水系统中微生物与碳酸钙混合垢形成过程的研究

目的：由微生物和钙镁 沉积所共同形成的污垢是实际水系统中混合垢的主要成份。对这种混合垢的形成过程进行研究不仅更接近实际情况，而且可以深入认识微生物与钙镁离子之间的相互作用、成垢顺序等结垢的机理问题，并为开发适宜有效的控制混合垢形成的新技术奠定理论基础。方法：将发酵罐中培养的荧光假单胞菌以及Na2CO3与CaCl2深液各自按设定流量加入到三极过滤水中以形成模拟工业循环冷却水。将10种由不同固体材料制成的实验件嵌入平行平板流道的底面上，并在不同碳酸钙饱和程度及主体流速下，用称量法测定不同材料表面上形成的混合垢重量，从而获得各种条件下混合垢随时间的生长曲线。荧光假单胞菌和碳酸钙在固体表面上附着过程与沉积的顺序以及混合垢的结构则采用显微摄像技术进行实时观测与记录。结果：聚合物材料上形成的混合垢量明显多于金属材料上的，但在CaCO3饱和程度很高时，这些差异变小。在无壁面加热的条件下，各种材料表面上形成的平均混合垢量随水体中CaCO3饱和程度及流速的增加而减少。研究结果还表明，混合垢的结垢诱导期随流速的增加而缩短。当饱和程度小于1而大于0时，结垢诱导期长于纯生物垢的诱导期。当CaCO3饱和程度大于等于1之后，混合垢的诱导期随CaCO3饱和程度的增加而减小。此外，混合垢的生长顺序为CaCO3首先沉积到固体表面上，细菌则需要更长的诱导期才附着在壁面上。结论：混合垢在不同固体材料表面上的形成过程在很大程度上取决于细菌与材料之间的亲和性。材料表面的物理化学性质、流速及CaCO3饱和程度对混合垢的形成均有重要影响。     

水系统中微生物和碳酸钙混合垢的形成过程

实验通过固定循环系统中荧光假单孢菌的数量,研究了不同材料表面上,随着水中碳酸钙浓度的改变,混合垢生长曲线的特征。结果发现随着碳酸钙浓度的增大,平均污垢量及标准偏差随之降低;碳酸钙的浓度不是影响非金属材料诱导期的主要因素,但对于金属材料却存在较大影响。同时,实验还确定了垢层的结构及性质,分析了污垢形成的机理:首先是碳酸钙颗粒和有机大分子吸附到材料表面上,然后是微生物的粘附生长。碳酸钙的存在影响微生物与表面的结合,反之亦然。     

热泵工况下竖直不锈钢表面微生物污垢动态生长行为

城镇二级出水所含致垢微生物将导致其热能回用过程中在换热面上形成以微生物污垢为主的混合污垢,影响换热、流动效率。以可控微生物种类及浓度的模拟二级出水为介质,对典型热泵供暖、制冷工况下微生物污垢在模拟板式换热器的竖直不锈钢壁面上的形成过程进行了研究,关注起始阶段垢层微观结构演变与宏观垢量生长特性,并考查了流速、菌浓度对成垢过程的影响。实验表明：垢层微观结构演变与宏观垢量增长存在同步关系,污垢生长速率对应于微观结构演变;流速对于成垢过程影响呈非单调性;菌浓度低至10³ CFU·ml^-1（CFU,菌落形成数）时成垢量可忽略。实验结果可指导除垢时间点的选择及改进抑垢、除垢方法。     

碳酸钙疏水改性及性能表征

采用单一改性剂油酸、硬脂酸、二甲基硅油及复合改性剂对碳酸钙颗粒进行疏水改性。介绍了改性碳酸钙的作用机理。探讨了改性剂种类和加入量对碳酸钙颗粒表面疏水程度的影响,并通过活化度表征疏水程度。采用红外光谱仪表征改性前后碳酸钙的结构,说明改性剂被引入到了碳酸钙颗粒表面上;采用Zeta电位仪测定改性前后碳酸钙随pH变化的Zeta电位,得知改性碳酸钙的Zeta电位受pH影响比较大;采用激光粒度仪测定改性前后碳酸钙的粒径,得知改性碳酸钙比未改性碳酸钙的平均粒径小,且其分散稳定性要优于未改性碳酸钙。该研究也提供了随改性剂种类和加量变化来调整颗粒表面疏水程度的方法,有一定实际意义。     

