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關(guān)鍵詞:磁性微球 水處理 檢測
磁性微球是指通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ褂袡C(jī)高分子化學(xué)與無機(jī)磁性物質(zhì)結(jié)合起來形成的具有一定磁性及特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。制備磁性高分子微球通常應(yīng)用的磁性物質(zhì)有:純鐵粉、羰基鐵、磁鐵礦、正鐵酸鹽、鐵鈷合金等,尤以Fe3O4磁流體居多。與磁性材料結(jié)合的高分子材料中天然高分子材料有殼聚糖、明膠、纖維素、淀粉等,合成高分子材料有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯等。其中天然高分子材料因具有價廉易得、生物相容性好、可被生物降解等優(yōu)點,得到了廣泛的研究和應(yīng)用。
一、磁性微球在水處理中的應(yīng)用
1.天然生物高分子功能化的磁性微球在水處理中的應(yīng)用
(1)磁性微球固定化酶在水處理中的應(yīng)用
固定化微生物技術(shù)主要是固定化酶或細(xì)胞,其技術(shù)目前在應(yīng)用上還存在一些問題,如載體的性能、固定酶/細(xì)胞操作、酶活力收率不理想、壽命不長等。針對這些問題,磁性載體固定化酶放入磁場穩(wěn)定的流動床反應(yīng)器中,可以減少反應(yīng)體系中的操作,適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn),利用外部磁場可以控制磁性材料固定酶的運(yùn)動方式和方向,替代傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌,提高固定化酶的催化效率。在煉油、油化工、木材加工和煤氣與煉焦等工業(yè)生產(chǎn)過程中常排放出含酚污水,含酚污水具有污染范圍廣,危害程度大等特點,對其進(jìn)行有效的治理是非常必要的。
(2)殼聚糖磁性微球在水處理中的應(yīng)用
殼聚糖是自然界存在的唯一堿性多糖,它的胺基極易形成四級胺正離子,有弱堿性陰離子交換作用,由于游離氨基的存在,殼聚糖類在酸性溶液中具有陽離子型聚電介質(zhì)的性質(zhì),可作為凝聚劑,但在酸性溶液中會溶解,穩(wěn)定性差。因此,將殼聚糖制成如磁性微球,對提高殼聚糖的應(yīng)用價值是十分有意義的,其在污水處理中主要用作絮凝劑和重金屬吸附劑。
(3)處理含酚廢水
采用反相懸浮交聯(lián)法,以草酸鐵為磁核制備了殼聚糖磁性微球并用來處理含酚污水。可得出用ZnFe2O4/殼聚糖核殼磁性微球處理苯酚廢水的工藝條件為:pH為7左右,攪拌速率120r/min,吸附時間大于l h,靜置時間為10min,對苯酚去除率可達(dá)到64%左右。明顯優(yōu)于其他藥劑的凈水效果。
(4)染料污水處理
一般染料污水的處理方法是采用物理化學(xué)方法-絮凝沉淀及活性吸附與生化處理相結(jié)合的方法進(jìn)行的。其中活性吸附不僅能有效地去除染料物質(zhì),還能進(jìn)一步提高污水的可生化性,達(dá)到綜合治理的目的。常用的吸附劑如:活性炭和活性硅藻土等,雖然具有良好的吸附性能,但再生困難,使用成本高,不易普及。殼聚糖分子鏈上具有大量的活性基團(tuán),對染料物質(zhì)具有良好的吸附性能,特別是賦予殼聚糖顆粒磁性后,使得其還具有良好的分離性能,這無疑為其回收再生提供了便利條件。
2.合成高分子功能化磁性微球在水處理中的應(yīng)用
在流化床廢水處理技術(shù)中,一般認(rèn)為載體應(yīng)具有良好的生物親和性、優(yōu)良的傳質(zhì)特性、化學(xué)穩(wěn)定性好、載體表面粗糙、比表面積大、孔徑分布合理、價廉并且密度較低,易于流態(tài)化等。而磁性高分子微球因其制備方法多樣,具有生物親和性,可以吸附大量的微生物。因此,可根據(jù)需要制備出多孔結(jié)構(gòu)、粒徑合適且分布均勻的磁性微球作為生物流化床的載體。在磁流體存在的情況下,采用改進(jìn)了的乳液聚合法及分散聚合法制備出粒徑分布均勻、磁響應(yīng)性強(qiáng)的磁性多孔聚苯乙烯微球,經(jīng)測定,合成的磁性多孔聚苯乙烯微球的骨架密度及表觀密度比活性炭輕,因而更易于流化,可在處理廢水中懸浮,能夠保證載體與處理水的充分接觸,有利于微生物迅速發(fā)揮處理作用;雖孔度略小于活性炭,但該微球的孔容明顯較活性炭大,而且具有很大的比表面積,更有利于微生物的吸附;具有較小的膨脹率,說明該載體用于流動水處理時能夠保持足夠的穩(wěn)定性;磁性多孔聚苯乙烯微球具有磁響應(yīng)性,當(dāng)其置于磁性流化床反應(yīng)器中,可根據(jù)外加磁場強(qiáng)度的大小及間歇性變化進(jìn)行定向的運(yùn)動。
3.廢水中微量有機(jī)物的檢測
