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结合金属膜的YZ-LiNbO_3压电基片上声表面波陀螺效应分析

结合金属膜的YZ-LiNbO_3压电基片上声表面波陀螺效应分析
结合金属膜的YZ-LiNbO_3压电基片上声表面波陀螺效应分析

膜生物反应器设计方案及详细参数介绍讲解

膜生物反应器(MBR)介绍及设计应用 (内部资料) 北京碧水源科技发展有限公司 https://www.wendangku.net/doc/766948282.html,

目录 1膜生物反应器(MBR)介绍 (1) 1.1原理 (1) 1.2工艺特点 (1) 2设计 (3) 2.1设计进水水质 (3) 2.2设计出水水质 (3) 2.3优质杂排水→城市杂用水(中水) (3) 2.3.1工艺流程 (3) 2.3.2设计说明 (4) 2.4生活污水→二级出水 (5) 2.4.1工艺流程 (5) 2.4.2设计说明 (6) 2.5生活污水→国家一级A标准 (9) 2.5.1工艺流程 (9) 2.5.2设计说明 (9)

1膜生物反应器(MBR)介绍 1.1原理 膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)简称MBR,是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池进行固液分离,而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元,使水力停留时间(HRT)和泥龄(STR)完全分离。因此具有高效固液分离性能,同时利用膜的特性,使活性污泥不随出水流失,在生化池中形成8000-12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度,使污染物分解彻底,因此出水水质良好、稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零,并可截留粪大肠菌等生物性污染物,处理后出水可直接回用。 图1 膜生物反应器工作原理简图 1.2工艺特点 (1)出水水质优良、稳定。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开,不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。

浅析膜生物反应器工艺及特点

膜生物反应器(TMBR):膜生物反应器主要由膜组件和生物反应器两部分构成。 大量的微生物(活性污泥)在生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触,通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖,同时使有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。大分子物质等被浓缩后返回生物反应器,从而避免了微生物的流失。膜组件相当于传统工艺的二沉池,但是克服了传统二沉池的很多缺点,膜生物反应器的主要特点详见下述。 膜生物反应器的主要特点 1、污染物去除效率高,出水水质好 2、适应性强,耐冲击负荷 3、工艺流程短,系统设备简单紧凑,占地面积小 4、易实现自动化控制,维护简单,节省人力 5、系统启动速度快,水质可以很快达到要求 缺氧/好氧活性污泥法(A/O) 本项目中TMBR的生物处理装置采用的是:二级缺氧/好氧处理工艺,渗滤液在流经不同功能分区的过程中,使渗滤液中的有机物、氨氮得以去除。本工艺是在缺氧前置的条件下运行,可有效抑制丝状菌的繁殖,克服污泥膨胀,SVI值一般小于100,有利于处理后的渗滤液与污泥的分离,运行中在缺氧段内只需轻

微搅拌。同时由于缺氧和好氧严格区分,有利于不同微生物的繁殖生长。A/O 活性污泥法是污水处理的广泛采用的污水技术,工艺灵活、运行稳定、效果良好,并且能够具备较长泥龄,满足硝化-反硝化的除氮工艺特点。 膜组件 采用膜组件实现生物反应器的分离是废水处理的新工艺,膜组件取代传统工艺中的沉淀池,分离活性污泥混合液中的固体微生物和大分子溶解性物质。根据膜组件的设置位置,膜生物反应器可分为外置式膜生物反应器和内置式膜生物反应器两大类。 外置式膜生物反应器是把膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混合液经循环泵增压后输送至膜组件的过滤端,在压力作用下混合液中的液体透过膜,成为处理系统的产水;固形物、大分子物质等则被膜截留,随浓缩液回流到生物反应器内。外置式膜生物反应器的特点是:更换及增设容易;膜通量较大。但在一般条件下,为减少污染物在膜表面的沉积,延长膜的清洗周期,需要用循环泵提供较高的膜面错流流速,致使水流循环量增大,动力费用增高,并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体失活。在内置式膜生物反应器中,膜组件置于生物反应器内部。原水进入膜-生物反应器后,其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥分解,再在抽吸泵或水头差(提供很小的压差)作用下由膜过滤出水。膜组件下设置的曝气系统不仅给微生物分解有机物提供了所必需的氧气,而且气泡的冲刷和在膜表面形成的循环流速对污染物在膜表面的沉积起到了积极的阻碍作用。由于这种形式的膜生物反应器更为紧凑,占地少,但是清洗时不方便,且由于通量较低,投资相对较高。 本工艺中采用的是外置式膜生物反应器,膜组件为管式聚酯膜组件。相对于其它的板式式、帘式等形式的膜组件来说,具有组件结构简单,装填密度大,对预处理要求低、不易堵塞等优点,同时膜处理过程由于大流量回流及气体冲刷,能耗较低。 工艺特点 能有效的将渗滤液实现减量化、无害化、资源化对污染物的处理目标就是使其减量化、无害化、资源化。本工艺采用生化处理和物化处理相结合的方法,利用综合处理法(生物法+膜法)能比较彻底的降解污染物的特点,使污染物数量减少、 危害程度降低。 能抵抗一定的冲击负荷 垃圾渗滤液的特点就是其水质、水量等容易发生较大的变化。特别是水质的变化,这直接决定着工艺的可行性。本工艺在设计时充分考虑这些变化,采用各种有效的措施和方法应对这些冲击,保证系统的可靠稳定运行。

