基于气泡理论分析表面活性剂对微孔曝气增氧性能的影响

在污水处理厂、湖泊、水库、河口和养殖池塘等需要曝气增氧的水体中,通过增氧机来维持水体溶解氧的动态平衡是非常重要的。而生活污水、城市废水等水体中常常会存在有表面活性剂,当这些废水进入以上需要曝气增氧的水体时,势必影响微孔曝气系统的增氧性能和传质效果。因此,为了探究表面活性剂对微孔曝气系统增氧性能的影响,在长2 m、宽0.8 m、高0.8 m的试验水池中,以固定于水池中央的微孔曝气盘为增氧机,根据美国土木工程协会（ASCE）标准增氧试验方法,以阴离子表面活性剂,即十二烷基苯磺酸钠为影响因子,在5种曝气流量和阴离子表面活性剂浓度下进行了一系列的水体底部微孔曝气增氧试验。基于氧体积传质理论和气泡理论,计算分析了水体氧体积传质系数、气泡的Sauter平均直径和波形因子等参数,结果表明：在一定的曝气流量下,1 mg/L的阴离子表面活性剂提高了水体的氧体积传质系数,促进了氧传质;在阴离子表面活性剂浓度为1～5 mg/L时,随着浓度的增加,氧体积传质系数降低;而且阴离子表面活性剂使气泡的Sauter平均直径降低,降低率达到22.76 %;在水体无表面活性剂的试验中,气泡的波形因子变化幅度较大,气泡的形状趋于扁平,而表面活性剂的存在阻碍了气泡发生变形,使气泡的波形因子变化幅度降低,气泡保持在近乎球体状态。     

载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质特性研究

通过清水实验考察了载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质性能.结果表明,在固相含率为2%～8%、液流量为0～16L/h时,反应器达到循环流态化需要的临界气速为6.2～7.7 m/h;投加载体后,气相含率和氧传质系数随着气速的增加而增大,随着固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为7.5～30.1 m/h时,反应器的气相含率介于0.65%～3.5%之间,氧传质系数在8.32～28.0 h~(-1)之间变化;循环时间和混合时间都随着气速及固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为3.8～22.6 m/h时,循环时间为2.9-34 s,混合时间为10.2～41.9s.     

喷射环流膜生物反应器氧传质性能研究

采用间歇非稳定法测定反应器的氧传质系数,考察了反应器的最大吸气量,探讨了吸气量、循环水量等因素对氧传质系数的影响,测定了膜组件加入前后的氧传质系数的大小,并与已有的生化反应器进行了比较.试验结果表明:装置的最大吸气量可达到0.67 m3/h；随着吸气量和循环水量的增加,氧传质系数不断增加；膜组件的加入对氧传质系数的影响...     

外环流反应器的流动与局部传质特性研究

用空气 -水体系 ,表观气速在 0～ 0 .1 1m/s范围内 ,上升管内径为 0 .0 9m、下降管内径为 0 .0 5m、高为 1 .2m的外环流反应器 ,对上升管、下降管和气液分离箱的体积传质系数、气含率与循环液速进行了实验研究。体积传质系数用物理法测定 ,数据用矩分析法处理 ;气含率采用静压差法测量 ;循环液速采用脉冲示踪技术测定。结果表明 ,表观气速小于 0 .0 8m/s时 ,上升管和下降管的体积传质系数随表观气速上升较快 ,且较分离箱的体积传质系数高出近 40 % ,而当表观气速大于 0 .0 8m/s时 ,下降管和气液分离箱的体积传质系数出现极值而后下降。表观气速在 0～ 0 .0 87m/s内 ,进一步测定了气含率与循环液速随表观气速增加而变化的规律 ,得出气含率与循环液速随表观气速的增加而增加的结论。将体积传质系数、气含率和循环液速与表观气速的数据按幂函数关联后 ,计算值与实验值符合较好     

