膜生物反应器用于居民区生活污水处理与回用

采用缺氧/厌氧-生物膜技术,结合活性炭过滤、紫外线氯消毒的组合工艺深度处理居民区生活污水,分别以冲洗厕所和景观用水为目标,考察再生水的水质状况和主要参数;对比研究以混合生活污水和灰水分别作为中水源的技术和经济适用性.中试研究结果表明,以居住区生活污水(化粪池出水)作为中水源,运行条件停留时间8h、污泥质量浓度3500～7500 mg·L-1、出水无色无味,化学需氧量质量浓度低于30 mg·L-1,五日生化需氧量质量浓度低于3 mg·L-1,氨氮质量浓度低于3.0mg· L-1,可以稳定达到杂用水标准,但总氮、总磷浓度无法满足景观用水要求;模拟原污水(化粪池进水)的污染物浓度比例,运行条件为停留时间10h、污泥龄50 d、回流比为200％、污泥质量浓度5500～6000mg·L-1、外加聚合铝(有效铝)4～5 mg·L-1时,再生水的水质均优于冲厕和景观用水标准.在达到相同的再生水水质条件下,居住区的生活污水混合收集处理比灰水单独收集处理的工艺流程复杂,处理费用比后者高0.32元·m-3.居民区污水资源化采用何种收集和再生方式不仅要考虑技术经济合理性,还需结合居民区再生水的用途和用水量、当地气候条件等因素综合确定.     

纳滤/反渗透膜去除水中四环素的性能

基于动态与静态试验方法对芳香聚酰胺纳滤膜(NF)与反渗透(RO)膜去除饮用水中四环素物质(TC)进行了研究.试验结果表明,NF膜和RO膜对水中TC具有吸附作用;NF膜和RO膜对TC的吸附质量分数分别为35%和40%,且与水中TC的质量浓度成正比,平衡吸附率与初始质量浓度无明显关系;TC在NF膜和RO膜表面的静态吸附特性均遵循Freundlich吸附等温线.通过膜表面的红外光谱图和扫描电子显微镜图发现,NF膜和RO膜对TC的吸附作用较为显著,膜表面存在多种吸附位点,膜孔吸附造成膜的不可逆膜污染.     

基于催化燃烧辅助供热的燃料电池低温启动过程研究

提出了一种解决燃料电池系统低温启动的策略,将氢气和空气预混合气体在燃料电池外部进行催化燃烧,然后将燃烧后的尾气通入燃料电池阴极流场和水流场以加热燃料电池系统.基于此低温启动策略,搭建了低温启动试验平台,研究了反应物混合气流量、氢气体积分数等参数对燃料电池低温启动过程的影响.试验结果表明:增大反应物混合气流量或增加氢气体积分数均能缩短低温启动时间;当流量为3L.min-1,氢气体积分数为5%时,电池内部温度在540s内上升到冰点以上温度,可以初步满足低温启动的要求.     

砂滤-超滤组合工艺处理景观水污染

利用砂滤-超滤组合工艺处理景观湖水,对5种常用水质指标进行了连续15 d的监测.经组合工艺处理后,湖水的浊度及COD、TOC、TN和TP的去除率分别达到99%、51%、91%、89%和92%,处理后的水质达到国家地表水Ⅳ类水质标准,能够满足景观用水要求.整个运行期间,卷式超滤膜过滤平均通量维持在95 L/（m2·h）左右,组合工艺运行稳定可靠.     

