微孔曝气气泡生成阶段的并聚规律研究

微孔曝气可提高曝气效率,是污水生物处理节能降耗的主要措施之一。大多数微孔曝气器在设计时追求小孔径,却忽略了气泡在生成阶段的并聚作用所带来的负面效果。采用CCD高速摄像技术,对气泡在不同孔间距及通气量下的生成过程中所发生的并聚规律进行研究,并获得了气泡不发生并聚的最小孔间距理论公式,对微孔曝气器的设计具有指导意义。     

氧微纳气泡改性矿物对水体的增氧效果及机理

氧微纳气泡改性矿物可改善富营养化引起的水体和表层沉积物的缺氧/厌氧问题,但微纳气泡的生成和增氧机理尚不明确。该研究以天然多孔矿物凹凸棒石和蒙脱石为例,研究了改性矿物的氧微纳气泡释放和对水体的增氧性能,并分析了氧微纳气泡的生成和增氧机理。光学显微镜和NanoSight测试结果表明两种改性矿物均能有效释放微米气泡(约100μm)和纳米气泡(80.0～213.9 nm),凹凸棒石比蒙脱石有更高的氧微纳气泡释放量和气泡固定效率,其释放量为0.12 mg/g,是蒙脱石的4倍。在本实验体系下,改性凹凸棒石和蒙脱石应用24 h可将材料空隙水DO从1.6 mg/L分别升高到7.3和5.6 mg/L;应用72 h可将上覆水DO从1.5 mg/L分别升高到4.6和4.4 mg/L。研究发现材料将氧携带到水体后,表面孔对从材料中脱附的氧起分散作用,进而生成了氧微纳气泡。     

微纳气泡法处理采油废水

油田进入开发的中后期,普遍存在产液量高、含水量高和含油量低等问题.为提高采收率,现在广泛采用了聚合物（部分水解聚丙烯酰胺,PHPA）驱油技术.目前,一方面聚合物驱油体系的现场配制主要采清水,消耗了大量的淡水资源;而另一方面,采油过程中产生大量的污水,造成了严重的环境污染.油田污水的处理和资源化利用已成为一个亟待解决的问...     

臭氧气泡大小对分散染料废水氧化处理效果的影响

采用臭氧氧化法处理实际分散染料废水,研究了初始pH、臭氧投加量、反应时间、臭氧气泡大小(气体洗瓶和自制的砂芯鼓泡反应柱分别作反应器)对处理效果的影响,采用动态显微高速摄影仪对反应器内的臭氧气泡进行了表征.结果表明,反应体系的初始pH、臭氧投加量越高,反应速率越快,染料废水的脱色及矿化效果越好;染料废水的臭氧氧化处理过程符合拟二级动力学方程;自制的砂芯鼓泡反应柱改善了臭氧分散效果,缩小了气泡直径,提高了臭氧传质速率和效率,强化了臭氧氧化能力.     

臭氧微气泡深度处理染料废水生化出水

采用臭氧氧化法对某厂染料废水生化出水进行深度处理,考察了废水初始pH值和臭氧气泡大小对废水处理效果的影响,研究了臭氧微气泡对气液传质的影响。结果表明,在pH 2.5~11范围内,废水初始pH值越大,处理效果越好;加载微孔膜片后,臭氧气泡粒径变小,增大了臭氧的传质比表面积,延长了臭氧气泡在反应柱内的停留时间,强化了传质效果,处理废水的臭氧利用率可增大10%~30%,强化了臭氧氧化作用。加载5 μm孔径的膜片相比无膜片的情况,COD去除率提高了近30%,TOC去除率提高了16%。     

曝气密度对曝气系统充氧性能的影响研究

曝气密度(即曝气面积占曝气系统服务总面积的比率)是曝气系统重要的参数之一。以标准氧总转移系数作为评价指标,在小试装置中对不同曝气密度的曝气系统充氧性能进行评价。结果表明:(1)曝气系统标准氧总转移系数随曝气密度增大而显著增大,但同时需要考虑到曝气系统的微孔曝气器布置方式;(2)相同气量下,曝气系统的气泡直径与气泡运动速度随曝气密度增大而减小,气泡停留时间和气含率随曝气密度增大而增大。     

两亲性壳聚糖制备优化及其气浮除藻研究

对壳聚糖（CTS）进行了两亲改性,通过响应曲面实验对比各因素对取代度影响的显著程度且优选出最佳的制备条件,并采用3种两亲性CTS进行了表面改性气浮（PosiDAF）除藻实验,对比了不同条件下的除藻效果且探究除藻机理.结果表明,两亲性CTS水溶性增强,但热稳定性降低;对响应值影响的显著程度为：碳链长度>反应时间>反应温度>原料投加比;以丁基N-2羟丙基三甲基壳聚糖氯化铵（C4-HTCC）为改性剂,投加量为1.0mg/L时改性气浮除藻效果最佳,可达93.47%,源于其改性的微气泡具有较强的静电吸引作用.     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

旋流气浮工艺接触区气泡-颗粒碰撞理论研究

为了对旋流气浮过程中的动力学行为和气浮分离效率进行准确预测,在借鉴重力场下气泡-颗粒碰撞模型建立方法的基础上,考虑旋流气浮的特点,首次将表征流态的雷诺数引入到各种碰撞过程中,推导建立了旋流气浮接触区的气泡-颗粒碰撞效率模型.理论模型显示:低强度旋流气浮工艺中气泡-颗粒的各种碰撞效应主要与雷诺数、气泡和颗粒直径有关.当颗粒直径接近于分子直径时,即直径为1nm时,碰撞主要受扩散碰撞所控制;当颗粒在1~10nm之间时,碰撞主要受扩散碰撞和离心沉降效应的共同作用所控制;当颗粒在10nm~1μm时,碰撞主要受离心沉降效应所控制;当颗粒大于1μm时,碰撞将受截留效应、离心沉降效应和惯性效应联合作用.该模型能够准确预测旋流气浮过程中的动力学行为和分离效率,为旋流气浮工艺的实际应用提供一定的理论依据.     

新型气浮装置ES-DAF中气泡粒径分布的表征

对EsDAF气浮装置进行了研究.该装置取消了溶气灌,在循环泵的压水管和吸水管之间装有一个射流器和一个静态混合器进行吸气和溶气.采用显微摄像系统,对该装置中气泡粒径分布进行了探讨.结果表明,当环流比由10%增加到40%时气泡平均粒径由52.9μm降低到40.9μm,当表观气水比由12%降低到4%时,气泡平均粒径由55.9μm降低到40.1μm.这说明提高溶气系统中的紊流强度能够形成更多的原始气泡核位,从而可以形成更小的气泡随着溶气压力由300kPa增加到600kPa,气泡粒径分布曲线变低变宽说明压力的升高加剧了气泡的碰撞与并聚作用.