等径气泡平行聚并行为对流场与传质过程的影响

气泡聚并过程对精馏、吸收、气液反应器等单元操作中气泡运动速度和形态有重要影响,对研究气液传质过程有着重要意义。利用Fluent软件对等径气泡平行聚并行为及传质过程进行了研究,分析气泡直径、气泡间距对气泡聚并行为和相间传质过程的影响。结果表明：气泡在涡流和压力差的作用下实现聚并,在聚并过程中新产生多个涡流,形体曳力不对称分布使气泡形状发生变化,压力分布重排,泡内压力值减小;聚并高度随气泡直径的增大先减小后增大,随液体黏度增大而增大。研究发现气泡间距决定了气泡聚并的可能性,得到了不同浓度甘油溶液中临界间距与气泡直径的关系。最后分析了聚并行为对传质过程的影响,直径为2和4 mm气泡聚并后CO₂溶解量分别减小了24.7%、21.7%。     

一种测定表面扩展黏度的新方法:真球气泡法

用真球气泡法测定表面扩展黏度,其测量精度高达97.50%.常温下采用真球气泡法测定浓度为1～10 mmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液的表面扩展黏度κ值.结果表明:SDS浓度为1～4 mmol/L时κ快速增长,为4.0～8.3 mmol/L时κ增长幅度变小,8.3 mmol/L时κ达到峰值,之后κ随着SDS浓度的增大而减小;SDS浓度为4.0～8.3 mmol/L时,气泡稳定,即表面扩展黏度值达到稳定.通过真球气泡法测定表面张力,得到SDS表面活性剂溶液的发泡力稳定,即表面张力达到稳定时的浓度为5～6 mmol/L.因此当SDS表面活性剂作为泡沫浮选中的浮选药剂时,其最佳浓度为5～6 mmol/L.     

规整填料在高压下传质效率的实验研究(英文)

采用HTU-NTU(传质单元高度-传质单元数)方法,研究了Mellapak 250Y板波纹规整填料在0.3-1.9 MPa压力范围内的传质效率。实验用精馏塔内径为0.15 m,实验物系为正丁烷/正戊烷,在全回流条件下,根据液相样品中轻组份(正丁烷)的浓度,可求出气相总传质单元高度(HTUOG)。实验结果表明,当操作压力从1.0增至1.9 MPa时,HTUOG从0.365 m增至O.551m,这表明在高压下规整填料的传质效率随压力的增加而下降,这主要归因于气相返混和液相在填料内的不均匀分布。     

PTFE双向拉伸微孔膜蒸馏脱盐实验研究

为了高效生产淡水,同时开发新型膜材料的应用前景,采用PTFE双向拉伸微孔膜搭建真空蒸馏系统,并对NaCl溶液的脱盐性能进行了研究。设计正交实验,过程中保持膜下游恒定的绝对压力9 kPa, 考察了盐浓度0～80 g/L的溶液在进料温度20～60 ℃、进料流量40～160 L/h条件下,该种膜的真空膜蒸馏脱盐性能。实验结果表明,温度变化对膜通量影响最为显著且脱盐率略有变化,随浓度升高膜通量逐渐下降但脱盐率上升,流量增加能一定程度上提高膜通量但对脱盐率没有影响,其中40 g/L的盐溶液在进料流量120 L/h条件下,当进料温度为60 ℃时,膜通量达到18.4 kg/（m²·h）。在各种不同操作条件下产水电导率均小于5 μs/cm,计算脱盐率均超过99.9%,脱盐效果稳定。对真空膜蒸馏脱盐传质过程进行了分析,通过实验结果拟合了该膜的传质系数,发现其随温度线性增加,得出温度是影响膜传质系数的决定性因素,也说明了温度对膜通量的决定性影响。进行极差分析,得到温度是该过程的主要影响因素。进行重复试验证明该膜在实验过程中保持运行稳定,对于浓度低于80 g/L的盐溶液能有效避免膜污染问题。     

130 L气升式旋流反应器体积传质系数研究

对于空气⁃水和空气⁃水⁃阴离子交换树脂物系,在体积为130 L（内径为290 mm、高为2 000 mm）气升式旋流反应器（HALR）中,当表观气速为0~0.84 cm/s时,研究了固体装载量、颗粒粒径、有无分离器、不同导流筒形式对体积传质系数的变化规律。结果表明,三相物系的体积传质系数大于两相的体积传质系数;随着颗粒粒径的增大,体积传质系数呈下降趋势;有分离器的体积传质系数大于无分离器的;表观气速较小时,带翅片导流筒的体积传质系数最大。     

