气液两相流对中空纤维膜错流过滤过程的影响

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行错流过滤试验,以中空纤维膜组件的膜通量、浑浊度以及高锰酸盐指数(CODMn)的截留率为考察指标,通过在过滤时添加曝气形成气液两相流,研究在气液两相流条件下曝气量、进水流量、跨膜压差等参数对中空纤维膜错流过滤过程的影响.试验结果表明:在一定范围内,膜通量随着曝气量增大而增大,曝气量...     

曝气方式对陶瓷膜分离过程的影响

在膜分离中引入曝气可有效减轻浓差极化和膜污染,提高膜过程分离效率.文中采用实验对比验证和气液二相流理论计算的方法,研究了曝气方式对膜分离过程的影响.实验结果表明:采用导流板仅在膜通道曝气过程的曝气量为250 L/h时,可维持平均压力增长率为40 Pa/min,能有效控制膜污染;继续增大曝气量,曝气方式对膜污染控制效果的...     

膜曝气-吸收耦合式海水烟气脱硫过程

利用聚丙烯中空纤维双层曝气式膜接触器,对膜曝气-膜吸收耦合式海水烟气脱硫过程开展实验研究,考察了烟气流量、海水流量、海水pH以及曝气量等因素对烟气脱硫参数的影响。结果表明,曝气式膜吸收过程具有更高的脱硫效率和传质性能,相较于非曝气过程,SO₂吸收率可提高12.4%。提高烟气流量,使SO₂吸收率降低,总传质系数先增大再减小;提高吸收剂流量、pH和曝气量,SO₂吸收率和总传质系数均会提高,海水pH较高条件下加入曝气更能有效加强吸收效果;烟气中SO₂的吸收通量均随海水pH和曝气量的增加而增加。扫描电镜及接触角测量显示在使用一个月后的膜丝仍具有较高的疏水性能和使用性能。     

膜生物反应器膜污染泥饼层剥落研究

膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的水处理技术。MBR具有出水水良好,效率高等特点,成为最受欢迎污水处理工艺之一。由于MBR膜分离单元易产生淤塞造成膜污染,阻碍了其发展。膜污染是指混合液中的微粒及溶质大分子与膜存在着物理、化学或生物作用而在膜表面或膜孔内部沉积,造成膜孔变小或堵塞,进而在膜面形成泥饼层,使得膜通量减小和TMP增加的现象。因此研究膜污染泥饼层的剥落机理对MBR有重要意义。通常MBR泥饼层剥落量取决于曝气量,曝气孔径,曝气时间等。本实验表明:曝气量小,泥饼层(SS)剥落量在膜上中下三部分相差不大;曝气量大,膜下方泥饼层SS剥落大,泥饼层厚度与SS剥落一致。而胞外聚合物(EPS)(mg/gvss)是冲刷后反而增加,因为曝气只能冲刷掉SS,而作为膜污染主要因素EPS则很难去除,即曝气的剥落作用对EPS的去除不明显,得出结论物理清洗并不能有效防止膜污染。     

LDV技术优化膜反应器结构

通过采用激光多普勒测速仪（LDV）测定膜反应器内气水混合液的流速分布,研究了膜反应器中设置导流板、膜出水流速以及曝气强度对膜面的剪切流速的影响。研究结果表明,导流板可以增大混合液在中下部膜面附近的切向上升时均流速,混合液的紊动性增强,进而增强了对膜面的剪切作用,有助于延缓膜面滤饼层的形成,缓解浓差极化现象。增大膜出水流速,混合液上升流速和指向膜面的流速均有所增大。曝气强度也会影响流速。时均上升流速和脉动上升流速与曝气强度符合正对数关系。增大气量后,混合液的紊动性增大,气水混合液对膜面的剪切强度也增大。     

膜生物反应器厌氧氨氧化菌处理氨氮废水的研究

本文探索了应用循环曝气膜生物反应器富集培养厌氧氨氧化菌,并处理含氮废水的可行性。通过曝气量对膜通量影响的实验,确定最佳曝气量为0.2 m~3/h。通过对曝气量对厌氧氨氧化菌活性的实验,相比无曝气条件,在曝气量为0.2 m~3/h的条件下,厌氧氨氧化活性未受到影响。在长期实验中,该反应器的氮负荷及氮去除率高达1.8 kg TN/m~3·d及80%。相比无曝气条件,保持曝气量为0.2m~3/h时,膜清洗周期从6天延长到36天。     

中空纤维膜无泡曝气试验

对中空纤维膜无泡曝气进行了试验研究,考察了中空纤维膜的高效曝气性能,探讨了水力条件与无泡曝气泡点的关系,以及水力条件和曝气压强对曝气效果的影响。试验表明,无泡曝气泡点的大小与循环流量的大小呈负相关关系;给出了在曝气压强为0.025 MPa时雷诺数对舍伍德数的影响的估计公式;在泡点以下,液相流速一定时,氧的传质系数随曝气压强的增大而增大。     

