动态反向Cl-驱动的泥调节和脱水整合
Xiujia You1, Hanmin Zhang2, Hongjun Lin3
1Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering (Ministry of Education, MOE), School of Environmental Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian, 116024, China.
这项研究引入了一种新型前透 (FO) 系统,使用紫外线/电氧化处理废物活性污泥 (WAS),通过减少凝污垢,显著提高脱水效率. 该方法针对细胞外聚合物物质 (EPS) 来增强水流量并最大限度地降低过阻力.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 水处理技术 水处理技术
- 膜科学 膜科学 膜科学
背景情况:
- 凝污染严重限制了前方透 (FO) 处理废物活性污泥 (WAS) 的效率.
- 细胞外聚合物物 (EPS),特别是蛋白质和多糖,是FO系统中凝污染的关键因素.
- 现有的方法难以有效地减轻污染,阻碍了污泥脱水性能.
研究的目的:
- 开发和评估一种新型的FO系统,与现场紫外线/电氧化 (UV/E-Cl) 集成,用于同时进行WAS调节和脱水.
- 研究UV/E-Cl处理通过准EPS来减轻凝污染的机制.
- 提供定量热力学证据,证明拟议系统在降低过阻力方面的有效性.
主要方法:
- 一个新的FO系统,采用了由动态逆离子 (Cl−) 驱动的现场UV/E-Cl处理.
- 密度功能理论 (DFT) 模拟用于分析蛋白质-多糖相互作用和网络形成.
- 接口热力学来量化污染物粘附能量和水发生状态.
- 与对照组相比,对水流和过阻力的实验评估.
主要成果:
- 与对照组相比,UV/E-Cl辅助的FO系统实现了614%的水流量增加.
- 过阻力降低了数量级,这归因于EPS中蛋白质和多糖分的向分解.
- DFT模拟揭示了驱动交叉连接网络形成的特定配置,而接口热力学显示,污染剂粘附能量下降了97.51%.
- 在网络孔内,水的出现状态从受限到自由水的显著转变被确定为污染减轻的主要因素.
结论:
- 拟议的UV/E-Cl辅助FO系统为同时进行WAS调节和脱水提供了高度有效的解决方案.
- 针对性地破坏EPS交叉链接和改变水存在状态是减少污染的主要机制.
- 这项研究为克服FO过程中的凝污染提供了关键的定量热力学见解.
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