填料结构对错流旋转填料床传质性能的影响

研究了不锈钢金属丝网填料结构对错流旋转填料床内传质的影响。在错流旋转填料床内,利用CO2-NaOH体系研究了不同填料层高度和不同丝网填料的传质特性。结果表明,体积传质系数KLa随超重力因子、气量、液量的增加而增大。同时建立了体积传质系数模型,模型计算结果与实验结果拟合较好。     

鼓风曝气空气量计算方法的改进

目的 针对目前鼓风曝气空气量计算方法 存在的问题,改进计算方法 ,使得计算结果 更好地反映曝气实际过程.方法 基于气体状态方程和双膜理论,分析水深对气体体积和表面积的影响,气泡在曝气池中的停留时间对曝气量的影响,并通过实验,分析相关参数的确定方法 ,通过计算实例,对改进前后的计算结果 进行了比较.结果 充分修正了氧总转移系数KLa,改进后空气量的计算公式包含了气泡在曝气池中的停留时间,使曝气量与曝气池的曝气过程有了联系,并给出了相关参数的确定方法 .结论 改进曝气量计算的过程,对提高曝气效率,节省曝气能耗有一定的意义.     

NaCl盐度对SBR工艺短程硝化反硝化的影响

利用序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)研究了NaCl盐度、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和进水负荷对短程硝化反硝化的影响.结果表明,在pH、温度和溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度分别为7.5～8.5、30～35℃和0.5～1 mg/L的条件下,当NaCl盐度、进水化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和氨氮质量浓度分别为5.8～25.0 g/L、450～550 mg/L和35～45 mg/L时,NO2--N累积率大于50%.在NaCl盐度14.5 g/L的条件下,当HRT为6.21 h,进水中每天1 kg悬浮物中所含的CDD和氨氮量分别为5.03×10-2和2.24×10-3kg时,亚硝酸盐累积率高于99%.高盐环境下控制HRT、有机负荷与氨氮负荷可实现短程硝化反硝化,实现短程硝化的耐盐极限为25 g/L.     

生物浸矿反应器的制作及矿浆质量分数分布特征

以自制的生物浸矿反应器为对象,以反应器内矿浆质量分数分布为评价指标,就搅拌器搅拌方式、外循环流量及曝气大小对矿浆质量分数的分布进行了研究.结果表明:当搅拌速度为1800～2000 r/min,搅拌桨离曝气器顶部2～3 cm,外部循环流量为13 L/min,曝气量为1.2 m3/h时,反应器内矿浆质量分数分布均匀.并对总矿浆质量分数为6 %、10 %、15%和20%的反应器内矿浆质量分数随反应器高度的变化进行了研究.     

NH4^＋-N与N02^- -N对连续流CANON反应器运行性能的影响

为提高CANON反应器的TN去除效率,采用在好氧条件下直接启动的CANON反应器进行试验.试验过程中,控制温度在35℃±1℃、pH在7.39~8.01、曝气量为31.2 m3/(m3.h)、ρ(DO)约1.5~2.0 mg/L,水力停留时间为3.7 h,分别进行了ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)的试验.试验发现,在曝气量恒定的条件下,ρ(NH4+-N)过高或过低都不利于TN去除率的提高,在上述试验条件下,当ρ(NH4+-N)为310~360 mg/L时,获得超过75%的TN去除率.提高反应器中的ρ(NH4+-N)与ρ(NO2--N)有利于TN负荷的提高,但二者超过50 mg/L时,继续提高无益.在进水不包含有机碳源的条件下,CANON反应器出水的ρ(TN)依然较高,还需要进一步的处理来满足排放标准.     