MBR膜生物反应器

MBR膜生物反应器 一、MBR技术简介 膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。 膜生物反应器因其有效的截留作用,可保留世代周期较长的微生物,可实现对污水深度净化,同时硝化菌在系统内能充分繁殖,其硝化效果明显,对深度除磷脱氮提供可能。 1.MBR 的技术原理 MBR 工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成, 由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离。由于膜能将全部的生物量截留在反应器内, 可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度,有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化, 从而强化了活性污泥的硝化能力, 膜分离还能维持较低的F?M , 使剩余污泥产率远小于活性污泥工艺, 且系统运行更加灵活和稳定。2. MBR 工艺中膜选择的技术要点 MBR 从膜分离的角度主要涉及微滤、超滤、纳滤及反渗透。由于无机膜的成本相对较高, 目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物。应用于MBR 的膜材料既要有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性, 同时应具有较高的水通量和较好的抗污染能力。目前, 国内外常采用的方法是膜材料改性或膜表面改性,能有效地提高膜组件的通量和抗污染能力。 另一点需要考虑的因素是膜的孔径, 由于曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成, 其中一部分污染物被微生物吸收或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面,尽管粒子的直径取决于污泥的浓度、混合状态以及温度条件, 这些粒子仍存在着一定的分布规律,考虑到活性污泥状态与水通量, 最好选择0.10~0.40 微米孔径的膜。

第二章-材料的断裂强度

第二章 2.1固体的理论结合强度 2.2 材料的断裂强度 2.3 裂纹的起源与快速扩展 2.4 材料的断裂韧性 2.5显微结构对脆性断裂的影响 2.6无机材料强度的统计性质 2.7材料的硬度 第二章 材料的脆性断裂与强度 2.1固体的理论结合强度 无机材料的抗压强度约为抗拉强度的10倍。所以一般集中在抗拉强度上进行研究,也就是研究其最薄弱环节。 要推导材料的理论强度,应从原子间的结合力入手,只有克服了原子间的结合力,材料才能断裂。如果知道原子间结合力的细节,即知道应力-应变曲线的精确形式,就可算出理论结合强度。这在原则上是可行的,就是说固体的强度都能够根据化学组成、晶体结构与强度之间的关系来计算。但不同的材料有不同的组成、不同的结构及不同的键合方式,因此这种理论计算是十分复杂的,而且对各种材料都不一样。 为了能简单、粗略的估计各种情况都适应的理论强度,Orowan 提出了以正弦曲线来近似原子间约束力随原子间距离X 的变化曲线(见图2.1),得出 λ πσσX th 2sin ?= 2-1 式中,σ th 为理论结合强度;λ为正弦曲线的波长。 图2.1 原子间约束力与距离的关系 将材料拉断时,产生两个新表面,因此单位面积的原子平面分开所做的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能,材料才能断裂。设分开单位面积原子平面所做的功为w,则

π λπλλ πσλ πσσλ λ th th th x dx x w ===-?]2cos [2 20 22sin 2-2 设材料形成新表面的表面能为γ(这里是断裂表面能,不是自由表面能),则w=2γ,即 γπλο2=th ,λ πγ σ2= th 2-3 接近平衡位置o 的区域,曲线可以用直线代替,服从虎克定律: E a x E ==εσ 2-4 a 为原子间距。X 很小时 sin λ πλ πx x 22≈ 2-5 将(2.3),(2.4)和(2.5)式代入(2.1)式,得 a E th γ σ = 2-6 式中a 为晶格常数,随材料而异。可见理论结合强度只与弹性模量、表面能和晶格距离等材料常数有关,属于材料的本证性能。(2.6)式虽然是粗略的估计,但对所有固体均能应用而不涉及原子间的具体结合力。通常γ约为aE/100,这样,(2.6)式可写成 10 E th = σ 2-7 更精确的计算说明(2.6)式的估计稍偏高。 一般材料性能的典型数值为:E=300GPa,/1J =γm 2 ,a=3?10-10 m,代入(2.6)式算出 σ th =30GPa ≈10 E 2-8 要得到高强度的固体,就要求E 和γ大,a 小。实际材料中只有一些极细的纤维和晶须其强度接近理论强度值.例如熔融石英纤维的强度可达24.1GPa,约为E/3(E,72Gpa),碳化硅晶须强度 6.47GPa,约为E/70(E,470Gpa),氧化铝晶须强度为15.2GPa,约为E/25(E,380Gpa)。尺寸较大的材料实际强度比理论强度低的多,,约为E/100-E/1000,而且实际材料的强度总在一定范围内波动,即使是用同样的材料在相同的条件下制成的试件,强度值也有波动。一般试件尺寸大,强度偏低。为了解释这种现象,人们提出了各种假说,甚至怀疑理论强度的推导过程等,但都没有抓住断裂的本质。直到1920年,Griffith 为了解释玻璃的理论强度与实际强度的差异,提出了微裂纹理论,才解决了上述问题。后来经过不断的发展和补充,逐渐成为脆性断裂的主要理论基础。 §2.2 材料的断裂强度

