中文名 | 正向滲透污泥脫水工藝影響因素及其過(guò)程機(jī)理研究 | 依托單位 | 北京林業(yè)大學(xué) |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 朱洪濤 | 項(xiàng)目類別 | 青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
針對(duì)傳統(tǒng)污泥濃縮脫水工藝占地大、效率低、或脫水液回流造成系統(tǒng)負(fù)荷升高等問(wèn)題,本青年基金項(xiàng)目將正滲透原理應(yīng)用于污泥濃縮脫水,建立了高效、低耗、緊湊的污泥脫水新工藝。研究結(jié)果顯示在一定條件下,正滲透工藝可將污泥脫水至含水率70%左右,證明了該工藝的可行性。但正滲透污泥脫水工藝中實(shí)際水通量低于理論值。針對(duì)該問(wèn)題,課題主要研究了工藝要素(汲取液、FO膜、污泥調(diào)理方法)對(duì)正滲透污泥脫水過(guò)程中的傳質(zhì)阻力及傳質(zhì)阻力在污泥層、滲透膜、汲取液層的分布的影響,探討其影響規(guī)律。并對(duì)滲透膜支撐層孔道結(jié)構(gòu)對(duì)膜傳質(zhì)阻力的影響進(jìn)行了深入的研究。 汲取液方面主要研究了膜面流速和汲取液濃度的影響。研究結(jié)果顯示,汲取液膜面流速達(dá)到5.75 cm?s-1后對(duì)汲取液側(cè)外濃差極化的影響不再顯著。汲取液濃度對(duì)外濃差極化和內(nèi)濃差極化均有顯著影響。當(dāng)汲取液(NaCl溶液)濃度由0.5提高到2.0 mol?L-1之間變化時(shí),PRO模式下的兩種FO膜的原料液側(cè)外濃差極化阻力隨汲取液濃度提高而均勻增加,內(nèi)濃差極化則顯示為先緩后急的增加。 FO膜方面主要研究了膜朝向(FO模式和PRO模式)及滲透膜支撐層結(jié)構(gòu)對(duì)工藝性能的影響。研究結(jié)果顯示,F(xiàn)O模式下,原料液側(cè)外濃差極化阻力低于PRO模式。其機(jī)理主要是因?yàn)椋^光滑的分離層面向原料液利于反混鹽離子的擴(kuò)散。滲透膜截鹽性能優(yōu),則原料液側(cè)外濃差極化阻力低。FO模式內(nèi)濃差極化所致阻力分別高出PRO模式的2倍和5倍。FO模式下,滲透膜厚度高、支撐層裸露且粗糙,則內(nèi)濃差極化所致阻力高。PRO模式下膜厚度和支撐層的影響較小。 在FO膜結(jié)構(gòu)對(duì)傳質(zhì)阻力影響方面,結(jié)果顯示,減小TFC FO膜支撐層厚度,提高膜支撐層的親水性,提高支撐層的孔徑以及下表面的開孔率等均可降低膜的ICP,有利于正滲透膜水通量的提高。 在整體傳質(zhì)阻力分布方面的研究結(jié)果顯示,脫水污泥層阻力發(fā)展迅速,是正滲透污泥脫水過(guò)程總阻力的主要部分,其中污泥在膜面處凝膠層阻力的占比依初始污泥厚度不同可以達(dá)到30%~60%。初始污泥厚度2cm脫水4h含水率可從99%降低到78%。污泥層阻力的時(shí)間增長(zhǎng)率隨初始污泥厚度的增加而升高,污泥含水率降低至91~92%時(shí)有可能使脫水阻力急劇增加。陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁在正滲透污泥脫水中的應(yīng)用對(duì)脫水效果的提升并無(wú)助益。 2100433B
現(xiàn)有污泥脫水工藝效率低、能耗和費(fèi)用高,亟待開發(fā)新工藝。正向滲透是一項(xiàng)具有低膜污染傾向、低能耗的新工藝,本項(xiàng)目擬將正向滲透工藝應(yīng)用于污泥脫水,建立污泥脫水新工藝。從理論上分析,將正向滲透工藝應(yīng)用于污泥脫水的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)超過(guò)目前常用的機(jī)械脫水工藝,文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果顯示國(guó)內(nèi)外尚無(wú)同類研究,因此本研究具有現(xiàn)實(shí)意義和創(chuàng)新性。本研究在前期工作的基礎(chǔ)上,優(yōu)化正向滲透污泥濃縮系統(tǒng),以相同時(shí)間內(nèi)污泥脫水程度為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同類別的要素進(jìn)行甄別,以確定影響工藝性能的主要因素,并對(duì)其分別進(jìn)行優(yōu)化,研究其影響規(guī)律,獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)。傳質(zhì)阻力的升高是正向滲透污泥脫水工藝性能下降的根本原因。本研究將從汲取液側(cè)、膜材料、和污泥層三部分解析工藝的整體傳質(zhì)阻力,并著重對(duì)污泥層中污泥結(jié)構(gòu)及組成參數(shù)、反向傳質(zhì)離子濃度在脫水過(guò)程中的微觀時(shí)空變化進(jìn)行研究,進(jìn)而分析各主要因素的作用機(jī)理,為進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ)。
以富含反硝化聚磷菌的污水處理廠(采用厭氧+Carrousel氧化溝工藝)活性污泥為研究對(duì)象,進(jìn)行靜態(tài)厭氧釋磷及反硝化聚磷試驗(yàn)研究,探討碳源、硝酸鹽及溫度等因素對(duì)活性污泥..
