一體式膜-生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及水動力學(xué)的研究.pdf

1、一體式膜—生物反應(yīng)器(SubmergedMembraneBioreactor，以下簡稱SMBR)，是在氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器基礎(chǔ)上改進的一種高效的生物處理與膜分離技術(shù)結(jié)合的反應(yīng)器。 通過分析反應(yīng)器流體力學(xué)特性的重要特征參數(shù)：氣含率、液體循環(huán)速度和液相體積傳質(zhì)系數(shù)及影響它們的相關(guān)因素：結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)和混合液參數(shù)，并結(jié)合工程放大中的實際要求，對反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化改進設(shè)計。 通過對SMBR的曝氣裝置優(yōu)化的試驗，結(jié)果表明：(

2、1)流態(tài)特性試驗：反應(yīng)器的流態(tài)特性非常近似于完全混合流。相比之下，孔徑較小的穿孔管條件下的反應(yīng)器的流態(tài)與完全混合流偏離較大。(2)充氧性能試驗：三種穿孔管充氧性能相差不大，與一般中孔曝氣管的性能相當(dāng)?？讖捷^大的穿孔管充氧性能要優(yōu)于孔徑小的穿孔管。(3)清水動力學(xué)試驗：三種穿孔管條件下，膜間液體上升流速隨著升流區(qū)曝氣強度的增大呈現(xiàn)先上升后趨于穩(wěn)定值的現(xiàn)象，低曝氣強度時開孔直徑越大膜間上升流速越高，高曝氣強度時三種穿孔管的膜間上升流速趨于一

3、致；從提高膜間上升流速控制膜污染的角度來看，孔徑較大的穿孔管較優(yōu)；本反應(yīng)器存在一個經(jīng)濟曝氣強度，約為100m3/m2/h，與之對應(yīng)的膜間上升流速穩(wěn)定值約為0.43m/s。(4)高通量膜過濾試驗：大孔徑的穿孔管更有利于防止污泥在膜面的沉積，從而減輕膜污染。 對SMBR中試裝置中的膜組件，通過在不同曝氣強度和不同污泥濃度條件下的臨界通量試驗，得出：(1)在特定的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和一定的污泥濃度條件下，曝氣強度是影響臨界通量的主要參數(shù)。當(dāng)曝

4、氣強度小于經(jīng)濟曝氣強度時，臨界通量隨曝氣強度的增大而增大；反之，臨界通量趨于穩(wěn)定。(2)在一定的曝氣強度條件下，臨界通量隨污泥濃度的增大呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，但在一定污泥濃度范圍內(nèi)，臨界通量變化不大。(3)在一定的污泥濃度條件下，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)成為影響臨界通量的主要因素。 根據(jù)連續(xù)性方程、動量方程和能量方程，利用Fluent軟件對SMBR進行了流動狀況模擬，獲得了反應(yīng)器升流區(qū)、降流區(qū)及局部區(qū)域的靜壓分布、液體循環(huán)速度和氣含率的變化規(guī)律