纳米尺寸效应

纳米尺寸效应 纳米是长度单位,原称毫微米,就是10^-9米(10亿分之一米)。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性,如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点,以及其特有的三大效应:表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比,其体积与直径的立方成正比,故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。随着颗粒直径变小,比表面积将会显著增大,说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计,当尺寸小于0.1微米时,其表面原子百分数激剧增长,甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米,这时的表面效应将不容忽略。 超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的,若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为2*10^-3微米)进行电视摄像,实时观察发现这些颗粒没有固定的形态,随着时间的变化会自动形成各种形状(如立方八面体,十面体,二十面体多李晶等),它既不同于一般固体,又不同于液体,是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下,表面原子仿佛进入了“沸腾”状态,尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性,这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃,可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率,使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层,确保表面稳定化。利用表面活性,金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。 小尺寸效应 随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生如下一系列新奇的性质。 (1)特殊的光学性质当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂(白金)变成铂黑,金属铬变成铬黑。由此可见,金属超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于l%,大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。 (2)特殊的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点是固定的,超细微化后却发现其熔点将显著降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如,金的常规熔点为1064C℃,当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时,则降低27℃,2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右;银的常规熔点为670℃,而超微银颗粒的熔点可低于100℃。因此,超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料,甚至可用塑料。采用超细银粉浆料,可使膜厚均匀,覆盖面积大,既省料又具高质量。日本川崎制铁公司采用0.1~

膜生物反应器

膜生物反应器 科技名词定义 膜生物反应器 membrane bioreactor;MBR 定义1: 膜技术与生物技术结合的使系统出水水质和容积负荷都得到大幅提高的一种污水处理装置。 所属学科: 海洋科技(一级学科);海洋技术(二级学科);海水资源开发技术(三级学科)定义2: 一种含有固定酶或细胞、可用来促进特定生物化学反应的反应器。是工业生化在生产工艺上采用的一种膜技术。 简介 膜生物反应器 膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至10,000mg/L,污泥龄(SRT)可延长30天以上,于如此高浓度系统可降低生物反应池体积,而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下,MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光,并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。 用途

污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水通过膜生物反应器等设备的处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水就近可得,免去了长距离输水:其在被处理之后污染物被大幅度去除,这样不仅节约了水资源,也减少了环境污染。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为具有显著的社会、环境和经济效益。 迸出水水质比较: 设计进水水质:BOD5<30Omg/l CODcr<50Omg/l SS<30Omg/l T--N<4-5mg/l 出水水质:BOD5<5mg/l NH4+-N<1.Omg/l CODcr〈2Omg/l 浊度<1NTU 膜生物反应器 SS=Omg/l 细菌总数<20个/ml T-N<0.5mg/l 大肠杆菌数未检出 膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。 工艺 膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其领导的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为"21世纪的水处理技术",该项目曾被列为国家八?五、九?五重点科技攻关项目并被国家列为"中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术",此项技术在国内处于领先水平,部分指标达到国际领先水平。 MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点: 1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等,内在因素包括材料本身的成分,组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化,均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面,这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据,以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度,都是用精心加工的光滑试样测得的,然而,实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口,如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中,使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力,零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt :在理想的弹性条件下,由弹性理论求得的,缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数(或疲劳应力集中系数)Kf:光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响,而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加,但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q:疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度,由下式计算。 q的数据范围是0-1,q值越小,表征材料对缺口越不敏感。试验表明,q并非纯粹是材料常数,它仍然和缺口尺寸有关,只有当缺口半径大于一定值后,q值才基本与缺口无关,而且对于不同材料或处理状态,此半径值也不同。 尺寸因素的影响

复合材料中的尺寸效应

复合材料中的尺寸效应 复合材料本身就是一种广义的结构,这种结构的破坏问题与结构的尺寸效应有 着必然的联系,复合材料中很多都属于准脆性材料,因此尺寸效应显得尤其重要, 从尺度律和尺寸效应角度研究强度问题是个重要的观点,比如一个长细杠件它的稳定性能一定较差,这也是一种较常见的尺寸效应问题。强度随机性引起的尺寸效应,能量释放的尺寸效应和微裂纹和断裂的分形特性产生的尺寸效应都对复合材料结构的强度的影响有着重要意义。 目前,固体力学中有三种有关尺寸效应的基本理论 : (1)随机强度统计理论 ; (2)长裂纹引起的应力重新分布和断裂能量释放理论 (3)裂纹分形理论,它可分为两大类 : (a) 裂纹表面的侵入式分形特性理论(即表面粗糙度的分形属性) (b) 间隙分形特性理论(代表着微裂纹的分形分布)