超支化聚酰胺纳滤膜的制备及对Pb(NO3)2的脱除实验研究

以端氨基超支化聚酰胺(HBP-NH2)为水相单体,对苯二甲酰氯为油相单体,聚丙烯腈超滤膜为基膜,采用界面聚合法制备超支化聚酰胺纳滤膜.FTIR-ATR及分离实验结果证实了聚酰胺分离层的存在.二胺类单体与多元酰氯反应一般得到荷负电特征的纳滤膜.在本实验中,由于水相单体为末端含有大量氨基的超支化聚酰胺,通过改变水相或油相单体的浓度可以方便地调节膜的荷电特征.适当增大HBP-NH2的浓度可使膜由荷负电的特征转化为荷正电的特征.当HBP-NH2浓度为1.2％,对苯二甲酰氯浓度为0.5％时,制备的NF4膜对NaC1,MgCl2,Na2SO4和MgSO4的脱除顺序为MgCl2＞MgSO4＞Na2SO4＞NaCl.该膜可成功地脱除水中的Pb(NO3)2.脱除率和溶液通量随着盐浓度的增大略有下降.当Pb(NO3)2浓度为1 000 mg/L,操作压力为0.8 MPa时,Pb(NO3)2的脱除率为83.2％,通量为32.5 L/(m2·h).升高压力,通量增大,但Pb(NO3)2的脱除率保持在84％左右.     

应用一体化膜处理设备处理农村微污染地表水

针对目前农村微污染地表水源水中浊度高、氨氮质量浓度高、微生物污染严重等特点,采用一体化膜处理设备处理某农村地表微污染水.结果显示,当微污染地表水源水平均浊度在22 ntu,平均氨氮质量浓度在1.05 mg/L,平均细菌总数为210 CFU/mL时;出水浊度、氨氮质量浓度、细菌总数分别为0.3 ntu、0.28 mg/L和0 CFU/mL,各项指标均达到生活饮用水水质标准(GB5749-2006).     

陶瓷膜有机物污染的阻力分析研究

陶瓷膜污染主要由膜面滤饼层、膜面凝胶层、膜孔堵塞3部分污染组成,通过陶瓷膜污染过程的实验研究,对陶瓷微滤膜有机污染进行了阻力分析,分析了操作压力、模拟液浓度、模拟液温度对膜过滤过程中总阻力以及各部分阻力的影响。结果表明:在0.05 MPa～0.2 MPa的试验操作压力范围内,膜表面阻力所占比例均在75%以上,是膜污染最主要来源;膜孔堵塞阻力所占比例较小,且随着操作压力的增大,膜孔堵塞阻力越不明显;随着模拟液TOC值的提高,膜污染加剧,在3 mg/L～40 mg/L的实验浓度范围内,膜表面阻力均占总阻力的50%以上,是膜污染的重要来源;通过电镜对陶瓷膜被污染前后的断面进行扫描比较在微观层面上证实了阻力分析的结果。     

基于钛网基膜电极组件的被动式直接甲醇燃料电池

基于钛网基膜电极组件（membrane electrode assembly,MEA）设计并制作被动式直接甲醇燃料电池（directmethanol fuel cell,DMFC）．钛网基MEA以钛金属网作为电极支撑体基底材料,Nafionll7作为质子交换膜．PtRU／XC-72R作为阳极催化剂,Pt／XC-72R作为阴极催化剂．被动式DMFC壳体采用有机玻璃材料制作．密封元件采用硅胶片制作．紧固件选用标准件．在室温空气自呼吸条件下,选取不同甲醇浓度的电解液．测试了基于钛网基MEA的被动式DMFC极化性能．结果表明：当电解液中甲醇浓度从0．5mol／L经过1．0mol／L增大到1．5mol／L时．基于钛网基MEA的被动式DMFC的功率密度峰值呈现先增大、后减小的规律;当甲醇浓度为1．0mol／L。电池功率密度峰值为3．91mW/cm2．     

中空纤维膜吸收CO2过程的膜浸润研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件吸收CO₂,研究了二乙醇胺(DEA)水溶液对疏水微孔膜的润湿作用。实验分别考察不同吸收液浓度、温度、流速以及气体流速对膜润湿的影响,并通过对膜吸收和膜浸润过程的理论分析,建立了考虑孔径分布和浸润时间影响的相对浸润深度表达式。实验结果表明：随着吸收过程的进行,膜孔的平均相对浸润深度η逐渐增加,导致膜相传质系数k_m随时间逐渐下降,虽然η增加缓慢且幅度很小,但由此引起的k_m下降却非常明显;随着DEA浓度增加,膜孔的平均相对浸润深度η值变小;升高温度或提高液相流速都会使η增加,但温度对膜浸润的影响更加明显;在气相阻力可以忽略的条件下,改变气相流速对膜浸润的影响不大。