利用磁性微球分離效率很高的特點,將微球應(yīng)用于廢水定組分的分離、檢測,可以有效地減少工作量,縮短工作時間。檢測方法可以用電化學(xué)檢測法、發(fā)光檢測法或電化學(xué)石英晶體微天平等方法。用含酰肼基團(tuán)的磁性微球吸收富集水中的微量甲醛,在弱酸性環(huán)境中,磁性微球上的酰肼基團(tuán)和甲醛反應(yīng)生成具有電活性的物質(zhì)腙。在測定時,磁性微球聚集在磁性電極的表面,電活性物質(zhì)在-1.04V被還原,利用還原峰電流值可以測量甲醛的含量。用這種方法測定環(huán)境水樣中甲醛的含量,其檢測下限為0.2 mg/L,檢測靈敏度要比常規(guī)的光度法、色譜法、電化學(xué)法等檢測方法高。其它具有能夠和磁球偶聯(lián)的活性基團(tuán)且有電活性的物質(zhì),如含有醛基、羰基、氨基等的有機(jī)物都能用這種方法檢測。
二、結(jié)語
綜上所述,磁性微球作為一種新的功能材料在水處理方面有著廣泛的應(yīng)用前景,特別是隨著電化學(xué)濕法氧化處理廢水技術(shù)與磁性微球材料的結(jié)合,使得關(guān)于磁性微球在水處理方面的研究必將受到人們極大的關(guān)注。
參考文獻(xiàn):
中科院院士、清華大學(xué)物理系教授范守善、姜開利副研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研小組的一項最新研究發(fā)現(xiàn),碳納米管薄膜在有音頻電流通過時,會具有類似揚(yáng)聲器的功能。這些揚(yáng)聲器的厚度只有幾十納米,而且是透明、柔軟和可伸長的,可以被裁剪為任意形狀和大小。相關(guān)于《納米快報》(Nano Letters)。
研究表明,向非常薄的碳納米管薄膜中通以音頻的交流電??梢园l(fā)出很響的聲音。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),這種現(xiàn)象源自一種熱聲效應(yīng)。理論分析表明,該碳納米管薄膜具有非常小的單位面積熱容,使這種熱聲效應(yīng)變得非常強(qiáng),發(fā)聲頻率范圍非常寬(可以從100赫茲到100千赫茲)?;谶@種效應(yīng),該研究小組制備出多種實用的碳納米管薄膜揚(yáng)聲器。這種揚(yáng)聲器僅有幾十納米厚,具有透明度高、耐彎折、可拉伸、無磁等優(yōu)點,并且可以任意裁剪成各種形狀,懸空或鋪在任意形狀的絕緣基底上,例如墻壁、房頂、柱子、窗戶、旗幟、衣服等等,面積可以任意大。這種結(jié)構(gòu)和制備工藝非常簡單的薄膜揚(yáng)聲器,將改變傳統(tǒng)音響聲學(xué)的設(shè)計思路,在傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器產(chǎn)業(yè)中開辟出新的方向。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等破解棉花世界性難題黃萎病
日前,針對制約棉花生產(chǎn)的世界性難題黃萎病,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究成功了轉(zhuǎn)基因棉花抗病抗逆品種,有望從今年開始讓天津市郊百萬畝棉花生產(chǎn)徹底擺脫棉花“癌癥”――黃萎病的困擾。農(nóng)業(yè)專家介紹,棉花黃萎病是世界棉花生產(chǎn)中普遍存在的一大難題。天津棉花種植面積達(dá)百萬畝,黃萎病發(fā)生率高達(dá)80%。一般減產(chǎn)在10%左右,嚴(yán)重減產(chǎn)可導(dǎo)致絕收,給廣大棉農(nóng)造成極大損失。培育抗病品種是世界上公認(rèn)的有效途徑。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與天津市農(nóng)業(yè)部門開展科技合作過程中,通過推廣學(xué)校研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因高抗黃萎病棉花育種技術(shù)這一重大科技成果,不僅使棉花轉(zhuǎn)基因抗黃萎病、耐鹽堿、耐旱等優(yōu)良品種覆蓋天津,而且通過發(fā)展轉(zhuǎn)基因高抗黃萎病棉花育種產(chǎn)業(yè),推向全國,進(jìn)而走向世界。據(jù)評估,本項棉花技術(shù)項目建成后,可培育3-5個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的棉花轉(zhuǎn)基因抗病抗逆新品種,建設(shè)棉花良種繁育基地10萬畝。年繁種能力達(dá)1000萬公斤,年創(chuàng)利可達(dá)1億元以上。南開大學(xué)銅銦鎵硒薄膜太陽電池中試獲重大進(jìn)展
近日,南開大學(xué)國家“863”銅銦鎵硒太陽能薄膜電池中試基地中試工藝設(shè)備與大面積材料和器件開發(fā)取得重大進(jìn)展,成功研制出有效面積為804cm2的玻璃襯底銅銦鎵硒太陽電池組件。經(jīng)國家權(quán)威機(jī)構(gòu)測試,光電轉(zhuǎn)換效率為7%。
