SMBR内气液两相流三维CFD模拟

应用CFD软件Fluent对浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)内气液两相流进行数值模拟研究,重点考查曝气系统的改变对气液两相流态的影响,并结合PIV实验验证模拟结果,从而为反应器的优化设计及膜污染的控制提供理论依据。模拟结果表明,SMBR内曝气强化了气液两相紊动,膜表面液相速度沿反应器高度增加且形成循环流动,有利于膜面污染物的脱落;反应器内气含率分布不均匀,出现死区,不利于微生物的生长;经实验验证,模拟结果吻合良好。     

铁盐絮凝+MBR处理钨冶炼含砷含氨氮废水

选用铁盐絮凝+MBR组合系统对钨冶炼废水进行了实验研究,考察了组合系统对废水中As、COD、NH+4-N和TN的去除效果。结果表明,系统对As、COD、NH+4-N和TN的去除效果较好,去除率分别为97.2%、93.4%、74.0%和52.8%;系统的抗流量冲击能力和抗有机物负荷冲击能力较强。     

倒置A~2/O-MBR(平板膜)处理城市污水的中试研究

针对城市生活污水,研究了两点进水倒置A2/O-MBR(平板膜)系统(以下简称系统)对COD、NH+4-N、TN、TP、出水SS影响。结果表明,该系统对COD、NH+4-N具有较高的去除率,出水符合GB18918-2002中一级A标准;当混合液回流比为200%时,系统出水TN浓度小于15 mg/L;正常排泥后,系统对TP的去除率达83%左右;平板膜破损会导致出水SS、COD会受到影响。膜对COD、TP、SS有直接截留作用,由于系统出水几乎没有固体损失,可以精确控制污泥龄,有利于世代周期较长的硝化菌和反硝化菌生长;系统中的污泥浓度可以提高至15 000 mg/L,此时,即使进水量提高0.5倍,出水水质仍保持良好。     

基于海水和盐田水的正渗透驱动液

采用海水和盐田水作为驱动液,研究正渗透过程中的通量变化和膜污染特征,探索其作为驱动液的可行性。结果表明,海水和盐田水含有大量的盐离子,具有高的渗透压,海水、2#、5#和9#盐田水与0.42、0.8、2.2和4.2 mol/L的氯化钠具有同样的通量行为。随海水和盐田水浓度增加,通量增加,同时污染也越严重。扫描电子显微镜观察和荧光光谱分析发现,盐田水中的硅酸盐和有机物会沉积在膜表面,引起比较严重的膜污染,尤其是高浓度的盐田水。海水和盐田水作为正渗透过程中的驱动液需要进行一定的预处理。     

MBR处理低浓度稠油废水

为解决稠油废水达标排放问题,构建了一套中试实验装置,以经过除油、浮选和过滤预处理的富含溶解性有机化合物、氮磷缺乏的低浓度难生化稠油废水为原水,进行了187 d的连续运行,结果表明,经过厌氧和好氧生物处理后,出水COD可降至80~100 mg/L以下,再经膜过滤后COD降至60~80 mg/L,加入少量的粉末活性炭进行吸附处理后,出水COD可稳定在50 mg/L以下;水力停留时间从72 h降至30 h时,出水COD基本无变化;气相色谱-质谱分析表明该系统容易去除的有机物为酮类、醇类等物质,而烷烃(C17~C25)和芳烃等为本工艺难降解物质,通过膜生物反应器工艺优化或选择专门降解菌如Acinetobacter spp.进行处理可进一步降低出水COD的浓度。     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

序批式膜生物反应器处理猪场沼液中氮的影响因素研究

猪场沼液具有高氨氮、低碳氮比(C/N)和脱氮难度大等特点,实验采用序批式膜生物反应器进行处理。结果表明,为达到较好的脱氮效果,进水COD宜控制在800~1 000mg/L;NH3-N为800mg/L时不会抑制硝化反应,C/N越高脱氮效果越好,C/N从8下降到1时,TN去除率由82.2%下降为16.7%;pH为8.5时脱氮效果最佳;夏天(进水水温25℃)脱氮效果优于冬天(进水水温13℃),TN去除率分别为93.13%、81.31%,进水水温在10~30℃时,进水水温越高脱氮效果越好。     

热水解对缺氧/好氧膜生物反应器同步处理污水及污泥减量的影响研究

研究了剩余污泥热水解后的回流对缺氧/好氧膜生物反应器(AOMBR)同步处理污水及污泥减量的影响。试验通过与常规AOMBR工艺对比,考察了污泥热水解回流量对系统污泥浓度、污泥产率、出水水质的影响。试验结果表明,当热水解污泥回流量分别为剩余污泥量的100%、75%、50%时,热水解会一定程度提高系统的污泥浓度,但污泥总量却分别削减了20.2%、21.2%和13.1%,系统污泥产率分别下降了46%、54%和33%,剩余污泥排放量分别削减了100%、75%、50%。两套工艺的平均出水COD、NH+4-N、TN分别在40、3、5mg/L以下,均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。因此,热水解污泥的回流并不会对系统的出水水质产生明显影响,同时能够显著削减污泥总量。     

不同挂膜方式生物滴滤塔处理含H2S恶臭气体

采用菌剂挂膜,活性污泥挂膜和自然挂膜3种不同方式形成生物滴滤塔,考察挂膜方式对生物滴滤塔去除H2s恶臭气体的影响。结果表明,当进气H2S浓度为5mg／m3时,菌剂挂膜、活性污泥挂膜、自然挂膜形成的生物滴滤塔出气H2s浓度分别为15．7～17．4、11．6～14．8和15．0～15．9μg／m3;塔内压降分别为3—4mm水柱、6mm水柱和4—5mm水柱;喷淋后滤出液中硫酸根的浓度分别为14、22和17mg／L,硫的转化率分别为45％、60％和50％。当进气H2S浓度增大至7mg／m3时,3个塔经过7d的调整后,均能达到稳定状态,稳定后3个塔中出气H2s浓度和压降基本没变,喷淋后滤出液中硫酸根浓度依次增大至25、31和30mg／L左右。采用活性污泥挂膜形成的生物滴滤塔处理H2s的能力比菌剂挂膜和自然挂膜的高。     

多效膜蒸馏技术浓缩回收废水中的二甲基亚砜

利用具有内部潜热回收功能的气隙式多效膜蒸馏(MEMD)组件对含二甲基亚砜(DMSO)的化纤废水进行了浓缩回收研究,考察了料液中DMSO浓度、进料流量、进料温度和膜侧进口温度对膜通量、造水比、分离因子和回收率的影响。结果表明,多效膜蒸馏可以将DMSO废水浓缩至200~300 g/L;初始浓度为6.2 g/L时,造水比和分离因子最高值分别为12.4和76.0;虽然膜通量、造水比和分离因子均随料液浓度增大而下降,但是当DMSO浓度达到200 g/L时,膜通量、造水比、分离因子仍分别高达3.74 L/(m2·h)、7.1、32.1;在整个浓缩过程中,回收率维持在99.6%以上;当DMSO废水浓缩达到150 g/L以上时,含有少量DMSO的渗透液可作为二次料液继续用MEMD过程浓缩。膜组件在连续运行的1个月内保持了良好的操作性能。该实验研究表明,多效膜蒸馏过程可以高效节能地浓缩回收化纤废水中的DMSO。