鼓泡對(duì)浸沒(méi)式中空纖維膜微濾過(guò)程強(qiáng)化作用的研究.pdf

1、中空纖維膜微濾過(guò)程現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，特別是浸沒(méi)式中空纖維膜組件的應(yīng)用。其中膜生物反應(yīng)器技術(shù)作為一種新型水處理技術(shù)，其綜合了膜處理技術(shù)和生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而膜污染是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，它極大地限制了膜生物反應(yīng)器的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。采取鼓入氣泡的方法，利用氣體流過(guò)膜表面產(chǎn)生的剪切作用和尾流作用可有效解決膜污染問(wèn)題，提高跨膜通量，而且在膜生物反應(yīng)器中同時(shí)完成了曝氣作用。 本工作以酵母顆?！畱腋∫簽檫^(guò)濾料液，在鼓泡作用

2、下考察恒通量死端過(guò)濾的壓差增長(zhǎng)速率。通過(guò)采用新型的浸沒(méi)式中空纖維膜組件，將上升的氣泡限制在膜絲周圍，并可產(chǎn)生大氣泡運(yùn)動(dòng)，相比于傳統(tǒng)的浸沒(méi)式膜組件體現(xiàn)出更多的優(yōu)點(diǎn)，有更好的污染抑制效果。 實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變膜組件底部氣孔尺寸，分別考察了不同鼓泡氣量下膜兩側(cè)壓差的增長(zhǎng)速率。在一定的鼓入氣量下，大尺寸氣孔易于產(chǎn)生較大尺寸的氣泡，且氣泡數(shù)量密度小。隨著氣孔尺寸的增大，當(dāng)氣孔尺寸超過(guò)某一臨界值時(shí)，氣泡流型由小氣泡群運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱我蛔訌楊^型大氣

3、泡運(yùn)動(dòng)。膜組件底部氣孔尺寸通過(guò)影響氣泡的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)而對(duì)膜污染產(chǎn)生重要影響。 鼓泡對(duì)膜污染的控制作用不僅取決于氣孔尺寸的大小，還依賴于料液顆粒濃度和鼓入氣量大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鼓入氣量較小時(shí)，大尺寸氣孔產(chǎn)生的氣泡運(yùn)動(dòng)對(duì)膜污染有較好的抑制作用；當(dāng)鼓入的氣量較大或過(guò)濾料液顆粒濃度較低時(shí)，小尺寸氣孔產(chǎn)生的小氣泡群運(yùn)動(dòng)對(duì)壓差增長(zhǎng)速率的控制效果與大尺寸氣泡的作用相差不大。臨界通量測(cè)定實(shí)驗(yàn)亦證明了這一結(jié)論。實(shí)驗(yàn)中還分別考察了料液顆

4、粒濃度、過(guò)濾通量、鼓入氣量對(duì)跨膜壓差隨時(shí)間增長(zhǎng)速率的影響。結(jié)果表明，顆粒濃度越高，過(guò)濾通量越大，鼓入氣量越小，跨膜壓差隨時(shí)間的增長(zhǎng)速率越快。 通過(guò)酵母顆?！畱腋∫汉銐哼^(guò)濾實(shí)驗(yàn)，測(cè)定出濾餅比阻r與過(guò)濾壓強(qiáng)差△P間的關(guān)系式，并用于過(guò)程的模擬計(jì)算。 利用Hagen-Poiseuille方程、過(guò)濾基本方程建立數(shù)學(xué)模型，模擬計(jì)算死端中空纖維膜恒通量的微濾過(guò)程。通過(guò)引入反向擴(kuò)散系數(shù)D這一參數(shù)，表征出鼓泡引起的兩相流動(dòng)對(duì)膜表面