這一成果表明,我國已基本掌握了制造銅銦鎵硒薄膜太陽電池設(shè)備、工藝,以及電池組件制造的主要核心技術(shù),完成了實驗室小面積太陽電池技術(shù)向大面積中試技術(shù)的跨越,為自主知識產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)線開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。
銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點,光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首,接近晶體硅太陽電池,而成本則是晶體硅電池的三分之一,被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外,該電池具有柔和、均勻的黑色外觀,是對外觀有較高要求場所的理想選擇,如大型建筑物的玻璃幕墻等。在現(xiàn)代化高層建筑等領(lǐng)域有很大市場。
武漢大學(xué)研制出新型燃料電池
經(jīng)過七年的研究,武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院莊林教授及其所在團(tuán)隊終于實現(xiàn)了燃料電池技術(shù)的原創(chuàng)性突破:他們研制的堿性聚合物電解質(zhì)燃料電池,未來有望大幅度降低燃料電池造價成本。這一成果。已發(fā)表在2008年12月15日出版的美國《國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。
現(xiàn)有的質(zhì)子交換燃料電池汽車之所以價格如此昂貴,一個很重要的因素,就是因為其中要用到地球上非常稀缺的重金屬之――鉑(俗稱白金)。由于白金儲量稀缺,所以,以燃料電池為驅(qū)動的汽車造價往往十分驚人。
在這種情況下,莊林及其同事開始把目光轉(zhuǎn)向堿性聚合物電解質(zhì)電池;希望以此擺脫對白金的依賴。莊林和其團(tuán)隊所取得的突破之一,就是他們成功發(fā)明了一種非常穩(wěn)定的而且高離子傳導(dǎo)率的堿性聚合物電解質(zhì)。測試結(jié)果顯示,這種堿性聚合物電解質(zhì)目前在國際上是最優(yōu)的。
山東大學(xué)光合作用研究取得新進(jìn)展
近日,山東大學(xué)微生物技術(shù)國家重點實驗室、山東大學(xué)海洋生物技術(shù)研究中心張玉忠教授與荷蘭萊頓大學(xué)ThijsJ.Aartsma教授等合作在光合作用研究方面取得了重要進(jìn)展,其研究成果已發(fā)表在國際知名雜志《生物化學(xué)雜志》上。
多年來,國內(nèi)外一直用透射電子顯微鏡技術(shù)研究藻膽體的結(jié)構(gòu),但透射電子顯微鏡觀察的是樣品的二維結(jié)構(gòu)。張玉忠教授課題組劉魯寧等人,利用原子力顯微鏡技術(shù),首次從納米尺度上,直接觀察到了單細(xì)胞紅藻――紫球藻天然狀態(tài)下藻膽體的三維形貌(64×42×28nm)(長×寬×高)及其在類囊體膜上的排列格式。此外,張玉忠教授等研究人員利用單分子光譜技術(shù),發(fā)現(xiàn)強(qiáng)光下紫球藻通過藻膽體內(nèi)部能量傳遞解偶聯(lián),來實現(xiàn)過多光能的耗散,避免過多光能對光系統(tǒng)II的傷害,根據(jù)上述研究結(jié)果,提出了紅藻中新的過多能量耗散機(jī)制模型。
藻膽體是藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)和紅藻光合作用的主要捕光色素蛋白復(fù)合物,由藻膽蛋白和連接蛋白組成,分布于類囊體膜的表面,負(fù)責(zé)光能的吸收,并主要傳遞給光系統(tǒng)II,實現(xiàn)光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)變。藻膽蛋白和藻膽體的結(jié)構(gòu)與功能的研究,對于闡明光合作用的機(jī)制、進(jìn)化及其在生物醫(yī)學(xué)檢測中的應(yīng)用具有重要的意義。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)培育出綠色超級稻取得進(jìn)展
近日,綠色超級稻工程技術(shù)研究中心在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)揭牌,具備部分性狀的稻種已研發(fā)成功,如抗稻飛虱、稻瘟等抗病蟲害稻種。
水稻高稈變矮稈、雜交等,實現(xiàn)糧食大增產(chǎn),大幅緩解了“吃不飽”的世界難題,被國際普遍認(rèn)定為“第一次綠色革命”。而“吃不好”、“吃不久”兩大難題仍一直困擾著我國。擔(dān)任該中心首席科學(xué)家的中科院院士、水稻專家張啟發(fā)說,具備不打藥、少施肥、能抗旱三重特性的綠色超級稻,不啻“第二次綠色革命”。初步預(yù)計10年左右,“三合一”的稻種可研發(fā)成功,走向產(chǎn)業(yè)化。
