自研28 GHz/50 kW回旋管实现长时间连续运行

介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。

污水生物脱氮外加碳源的开发与应用

外加碳源在污水生物脱氮过程中发挥着重要作用。根据外加碳源参与生物反硝化反应的作用机制及利用速率的差异性,可将其分为速效碳源、缓释碳源和迟效类碳源,其中后两者合称为复合型碳源。文章第一部分总结了速效碳源的不同种类对反硝化性能和污泥性状的影响。第二部分阐述了以天然植物基质浸出液和可生物降解聚合物为代表的缓释碳源。第三部分介绍了以餐厨垃圾发酵液、污水厂污泥水解液及高浓度有机废水发酵液为代表的迟效碳源。基于降低脱氮成本和废物资源化利用等目的,概述这两类复合碳源的制备过程、生物脱氮性能以及实际应用的可行性等方面内容,提出其质量和性能提升的潜在路径。最后指出建立新型复合碳源的综合性能评价体系是开发利用生物脱氮用新型外加碳源的前提和保障。

受污染源水生物预处理挂膜过程研究

本文利用中试和生产性试验对受污染源水生物预处理的自然挂膜过程进行研究 ,讨论了挂膜过程污染物去除效果的变化、生物膜上细菌数量的增长、生物膜总的状况变化及动物组成的演化 ;分析了影响填料挂膜的各种因素 ,提出了判断生物膜成熟的依据、填料挂膜的适宜参数。

新型螺旋管式超滤膜处理垃圾渗滤液的实证应用

外置式超滤膜生物反应器(MBR)工艺在垃圾渗滤液处理中被广泛应用。传统管式超滤膜组件在面对污泥浓度高、污染物多等复杂工况时,容易引起膜污染和膜堵塞,影响膜的性能。新型螺旋管式超滤膜组件具有独特的膜表面结构,为验证其抗污堵性能,在某生活垃圾渗滤液处理站开展了长期性能测试,通过MBR膜系统的产水量和循环流量、出水水质的变化,对比分析了新型螺旋管式超滤膜组件与传统管式膜组件的处理效果和膜污堵特征。研究表明:MBR膜系统运行前2年的膜通量平均衰减5.25%,运行第3~5年平均衰减3.1%,第5年新型螺旋管式膜组件的通量仍保持126.7 L/(m^(2)·h);膜系统初始循环流量平均值为274.1 m^(3)/h(即循环流速为4 m/s);出水的氨氮质量浓度长期低于10 mg/L,COD_(Cr)去除率达到90%。新型螺旋管式膜组件的抗污染性能更佳,可在没有化学清洗的条件下持续运行时长达到57 d;更均衡的跨膜压差(TMP)设计保证了MBR膜系统的运行稳定性。研究认为,新型螺旋结构管式超滤膜和传统结构管式超滤膜的差异在于改变膜表面的微环境流态等,具有更强的扰动能力,降低膜管结垢和堵塞的风险。

炼油废水的处理和回用进展

总结了国内外炼油废水深度处理和回用的研究与生产应用的现状及近 10年来处理炼油废水回用深度处理的一些新的工艺、技术和工业化应用的进展 。

倒置AAO工艺聚磷微生物的吸磷行为

采用人工配水和市政污水研究了“缺氧-厌氧-好氧”(倒置AAO)脱氮除磷工艺中,聚磷微生物(PAOs)在低碳源、高硝酸盐环境下的释磷和吸磷行为.结果表明,在低碳源、高氮和磷环境中,尽管PAOs在缺氧厌氧段释磷程度低,如果适当延长厌氧段和好氧段的HRT、且好氧曝气较充分,仍能超量吸收磷.PAOs过量吸磷的能量来源不仅仅是厌氧段吸收与合成的胞内聚合物在好氧段的氧化,还来自好氧环境正常代谢过程中多余的能量.外加碳源的投加时间点对PAOs吸磷的影响不显著.PAOs在厌氧段后期出现过量吸磷现象,推测是细胞内有机物厌氧降解产生的ATP通过某种代谢途径被用于无机磷的吸收.

悬浮填料生物膜工艺的研究进展

悬浮填料生物膜工艺又称为移动床生物膜反应器工艺,是上世纪90年代初迅猛发展起来的一种新型水处理工艺.它既可以作为独立的生物处理系统,也能够与活性污泥法组合以增加后者的处理效能,还可以作为中高浓度工业废水的生物预处理手段.本文总结了悬浮填料生物膜工艺的流体力学、生化动力学规律、悬浮填料的开发现状,探讨了此工艺在市政生活污水、工业废水、低污染物浓度的水处理领域的研究和应用进展.进一步开发高效、廉价的功能型悬浮填料,提高填料的有效比表面积,优化与确定工艺和运行参数,将推动悬浮填料生物膜工艺在我国的全面应用.