这些基本理论概括表现为材料的四种尺寸效应: (l)边界层效应:它是由材料的非均匀性和泊松效应造成的.前者可以混凝土之类的材料为例,由于各种骨料不能穿透表面而使表面层具有不同的成分;而泊松效应指的是,在试样内部可能存在平面应变的状态,它们发生在与试件表面平行的平面上 ,但不是发生在试样的表面,而是发生在试件的中心部位 . (2)表面与裂纹边缘连接处存在三维应力的奇异性: 这也是由于泊松效应引起的.这就造成了断裂扩展区域靠近表面的那一部分的力学行为不同于试样内部 的力学行为 . (3)由扩散现象引起的时间相关的尺寸效应, 所谓扩散可以是多孔介质中热的输运或湿气和化学物质的输运,这一点已在收缩和干燥蠕变现象的尺寸效应中显示出来,原因是半干燥期依赖于尺寸,以及这种尺寸效应对收缩致裂的影响。 (4)材料本构关系的时间相关性 ,特别是材料应变软化的粘性特征

纳米材料的小尺寸效应

纳米材料的小尺寸效应 吴顺康四川大学生命科学学院 2016 级生命科学拔尖班 小尺寸现象产生的原因: 纳米粒子的特性当粒子的尺寸进入纳米量级时,微粒内包含的原子数仅为 100?10000 个,其中有 50 %左右为界原子,纳米微粒的微小尺寸和高比例的表面原子数导致了它的量子尺寸效应和其他一些特殊的物理性质。 小尺寸效应导致的性质(以及部分应用) 由于纳米微粒的尺寸比可见光的波长还小,光在纳米材料中传播的周期性被破坏,其光学性质就会呈现与普通材料不同的情形。例如,金属由于光反射显现各种颜色,而金属纳米微粒都呈黑色,说明它们对光的均匀吸收性、吸收峰的位置和峰的半高宽都与粒子半径的倒数有关。⑵利用这一性质,可以通过控制颗粒尺寸制造出具有一定频宽的微波吸收纳米材 料,可用于磁波屏蔽、隐形飞机等。⑴此外,金属超微颗粒的光反射率极低,可低于1%, 大约几毫米就可以完全消光。可以利用此特性,高效持续的将太阳能转化为热能和电能。 在物质超细微化之后,纳米材料的熔点显著降低,犹在颗粒直径为 10 纳米时较为明显,例如金(Au)常规熔点在1064度;然而在颗粒尺寸减少到 2纳米时仅为327度;由此,超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结,此时的基片可以仅仅使用塑胶而不是高温陶瓷。使用超细银粉,可以使膜厚均匀,覆盖面积大,省料而质量高。 纳米小尺寸效应的应用: 纳米材料作为功能材料与产业技术的结合,具有很多潜在的应用价值。小尺寸超微颗粒的磁性与大尺寸材料显著不同,在颗粒尺寸下降到 0.02 微米以下之后,其矫顽力可增加 1000 倍,若进一步

减小尺寸,其矫顽力反而可以降到0,呈现出超顺磁性。利用超顺磁性颗粒的

膜生物反应器处理生活污水及中水回用

节水与回用 膜生物反应器处理生活污水及中水回用 荆肇乾1, 吕锡武1, 赵硕伟2 (1.东南大学环境科学与工程系,江苏南京210096;2.镇江生态环境咨询中心, 江苏镇江212001) 摘 要: 针对生活污水的特点,在小试基础上建成了膜生物反应器中水回用示范工程(24 m3/d)。运行结果表明,出水浊度、BOD5、NH3-N、动植物油平均浓度分别为1.8NT U、8.7mg/L、 1.69mg/L、0.58mg/L,出水无色无味,各项水质指标均优于《城市污水再生利用———城市杂用水 水质》(G B/T18920—2002)标准。膜及膜面凝胶层对稳定系统出水水质起到了决定性作用。 关键词: 生活污水; 膜生物反应器; 中水回用 中图分类号:X703.1 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2006)18-0077-03 D om esti c Sewage Trea t m en t and Reuse Usi n g M em brane B i oreactor J I N G Zhao2qian1, LV Xi2wu1, ZHAO Shuo2wei2 (1.D ept.of Environm ental Science and Eng ineering,S outheast U n iversity,N anjing210096, China;2.Z henjiang Ecologica l and Environm ental Consultation Center,Zhenjiang212001, Ch ina) Abstract: Based on the characteristics of domestic se wage and p il ot2scale experi m ental operati on, a de monstrati on p r oject of me mbrane bi oreact or(MBR)f or domestic se wage treat m ent and reuse was es2 tablished(24m3/d).Operati on results show that the average concentrati on of turbidity,BOD5,NH3-N and oil in the effluent are1.8NT U,8.7mg/L,1.69mg/L,and0.58mg/L,res pectively.The efflu2 ent is col orless or odorless.The para meters of the effluent are better than the R euse of U rban R ecycling W a ter—W ater Q uality S tanda rd for U rban M iscellaneous W a ter Consum ption(G B/T18920-2002). Me mbrane and gel layer on the membrane surface are critical t o the stabilizati on of effluent quality. Key words: domestic se wage; me mbrane bi oreact or(MBR); waste water reuse 1 示范工程概况 在实验室小试研究基础上,建成了设计流量为24m3/d的中水回用示范工程———中国冶金设备南京有限公司污水处理和中水回用工程,处理出水可用作厂区内冲厕、洗车和绿化景观用水。 污水处理及回用工艺流程见图1。 污水首先经格栅去除较大的漂浮物及悬浮物后进入调节池(池内设置组合填料),调节池设计考虑较长的水力停留时间(充分考虑污水水量变化较大的特点),污水水质、水量在此均和后经污水提升泵(液位控制、自动启闭、1用1备、自动切换)提升进入膜生物反应器(MBR),大部分污染物在此得到降解[1、2],最后经自吸泵间歇抽吸(抽吸12m in,停止3m in)出水, 出水经过紫外灯杀菌器消毒后进入清水池。 图1 工艺流程 Fig.1 Sche matic diagra m of de monstrati on p r oject 第22卷 第18期2006年9月 中国给水排水 CH I N A WATER&WASTE WATER Vol.22No.18 Sep.2006