據(jù)介紹,中心將加強(qiáng)重要性狀生物學(xué)的基礎(chǔ)研究和基因發(fā)掘。精細(xì)定位一批有實用價值的新基因,開發(fā)一批實用分子標(biāo)記,建立分子育種技術(shù)體系。今后5年內(nèi),著重培育在抗蟲、抗病、氮磷高效、抗旱、優(yōu)質(zhì)、產(chǎn)量潛力等性狀方面綜合改良的綠色超級稻新品種。
天津大學(xué)等成功培養(yǎng)出人工甘草細(xì)胞
天津大學(xué)與天津科技大學(xué)共同研究的一項新課題獲得突破??茖W(xué)家可直接在實驗室培養(yǎng)出甘草細(xì)胞,并提取有效成分,用于化妝品和功能食品的開發(fā)。該成果可有效解決野生甘草緊缺問題,實現(xiàn)中醫(yī)藥可持續(xù)利用。
甘草作為用量最大的植物資源之一,在中藥領(lǐng)域素有
“十方九草”之說,為暢銷植物原料。但由于栽培技術(shù)尚未成熟,有效成分含量不能替代野生甘草,導(dǎo)致野生甘草過度采挖,造成生態(tài)惡化。該科研項目組根據(jù)以往人參細(xì)胞發(fā)酵培養(yǎng)的成功經(jīng)驗,在實驗室成功“種”出了甘草細(xì)胞。由實驗室發(fā)酵培養(yǎng)的甘草細(xì)胞,可直接提取甘草酸、甘草次酸、甘草多糖等市場搶手的活性成分,在某些功效上比野生植物產(chǎn)品更勝一籌,可用于護(hù)膚、美白類生態(tài)化妝品和補(bǔ)益、潤肺、提高免疫力等功能食品的開發(fā)。通過大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵法培養(yǎng)甘草細(xì)胞,在保證中醫(yī)用藥及化妝品、保健品的原料供應(yīng)的同時,將有效降低成本,縮短甘草生長周期,為中藥資源可持續(xù)利用提供了新途徑。
南開大學(xué)研究利用活性污泥使污水處理“零排放”
由南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院承擔(dān)的國家“863”計劃項目,借助微生物技術(shù),可將污水處理廠的剩余活性污泥完全資源化利用,生產(chǎn)出性能優(yōu)異的生物降解材料(PHA)、可回用農(nóng)田的“肥沃”有機(jī)土和多功能微生物菌肥,達(dá)到“零排放”。
關(guān)鍵詞:自來水廠;消毒技術(shù);展望
中圖分類號:TU991文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
引言
水是生命之源,是維持生命最重要的物質(zhì)之一,人的生活離不開水。隨著城鎮(zhèn)化工作的不斷推進(jìn),自來水將走進(jìn)越來越多的用戶家中。自來水經(jīng)龐大的地下管網(wǎng)輸送到用水點的過程中會發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物反應(yīng),有害細(xì)菌及微生物也會借此得到繁殖,危害人類健康。在給水處理工藝流程中,消毒既是最終環(huán)節(jié),也是保證水質(zhì)安全必不可少的一項措施。當(dāng)今水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的消毒技術(shù)有:氯氣及其衍生物、臭氧及紫外線等。但是隨著人民生活水平的提高,現(xiàn)有的這幾種消毒技術(shù)已不能滿足人們對飲用水水質(zhì)的要求,因而新的給水處理消毒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
一、氯消毒(CI2)
在常溫常壓的情況下,氯氣呈現(xiàn)的是黃綠色氣體狀態(tài),屬性是有毒,并且具有劇烈的窒息性臭味,具有很強(qiáng)的氧化能力。自從將氯氣用來作為消毒劑以來,已經(jīng)有一百多年的歷史了。加上其價格相對比較低廉,消毒的作用好,消毒經(jīng)驗也相對比較成熟,在水廠的消毒中得到了廣泛的應(yīng)用。
(一)消毒機(jī)理
在氯消毒劑中加入水會發(fā)生水解反應(yīng),主要的形成物質(zhì)有HCIO和CIO-,屬于一種快速氧化劑。由于HCIO是分子量很小的電中性分子,能夠很容易滲透到
帶負(fù)電的細(xì)菌表面,并通過細(xì)胞壁穿透到細(xì)胞內(nèi)部,通過氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng),使糖代謝失調(diào)而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。液氯易溶于水,在水中的反應(yīng)很復(fù)雜,主要有:
HCIO與CIO-濃度大小與水的pH值的關(guān)系見表1:
表1HCIO與CIO-濃度大小與水的pH值的關(guān)系
由表1可以看出,pH≥10.0,HC10濃度幾乎為0,殺滅細(xì)菌時間越長;pH≤6.0,C10-濃度幾乎為0,殺滅細(xì)菌的時間越短。起殺菌作用的主要是次氯酸HC10,而次氯酸根C10-不能穿透細(xì)胞壁,因而不能殺火細(xì)菌,C10-殺菌效果僅為HC10的1/80。
(二)氯消毒的缺點
