序批式膜生物反应器运行中膜污染及控制研究

研究了序批式膜生物反应器在5种MLSS浓度和3种曝气强度下的临界通量以及在特定条件下运行的膜污染特征及控制.结果表明,临界通量随MLSS浓度增大呈减小趋势,MLSS浓度在一定范围内时增加曝气强度能增大临界通量.在污泥浓度为8 000mg·L-1、曝气量为0.3m3·h-1、膜通量为15L·m-2·h-1的条件下膜生物反应器以序批方式运行,膜污染以0.126kPa·d-1的速率平稳缓慢增长,没有出现急剧的跨膜压力(TMP)跃升,粉末活性炭的加入有效地减缓了膜污染.     

预处理工艺控制膜污染试验及其机理分析

探讨了3种不同预处理技术对延缓超滤膜污染的作用.试验表明,前臭氧+在线混凝+超滤(工艺1)、前臭氧+超滤(工艺2)、前臭氧+预氯化+超滤(工艺3)3种工艺超滤膜过滤的临界通量分别为86.5,59.8,68.1L·(m2·h)-1.其中工艺1临界通量最大,且其稳定运行的时间最长(约190h),能够在一定程度上控制膜污染,这主要是因为水中的有机污染物质通过"矾花"被吸附到胶体类颗粒物上,通过膜筛分截留,减缓了有机污染物质与膜表面的接触与相互作用.控制、缓解膜污染方面,工艺3效果最好,其原因是在NaClO作用下有机物分子特征改变,一方面降低膜的通量负荷,改变其亲疏水性,另一方面NaClO使得滤饼层的电负性增大,过滤截留物和溶解性有机物较易在水力冲洗中被冲掉,跨膜压差得到很好恢复.通过扫描电镜发现,超滤膜表面附着一层滤饼层,滤饼层较疏松,而膜孔已被污染物堵塞;红外光谱研究发现,超滤膜经过氧化预处理和化学清洗,膜表面的某些基团被氧化,膜表面特性被改变.     

混凝-超滤处理受污染原水的试验研究

进行了混凝-超滤组合工艺对受污染原水的试验,研究了混凝改善膜通量和防止膜污染的效果.结果表明,投加混凝剂20 mg/L(以Al2(S04)3计)后对不同季节原水的膜通量影响差别较大,在常温20℃和在低温5℃时,混凝后在经过0.45μm膜过滤后的水样对膜通量的影响最大,通量分别下降了39.6%和48.3%.而混凝后直接过...     

微絮凝-金属膜净水组合工艺中膜污染机理探析

采用微絮凝-金属微滤膜组合工艺处理微污染水,借助X射线能谱、电镜扫描等微观表征以及动态膜污染数学模型等方法,对微絮凝-金属膜组合工艺运行方式与膜污染机理进行研究.试验结果表明组合工艺对微污染水的浑浊度、UV254以及CODMn平均去除效率分别为97.6%、80.0%和63.1%.选用0.3μm金属膜滤芯时,采用恒通量过滤模式,膜比通量随着通量的增加逐渐从44.44L·(m2·h·kPa)-1增至58.33L·(m2·h·kPa)-1;采用恒压过滤模式,膜比通量随着压力的增加逐渐从47.91L·(m2·h·kPa)-1降至17.63L·(m2·h·kPa)-1,金属膜在恒通量运行时的膜比通量高于恒压运行,说明恒通量运行时膜阻力增长较为缓慢.通过X射线能谱分析膜表面污染物中含有O、Al和Si等元素,推断膜表面主要污染物是硅酸铝盐;通过电镜扫描与动态膜污染数学模型模拟的结果表明,金属膜膜污染的主要形式为滤饼层污染.     

PVDF-DCOIT复合中空纤维膜制备与抗污染性能研究

将有机杀菌剂4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)以适当浓度物理共混于聚偏氟乙烯(PVDF)中来制备一种新型的抗污染膜.实验表明,DCOIT含量为3%的PVDF-DCOIT复合中空纤维膜具有最佳性能.相比PVDF膜,PVDF-DCOIT复合中空纤维膜亲水性和纯水通量分别提升了22.9%和64.6%.SEM、EDS和AFM表征分析也反映出更好的表面形貌和更加光滑的膜表面,这些因素都有利于膜污染的缓解.在抗污染实验中,添加DCOIT后牛血清白蛋白、海藻酸钠和腐殖酸对膜表面的污染降低了26%、120%和74%;而在厌氧污泥中PVDF-DCOIT复合中空纤维膜的通量恢复效率也提高了39%.     