膜的基础知识膜生物反应器污水处理技术

膜生物反应器的类型: 从工艺上划分,MBR有三种类型 固-液分离膜生物反应器:用于固体的分离与截留,取代传统的沉淀池 氧气传质膜生物反应器:用于在反应器中进行无泡曝气 萃取膜生物反应器:从工业污水中萃取优先污染物,而这些污染物质采用常规生物工艺无法进行处理。 膜组件与生物工艺的结合上分:侵没式(一体式)MBR和外置式(分体式)MBR 从对氧气的需求方面分:好氧MBR和厌氧MBR 膜生物反应器的优点 不同MBR的优点和缺点 反应器优点缺点 膜分离生物反应器占地面积小 彻底去除出水中的固体物质 出水无须消毒 COD、固体和营养物可以在一个单元内被去除 高负荷率 低/零污泥产率 流程启动快 系统不受污泥膨胀的影响 模块化/升级改造容易 曝气受到限制 膜污染 膜价格高 膜曝气生物反应器氧利用率高 能量利用率高 占地面积小 氧需要量可以在供氧时控制 模块化/升级改造容易 膜易于污染 基建投资大 无实际工程实例 工艺复杂 萃取膜生物反应器可处理有毒工业废水 出水流量小 模块化/升级改造容易 细菌与废水隔离 基建投资大 无实际工程实例 工艺复杂

膜 膜的定义:膜可以看做是一种材料,这种材料能让某种物质比其他物质更容易通过。膜的这种性质奠定了膜分离的基础。 膜的结构和分类 膜制造的主要目标是生产这样一种材料:具有足够的机械强度,能维持高的膜通量,还要具有高的选择度。膜孔的密度增大,膜通量也增大,表明材料的空隙率越高越好。膜的整体阻力与其厚度成正比。膜孔径尺寸分布越宽,膜的选择度越差。因此,任何膜的最佳物理结构都应当是:膜材料的厚度要薄,孔径尺寸分布要窄,表面空隙率要高。 从实现物质分离的方式分:致密膜和有空膜 致密膜的分离在某种程度上是通过透过组分与膜的膜材料之间的物理—化学反应实现的,它的选择度最高。 多孔膜是通过物理作用实现分离的(即通过筛分作用) 根据膜材料的组成对膜进行分类:有机膜(聚合物)和无机膜(陶瓷和金属) 膜分离过程 纳滤(NF) 曾经被称为“疏松型反渗透”,利用电荷斥力、溶解度-扩散特性和筛分等几方面的性质来进行分离 膜材料 膜的构型 膜的几何形状,或者说它形成的方式,是决定整个工艺性能的关键。另外需要实际考虑的是单片膜本身组成的方式。单片膜的最佳几何形状,或者说其构型,应具有以下特点:膜面积与膜组件的体积比高; 进料侧具有高的湍流度以促进传质效果; 单位产水量能耗低; 单位膜面积造价低; 方便清洗的设计; 设计上允许模块组装。