硫酸钡溶液中Q235钢表面结垢特性研究

油田垢的主要成分有碳酸钙,还有碳酸钡、硫酸钡、硫酸钙、镁盐、硅酸盐等。国内外学者对碳酸钙结垢规律的研究很多,对硫酸钡结垢的研究相对较少。本文采用静态结垢法,研究了反应温度、pH值、成垢离子浓度等因素对Q235钢表面硫酸钡结垢的影响。实验结果表明,随pH值升高和成垢离子浓度的增加,Q235钢表面硫酸钡成垢趋势增大;随温度升高,Q235钢表面硫酸钡结垢量降低。     

延长油田某区块地层水结垢特性预测与判断

通过应用结垢预测理论对延长油田某区块长2、长6、长7、延8、延9和延10地层水的结垢特性进行了预测判断。预测结果表明,延长油田地层采出水属高矿化度污水,有氯化钙、碳酸氢钠和硫酸钠水型,易结垢离子含量较高,主要结垢形式为碳酸钙垢。不同水体混合配伍后有不同程度的结垢特性,长2和长6属于相同水质,与其他水体配伍性差,易生成难溶的硫酸钡垢。长7、延8、延9、延10四个水体混合配伍需采取碳酸钙和硫酸钙阻垢防垢措施。     

高频三角波电磁场防治水系统中微生物污垢的研究

工业水系统中微生物污垢广泛存在，实验采用高频三角波对模拟工业水系统中的微生物污垢的防治进行了研究。主要考察了不同流速的流体在未处理和经过不同频率高频三角波处理后，不同材料表面上微生物污垢的生长量的差别以及微生物污垢的生长厚度和形态方面的差异。结果表明：一定流速下5000Hz高频三角波电磁场对实验中使用的非金属材料有明显抑制其表面微生物污垢生长的作用，但是对实验中的金属材料没有抑制作用；高频三角波的抑制作用在距离加载位置较近的实验段比在距离较远的实验段的作用突出，随着与加载位置距离的增大，抑制作用逐渐减弱。     

板式换热器混合微生物污垢特性的实验研究

为探讨铁细菌与黏液形成菌混合微生物污垢的结垢特性,进而为微生物污垢阻垢和抑垢的研究打下基础。本文以微生物污垢中最常见的铁细菌和黏液形成菌为研究对象,实验研究了板式换热器中两种细菌在形成混合微生物污垢时相互协同抑制的关系以及不同工况下的结垢特性。结果表明,微生物污垢存在明显诱导期,铁细菌的污垢热阻渐近值约为2×10^-4m²·K/W,黏液形成菌的污垢热阻渐近值约为1.2×10^-4m²·K/W,铁细菌相比黏液形成菌有较强的致垢能力,1∶1比例混合菌的热阻值介于二者之间;无论哪种细菌量占据主导时,它们之间的互相协同作用会促使混合污垢的致垢能力增强。30℃时混合菌的热阻渐近值低于35℃时的情况,达到渐近值的时间约为35℃时的2倍;流速对混合菌污垢特性的影响明显,流速为0.1m/s时的污垢热阻渐近值约为0.15m/s时的2倍,达到渐近值的时间约为0.15m/s时的2.7倍。     