多巴胺改性PVDF中空纤维内衬膜及其在A/O-MBR过程中的抗污染效果

采用浸没涂覆的方式,以盐酸多巴胺(DA)对聚偏氟乙烯(PVDF)内衬膜进行亲水改性,研究其抗污染性能及对缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)过程中的影响。通过表面电镜、牛血清白蛋白(BSA)渗透通量、孔径、接触角等表征手段对改性前后膜进行性能分析,确定涂覆条件,对过滤过程中的膜污染行为进行分析。结果表明,最佳的多巴胺涂覆质量浓度为0.5 g/L左右,随着涂覆质量浓度的提高,纯水通量的损失逐步增大,BSA污染后的稳定通量逐步降低。在BSA溶液的膜污染实验中,原膜通量迅速衰减,而0.5 g/L DA改性膜的通量衰减减缓,稳定通量高于原膜。在模拟市政污水应用过程中,改性膜跨膜压差达到30 kPa的时间较原膜延长了30 h。     

电辅助缓解MXene膜污染及电化学清洗膜再生

膜污染是膜分离技术在水处理应用中的突出问题.利用MXene(Ti₃C₂T_x)高导电性的优势，构建电辅助MXene膜分离体系，在膜上施加负电压，以缓解膜分离腐殖酸过程中的膜污染及对污染后的膜进行清洗再生，并探究了其作用机理.结果表明，膜分离腐殖酸过程中施加-2 V电压在稳定阶段的膜通量比不加电时增加了18.5%,在污染后的膜上施加-3 V电压能够高效实现膜清洗再生，-3 V处理10 min膜通量恢复率达到92%以上，且不对膜造成损伤.机理研究表明，低电压(-2 V槽压)下道南效应增强，使膜对腐殖酸的静电斥力增大，缓解膜污染，高电压(-3 V槽压)下增强的道南效应与析氢反应共同作用，大幅提升的静电斥力能够快速实现原位膜再生.     

吸附预处理减缓微滤膜污染试验研究

聚醚砜(PES)微滤膜过滤厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺(A2 O)出水时,膜污染较严重.废水经过硅藻土、活性白土和活性炭三种吸附剂处理后,膜通量得到明显的改善.吸附预处理减缓膜污染的效果优劣排序:活性炭活性白土硅藻土.扫描电镜图显示,废水经过吸附预处理后,膜表面不存在污垢层,这是膜通量得以改善的主要原因.     

膜生物反应器中不稳定流对膜污染特性的影响

试验比较了不同形状膜组件的膜生物反应器(MBR)处理生活污水时的膜污染特性和能耗.结果表明,螺旋型膜组件的MBR膜通量和累积膜通量均高于直线型膜组件,长期运行膜通量平均可提高19.3%,而且其初期膜通量衰减速度也小于直线型MBR的初期衰减速度,表明在螺旋型膜组件中产生的不稳定流能有效地消除膜表面的浓差极化现象和膜污染.螺旋型膜组件MBR系统的单位能耗也低于直线型,平均节能为8.2%.     

粉末活性炭-超滤膜组合工艺处理二级出水的膜污染特性

采用粉末活性炭(PAC)-超滤膜(UF)组合工艺对某城市二级出水进行深度处理,研究了不同PAC投加量下组合工艺的膜渗透性能,并对其膜污染性能进行分析。研究结果发现:在最佳膜通量投加量下(PAC为10 mg/L),膜通量和不可逆膜污染阻力达到最低值;组合工艺对不同分子量的去处效果较直接超滤都有所提高,其中小分子量(3k～10 k Da和3kDa)有机物的去除率提高最大;组合工艺以滤饼层和中间堵塞模型为主,而发生完全堵塞模型的概率相对较小。投加PAC能够有效提高去除效果,降低膜污染。     

含互感耦合的超导磁通量子比特消相干的研究

在Born—Markov近似下，根据Bloch—Redfield方程，给出了一种计算超导量子比特能量弛豫时T1与消相干时间T2的方法。在此基础上，研究了一个含互感耦合的超导磁通量子比特的消相干现象，并给出了该超导量子比特能量弛豫时间Ｔ1与消相干时间Ｔ2。结果表明：对于研究的磁通量子比特，在其他条件不变时且环境热库等效为一个纯电阻时，则去相位时间Tφ，由高能级｜j〉向低能级｜i〉的能量弛豫时间T1和量子系统的消相干时间疋都与耗散成正比。     

盐泥除盐的膜清洗技术研究

针对盐泥悬浮颗粒体系,采用国产无机陶瓷膜,对盐泥除盐膜清洗工艺的可行性进行重点考察,对膜孔径、过程参数对处理效果的影响进行系统研究.结果表明,在ΔP=0.24MPa,v=0.576 m/s,质量浓度为1%,T=35±3℃下,采用孔径为0.2μm的α-Al2O3陶瓷膜清洗盐泥,具有较好的除盐效果.污染膜在0.10 mol/LHNO3溶液中浸泡煮沸约30 min,然后水冲洗,膜通量基本恢复.     