(完整)量子尺寸效应

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1.1.1量子尺寸效应 所谓的量子尺寸效应是指粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级 由准连续变为离散的现象,纳米半导体粒子存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未 被占据的分子轨道能级,能隙变宽,由此导致纳米微粒的光、电、磁、热、催化和超导性等 特性与宏观性存在着显著的差异。如金属纳米材料的电阻随着尺寸下降而增大,电阻温度 系数下降甚至变成负值;相反,原是绝缘体的氧化物达到纳米级时,电阻反而下降;10~ 25nm的铁磁金属微粒矫顽力比同种宏观材料大1000倍,而当颗粒尺寸小于10nm时矫顽力 变为零,表现为超顺磁性。 1。1。2小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等 物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面 层附近原子密度减小,导致声、光、电、滋、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应.例如: 光吸收显著增加,吸收峰的等离子共振频移,磁有序态向磁无序态转变,超导相向正常相 的转变,声子谱发生改变等,这种现象称为小尺寸效应。 1。1.3表面与界面效应 纳米材料的另一个重要特性是表面与界面效应.由于表面原子与内部原子所处的环境 不同,当粒子直径比原子直径大时(如大于0。01时),表面原子可以忽略,但当粒子直径 逐渐接近原子直径时,表面原子的数目及作用就不能忽略,而且这时粒子的比表面积、表 面能和表面结合能都发生很大变化.人们把由此引起的种种特殊效应统称表面效应[8,9]。 随着粒径的减小,比表面迅速增大.当粒径为5nm时,表面原子数比例达到约50%以上,当 粒径为2nm时,表面原子数达到80%,原子几乎全部集中到纳米粒子的表面.庞大的表面原 子的存在导致键态严重失配,表面出现非化学平衡、非整数配位的化学键,产生许多活性中心,从而导致纳米微粒的化学活性大大增强,主要表现在:(1)熔点降低.就熔点来说,纳 米颗粒中由于每一粒子组成原子少,表面原子处于不安定状态,使其表面晶格震动的振幅 较大,所以具有较高的表面能量,造成超微粒子特有的热性质,也就是造成熔点下降,同时 纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结,而成为良好的烧结促进材料。如金的常规熔 点是1064℃当颗粒尺寸减小到10nm时,降低了270℃,当金纳米粒子尺寸为2 nm时,熔点 仅为327℃;银的常规熔点为961℃,而超微银颗粒的熔点可低于100℃等。(2)比热增大。粒径越小,比热越大.(3)化学活性增加,有利于催化反应等。 1.1。4宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来,人们发现一些宏观量,如超微 粒的磁化强度和量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应,称为宏观量子隧道效应,利 用它可以解释纳米镍粒子在低温下继续保持超顺磁性的现象。宏观量子隧道效应的研究对 基础研究及实用都具有重要的意义,它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限,是未来 微电子器件的基础. 上述的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应都是纳米微粒与 纳米固体的基本特性。它使纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理、化学性质,出现一 些“反常现象”。例如金属纳米材料的电阻随尺寸下降而增大,电阻温度系数下降甚至变 成负值;相反,原是绝缘体的氧化物达到纳米级时,电阻反而下降;10nm-25nm的铁磁金属

膜生物反应器技术说明

膜生物反应器技术说明 一、主要技术参数 ·污水性质:生活污水 ·污水水量:设计水量为240 t/d(10 m3/h) ·进水水质(BOD5):100~250mg/L (COD):200~500mg/L (SS):100~400mg/L PH:6~9 NH3-H:30~60 ·出水水质(BOD5):≤20mg/L (COD):≤100mg/L (SS):≤70mg/L PH:≤6~9 NH3-H:≤15 ·电机总功率:P=8.05kw ·进水管直径:DN50 ·出水管直径:DN40 ·排水管直径:DN50 ·工作制:24小时/天连续运行或间歇运行 二、工作原理 膜生物反应器(简称MBR)是将膜分离技术与生物处理技术直接相接合而形成的一种新的水处理技术,利用膜的选择透过性,几乎能将所有的微生物截留在生物反应器内,这使得膜生物反应器内的生物浓度极高,理论上泥龄可以无限延长,极有效地去除氨氮及大分了有机物,使出水的有机物含量降至最低,出水清澈透明,无悬浮物,可以直接作为生活杂用水进行回用。根据布置形式的不同,一般分为分置式MBR及浸没式MBR(又称一体式),其工艺流程如下:

三、总体结构及组成 膜生物反应器一般由池体、膜组件、曝气系统、出水系统及电控系统等组成,其总体结构如下图所示: 1、池体 池体一般由钢板及型钢焊接而成,其上有进、出水管道及排空管道。 2、膜组件 膜组件是MBR的核心部件,主要由中空纤维膜与ABS管道组成,由专业厂商提供,不同的污水,膜组件的参数也不相同,膜组件主要起超滤作用,将污水中的微生物、大分子有机物及悬浮物等截留于MBR内,使污水得到净化。3、曝气系统

膜生物反应器原理结构

膜生物反应器原理结构 时间:2007年12月14日 膜生物反应器 (Membrane Bioreactor,简称MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。它利 用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住,省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高,水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT) 可以分别控制,而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此,膜生物 反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。下面是作用原理 基本图例 1.前言 随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀,水资源短缺已成为全球人类共同面临的严峻挑战。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题,开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染,而且可以减少新鲜水的使用,缓解需水和供水之间的矛盾,给工农业生产的发展提供新的水源,取得显著的环境、经济和社会效益。开展新型高效污水处理与回用技术的研究对于推进污水资源化的进程具有十分重要的意义。 膜-生物反应器是近年新开发的污水处理与回用技术。该技术由于具有诸多传统污水处理工艺所无法比拟的优点,在世界范围受到普遍关注。本文将对近年来膜-生物反应器污水处理与回用技术的研究与应用进行介绍。