气升式陶瓷膜过滤过程的气液两相流模拟

采用VOF双流体模型对19通道气升式陶瓷膜过滤装置进行气液两相流的流体动力学模拟,研究了曝气孔直径和曝气量对气升式陶瓷膜过滤装置的气含率、环流液速、膜面剪切力及膜管内湍流强度的影响,模拟结果与实验结果的误差在5%~10%之间。结果表明,气升管与降液管的气含率都随曝气量增大而增大,随曝气孔直径减小而增大;环流液速、膜面剪切力及膜管内的湍流强度都随曝气量增大先增大,当曝气量达到400L·h^-1时其增大趋势变缓。通过实验和模拟比较了3种不同孔径的曝气头,环流液速与曝气孔的直径关系不大,仅与曝气量相关,但曝气孔直径越小,其膜面剪切力越大,越有利于过滤过程的进行。     

膜曝气/膜生物反应器耦合工艺处理模拟生活污水的研究

封装和加工了膜曝气/膜生物反应器（MA/MBR）耦合工艺的膜组件和实验装置。以模拟生活污水为处理对象,分别在MABR池和MBR池中培养和驯化了生物膜和活性污泥。考察了耦合工艺对模拟生活污水中COD、氨氮和总磷的去除效果。研究结果发现：MABR采用无泡膜曝气,曝气量仅需30 L/min,MBR膜出水运行条件为8:2（开8 min停2 min）时,MA/MBR耦合工艺对污水中的COD、氨氮和TP的去除率分别达到95%、87.5%和74.1%,出水COD与氨氮浓度均达到国家一级A排放标准。MA/MBR耦合工艺对总磷的去除受MA/MBR系统排泥时间的影响,对总磷的去除效果有限,但通过缩短MABR系统的排泥时间,将可以大大提高污水中总磷的去除。耦合工艺采用无泡曝气、能耗低、污染物去除效率高、易于自动化运行,呈现出很好的商业前景。     

气升式陶瓷膜过滤过程的气液两相流模拟

采用VOF双流体模型对19通道气升式陶瓷膜过滤装置进行气液两相流的流体动力学模拟,研究了曝气孔直径和曝气量对气升式陶瓷膜过滤装置的气含率、环流液速、膜面剪切力及膜管内湍流强度的影响,模拟结果与实验结果的误差在5%~10%之间。结果表明,气升管与降液管的气含率都随曝气量增大而增大,随曝气孔直径减小而增大;环流液速、膜面剪切力及膜管内的湍流强度都随曝气量增大先增大,当曝气量达到400 L·h-1时其增大趋势变缓。通过实验和模拟比较了3种不同孔径的曝气头,环流液速与曝气孔的直径关系不大,仅与曝气量相关,但曝气孔直径越小,其膜面剪切力越大,越有利于过滤过程的进行。     

超滤膜在饮用水处理中临界通量的影响因素研究

超滤膜在临界通量以下过滤可不产生膜污染或产生极轻的膜污染,针对超滤膜在饮用水处理中的临界通量的影响因素,系统考察曝气、过滤方式和混凝沉淀预处理等对浸没式超滤膜处理松花江水临界通量的影响.结果表明,曝气强度达到10 m3/(m2·h),连续曝气可将超滤膜的临界通量提高5 L/(m2·h),曝气强度达到40 m3/(m2·...     

一体式膜生物反应器作为反渗透预处理技术的试验研究

为给某企业的反渗透系统提供稳定的优质进水,采用一体式膜生物反应器对某城市污水处理厂二级出水进行了深度处理中试试验。研究结果表明:在进水COD的质量浓度为7～15 mg/L时,色度为20～50度,浊度为0.70～3.57 NTU,膜通量10.0～13.75 L/(m2.h)、跨膜压差0.019～0.038 MPa、曝气量20 m3/h、制水时间40min、停机时间3 min、HRT 3.6～5.0 h条件下,MBR系统出水COD质量浓度小于10 mg/L,色度小于30度,浊度小于1 NTU,SDI15小于3,满足反渗透系统进水水质要求;MBR系统出水水质稳定,具有较强的耐冲击负荷能力。另外,探讨了MBR系统的跨膜压差与膜通量之间的关系。     

膜生物反应器处理生活污水临界通量的研究

利用“通量阶式递增法”对临界通量进行了测定,得出MBR的3个水动力学操作区:超临界区、临界区和次临界区;在MLSS的质量浓度为6 000 mg/L、曝气量为0.5 m3/h的条件下,膜组件的临界通量区域为10.68～13.86 L/(m2.h),据此确定组件的次临界通量为12 L/(m2.h)。在此基础上研究了次临界通量下的运行特性,试验表明,次临界通量下的膜污染过程具有明显的两阶段特征:第一阶段的TMP呈平缓直线上升,第二阶段的TMP呈剧烈直线上升。     

MBR处理制药废水膜污染试验研究

采用3组不同膜组件的MBR对制药废水进行处理。考察了不同的操作条件对膜污染的影响,比较不同的膜组件在该制药废水处理效果上的差别。通过试验得出间歇-反冲洗运行、水温为25℃、曝气量为6.0 m3/h时有利于减缓膜污染。通过污泥负荷的比较试验可知,CODCr的去除主要受生物系统操作条件影响,膜组件对出水水质影响不明显。     

