应后复合材料进行XPS检测,其表面含有Cr3+,Cr6+表明了材料吸附能力同时还具有还原性.并且对Cr(VI)去除的现象能用伪二级吸附动力学方程描述.平衡吸附量qe和反应速率常数k呈相反的变化趋势.铁粉含量为5.4%的材料性能较好:qe为0.96mg/g, k为0.011g/(mg×h);在Cr(VI)浓度为70mg/L时,上述铁含量的复合材料仍具有较高的处理性能,其qe和k分别为 1.29mg/g, 0.0094g/(mg×h).     

气升循环分体式膜生物反应器再生回用厕所污水的研究

研究了分体浸没式膜生物反应器及其应用于厕所污水的再生回用.试验结果表明,在人水浓度COD440～970mg/L、BOD₅ 307～612mg/L、NH₃-N59～111mg/L的情况下,出水水质稳定,平均COD＜47mg/L、BOD₅＜8.5mg/L、NH₃-N＜20mg/L,处理水质达到建设部颁布的生活杂用水回用标准.研究了动力学参数污泥负荷、容积负荷和HRT对出水COD的影响,确定本试验较佳的污泥负荷和容积负荷分别为0.1kg/(kg·d)和1kg/(m³·d),HRT为7～8h.本文对污泥浓度、温度和产水时间与间歇时间比对膜通量的影响进行了测定与探讨.     

一体式膜-生物反应器同步硝化反硝化中试试验

当污泥浓度维持在19~20g/L时,一体式平板膜-生物反应器运行112d,通量稳定在25.2~25.7L/(m2.h),运行过程除正常曝气以保持对膜进行水力冲刷外没有进行任何物理和化学清洗。试验考察不同DO浓度对同步硝化反硝化效果的影响,结果表明,反应器内有较好的硝化反硝化效应,当温度在18~12℃变动时,膜生物反应器的硝化反硝化效果基本不受温度的影响。     

复合式膜生物反应器处理高浓度氨氮废水可行性试验

试验结果表明,以甲壳素为载体的复合式膜生物反应器,在进水氨氮浓度为2100mg/L,氨氮容积负荷为2.19kg/(m3.d)时,氨氮去除率接近100%,系统运行稳定。载体投加量为2.778g/L时,膜通量可维持在87%左右。     

聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的制备及性能优化

采用相转化的方法制备聚砜支撑层,在其表面进行界面聚合得到聚砜-聚酰胺正渗透复合膜。系统研究了聚砜浓度、溶剂比例、支撑层厚度对膜性能的影响,并且优化了测试条件(如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液浓度)。结果表明,在聚砜含量为w=12%、NMP与DMF质量比为3∶1、刮膜厚度为150μm、膜面流速为2.47 cm/s、反向错流方式下,聚砜-聚酰胺正渗透膜性能为:FO模式下,水通量为12.69 L/(m~2·h),反向盐通量为5.55 g/(m~2·h);PRO模式下,水通量为21.48 L/(m~2·h),反向盐通量为9.18 g/(m~2·h)。此外,原料液温度升高和驱动液浓度增加有利于提高膜的性能。正渗透复合膜的形貌和表面粗糙度通过SEM和AFM进行表征。     

平板陶瓷膜深度处理石化废水试验研究

采用平板陶瓷膜中试装置处理石化废水,分析了处理效果与膜污染情况,获得了平板陶瓷膜稳定运行条件下的工艺参数。结果表明:在COD为50~100 mg/L、浊度为2~11 NTU的进水条件下,平板陶瓷膜出水COD与浊度分别为20~42 mg/L和0.05~0.2 NTU,与双层过滤器+中空纤维超滤工艺出水水质较为接近;在运行通量40 L/(m 2·h)、反洗周期45 min、反洗时间60 s的条件下,采用浓度为100~150 mg/L的次氯酸钠每7小时进行1次化学清洗,平板陶瓷膜系统运行较为稳定。     

全基因组重测序研究长期铬胁迫对希瓦氏菌MR-1的影响机制

在实验室纯培养条件下,设计了希瓦氏菌MR-1在恒定浓度Cr（VI）和Cr（Ⅲ）环境中长期胁迫120d实验,探讨了胁迫后的菌株对Cr（VI）的还原能力和生长情况,采用电化学分析仪表征其电化学性质的变化,并且利用全基因组重测序技术分析了不同条件胁迫后不同阶段的菌株基因变异信息.结果表明,Cr（VI）长期胁迫下明显提高了菌株对Cr（VI）的耐受性和还原能力,在38h左右能完全还原初始Cr（VI）浓度55mg/L;在电位-0.2V还原峰附近,细胞色素c与核黄素的结合作用有明显差异;通过重测序结果发现,Cr（VI）长期胁迫下的菌株发生突变的基因点位明显高于Cr（Ⅲ）环境.Cr（Ⅲ）环境胁迫下的非同义突变基因主要集中在葡萄糖转化及合成相关功能的基因、编码呼吸链酶和合成ATP酶的相关基因、编码信号转导和跨膜转运蛋白相关基因,Cr（VI）环境胁迫120d后,主要涉及细胞膜组分基因,转运蛋白、信号转导相关基因,DNA合成、修复相关基因和氧化还原活性相关.     