不同营养下混合菌种微生物污垢生长机理与交互作用

再生水源热泵能有效回用废热,但再生水换热器的微生物污垢问题一直没有完全解决,严重影响换热效率和系统安全。利用长期监测并且进行16S rRNA鉴定得到的再生水及其污垢中两种主要代表菌属芽孢杆菌属和气单胞菌属,在实验室内配制模拟流体进行混合菌种微生物污垢实验。通过在特制的机理流道上进行不同菌种比例和不同营养物质浓度的污垢生长实验,得出芽孢杆菌属和气单胞菌属的单独生长规律和混合生长规律,总结了混合生长时两种菌属的协同和抑制规律,同时考察了营养物质浓度对生长规律和交互作用的影响。结果表明:芽孢杆菌属成垢能力较强,细胞分裂速度高,耐贫营养能力强;气单胞菌属成垢能力弱于芽孢杆菌属,但分泌物生成速率高,可以与芽孢杆菌属协同生长;两种菌属交互作用在不同阶段和条件下,协同与抑制作用共存并轮流占据主导。     

渤海SZ36-1油田注水结垢趋势预测与试验验证

无机结垢是油田注水过程中的严重问题之一,结垢造成了在油田开采过程中较大的经济损失,为了高效开发油田。应对结垢进行科学合理的预测,从而采用相应的防治措施。本文主要通过对渤海SZ36-1油田的地层特征及注入水特征的分析,判断所结的垢可能为碳酸钙垢和硫酸钙垢,编制相应的软件对碳酸钙垢和硫酸钙垢进行了预测。并通过静态结垢试验验证了理论预测结果。结果表明,在该油田的注水过程中有碳酸钙垢形成,但硫酸钙垢不是主要成垢类型;结垢量随温度的上升而增大。     

三相循环流化床蒸发器防除垢机理

引　言结垢是蒸发器加热壁面上经常遇到的问题 .垢层严重地降低了换热效率 ,使传热过程迅速恶化 ,蒸发器的防、除垢问题受到人们的普遍重视 .张利斌、李修伦等[1] 研究了汽液固三相循环流化床蒸发器沸腾传热和防、除垢性能 ,本文进一步考察该蒸发器的防、除垢机理 ,并对其进行了分析 .1　汽液固三相流剪应力“混相流”模型根据文献 [1],蒸发管内的汽液固三相流动呈现“混相流”的特性 ,因此为便于分析及突出问题的基本特征 ,假设 :(1)温度场引起的物性变化忽略不计 ;(2 )蒸发管内的汽液两相流动视为均相流动 ,蒸汽的惟一效果是改变了“流体…     

换热面上碳酸钙的结垢行为及垢形

研究了循环冷却水及池式沸腾系统中换热面上碳酸钙的结垢行为 ,对垢形进行了分析 .考察了分子自组装膜 (SAM)低能表面循环冷却水系统中碳酸钙结垢诱导期及过诱导期特性 ,研究了污垢的脱除现象 .结果表明 ,在诱导期内进行脱除可减少污垢的发生 ,在诱导期后进行脱除会增加污垢的发生 .扫描电镜 (SEM )表明 ,在阻垢剂存在下 ,循环冷却水系统中形成的碳酸钙垢形发生了变化 .利用扫描电镜与原子力显微镜 (AFM)对池式沸腾系统中生成的碳酸钙形貌进行了研究 ,发现在阻垢剂存在下以方解石为主的垢形变成了以文石和球霰石为主的垢型 ,同时碳酸钙表面的台阶发生了聚并现象 .垢形分维分析表明 ,在阻垢剂存在下两种系统中生成的碳酸钙垢形的分维值都增大了 .     

污水站SBR池供水管道结垢堵塞的原因及对策

结合合成氨装置污水处理站的运行实际,介绍SBR池供水管道的结垢堵塞情况,分析结垢物主要为CaCO3和MgCO3,结垢原因是加碱后污水中pH值在9~10,是CaCO3结晶析出的最佳条件。提出用HCl溶液清洗结垢物的处理措施和将加碱位置改在SBR池上的防范措施。     