2.膜-生物反应器的技术原理与特点 在膜-生物反应器中,由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池,可以进行高效的固液分离,克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足,从而具有下列优点[1]: (1)能高效地进行固液分离,出水水质良好且稳定,可以直接回用; (2)由于膜的高效截留作用,可使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,使运行控制更加灵活稳定; (3)生物反应器内能维持高浓度的微生物量,处理装置容积负荷高,占地面积省;...... MBR膜生物反应器 2003-06-17 技术概况 ·由于采用了先进的膜生物反应器技术,使系统出水水质在各个方面均优于传统的污水处理设备,出水水质在感官上已接近于自来水的情况,可以作为中水回用。 ·由于膜的高效分离作用,不必设立沉淀、过滤等固液分离设备,不需反冲洗,且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备,使整个系统流程简单,易于集成,系统占地大为缩小。·生物膜反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质,不需设消毒设备,不需加药,不需控制余氯,使管理和操作更为方便,并可节省加药消毒所带来的长期运行费用。 ·生物膜反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡,不需污泥回流和排放剩余污泥。·整个系统自动化程度高,运行管理简单方便。 ·采用先进的日本进口中空纤维膜,膜使用寿命长,单位体积膜面积高,膜具有自修复能力,从而减少了设备维护工作。 ·通过独特的运行方式,使膜表面不易堵塞,洗膜间隔时间长,且洗膜方式简单易行。·独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。 技术原理 MBR膜生物反应器技术将超滤膜与生物反应器有机地结合起来,克服了传统污水处理工艺的流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点,稳定可靠,出水水质优于一般中水水质标准。 适用范围中水回用 应用实例清华中水 北京汇联食品废水处理工程 膜生物反应器(MBR)是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术。与传统的污水处理生物处理技术相比,MBR具有以下主要特点:^出水水质好; 由于膜的高效截留,出水中悬浮固体的浓度基本为零;对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质巨头截留作用,生物反应器内生物相丰富,如,世代时间较长的

膜生物反应器

目录 膜生物反应器 (3) 1膜生物反应器(MBR)介绍 (1) 2膜生物反应器的分类 (1) 2.1萃取曝气膜生物反应器 (1) 2.2分置式膜生物反应器(RMBR) (2) 2.3一体式膜生物反应器(SMBR) (2) 2.4分离膜生物反应器 (3) 2.5无泡曝气膜生物反应器 (3) 2.6好氧MBR和厌氧MBR (3) 3MBR工艺用膜 (4) 3.1MBR 膜材质 (4) 3.2MBR 膜孔径 (5) 3.3MBR 膜组件 (5) 3.3.1工业上常用的膜组件形式 (5) 3.3.2MBR 工艺中常用的膜组件形式 (6) 3.3.3MBR 膜组件设计的一般要求 (7) 4膜生物反应器的工艺设计 (8) 4.1有效容积 (8) 4.2有机负荷 (8) 4.3MLSS值 (9) 4.4水力停留时间(HRT) (10) 4.5固体停留时间(SRT) (11) 4.6生物反应器的构造 (11) 4.7其它一些考虑 (11) 5MBR 的应用领域 (12) 6MBR 发展前瞻 (14)

6.1MBR 应用的重点领域和方向 (14) 6.2MBR未来的研究重点 (15) 参考文献 (16)

[摘要]综述了膜生物反应器与传统反应器相比在污水处理方面的优势,首先并对膜生物反应器的分类做了简要的介绍;其次,对膜生物反应器的工艺用膜做了详细的分类以及简要的说明,并对膜生物反应器的工艺设计依据、构型、膜组件和有机负荷、固体停留时间、水力停留时间等生物反应器的技术参数进行了探讨,为膜生物反应器中试设计提供了借鉴;最后对膜生物反应器的应用和未来的发展方面做一个展望。 [关键词] 膜生物反应器;膜组件;膜设计;污水

纳米材料小尺寸效应的应用

纳米材料小尺寸效应的应用 引言:提起“纳米”这个词,可能很多人都听说过,但什么是纳米,什么是纳米材料,可能很多人并不一定清楚,本文主要对纳米及纳米材料的研究现状和发展前景做了简介,相信随着科学技术的发展,会有越来越多的纳米材料走进人们的生活,为人类造福。纳米技术具有极大的理论和应用价值,纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”。 关键词:纳米材料小尺寸效应性质分类发展前景 一、纳米材料及其性质 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下,即100纳米以下。因此,颗粒尺寸在1~100纳米的微粒称为超微粒材料,也是一种纳米材料。粒度分布均匀、纯度高、极好分散,其比表面高,具有耐高温的惰性,高活性,属活性氧化铝;多孔性;硬度高、尺寸稳定性好,具有较强的表面酸性和一定的表面碱性,被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧,特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。以上这些性能决定了纳米材料在表面效应、小尺寸、量子尺寸效应、量子隧道效应、电子信息领域、航天航空、环保能源等各方面均有应用,尤其是在小尺寸方面的应用。 二、纳米科技的发展现状 著名科学家钱学森指出:“纳米科技是21世纪科技发展的重点,会是一次技术革命,而且还会是一次产业革命”。随着世界发达国家对纳米研究的深入,我国对纳米材料和技术也非常重视,为推动我国纳米技术成果产业化.国家通过财政投资并带动社会投资.希望通过5—10年的努力.造就一批具有市场竞争力的纳米高科技骨干企业。已先后安排了许多纳米科技的研究项目,并取得显著成绩,纳米技术在许多方面已达到国际领先水平。