曝气生物滤池深度处理印染废水的实验研究

采用曝气生物滤池（BAF）对经生化预处理后的印染废水进行中试规模的深度处理实验研究,考察了水力负荷、进水有机负荷和滤层高度对污水化学需氧量（COD）和总磷（TP）的去除效果。结果表明：当BAF进水水力负荷为2.5 m3/（m2·h）,气水比为2∶1,进水COD和TP质量浓度分别为77.7~102 mg/L和0.872~0.957 mg/L范围变化时,COD和TP平均去除率分别达到了47.9%和46.0%,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。     

微气泡曝气中微气泡收缩特性研究

微气泡曝气是一种新的气泡曝气方式,气泡特性对微气泡曝气性能具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置,考察了微气泡曝气中气泡尺寸和微气泡收缩特性及其影响因素。结果表明,微气泡发生装置在清水中产生的微气泡平均直径为55．85μm,标准偏差为30．03μm;40～50μm直径范围内的微气泡所占的体积分率最大,表面活性剂SDS会降低微气泡的平均直径。微气泡具有加速收缩消失的行为特性,微气泡初始直径与收缩时间之间存在显著的正相关关系,静态条件下相同初始直径的微气泡收缩过程存在明显差异。表面活性剂SDS存在时,微气泡的收缩时间显著延长。微气泡的收缩时间与传质区域面积具有负相关关系,表明微环境影响微气泡收缩过程。     

二水合硫酸钙晶须制备研究

盐酸溶解碳酸钙并加入适量的表面活性剂。再加入稀硫酸在常温下生成二水合硫酸钙晶须,反应后滤液为盐酸溶液,再次加入碳酸钙后可循环使用。考察反应系统中表面活性剂浓度、Ca2＋浓度、硫酸等对晶须形貌的影响。结果表明,最佳工艺条件为Ca2＋浓度0．3mol／L,十二烷基磷酸酯钾质量浓度5．0g／L,壬基酚聚环氧乙烯醚质量浓度2．5g／L,硫酸浓度0．28mol/L。晶须长2-200μm,长径比30-100。     

Effect of surfactant Tween on induction time of gas hydrate formation

Acceleration of gas hydrate formation is important in preventing coal and gas outbursts and is based on a hydration mechanism. It becomes therefore necessary to investigate the effect of surfactants, acting as accelerants for hydrate formation, on induction time. We experimented with three types of a Tween solution with equal concentrations of 0.001 mol/L (T40, T40/T80 (1:1), T40/T80 (4:1)). By means of visual experimental equipment, developed by us, we measured generalized induction time using a Direct Observation Method. The experimental data were analyzed combined with a mass transfer model and a hydrate crystal nuclei growth model. Our major conclusions are as follows: 1) solubilization of surfactants produces supersaturated gas molecules, which promotes the mass transfer from a bulk phase to hydrates and provides the driving force for the complexation between host molecules (water) and guest molecules in a gas hydrate formation process; 2) when the solution of the surfactant concentration exceeds the critical micelle concentration (CMC), the surfactant in an aqueous solution will transform to micelles. Most of the gas molecules are bound to form clusters with water molecules, which promotes the formation of crystal nuclei of gas hydrates; 3) the surfactant T40 proved to have more notable effects on the promotion of crystal nuclei formation and on shortening the induction time, compared with T40/T80 (1:1) and T40/T80 (4:1).     

盐度对熟化发酵污泥再发酵产酸及脱水性的影响

为了了解熟化发酵污泥的性能及挖掘其剩余有机碳源和能源,向熟化发酵污泥中投加NaCl与NaOH对熟化发酵污泥再发酵。通过投加0g/L、5g/L、15g/L、20g/LNaCl,分别考察不同盐度对熟化发酵污泥再发酵性、内碳源再提取情况及脱水性的影响。结果表明：在发酵初期,5g/L、15g/L及20g/LNaCl试验组与0g/LNaCl试验组相比均可以促进熟化发酵污泥EPS释放且生成挥发性脂肪酸,其中熟化发酵污泥再发酵与原熟化发酵污泥相比水解率可提高36%,酸化率可提高34%,氨化率可提高40%。发酵后期5g/L试验组与0g/L、15g/L及20g/LNaCl试验组相比加速EPS和可挥发性脂肪酸分解,同时发现,NH4-N含量随着盐度提高而增加,PO43--P含量随着盐度浓度的增大而降低。熟化发酵污泥再发酵后5g/LNaCl条件下可改善发酵污泥脱水性,15g/L及20g/L条件下恶化了发酵污泥脱水性。