將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分,轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。經(jīng)過(guò)脫水后,污泥含水率可降低到百分之五十五至百分之八十,視污泥和沉渣的性質(zhì)和脫水設(shè)備的效能而定。污泥的進(jìn)一步脫水則稱污泥...
帶式污泥脫水機(jī)優(yōu)勢(shì)是投資小,便宜。帶式污泥脫水機(jī)與疊螺污泥脫水機(jī)的比較1 容易堵塞。在固液分離過(guò)程中,不管是帶式和離心式的脫水機(jī),板框式的脫水機(jī),都存在著容易堵塞的現(xiàn)象。多年以來(lái),一直無(wú)根本性的創(chuàng)新辦...
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污水處理廠剩余污泥的處置是當(dāng)前業(yè)界的熱點(diǎn)。研究了陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)調(diào)質(zhì)濃縮污泥脫水的一些影響因素,如藥劑投加量、污泥pH值、環(huán)境溫度、攪拌條件等。同時(shí),還對(duì)污泥絮凝脫水機(jī)理進(jìn)行了一定的探討。研究表明:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為濃縮污泥脫水劑,在優(yōu)化投加量下、污泥pH值在5.0~7.5、低速攪拌時(shí),有較好的脫水效果。環(huán)境溫度對(duì)污泥的脫水效果也有一定的影響,夏天處理優(yōu)于冬天處理。
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為提高醬油污水污泥的脫水性能及絮凝劑的利用率,降低污泥的處理成本,實(shí)驗(yàn)考察了醬油污水污泥的含水率、絲狀菌、厭氧時(shí)間和pH等對(duì)污泥脫水性能的影響,明確對(duì)其進(jìn)行機(jī)械脫水的適宜條件。結(jié)果表明機(jī)械脫水前濃縮污泥適宜的含水率為97%,此時(shí),調(diào)質(zhì)后的污泥有最低的比阻和最高的藥劑利用率,最佳用藥量與干泥的質(zhì)量比小于0.3%;絲狀菌的數(shù)量和長(zhǎng)度可以影響污水污泥中水分的存在形式,并改變污泥的脫水性能;在厭氧過(guò)程中,污泥的ρ(還原糖)和污泥脫水性能有較強(qiáng)的相關(guān)性;當(dāng)pH接近污泥的等電點(diǎn)時(shí),污泥的比阻變小。
《審計(jì)質(zhì)量的影響因素及其形成機(jī)理的博弈研究:基于制度經(jīng)濟(jì)學(xué)視角》根據(jù)實(shí)證研究結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)論,提出了完善審計(jì)質(zhì)量控制機(jī)制的建議。
正向滲透法機(jī)理
雖然這個(gè)問(wèn)題太深?yuàn)W,至今科學(xué)家們給出了一些解釋。其實(shí)把"滲透現(xiàn)象"理解清楚就可以。學(xué)界對(duì)于"滲透分離機(jī)理"的解釋主要流行以下四種理論:
既近代統(tǒng)一化的,最新的模型上世紀(jì)90年代鄧宇們的"干閉濕開模型"
干閉濕開模型
膜干時(shí),膜孔收縮致密,孔隙閉合,電鏡下看不到制成干態(tài)備鏡檢的"無(wú)孔"干膜;
膜濕時(shí),膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合并就是"干閉濕開"脫鹽模型。
及早期的代表性的
正向滲透膜分離的原理和特征
正向滲透膜分離技術(shù)和反滲透 分離類似,是水分子從半透膜的一側(cè)擴(kuò)散到另一側(cè),截留溶質(zhì)分子和離子。與壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程不同的是,正向滲透的驅(qū)動(dòng)力是半透膜兩側(cè)的滲透壓差A(yù)ct,而不是外界壓力,如圖1所示。
正向滲透過(guò)程水分子從選擇性透過(guò)膜化學(xué)勢(shì)高的一側(cè)擴(kuò)散到化學(xué)勢(shì)低的一側(cè),而壓力延緩滲透是正向滲透和反滲透的中間過(guò)程,水壓作用于滲透壓梯度的反方向,水的凈通量仍然是向濃縮液方向。
非加壓滲透吸附法(90年代)海水淡化法,或稱為“正向滲透法”,讓水通過(guò)多孔膜正向滲透進(jìn)入一種超強(qiáng)吸水的吸附劑或鹽濃度甚至超過(guò)海水的溶液或固態(tài)物,不需要外界加壓,但溶液里的特殊鹽分"提取液"很容易蒸發(fā),不需要加太多的熱(加熱能與反滲透加壓的能量比?)。分固態(tài)鹽、液態(tài)鹽方向。固態(tài)鹽解吸附耗能更小。海水淡化技術(shù):非加壓吸附滲透海水淡化法(CN92110710.2)1992年:上個(gè)世紀(jì)90年代鄧宇的發(fā)明