拉强度及其尺寸效应的细观数值研究

万方数据

第12期屈彦玲,等:碾压混凝土劈裂抗拉强度及其尺寸效应的细观数值研究81在碾压混凝土细观数值试验方面的研究工作刚刚开 始,国内则还很少见…。采用混凝土随机骨料生成技术及有限元数值模拟技术研究碾压混凝土的细观损伤断裂机理、强度特性及其尺寸效应与宏观力学性能的关系,可以为碾压混凝土力学性能的数值模拟开辟新途径。 采用混凝土随机骨料模拟技术[2’3]及有限元数值分析技术,在细观层次上重点研究了碾压混凝土的劈裂抗拉强度及其破坏机理,并对其尺寸效应进行了研究。 1计算模型 1.1随机骨料模型 把混凝土视为由粗骨料、水泥砂浆及两者界面粘结带组成的复合材料。骨料分成细骨料和粗骨料,骨料的大小可用颗粒分配曲线表示。假定其颗粒为球状,可借助于富勒(Fuller)抛物线确定骨料颗粒的三维级配曲线,由该级配浇注的混凝土可产生优化的结构密度和强度。 采用试件截面为16.7cnl×16.7cm的三级配混凝土,将小于5mln的细骨料计人砂浆匀质体,计算得出的各级骨料颗粒数:6cm粒径的骨料2粒,3cm粒径的骨料6粒,1.2(3111粒径的骨料50粒。按各种粗骨料在截面上不相萤叠的条件,借助蒙特卡罗方法【4J,在试件截面上随机确定骨料的位置、形状和尺寸,产生出随机骨料模型。在试件中部设置一层1cnl厚的水泥砂浆层以模拟碾压混凝土层面连接,据此生成碾压混凝土随机骨料模型。考虑到骨料随机分布的影响,本文对14种不同骨料分布的试件进行了模拟计算,取劈裂抗拉强度的统计平均值作为计算值。这样计算出的结果就更具有代表性,更能接近实验室的实际情况。该尺寸试件的一种随机分布骨料模型如图l所示。 1.2有限元模型 利用自编的有限元分析程序,对碾压混凝土层面劈裂抗拉试件作仿真模拟分析。根据Delaunay【5叫三角剖分的原理,通过引进程序来实现对随机骨料颗粒分布区域的全自动剖分,对不同单元分配不同的材料特性。以上材料类型的判断通过编程由计算机实现。图1中碾压混凝土层面劈裂抗拉试件的有限元计算网格如图2所示。 1.3材料参数 综合文献[8~10]及有关试验资料[111后,随机骨料模型材料性能的取值见表1。 羹鬻小/,O 图1随机颗粒分布图 №.1Distributionofrandom aggregates 图2有限元网格剖分图 rig.2Finiteelement咖d8 表1随机骨料模型材料性能 Tab.1Materialpropertiesofrandomaggregatemodel 2劈裂抗拉数值模拟 2.1劈裂抗拉强度数值模拟计算 劈裂抗拉强度按式(1)计算: p Rpl=0.637},(1) .rio 式中,尺d为试样的劈裂抗拉强度;P为破坏荷载;A。为劈裂面积。 对河北省桃林口水库碾压混凝土试件进行了劈裂抗拉强度试验[1¨。劈裂抗拉强度试样36个,最大值3.84MPa,最小值1.26MPa,平均值为2.71MPa。模拟计算结果与试验结果的对比列于表2。计算结果与试验结果基本吻合。 表2计算劈裂抗拉强度与试验强度的对比 Tab.2Contrastofsplit-temile曲陀ngI}lBof computationandexperiment 2.2劈裂抗拉破坏机理 模拟试件劈拉破坏时的裂纹分布图如图3所示。 从破坏裂纹分布图3可以看出,带层面碾压混凝土试件受劈裂抗拉时,因粘结带的强度比硬化水泥砂浆的强度低,所以靠近层面的粘结带单元先破坏,随后裂缝沿碾压混凝土的层面扩展开来,直到破坏。同时可以看出裂纹起源于荷载作用点处,然后沿着荷载作用面传播;破坏先是在粘结带进行,在其大部破 坏以后,破坏区转移到层面,最后直到粘结带和层面   万方数据

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