0.14THz返波管器件

对有限引导磁场环形电子束的色散曲线作了理论推导,并利用该色散关系数值计算了正弦慢波结构的色散曲线。采用KARAT模拟程序对0.14 THz返波管进行了粒子模拟,并在RADAN303脉冲源上开展了初步的实验研究,实验获得频率大于0.14 THz、脉冲宽度1-2 ns和辐射功率大于100 kW的太赫兹波输出。

集中式污水处理系统的最佳规模研究

综合分析污水处理厂的吨水投资、管网投资和运行费用有助于弄清城镇污水末端处理的规模效应。研究表明,中、小规模污水处理厂的吨水投资、运行费用在不同处理工艺间均存在规模效应,且相关性显著;大型和特大型污水处理厂的吨水投资和运行费用均保持在较低的范围内,且随着处理规模的增加而逐步稳定;当污水管网的收集规模<6×104m3/d时,其吨水投资的规模效应突出;随着污水管网规模的增大,吨水管网投资趋于较低的水平。当污水处理厂仅作为排水系统的末端环节时,综合考虑污水处理厂和收集管网的单位投资及运行费用等因素,最佳的处理规模为10×104m3/d左右;当污水处理厂具有污染治理和污水再生回用的双重功能而成为水资源循环的中间环节时,适宜的污水处理规模受多种因素的影响,区域性的半集中式处理模式将成为一种可行的选择。

炼油厂污水回用处理研究

研究表明 ,炼油厂外排污水采用悬浮载体生物接触氧化、砂滤和臭氧生物活性炭工艺深度处理 ,主要污染物都有良好的去除效果 ,总出水清澈、无色 ,可以满足多种回用要求 .分析表明 ,大部分还原性污染物通过生物深度处理而去除 ,而微量有机物主要由臭氧生物活性炭去除 .工艺系统具有除污染效率高、运行稳定。

石化废水深度处理及脱盐的中试研究

针对石化行业污水回用处理设施很快失效的现状,开发了"集成式悬浮载体生物氧化-砂滤-臭氧活性炭处理-超滤反渗透"的组合工艺对炼油厂外排水进行深度处理.连续7个月的中试结果表明,处理后外排水中COD、NH3-N、BOD5、油和浊度等均优于回用水标准,可作为工业循环冷却水、绿化用水和办公等用水;常规深度处理的出水经过超滤反渗透处理后,电导率稳定在35～40μS/cm,可作为动力车间的新鲜水,不会发生膜污染和堵塞问题.尽管外排水的水质波动很大,但是组合工艺运行稳定、可靠,具有突出的抗冲击性能.

悬浮物对源水生物预处理装置运行的影响和冲除

探讨了悬浮物对源水生物预处理装置运行的影响程度和影响机理 .中试设备模拟工程的生产条件 ,研究了悬浮物在填料上的积累规律 ,优化出适合大型源水生物预处理工程的填料冲泥方法、冲泥强度、冲泥周期等 ;

半集中式分质供排水处理系统的最适规模探讨

在我国生活污水源分离水质特征调研的基础上,建立了半集中式分质供排水和资源化的模型单元,以灰水为例,定量分析不同模型单元的灰水收集、处理和回用的投资和运行费用,确定了半集中式分质供排水处理系统的最佳规模和服务人口。研究结果表明,一个模型单元的灰水收集和回用管网投资费用为4 424元/(m3/d),处理单元投资费用和运行费用分别为3 558～5 224元/(m3/d)和2.18～3.06元/(m3/d);随着模型单元的增加,单位投资费用和运行费用均降低并趋于稳定。综合分析后确定半集中式分质供排水系统的最佳规模为4～8个模型单元,即服务人口当量为5万～10万人,处理水量为3 000～6 000m3/d;投资成本回收期北方地区需6～8a,南方地区则需12a左右。

受污染源水的生物预处理中试研究

中试研究表明 ,大型源水生物处理工程采用生物接触氧化技术除污染是完全可行的 ,主要污染物的去除效率高 ,而且启动迅速、填料容易挂膜 .生物膜成熟时每克填料上的细菌数量达 10 6～ 10 7个 ,膜上的动物种类繁多 ,数量大 .影响生物处理池稳定运行的主要因素有泥沙在填料上的过度积累和某些后生动物的大量生长 .通过试验提出了工程控制的措施 .