玻璃纤维编织管覆膜改性及其动态膜生物反应器研究

对玻璃纤维编织管进行了覆膜改性,并依托于玻璃纤维编织管开发了一种新型的栅式膜组件及其动态膜生物反应器.研究表明,覆膜改性前,玻纤编织管动态膜组件的稳定通量仅为4 L/(m2.h),跨膜压差为0.02 MPa;覆膜改性后,玻纤编织管动态膜组件的膜通量可达到16 L/(m2.h),跨膜压差为0.01 MPa;经过水力清洗和碱洗后再次运行,膜通量可达到17.1 L/(m2.h),而跨膜压差最低仅为0.003 MPa.覆膜膜液浓度为1∶4时反应器在膜通量为14.29 L/(m2.h)时稳定运行长达51 d.按阻力增长速率计算,膜通量可保持稳定运行275 d左右.同时出水效果良好,COD和NH4+-N的处理效果平均值分别为81.96%和83.66%,其中动态膜的去除率分别为21.01%和3.61%.此外,覆膜改性的玻纤编织管估算价格约为40~60元/m2,低于传统有机膜.     

太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg, NO₃^--N为水体无机氮的主要存在形态,NH₄⁺-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH₄⁺-N为-188.08~329.45mg/(m²·h),均值为13.05mg/(m²·h);NO₃^--N为-118.68~42.86mg/(m²·h),均值-28.09mg/(m²·h);NO₂^--N为-18.37~-4.81mg/(m²·h);均值-8.22mg/(m²·h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m²·h),均值1.34mg/(m²·h). NH₄⁺-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH₄⁺-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口 > 上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.     

预处理混凝剂对高盐矿井水膜浓缩的影响

模拟混凝预处理后的高盐矿井水及多级反渗透浓水,进行高盐矿井水多级反渗透的膜分离性能试验,采用单因素试验分别研究了矿井水混凝沉淀预处理后可能过量的PAC、PAM对膜通量及脱盐率的影响。结果表明,进水中30 mg/L PAC、0.3 mg/L PAM对一级膜浓缩无显著影响;二级膜浓缩时18 h后150 mg/L PAC与1.5 mg/L PAM作用下膜通量分别下降至新膜通量的70%和46%;三级膜浓缩18 h后750 mg/L PAC和7.5mg/L PAM作用下膜通量分别下降至新膜通量的61%和35%。三级膜浓缩中PAC和PAM膜污染经NaOH清洗后可使膜通量恢复92%和77%。随着过滤时间的增加,脱盐率呈现上升趋势,且PAM对脱盐率的影响大于PAC。     

真空膜蒸馏处理循环冷却水的试验研究

基于提高循环冷却水的处理效率,并探寻新的电去离子预处理工艺,利用自制中空纤维膜组件,考察了真空膜蒸馏过程参数对产水水质的影响.结果表明,在试验范围内,料液流量(7.21～18.98 L/h)、热侧温度(52℃～73℃)、冷侧真空度(0.055～0.087MPa)对产水水质影响不大,电导率在5μS/cm以下,总硬度小于1 mg/L(以GaCO3计),UV254在0.02～0.04之间,TOC在0.05～0.5 mg/L之间,去除率分别达到99.8％、99.85％、93.71％、99.65％,可以达到电去离子的进水水质要求;预软化可以提高出水水质;浓缩倍数增大到20倍,电导率由1.72 μS/cm上升到3.73 μS/cm,Ca2+浓度、UV254、TOC等指标变化不大,采用真空膜蒸馏可望实现循环冷却水的零排放.     

分体式膜-生物反应器在废水处理中的工艺条件

对分体式膜-生物反应器(RMBR)处理废水进行了研究.进水COD_Cr:312～584mg/L,RMBR的出水CODCr在运行4d后＜15 mg/L并稳定.向生物反应器添加0.5g/L(混合液)的粉末活性炭(PAC)后出水COD_Cr＜4.22mg/L.膜侧污水流速在0.9～1.9m/s范围内,临界膜通量随膜侧污水流速的增大而增大.添加PAC,组合添加PAC和Al₂(SO₄)₃·18 H₂O均可有效提高临界膜通量.在膜侧流速1.9m/s的条件下,临界膜通量从72L/(m²·h)分别增至76L/(m²·h)和81 L/(m²·h)在22℃～30℃范围内,每升高1℃可提高膜通量1.9%.在连续运行100d中,RMBR可在无任何物理,化学清洗的条件下运行14d而透膜压力无增大,膜通量不降低.对于已污染的膜,水清洗、水碱共间清洗、水碱酸共同清洗可分别恢复至新膜膜通量的47%、83%、94%.     

琉基纤维素对水中Cr(VI)离子的吸附研究

制备了巯基纤维素并用其对含Cr(VI)离子的溶液进行了静态吸附实验.研究了pH值、吸附时间、反应温度、吸附剂用量等因素对吸附性能的影响.结果表明:在pH值为2、Cr(VI)浓度为50 mg/L和吸附剂为0.5 g时,常温条件下吸附6h后,Cr(VI)去除率达到99.2%,吸附反应符合Langmuir和Freundlic...     

琉基纤维素对水中Cr(VI)离子的吸附研究

制备了巯基纤维素并用其对含Cr(VI)离子的溶液进行了静态吸附实验.研究了pH值、吸附时间、反应温度、吸附剂用量等因素对吸附性能的影响.结果表明:在pH值为2、Cr(VI)浓度为50 mg/L和吸附剂为0.5 g时,常温条件下吸附6h后,Cr(VI)去除率达到99.2%,吸附反应符合Langmuir和Freundlich等温方程.