FKPP方程的近似解及分析

Fisher-Kolomogror-Pertrovskii-Piskmov方程(FKPP方程)是物理学、化学、生物学、人口动力学等学科中一个非常重要的数学模型。考虑含Fick通量、Cattaneo通量的FKPP方程,借助于变分迭代算法求得了方程的近似解,利用Matlab对所得近似解进行了模拟,分析了扩散系数和松弛时间对近似解精度的影响。     

真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究

在尘气模型的基础上建立了真空膜蒸馏NaCl水溶液过程的传质传热机理模型,并用膜孔径分布函数代替膜平均孔径值,首次实现了孔径分布与膜蒸馏机理模型的有效结合.与平均孔径模型相比,随温度变化的通量模拟结果与实验数据吻合良好,证明了所建模型的实用性.在此基础上,探讨了操作条件和孔径分布函数的主要参数对蒸馏过程的影响.模拟结果表明,通量随进料温度和流量的增加而增大,随料液中NaCl浓度的增大而减小;膜的平均孔径越大,通量越大;在平均孔径相同的情况下,膜孔分布越密集,通量越小.     

丝状液晶非线性光学衍射效应的弛豫时间研究

本文研究了丝状液晶在光感应下产生衍射光束的弛豫时间,找出了与分子重新取向的响应时间相联系的对应关系,对影响弛豫时间的三种重要因素作了理论分析。对MBBA的弛豫时间测量结果与理论计算结果一致。     

一种测量金属原子束密度通量及空间分布的新方法

为测量激光原子法同位素分离中密度通量 ,采用两端镀有铜电极的玻璃基片作测量探头 ,通过检测蒸镀在玻璃基片上两电极间金属薄膜电阻的变化来测量密度通量。探头输出信号经由多路 A/ D数据采集卡处理后送入微型电子计算机 ,经计算处理可实时给出密度通量的空间分布。实验结果表明 ,该方法费用低、精度高     

Molecular dynamics simulations of non-Fourier heat conduction

Unsteady heat conduction is known to deviate significantly from Fourier＇s law when the system time and length scales are within certain temporal and spatial windows of relaxation. Classical molecular dynamics simulations were used to investigate unsteady heat conduction in argon thin films with a sudden temperature increase or heat flux at one surface to study the non-Fourier heat conduction effects in argon thin films. The studies were conducted with both pure argon films and films with vacancy defects. The temperature profiles in the argon films showed the existence of mechanical waves when the thin film was suddenly heated and the wave nature of the heat propagation. The flux phase relaxation time, Zq, and the temperature phase relaxation time,τt, were calculated from the temporal variations of the energy flux and temperature distribution in the film. Comparisons of the MD temperature profiles with temperature profiles predicted by Fourier＇s law show that Fourier＇s law is not able to predict the temperature variations with time. Different film thicknesses were also studied to illustrate the variation of the time needed for the films to reach steady-state temperature profiles after a sudden temperature rise at one surface and to illustrate the finite speed of the energy waves.     

中空纤维聚砜膜超滤技术纯化米醋的研究

本研究采用中空纤维聚砜膜,对米醋进行超滤纯化.分别进行了单因素和正交实验,找到了不同操作压力下膜通量与时间的关系、不同进料液流量下膜通量随压力及随时间的关系,并进行了数学模拟.另外,还得出了优化的操作条件.对膜污染及膜通量的恢复问题也进行了研究,找到了合适的清洗剂及较好的清洗方式.实验结果为生产应用奠定了一定的理论基础,并具有一定指导作用.     

超滤技术在反渗透海水淡化预处理中的应用

该文介绍了超滤技术,分析了超滤技术应用于海水淡化预处理的技术优势,考察了超滤系统在反渗透海水淡化预处理工程中的运行情况.实验采用50 ku和10 ku聚砜中空纤维膜组件,讨论了超滤膜孔径、操作压力、过滤时间对预处理出水浊度、COD(Cr)和膜过滤通量的影响,分析了超滤系统出水污染指数(SDI)随时间的变化情况.     

膜蒸馏法浓缩中药提取液过程膜污染机理类型的确定

用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜对中药提取液进行直接接触式膜蒸馏,测定了不同封装分率和料液流量下的跨膜通量。应用膜污染机理中的4种过滤模型分别对实验数据进行线性拟合,结果发现滤饼过滤模型的拟合程度最好。这说明在所研究的过程中膜污染物基本没有进入膜孔,为时短暂的膜孔堵塞也可以忽略,膜表面上滤饼层增厚是导致跨膜通量下降的最直接原因。