低膜面流速下曝气对管式膜水力特性及膜污染影响

采用曝气强化管式膜超滤高岭土混合液,考察了低膜面流速下曝气对强化膜分离过程影响,探讨了曝气对膜面水力特征及膜污染过程影响,并对过滤介质影响及膜污染阻力构成进行了研究。结果表明,在低膜面流速下,通过向管式膜引入曝气使膜表面形成气液两相流,可实现膜通量稳定保持在15L/(m²·h)以上。不仅如此,曝气的引入使膜表面雷诺数由1800~2500增至3300~4500,显著增强了膜表面湍流程度,并且实现了低膜面流速下使膜污染指数控制在较低水平,节省了运行能耗。此外,曝气的引入主要减轻了膜表面滤饼污染,使膜过滤总阻力减小且对高岭土截留效率影响不大,但强烈的膜面传质使高岭土粒径有减小趋势,并且膜表面形成污染阻力以不可逆污染层为主,不利于膜污染长周期控制。     

直接接触式膜蒸馏过程的膜曝气强化

针对直接接触式膜蒸馏（direct contact membrane distillation,DCMD）过程存在的膜通量小及膜污染问题,设计了一种新型结构的膜蒸馏组件。以蔗糖溶液为处理液,考察了膜组件装填密度Φ、膜曝气量q、蔗糖浓度c与温度T₀对DCMD过程的影响。结果表明：随着Φ、q的增加,DCMD过程的膜通量先增大,后逐渐降低,Φ、q均存在最优值;随着c的增加,膜通量逐渐降低;随着T₀的增加,膜通量增大;对c为30%（mass）的蔗糖溶液进行DCMD法处理330 min时,膜曝气可使DCMD的初始膜通量J_initial提升24.7%、膜通量衰减率ΔJ降低55.0%,维持高膜通量的连续运行时间t₀延长4倍。主要原因是膜曝气强化了DCMD过程的传热传质,进而强化过程的分离性能;有效控制了DCMD过程的浓差极化,进而延缓过程的膜污染进程。研究结果有利于推进DCMD的工程化应用。     

反应与分离相耦合的钢铁酸洗液处理研究

采用反应与分离相耦合的途径,用19通道陶瓷膜元件构建了5L气升式膜反应器,并就其用于钢铁酸洗液的处理进行了研究.结果表明:在0.5～2.5 m~3/h曝气量范围内,稳定膜通量能维持在60L/(m~2·h)以上,且提高曝气量有利于提高循环液体流速.在稳定操作条件下,料液中氢氧化铁悬浮物浓度、温度(1～45℃)和膜两侧压差(0.025～0.1MPa)均与膜通量呈线性关系.当处理Fe~(2+)质量浓度为400ms/L的酸洗废液时,在溶氧度>70%、压差0.1 MPa、18～25℃、pH为6-9、HRT=2h条件下,出水浊度<2 NTU,pH符合国家排放标准.     

一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器

耦合光催化氧化和有机膜分离技术,设计了一种新型一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器;并通过利用颗粒状TiO2对酸性红B废水的降解实验,研究了反应器的基本性能。结果表明:一体式反应器中的膜组件可有效地分离TiO2,使其在反应器中循环使用。反应区曝气量是TiO2发生沉积的主要影响因素,且反应区曝气量以3.6m3/h为宜,而脱色率随TiO2质量浓度的增加呈现为先增加其后保持不变的变化趋势,最佳TiO2质量浓度为2g/L。膜组件底部的曝气装置可大大减轻膜污染,但并不对TiO2的沉积产生影响。一体式反应器可实现长期、稳定地运行。     

蔗渣酶法水解过程的膜分离研究

以直接加热膨胀蔗渣为酶解底物，采用日本Ｙａｋｕｌｔ公司生产的纤维素酶（Ｏｎｏｚｕｋ ＲＳ）进行酶法水解反应，同时开展膜分离实验研究，为该系统优选了膜材料和膜规格，测定了膜分离的有关特性并进行了膜洗涤尝试。实验表明：分割分子量为１．０万的聚醚砜膜对纤维素酶的截留率为１００％；发酵液与膜的吸附对通量的影响不明显，即在发酵液中浸泡过的膜的初始通量与未浸泡过的没多大差别；本实验条件下酶的回收率（以总活性计     

无纺布膜临界通量及其在洗浴废水处理中的应用研究

以无纺布平板膜生物反应器为试验装置,采用通量阶梯式递增法的临界通量进行了测定,研究了混合液污泥浓度(MLSS)对无纺布膜临界通量的影响,考察了膜通量对无纺布平板膜生物反应器长期运行的影响。试验结果表明,无纺布膜的临界通量与MLSS浓度成反比,当MLSS的质量浓度从3 g/L增长到9 g/L时,无纺布膜临界通量从17 L/(m2·h)下降到13 L/(m2·h)。在MLSS的质量浓度控制为5 g/L,膜通量低于临界通量15 L/(m2·h)的条件下,无纺布平板膜生物反应器可连续稳定运行130 d,且反应器出水各项指标均可满足GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准的要求。