糖类和蛋白类物质污染聚砜膜的不同特性和微观机制

从多个角度对聚砜膜超滤葡聚糖和BSA水溶液时膜的污染特性和微观机制进行了分析和比较。实验测定了两种溶液的膜渗透通量随时间变化曲线;考察了气液两相流操作对两种溶液膜渗透通量的影响;对超滤葡聚糖和BSA水溶液后的膜进行了清洗实验;对超滤前后的膜进行了扫描电镜和XPS分析。结果表明,葡聚糖在聚砜膜面仅仅是沉积或物理吸附,而SA在聚砜膜面为伴随有电子转移的化学吸附。     

传热系数法评定超声波的抗垢作用

通过池动态模拟实验,利用自动数据采集系统,以CaCO3污垢溶液为研究对象,配置了不同浓度的模拟溶液,在不同的污垢溶液浓度及热通量等工艺条件下引进了超声波清洗,以减小污垢在金属表面的沉积. 跟踪系统不同点的温度,采用数学处理方法转换成传热系数,以此评价阻垢作用. 研究表明,超声波清洗不仅明显强化了传热效果,也有效阻止了污垢在加热器表面的沉积,具有良好的抗垢作用.     

碳酸钙在流动过冷沸腾条件下的结垢机理研究

Fouling of heat transfer surfaces during subcooled flow boiling is a frequent engineering problem in process industries. It has been generally observed that the deposits in such industrial systems consist mainly of calcium carbonate （CaCO3）, which has inverse solubility characteristics. This investigation focused on the mechanism to control deposition and the morphology of crystalline deposits. A series of experiments were carried out at different surface and bulk temperatures, fluid velocities and salt ion concentrations. It is shown that the deposition rate is controlled by different mechanism in the range of experimental parameters, depending on salt ion concentration. At higher ion concentration, the fouling rate increases linearly with surface temperature and the effect of flow velocity on deposition rate is quite strong, suggesting that mass diffusion controls the fouling process. On the contrary, at lower ion concentration, the fouling rate increases exponentially with surface temperature and is independent of the velocity, illustrating that surface reaction controls the fouling process. By analysis of the morphology of scale, two types of crystal （calcite and aragonite） are formed. The lower the temperature and ion concentration, the longer the induction period and the higher the percentage of calcite nreciDitated.     

不同涂层材料表面CaCO_3污垢特性的研究

采用对比实验的方法,通过对ECTFE、FEP、PTFE和PFA4 4种涂层材料表面的粗糙度、接触角、表面能测量和计算,考察了这些表面特性参数对CaCO3污垢形成的影响。实验结果表明,材料表面特性对污垢形成有较大影响,材料的表面能越低,污垢沉积量越小,而表面的粗糙度、接触角对CaCO3污垢形成的影响还未发现明显的规律。     

Fouling Induction Period of CaCO3 on Heated Surface

Fouling inductinn period of CaCO3 on heated surface was studied with the micro video technology. The rates of nucleating and nuclei growlng were measured under various experlmen-tal conditions. The experimental results showed that both nucleating and nudel growing rates of CaCO3 increased obviously with surface temperature and concentration of reagents, In addition, the experiment of fouling induction period on the surface material of chemical plated nickel-phosphorus-indicated thnt not only the nucleate rate of CaCO3 decreased but also some fouling particles with certain size were easy to peel off from the heated surface under shearing streas, which means that the property of surface material is one of the rnont important factors influencing fouling induction periods.     

PAC投加量对MBR混合液性质及膜污染的影响

比较了1g／L及2g／L的PAC投加量对膜生物反应器中混合液性质及膜污染速率的差异。发现两系统上清液COD差距不明显,说明1g／L的PAC投加量忆足以吸附小分子的有机物。当PAC从1g／L增至2g／L时,从微生物絮体中提取的多糖平均值分别为：14．92mg／gMLSS、15．38mg／gMLSS;蛋白质平均值分别为18．82mg／gMLSS、17．58mg／gMLSS;且膜丝内部累积的多糖和蛋白质含量基本相同。当PAC投加量为2g／L时,部分破碎的PAC颗粒会进入膜孔内部,引起不可逆污染。