1、氯氣本身有毒,使用時必須注意安全,防止泄漏;2、水經(jīng)氯消毒后往往會產(chǎn)生多種有害物質(zhì),尤其是“三致”消毒副產(chǎn)物,如:三氯甲烷、氯乙酸等,許多氯化消毒副產(chǎn)物在實驗中證明具有致畸形、致突變性、致癌性;3、孕期飲用氯化水對生殖也有影響,可能引起自然流產(chǎn)、早產(chǎn)及出生缺陷,也可能造成新生兒體重太輕,早熟或胎兒發(fā)育延遲等;4、液氯不能有效殺死隱孢子蟲及其孢囊。
二、二氧化氯消毒技術(shù)
二氧化氯消毒技術(shù)是十九世紀(jì)歐洲一些國家首先發(fā)現(xiàn)的。但是因為制造復(fù)雜,價格昂貴而被忽視,沒有發(fā)展起來。近些年,為了降低氯化消毒的危害而尋找新的消毒劑,從而對二氧化氯的研究和應(yīng)用也就日益增多。
二氧化氯是一種橙黃色氣體,在熱水中易分解成氯氣、氯酸和氧氣。二氧化氯易溶于水,形成黃綠色的溶液,但是并不與水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),敞開放置時很容易被光分解,因此不宜貯存。另外,二氧化氯很容易引起爆炸,當(dāng)空氣中濃度高于百分之十或在水中濃度高于百分之三十時,都具有很強(qiáng)的爆炸性,因此在生產(chǎn)中要利用空氣對二氧化氯氣體進(jìn)行沖淡,以降低其濃度。實驗表明,二氧化氯在酸性條件下具有很強(qiáng)的氧化性,容易透過細(xì)胞膜通過其強(qiáng)氧化性,將微生物細(xì)胞內(nèi)的氨基酸進(jìn)行氧化破壞,進(jìn)而控制其蛋白質(zhì)的合成,從而達(dá)到殺滅微生物的目的。二氧化氯水溶液不會產(chǎn)生對人體有很大危害的三鹵甲烷,其殘留生成物主要為水、氯化鈉和微量的二氧化碳、有機(jī)糖等無毒物質(zhì)。
除此之外,二氧化氯在除嗅和脫色性能上有很明顯的優(yōu)勢,明顯優(yōu)于活性炭、紫外線和超聲波等傳統(tǒng)除嗅脫色方式。黃君禮等通過研究證明,二氧化氯對水中的硫化氫、硫醇、二甲基硫酸鹽、甲酸、草酸、乙二酸鹽和酚類都有很好的氧化效果。
三、臭氧消毒
(一)臭氧消毒原理
臭氧技術(shù)不生成其他副產(chǎn)物;臭氧的強(qiáng)大氧化作用使微生物細(xì)菌失活;臭氧通常使用臭氧發(fā)生器制??;臭氧和氧在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化的原理用于消除臭氧尾氣。
(二)臭氧消毒的作用及特點
臭氧消毒在水處理中的作用主要是殺菌脫色除嗅、控制藻類。作為氯消毒的替代方法,臭氧消毒對致病菌尤其是耐氯的隱孢子蟲和賈第蟲,在低投加量的情況下就可以達(dá)到理想的殺菌效果,消毒后的水口感明顯好于氯消毒水。臭氧不穩(wěn)定易分解,需現(xiàn)場制備;臭氧在水中消毒持繼性不足,因此需投加少量氯以維持消毒余量。
(三)臭氧消毒工藝的尾氣處理
臭氧尾氣一般采取吸附方法回收,然后集中處理。目前采用熱分解法和吸附法處理。熱分解法是將臭氧尾氣加熱到300℃分解為氧氣的方法;吸附法是用活性碳吸附器吸附臭氧尾氣,再加熱活性碳使臭氧分解的方法。
(四)臭氧持續(xù)消毒方法
為了維持管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力,使用臭氧消毒的同時還需聯(lián)合使用作用時間長的其他消毒劑,例如氯、氯胺或二氧化氯等。
四、紫外線與氯胺的組合工藝
紫外線與氯胺的組合工藝可以充分發(fā)揮二者消毒的優(yōu)勢,通過紫外線消毒提高飲用水的消毒效果,氯胺保證管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率。這種組合工藝降低了消毒副產(chǎn)物的生成,提高了消毒效率,特別是提高了對隱孢子蟲和抗氯性致病細(xì)菌的殺滅效果。國內(nèi)的一些水源含氨氮量較高,導(dǎo)致氯消毒演變?yōu)槁劝废?,而等量的加氯條件下,氯胺消毒效率是氯消毒效率的1/80―1/100,故導(dǎo)致實際的消毒效果不能達(dá)到最優(yōu),管網(wǎng)中細(xì)菌仍大量存活。這種情況下采用紫外線消毒就可以彌補(bǔ)原水氨氮較高帶來的消毒問題,保障供水的微生物安全性。此外,一些原水中氨氮較低,為避免采用加氨系統(tǒng),人們慣常采用游離氯消毒。這種情況下,采用紫外線后變成紫外線氯復(fù)合消毒工藝,這樣可以降低維持管網(wǎng)所需的余氯量,從而減少加氯量和消毒副產(chǎn)物。
紫外線與氯胺的組合消毒工藝由于其安全、高效,被認(rèn)為是最佳的消毒工藝。但由于紫外線消毒仍然是一項新技術(shù),需要投入更多的研發(fā)力量,對紫外線及其組合消毒技術(shù)的特點和優(yōu)缺點充分研究。
五、高錳酸鉀復(fù)合藥劑與粒狀活性炭聯(lián)用新技術(shù)控制飲用水氯化消毒副產(chǎn)物
