浸沒(méi)式中空纖維膜組件優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究.pdf

1、浸沒(méi)式中空纖維膜以其填充密度高、可自支撐、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、可反洗等特點(diǎn)在水資源回用領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，但是膜污染成為其推廣和發(fā)展的瓶頸。本研究試圖從膜組件優(yōu)化設(shè)計(jì)角度來(lái)尋求緩解膜污染的方法，并創(chuàng)新性的以試驗(yàn)手段對(duì)影響膜污染的因素---膜組件外形、膜絲長(zhǎng)度、曝氣量進(jìn)行探討分析，主要考察其在減緩膜污染和提高膜通量方面的作用。試驗(yàn)主要通過(guò)對(duì)不同形式組件在酵母溶液中的過(guò)濾特性進(jìn)行比較，并對(duì)靜態(tài)過(guò)濾和曝氣強(qiáng)化過(guò)濾兩種情況分別進(jìn)行考察。膜組

2、件形式包括直形單端出水、直形雙端出水以及U形，長(zhǎng)度涉及20cm、40cm、60cm、80cm、100cm、120cm、140cm等幾個(gè)有效尺寸。
　　 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：曝氣在提高膜通量及延緩膜污染方面的作用明顯，組件越長(zhǎng)，曝氣作用越明顯。然而曝氣量并不是越大越好，而是存在最佳值，本試驗(yàn)條件下最佳曝氣量在10～16L/min之間。試驗(yàn)表明：在實(shí)際應(yīng)用中以靜態(tài)過(guò)濾為主的工藝形式如連續(xù)膜過(guò)濾工藝，以及凈水過(guò)濾裝置中的膜組件，選擇U形組件較有

3、優(yōu)勢(shì)，但纖維不宜過(guò)長(zhǎng)。纖維在60～100cm之間時(shí)，U形組件高通量?jī)?yōu)勢(shì)較明顯。而以曝氣強(qiáng)化過(guò)濾為主的工藝形式如浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器，組件為20～60cm之間時(shí)，選用U形組件較適合，對(duì)于60～140cm之間的組件選擇單端出水形式較適合，曝氣環(huán)境下過(guò)濾的工藝形式根據(jù)曝氣量大小，可以適當(dāng)延長(zhǎng)膜組件長(zhǎng)度。
　　 本文還對(duì)中空纖維膜組件外形影響系數(shù)Φ進(jìn)行定義，分析發(fā)現(xiàn)靜態(tài)過(guò)濾時(shí)，Φ值差異明顯，而曝氣環(huán)境下，各種形式組件的外形影響差異減小，曝

4、氣拉近了出水方式的不同對(duì)通量造成的差異。故以靜態(tài)過(guò)濾為主的工藝形式選用膜組件時(shí)，應(yīng)更加注意膜組件結(jié)構(gòu)形式的選擇。
　　 本文通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種方法分別對(duì)影響膜污染的因素進(jìn)行了考察。正交試驗(yàn)中采用的膜絲均較短，故此時(shí)曝氣的作用不如膜組件外形、尺寸對(duì)膜污染的影響大。響應(yīng)曲面試驗(yàn)采用的膜絲均較長(zhǎng)，結(jié)果表明曝氣大于膜絲長(zhǎng)度對(duì)膜污染的影響。對(duì)比兩種試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)尺寸較短組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)更有意義，曝氣對(duì)較長(zhǎng)組件作用更明