膜生物反应器用于居民区生活污水处理与回用

采用缺氧/厌氧-生物膜技术,结合活性炭过滤、紫外线氯消毒的组合工艺深度处理居民区生活污水,分别以冲洗厕所和景观用水为目标,考察再生水的水质状况和主要参数;对比研究以混合生活污水和灰水分别作为中水源的技术和经济适用性.中试研究结果表明,以居住区生活污水(化粪池出水)作为中水源,运行条件停留时间8h、污泥质量浓度3 500～7 500mg.L-1、出水无色无味,化学需氧量质量浓度低于30mg.L-1,五日生化需氧量质量浓度低于3 mg.L-1,氨氮质量浓度低于3.0mg.L-1,可以稳定达到杂用水标准,但总氮、总磷浓度无法满足景观用水要求;模拟原污水(化粪池进水)的污染物浓度比例,运行条件为停留时间10h、污泥龄50d、回流比为200%、污泥质量浓度5 500～6 000mg.L-1、外加聚合铝(有效铝)4～5mg.L-1时,再生水的水质均优于冲厕和景观用水标准.在达到相同的再生水水质条件下,居住区的生活污水混合收集处理比灰水单独收集处理的工艺流程复杂,处理费用比后者高0.32元.m-3.居民区污水资源化采用何种收集和再生方式不仅要考虑技术经济合理性,还需结合居民区再生水的用途和用水量、当地气候条件等因素综合确定.

基于SOS开关的脉冲源研制

为开展高重复频率长脉冲全固态脉冲源技术研究,用SOS(semiconuctoropeningswitch)开关和脉冲变压器进行了脉冲源实验研究,由实验调试得到脉冲电压46kV(负载300Ω)和30kV(负载100Ω)、脉冲宽度80ns、重复频率1500Hz的脉冲源。

CEPT/移动床工艺处理低温城镇污水脱氮除磷中试

针对中低浓度城镇污水，在夏秋季中试的基础上研究了化学混凝（即CEPT）／移动床生物氧化工艺在冬春季低温环境下的脱氮除磷效果。试验结果表明，在水温为7～22℃的条件下，组合工艺采用水力停留时间为5～6h、PAC投量为30mg／L、填料投配比为30％、回流比为100％～150％等运行参数，可使出水的NH3-N、TN、TP浓度达到一级B标准；当温度〈10℃时生物硝化和反硝化效率均显著降低；低温下生物除磷以生物合成为主，水温〉14．7℃后生物过量吸磷将成为生物段除磷的核心。

炼油厂废水的再生技术与应用

通过小试与中试研究 ,开发了一种新的炼油废水再生工艺和技术 ,采用“悬浮载体生物深度处理、臭氧部分氧化及生物活性炭处理”等工序深度处理炼油废水 ,COD ,BOD ,NH3-N ,油 ,硫化物 ,SS ,细菌等主要污染物被有效去除 ,总出水清澈 ,无色无味 ,可满足工业用新鲜水、生活与办公杂用、绿化等的水质要求 ,且处理费用低 ,运行稳定可靠。

炼化外排水深度处理的生产性应用研究

采用悬浮载体生物氧化、絮凝砂滤、增氧生物活性炭过滤、氯气消毒工艺处理炼油厂的达标外排水(水量为7000～8000m3/d),近一年的连续运行表明,该工艺对污染物去除效果良好,抗冲击性能突出,出水COD、NH3-N、BOD5、油和浊度等指标均优于回用水水质标准,细菌总数<103个/mL。总出水回用到企业的工业生产、办公和生活杂用、绿化、景观等领域,效果良好。

生物预处理中的微型动物分布与控制

微污染源水的生物预处理已有应用实例,弄清生物膜上的微型动物状况对于工程设计和运行十分必要。研究表明,生物预处理工艺中的微型动物种类和数量均沿水流方向逐渐减少,与污水生物处理中的微型动物分布差异较大。根据处理池内微型动物种类和数量的沿程变化规律来判断运行效果是较好的方式。苔藓虫是微污染源水生物预处理工艺中特有的微型动物种类,当它在生物膜上正常生长时有助于提高生物净化效果;当其暴发性生长并对运行影响较大时,可利用强制水力冲洗的办法将其清除。采用悬浮填料代替固定式捆绑填料,可以避免苔藓虫或椎实螺的大量生长。