活性炭對三鹵甲烷等鹵代物前驅(qū)物質(zhì)的去除能力已經(jīng)為廣泛的實踐所證實,它主要取決于水質(zhì)條件,如活性炭種類、有機(jī)物負(fù)荷、水力條件和接觸時間等。近年來,哈爾濱建筑大學(xué)的李圭白院士和馬軍教授經(jīng)過多年的研究證實,高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理可以有效降低飲用水氯化消毒過程中產(chǎn)生的鹵代有機(jī)物和致突變物質(zhì),并能夠良好控制氯化過程中氯酚的生成。現(xiàn)在,通過將高錳酸鉀復(fù)合藥劑和粒狀的活性炭相結(jié)合對水進(jìn)行處理,然后再加上氯消毒,就可以發(fā)現(xiàn)原本水中的鹵代物被全部的去除了,而且新生的微量有機(jī)物中也沒有產(chǎn)生鹵代物,并且含量都非常低,都不會對人體產(chǎn)生危害。對其原因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀符合藥劑與活性炭的成分中都含有能夠去除鹵代物的前驅(qū)物質(zhì),并且在兩者聯(lián)合之后,對水中的有機(jī)物的去除效率比它們在單獨使用的情況下的效率要高很多。二者對于有機(jī)物的去除具有很高的協(xié)同作用,從而有效地保證了水的安全性。
結(jié)束語
水自古以來和人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān),隨著從古到今科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,給水消毒技術(shù)正在從單一化、簡單化走向聯(lián)合化、系統(tǒng)化,新消毒技術(shù)的研究與發(fā)展則更以人與自然和諧共處、注重環(huán)境保護(hù)為基礎(chǔ)。給水處理的消毒技術(shù)應(yīng)該從傳統(tǒng)、單一的消毒工藝向組合式消毒工藝發(fā)展,各種工藝取長補(bǔ)短,多屏障保證人們健康和生存環(huán)境。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:羅茨風(fēng)機(jī);軸承溫度高;電流高;濕法脫硫;火電廠 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TH48 文章編號:1009-2374(2016)02-0075-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.02.037
羅茨風(fēng)機(jī)是一種容積式壓縮風(fēng)機(jī),其核心部件為包括主、從動軸,葉輪和齒輪的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。因其具有結(jié)構(gòu)簡單、風(fēng)機(jī)內(nèi)腔不需要油、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于石化、電力、冶煉、食品和污水處理等諸多領(lǐng)域。羅茨風(fēng)機(jī)是電廠濕法脫硫工藝的關(guān)鍵設(shè)備之一,火電廠鍋爐系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫方式時,大多采用羅茨風(fēng)機(jī)為吸收塔鼓入足量空氣,用以氧化吸收塔漿液內(nèi)亞硫酸鈣,促使其生成易于后處理的二水硫酸鈣。羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司信陽項目部#4脫硫系統(tǒng)采用長沙鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的三葉式羅茨風(fēng)機(jī),型號為ASF300,額定電流為49.4A,軸承在線監(jiān)測跳閘設(shè)定溫度為98℃,實際運(yùn)行中羅茨風(fēng)機(jī)電流為43A,高于其長期正常運(yùn)行值(30~32A)。冬季時室溫較低,羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況良好(室溫5℃時,羅茨風(fēng)機(jī)前軸承在80℃左右),而到了夏季,當(dāng)室溫達(dá)到30℃以上時,羅茨風(fēng)機(jī)前軸承隨著室溫上升超過設(shè)定跳閘溫度。為避免跳閘,機(jī)組人員在機(jī)殼上加裝噴淋水降溫作為應(yīng)急處理措施,但運(yùn)行中衛(wèi)生狀況較差,沒有從根本上解決問題。
1 解體檢查
為了從根本上解決羅茨風(fēng)機(jī)電流高軸承高溫問題,我們對其進(jìn)行了解體檢查,解體檢查前,我們從風(fēng)機(jī)本身查找原因,推測可能有以下四種可能:(1)風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙發(fā)生變化,葉輪可能與墻板有輕微的摩擦,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力大、電流高,摩擦生成的熱量傳遞至軸承處,導(dǎo)致軸承發(fā)熱;(2)軸承自身出現(xiàn)了問題;(3)軸承與軸以及軸承室的配合出現(xiàn)了較大的間隙配合導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重;(4)軸承室中油質(zhì)量較差,無法在軸承高速運(yùn)行中形成油膜,軸承滾子出現(xiàn)輕微干摩擦導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重。
