折板膜生物反應(yīng)器膜污染延緩性能及機(jī)理研究.pdf

1、膜污染是膜生物反應(yīng)器亟需解決的關(guān)鍵問題。在浸沒式平板膜生物反應(yīng)器中，作為其核心組成部分的平板式膜組件因具有較低的抗污染性能需要頻繁清洗和更換，這會(huì)顯著增加膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行成本。膜構(gòu)型優(yōu)化可以增強(qiáng)平板膜組件的抗污染能力，但目前通過構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)的膜組件多存在裝填密度較低的問題。正基于此，通過平板膜構(gòu)型優(yōu)化，設(shè)計(jì)一種不降低膜組件裝填密度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能有效減緩膜污染的新型膜組件就顯得十分迫切。
　　本研究改進(jìn)平板膜組件，設(shè)計(jì)一種新型折板

2、膜組件，以期望通過改善膜面流體力學(xué)性能的方式來達(dá)到有效減緩膜污染的目的。為此，通過恒壓膜過濾實(shí)驗(yàn)對(duì)折板膜組件的豎直傾角進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用粒子圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)對(duì)折板膜面附近的流場(chǎng)特性進(jìn)行表征，并考察操作條件（曝氣強(qiáng)度、酵母懸浮液濃度、跨膜壓力、膜間距及曝氣位置）對(duì)折板膜過濾性能的影響，以期望通過特征參數(shù)優(yōu)化和影響因素考察來最大程度地提高折板膜組件的抗污染性能。此外，還通過折板膜組件在膜生物反應(yīng)器(MBR)中的恒流短期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)考察折板膜組

3、件的抗污染性能和出水效果，以期望為折板膜生物反應(yīng)器的工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。
　　折板膜組件的豎直傾角優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于平板膜組件，折板膜組件能夠大幅提高膜通量，且豎直傾角為15°的折板膜組件能夠獲得57.7％的最高穩(wěn)定通量提升幅度。PIV流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，豎直傾角為15°的折板膜面存在最大面積的高流速、強(qiáng)湍流以及多旋渦區(qū)域，這被認(rèn)為是豎直傾角為15°的折板膜組件能夠最大限度延緩膜污染的機(jī)理所在。操作條件對(duì)折板膜過濾性能的影響實(shí)驗(yàn)

4、表明，在本研究所用的操作條件下，較高的曝氣強(qiáng)度、較低的酵母懸浮液濃度和較高的過膜壓力(TMP)有利于折板膜組件獲得較傳統(tǒng)平板膜組件更高的穩(wěn)定通量提升幅度;同時(shí)，當(dāng)膜間距為30 mm時(shí)，折板膜組件能夠獲得10％以上的最高穩(wěn)定通量提升幅度，且膜組件正下方曝氣的穩(wěn)定通量比側(cè)下方曝氣更高。
　　此外，折板膜組件在膜生物反應(yīng)器中的恒流短期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，折板膜生物反應(yīng)器的TMP上升速率約為平板膜生物反應(yīng)器的0.4倍，對(duì)CODCr和NH4+-N