基于双侧阵列电极的电阻抗成像原位膜污染监测

基于电阻抗成像(electrical impedance tomography,EIT)技术设计了一种双侧阵列电极的膜污染原位监测装置,并应用于动态膜污染过程监测。通过模拟和实验比较了单侧和双侧电极阵列的成像效果。结果表明:电极双侧阵列方式依靠离子流动和外界电流产生额外电势差,监测更灵敏,重建图像与真实图像之间的相关系数0.89,能够更准确获得污染物信息。以高岭土、海藻酸钠(SA)和湖水为污染物,探究了不同污染物在超滤膜面的污染过程,得到了通量和膜污染成像图。结果表明,高岭土污染先集中于进水口附近,之后向中间区域和出水口迁移;湖水絮凝污染物主要分布在出水口附近;SA污染主要集中在进水口附近区域。建立了阻抗变化和污染物厚度之间关系,结果显示随厚度增大,阻抗变化增长速率也增大。

基于FBG力学传感的曝气生物滤池中剪切力分布研究

了解曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)中运行条件变化对反应器处理效率的影响机制具有重要意义。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)对BAF中剪切力分布进行了原位监测。同时,借助CFD模拟计算了水力停留时间(HRT)和气水比(A/L)对BAF内部流场分布特性的影响。实验表明,剪切力的增加促进了生物膜的更新代谢,当HRT为8 h、A/L为10∶1时,生物膜量/剪切力(M/S)为0.17,BAF对COD和NH+4-N的去除率分别达到86.58%和82.17%。结果表明BAF内部适宜的剪切力促进了生物膜的更新代谢,提高了反应器的运行效率。因此,利用M/S探讨了剪切力对反应器运行性能的影响,可为反应器后续的优化提供理论基础。