解體后與推測對比如下:(1)風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙相對于上次檢修后發(fā)生了變化,主動葉輪和前墻板間隙為0.30mm,小于0.40~0.60mm的裝配要求,前墻板上存在輕微摩擦痕跡,存在導(dǎo)致軸承發(fā)熱的可能;(2)解體后的軸承質(zhì)量較好,未發(fā)現(xiàn)滾子和滾道磨損現(xiàn)象,保持架完好無磨損,排除軸承自身問題原因;(3)軸與軸承內(nèi)圈配合部位存在嚴(yán)重磨損現(xiàn)象,軸與軸承內(nèi)圈已成為間隙較大的間隙配合,存在發(fā)熱的可能性;(4)軸承室中的油位較高,將油脂放出檢查時發(fā)現(xiàn)油脂顏色較黑,判斷為軸承長期溫度較高,油脂在高溫下易變質(zhì),變質(zhì)后的油脂性能下降,能進(jìn)一步引起軸承發(fā)熱,形成惡性循環(huán)。對風(fēng)機(jī)葉輪檢查后發(fā)現(xiàn)葉輪狀態(tài)良好,未有磨損的痕跡,考慮到未有動平衡機(jī),因條件受限,未對其進(jìn)行動平衡試驗即回裝;對風(fēng)機(jī)齒輪檢查后發(fā)現(xiàn)齒輪原材質(zhì)為20CrMnTi合金鋼,材質(zhì)較好,在使用中齒輪未發(fā)生磨損以及斷齒現(xiàn)象,未對齒輪進(jìn)行調(diào)整;軸承室油箱內(nèi)每個軸承處均有一個甩油盤,固定在葉輪末端,隨著軸一起旋轉(zhuǎn)將油甩至軸承上,讓軸承充分,有兩個甩油盤發(fā)生損壞,采用3mm厚鋼板按照原來甩油盤尺寸重新制作兩個甩油盤;檢查風(fēng)機(jī)軸承鎖緊螺母止退鎖片,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)多次使用,鎖片已經(jīng)失效,無法起到防止鎖緊螺母松脫的功效,為防止運(yùn)行中軸承鎖緊螺母松脫,更換全部失效止退縮片;檢查軸承室油箱殼體冷卻水管路內(nèi)較多水銹,對其震打后注入稀草酸溶液,待其充分反應(yīng)后,將草酸倒掉,重新注入清水,清洗干凈,保證冷卻水環(huán)路的暢通。
2 初步處理
2.1 處理方案
對軸磨損處進(jìn)行噴涂處理,噴涂后軸承內(nèi)圈與軸為0.02mm緊力的緊配合,軸承雖然無損壞,但從長期運(yùn)行方面考慮,仍然更換了FAG廠家C0間隙22224軸承兩套,NU324軸承兩套,軸承室內(nèi)部油脂進(jìn)行了重新更換,軸承箱骨架油封在經(jīng)受長期高溫后,存在老化現(xiàn)象,全部更換為氟橡膠材質(zhì),保證運(yùn)行中不發(fā)生油滲漏,羅茨風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙進(jìn)行了重新調(diào)整,測量部位如圖1,a1是從動輪葉輪與前墻板間隙,a2是主動輪葉輪與前墻板間隙,b1是從動輪葉輪與后墻板間隙,b2是主動輪葉輪與后墻板間隙,c1是主動輪葉輪與殼體間隙,c2是從動輪葉輪與殼體間隙,d1是主動輪為動力輪時葉輪之間間隙,d2是從動輪為動力輪時葉輪之間間隙,調(diào)整后參數(shù)見表1,符合羅茨風(fēng)機(jī)出廠使用說明書要求標(biāo)準(zhǔn)。
d1:主動輪為動力輪時的測量值;d2:從動輪為動力輪時的測量值。羅茨風(fēng)機(jī)裝配完畢后,我們對風(fēng)機(jī)進(jìn)行中心找正,考慮到風(fēng)機(jī)運(yùn)行中葉輪及軸溫度較高,風(fēng)機(jī)熱膨脹相對于電機(jī)要大,風(fēng)機(jī)較之于電機(jī)要略低,同時為上張口,兼顧到電機(jī)的轉(zhuǎn)速為980r/min,找正結(jié)果需要將徑向與軸向誤差控制在0.10mm內(nèi),本次中心找正百分表架裝在羅茨風(fēng)機(jī)上,最終找正結(jié)果:風(fēng)機(jī)較之于電機(jī)徑向偏差為0.05mm,風(fēng)機(jī)低于電機(jī),軸向誤差為0.07mm,為上張口,符合找正要求。
2.2 試運(yùn)結(jié)果
對風(fēng)機(jī)進(jìn)行送電試運(yùn)行,在運(yùn)行中風(fēng)機(jī)的電流和前軸承溫度曲線如圖2。室溫為20℃情況下,風(fēng)機(jī)前軸承溫度上升較快,電流仍然較大,未等前軸承溫度上升至跳閘溫度98℃時,及時安排風(fēng)機(jī)進(jìn)行停運(yùn)。風(fēng)機(jī)在本次檢修后與檢修前相差不大,檢修中所做調(diào)整未起到明顯效果。
3 再次處理
3.1 制定檢修方案
