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。     

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。     

UV/H_2O_2/TiO_2联合水解酸化+MBR工艺处理亚砜废水

二甲基亚砜(DMSO)废水因其COD高、可生化性差的特性而较难处理。本实验以采用硫酸二甲酯法生产DMSO的某化工厂废水为研究对象,设计并建立了组合式光催化氧化装置联合水解酸化+MBR工艺的中试系统,探讨了组合式光催化氧化装置、氧化剂投加量、pH、反应时间和水力停留时间对系统处理效果的影响。结果表明,组合式光催化氧化装置可有效提高DMSO废水的可生化性。最优工艺参数为:按H2O2与原水COD质量浓度比为2∶1投加H2O2,在pH值为4、反应时间为6 h、水力停留时间为4 h的条件下,该系统对原水COD(5 000 mg/L)去除率大于98%,出水COD达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级要求。     

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。     

Optimization of biodiesel production from waste cooking oil using ion-exchange resins

Waste cooking oil is a potential substitution of refined vegetable oil for the production of biodiesel due to the low cost of raw material and for solving their disposal problem. In this study, optimization of esterification process of free fatty acids in artificially acidified soybean oil with oleic acid has been carried out using methanol as an agent and ion exchange resin as a heterogeneous catalyst. The esterification reaction has been investigated based on the mass balance of the developed model. The model has been validated against experimental data and effects of temperature and catalyst weight have been analyzed. Thereafter, optimization process has been fulfilled for two different objective functions as conversion of acid oil and benefit. Optimization results indicated that the maximum conversion of acid is 95.95%, which is achievable at 4.48-g catalyst loading and reaction temperature of 120°C. Maximum benefit was obtained as US$0.057 per batch of reaction at a catalyst amount of 1 g and temperature of 120°C.     

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。     

温度对复合厌氧折流板膜生物反应器处理生活污水效能的影响简

将新型CAMBR反应器（厌氧折流板反应器（ABR）与膜生物反应器（MBR）优化组合）用于处理生活污水,研究温度对该反应器处理效能的影响。实验水力停留时间7.5 h,混合液回流比设置为200%,pH值为6.5~8.5,溶解氧3 mg/L左右。控制3个温度梯度：高温（32~37℃）,中温（20~25℃）,低温（5~10℃）,每个温度运行35 d。结果表明,在高温条件下,系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度分别为25、0.5、12.5和0.7 mg/L。在中温条件下,系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP浓度分别30、1.2、12.5和0.4 mg/L。在低温条件下,COD和TP分别经过15 d和20 d调整适应,出水可恢复至35 mg/L和1 mg/L。由于低温（10℃以下）对硝化细菌产生强烈抑制,出水NH₄⁺-N去除率最终稳定在35%,TN去除率为40%。低温条件下,该反应器应用于污水处理中需注意适当保温,以保证出水水质。     

改进型生物质阴离子交换纤维制备及吸附性能

用氢氧化钠水溶液预处理,以乙二胺作交联剂,采用环氧氯丙烷和二甲胺对网状植物丝瓜络纤维进行化学改性,制备出改性丝瓜络阴离子交换纤维(LS-AEF),重点探讨了LS-AEF的形态特征并对其形态特征进行了表征分析,还考察了碱预处理对产品吸附水体中的NO-3的影响。研究结果表明,(1)LS-AEF引入带正电的胺基基团,可以提高对NO-3的吸附性能;(2)乙二胺剂量对产品吸附性能影响比较大,最佳剂量为9 mL,吸附率达到75%;(3)碱性预处理能够显著提高产品的吸附性能,碱处理前后的产品吸附率分别为76%和85%;(4)吸附过程符合伪二级动力学方程。     

制革废水中丙烯酸类鞣剂的膜分离特征

针对3种丙烯酸类鞣剂超滤(UF)、反渗透(RO)分离参数进行了实验研究,探索其在废水深度处理中膜去除的可行性,研究结果表明,3种鞣剂在分离参数:浓度为200 mg/L,超滤的操作压力(P UF)为0.11 MPa,反渗透的操作压力(P RO)为0.4 MPa的条件下UF-RO分离,效果最好。其次,丙烯酸类鞣剂对膜通量影响较大,导致产生的清液较少,所以用UF、RO处理含有这类物质的制革废水时,应尽可能对废水进行预处理。最后,丙烯酸类鞣剂分子中含有极性较强的基团时,粒径分离效果不同。