折板膜生物反应器膜污染延缓性能及机理研究

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1、犬？ｉｌ嫂大ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＯＴＣＯＧＹＩＦＥＨＮＯＬ硕士芽位记文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ折板膜生物反应器膜污染延缓性能及机理研究环境工程学科专业作者姓名张建鹏张掉民教授指导教师答辩日期２０１５年６月硕士学位论文折板膜生物反应器膜污染延缓性能及机理研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｆｏｕｌｉｎｇｐｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｉｎａｆｏｌｄｅｄｐｌａｔｅＭＢＲ作者

2、姓名：张建鹏学科、专业：环境工程学号：２１２１８０５９指导教师：张掉民教授完成日期：２０１５年６月太ｉ理工大含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的

3、说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：抓ｆｅＭ物望ｆｆｅ设足ｉ廣，後；作者签名：日期：二］＾年＿ｉ＿月ｊｉ—日大连理工大学硕士学位论文．摘要膜污染是膜生物反应器亟需解决的关键问题。在浸没式平板膜生物反应器中，作为其核心组成部分的平板式膜组件因具有较低的抗污染性能需要频繁清洗和更换，这会显著增加膜生物反应器的运行成本。膜构型优化可以增强平板膜组件的抗污染能力，但目前通过构型优化设计的膜组件多存在装填密度较低的问题。正基于此，通过平板膜构型一优化，设计种不降低

4、膜组件装填密度、结构简单且能有效减缓膜污染的新型膜组件就显得十分迫切。本研宄改进平板膜组件一，设计种新型折板膜组件，以期望通过改善膜面流体力学性能的方式来达到有效减缓膜污染的目的。为此，通过恒压膜过滤实验对折板膜组件的竖直倾角进行优化，应用粒子图像测速（ＰＩＶ）技术对折板膜面附近的流场特性进行表征，并考察操作条件（曝气强度、酵母悬浮液浓度、跨膜压力、膜间距及曝气位置）对折板膜过滤性能的影响，以期望通过特征参数优化和影响因素考察来最大程度地提高折板膜组件的抗污染性能。此外，还通过折板膜组件在膜生物反应器（ＭＢＲ）中

5、的恒流短期运行实验考察折板膜组件的抗污染性能和出水效果，以期望为折板膜生物反应器的工程应用提供技术支持。折板膜组件的竖直倾角优化实验表明，相对于平板膜组件，折板膜组件能够大幅提°高膜通量，且竖直倾角为１５的折板膜组件能够获得５７．７％的最高稳定通量提升幅度。°ＰＩＶ流场测试结果表明，竖直倾角为１５的折板膜面存在最大面积的高流速、强瑞流以及°多旋祸区域，这被认为是竖直倾角为１５的折板膜组件能够最大限度延缓膜污染的机理所在。操作条件对折板膜过滤性能的影响实验表明，在本研究所用的操作条件下，较高的曝气强度、较低的酵

6、母悬浮液浓度和较高的过膜压力（ＴＭＰ）有利于折板膜组件获得较传统平板膜组件更高的稳定通量提升幅度，折板膜；同时，当膜间距为３０ｍｍ时组件能够获得１０％以上的最高稳定通量提升幅度，且膜组件正下方曝气的稳定通量比侧下方曝气更高。此外，折板膜组件在膜生物反应器中的恒流短期运行实验表明，折板膜生物反应器＋－的ＴＭＰ上升速率约为平板膜生物反应器的０，．４倍对ＣＯＤａ和ＮＨ４Ｎ的去除率分别能达到９０％以上和８０％以上，且其单位产水能耗低于平板膜生物反应器。关键词：膜污染；折板膜；构型优化定通量；流体力学特性；稳－－

7、１折板膜生物反应器膜污染延缓性能及机理研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｆｏｕｌｉｎｍｉｔｉａｔｉｏｎｐｇｇｉｎａｆｏｌｄｅｄｌａｔｅＭＢＲｐＡｂｓｔｒａｃｔＭｅｍｂｒａｎｅｆｏｕｌｉｎｇｉｓａｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｕｒｇｅｎｔｌｙｉｎＭＢＲ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｃｏｒｅａｒｔｏｆｓｕｂｍｅｒｅｄｆｌａｔｓｈｅｅｔＭＢＲｔｈｅｆｌａｔｓｈｅｅｔｍｅ

8、ｍｂｒａｎｅｍｏｄｕｌｅｕｓｕａｌｌｎｅｅｄｓｐｇ，ｙｆｒｅｕｅｎｔｍｅｍｂｒａｎｅｃｌｅａｎａｎｄｅｌａｃｅｍｅｎｔｅｔｏｓｒｅａｔｉｖｅｌｏｗａｎｔｉｆ