由于在初步檢修中未查找到風(fēng)機(jī)運(yùn)行中存在問題的根本原因,計劃從如下兩方面考慮:(1)風(fēng)機(jī)前軸承為22224軸承兩套,本次安裝軸承游隙為C0系列,考慮到前軸承發(fā)熱嚴(yán)重,將兩套前軸承更換為游隙為C3系列的FAG軸承;(2)風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙正常情況下,風(fēng)機(jī)前軸承溫度以及電流依然高,對風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管線進(jìn)行排查,羅茨風(fēng)機(jī)出入口管線有可能堵塞或者出口門存在不能全開的現(xiàn)象,若出口管線堵塞將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力壓力增大,出口溫度高,進(jìn)而導(dǎo)致電流高,軸承溫度高。
3.2 處理過程
羅茨風(fēng)機(jī)出口母管后分為四根支管進(jìn)入脫硫吸收塔內(nèi),因出口風(fēng)溫度較高,在風(fēng)機(jī)出口每根支管上加裝氧化風(fēng)減濕水,在對每根支管進(jìn)行拆開檢查時,發(fā)現(xiàn)分叉處堵塞較多垢狀物,其中一根支管已經(jīng)接近于完全堵死,將管道內(nèi)堵塞物清理干凈,同時將垢狀物進(jìn)行化驗,其中亞硫酸鈣成分為0.7%,二水硫酸鈣成分為8.38%,其余成分為碳酸鈣與碳酸鎂,排除了脫硫吸收塔內(nèi)硫酸鈣漿液倒吸至出口風(fēng)管道內(nèi)的可能,此處所結(jié)垢狀物大多為加濕水受熱后析出的水垢。脫硫系統(tǒng)用水有兩路來源:一路是廠內(nèi)循環(huán)工藝水;一路是從水源地來的單向工業(yè)水。工藝水在不斷循環(huán)過程中,水中離子濃度偏高,水中碳酸氫根離子在受到氧化風(fēng)機(jī)出口管道高于70℃的風(fēng)溫作用下,加速轉(zhuǎn)化成碳酸根離子,結(jié)垢板結(jié),堵塞管道。本次檢修對氧化風(fēng)機(jī)出口管線加濕水進(jìn)行改造,將原取自工藝水的加濕水改為從工業(yè)水取水,提高水質(zhì),同時也對減溫加濕水霧化噴嘴進(jìn)行更換,從空心錐型噴嘴更換為螺旋錐型,將噴出水霧更好地霧化,減小霧化后霧滴的直徑,增大了霧滴與熱空氣反應(yīng)面積,能夠更好地起到降溫作用的同時也能減少水垢的生成。將風(fēng)機(jī)前軸承更換為游隙為C3系列的22224軸承兩套,加大游隙軸承,滾子與滾道間隙相對較大,在運(yùn)行中受熱膨脹后,減小軸承滾子和滾道的發(fā)熱量。風(fēng)機(jī)內(nèi)部間隙又重新進(jìn)行了調(diào)整,調(diào)整后的數(shù)據(jù)與上次調(diào)整后的數(shù)據(jù)相同(圖1及表1),回裝完畢后,進(jìn)行找正,找正后的數(shù)據(jù)為風(fēng)機(jī)徑向低于電機(jī)0.05mm,軸向為上張口,誤差為0.06mm,符合找正要求。
3.3 試運(yùn)行結(jié)果
送電后,在室溫為25℃情況下,再次試運(yùn)行,運(yùn)行中數(shù)據(jù)曲線如圖3。
第二次處理后,在室溫為25℃情況下,風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行中前軸承溫度不高于72℃,較之于原來下降大于20℃;電流也由原來的43A左右下降至31A,下降12A左右,既保證了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行,同時也相對于檢修之前更節(jié)能經(jīng)濟(jì)。羅茨風(fēng)機(jī)作為容積式風(fēng)機(jī),羅茨風(fēng)機(jī)的流量幾乎不隨壓力而變化,應(yīng)盡量避免風(fēng)機(jī)出口管線堵塞以及出口閥門不能全開等工作狀態(tài),吸收塔液位每提高1m,氧化風(fēng)機(jī)出口壓力增加10kPa左右,出口風(fēng)溫升高10℃左右,至此已查找到本次羅茨風(fēng)機(jī)前軸承溫度高電流高原因:風(fēng)機(jī)出口管線堵塞導(dǎo)致出口壓力增加,風(fēng)機(jī)出力增大,風(fēng)機(jī)出力增大后電流隨之上升,同時出口管線溫度升高后高溫氣體將熱量傳至葉輪部位,葉輪將熱量通過傳動軸傳至前軸承處;在對出口管線進(jìn)行疏通后,一切數(shù)據(jù)均恢復(fù)正常。
4 結(jié)語
羅茨風(fēng)機(jī)在運(yùn)行一個周期后停機(jī)檢查時,對風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查是設(shè)備管理人員必不可少的一項工作,但對于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管線系統(tǒng)的檢查,大多處于疏于管理的狀態(tài),容易導(dǎo)致管線內(nèi)部結(jié)垢而未得到及時清理。通過提高出口風(fēng)溫減溫水水質(zhì)以及霧化效果,可以在一定程度上減少水垢生成;定期對出口管線進(jìn)行檢查,保證出口管線的暢通,才能保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。
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