鼓泡条件对浸没式中空纤维膜微滤过程膜污染的影响

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1、第39卷第6期北京化工大学学报(自然科学版)Vol．39，No．62012年JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2012鼓泡条件对浸没式中空纤维膜微滤过程膜污染的影响*刘洋王宇丁忠伟刘丽英马润宇(北京化工大学化学工程学院，北京100029)摘要:在不同的鼓泡条件(气体流量、气孔间距和膜丝松弛度)下测定了浸没式中空纤维膜组件在恒通量微滤过程中的跨膜压差。结果表明，增大气体流量能够控制膜污染，但其有效程度随气体流量的增加逐渐减弱，气体流量33为0.15m/h和0.2m/h时!p/!t的

2、值相近;双孔集中分布比分散分布更能控制膜污染，但单孔鼓泡控制效果弱于3双孔集中分布;膜丝的适当松弛有利于控制膜污染，且气体流量越大效果越显著，气体流量为0.1m/h时97%松弛度的污染控制效果最佳。关键词:浸没式中空纤维膜组件;膜污染;鼓泡中图分类号:TQ028.8构型而言，膜丝长度和直径以及放置方式都会影响引言［11］膜污染的形成过程。Wicaksana等比较了50～70膜生物反应器(MBR)是一种占地面积小，处理cm膜丝的微滤过程，发现长膜丝在微滤过程中因为效率高，操作简便的污水处理反应器。该反应器处摆动作用使跨膜压差增长率较低。而气孔的分布情理污水过程包括了传统

3、的生物降解与高效的膜分离况和膜丝的松驰度对微滤过程膜污染的影响研究甚［1－2］微滤工艺。但是膜生物反应器的改进却受制于少。微滤过程中的膜污染。微滤过程中出现的膜孔堵本文遵循从鼓泡方式和膜组件构型角度出发，塞、过滤面积减少、过滤通量下降等问题，不仅使得采用恒跨膜通量的方法，研究不同鼓泡条件下的微［3－4］污水处理量下降，还造成微滤膜的不可逆污染。滤过程跨膜压差随时间的变化规律。因此，应采取必要的措施来控制和缓解浸没式膜生1实验部分物反应器的膜污染现象。控制中空纤维膜微滤过程膜污染的方法主要包1.1实验材料括对滤液进行预处理、对微滤膜适时的进行周期性采用安琪高活性干酵母水

4、溶液模拟污水。酵母反冲洗及化学清洗、对表面进行改性等［5－7］。膜生平均粒径约为4.5μm，在水中呈均一圆球形状。膜物反应器中的微滤过程是在曝气环境下进行的，因组件由6根聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜丝U型此鼓泡方式和膜组件构型成为微滤过程中研究控制分布于直径为2cm的环形圆板构成。膜丝长800膜污染的热点［8］。对于鼓泡方式而言，气体流量、mm，表面平均孔径0.2μm，内外径分别为0.3mm和0.7mm。气孔尺寸、进气间歇时间均会影响膜污染的形成过［9］1.2实验装置程。如Lu等考察了不同气孔直径鼓泡时的微滤图1为浸没式中空纤维膜微滤实验流程图。鼓过程，发现活塞流

5、大气泡利于控制膜污染;刘喆［10］泡条件下实验时，阀门7打开，空气通过直流泵1鼓等考察了膜蒸馏过程中的膜污染，发现间歇进气入气体缓冲罐2中，经过气体转子流量计3进入到频率越高，周期越长，膜污染控制越好。对于膜组件储液槽4底部，气体通过安置在储液槽底部的进气孔6由下至上扰动液层。浸没式中空纤维膜组件5收稿日期:2012－03－22基金项目:北京化工大学自主创新研究项目(ZZ1108)通过蠕动泵9进行恒通量微滤实验。滤液经蠕动泵第一作者:男，1986年生，硕士生9滴入放置于电子天平12上的称量烧杯11中。同*通讯联系人时，由补水烧杯10对微滤槽等速补水。压力传感器E-ma

6、il:dingzw@mail．buct．edu．cn8测量膜丝顶端的真空度，并与电子天平12的读数第6期刘洋等:鼓泡条件对浸没式中空纤维膜微滤过程膜污染的影响·7·一起等时间间隔计入电脑。1—直流式气泵;2—气体缓冲罐;3—气体转子流量计;4—储液1—未鼓泡;2—0.05m3/h;3—0.1m3/h;槽;5—中空纤维膜组件;6—底部进气孔;7—阀门;8—压力传4—0.15m3/h;5—0.2m3/h感器;9—蠕动泵;10—补水烧杯;11—称量烧杯;12—电子天平图2不同气体流量下的微滤过程图1微滤实验流程图Fig．2Microfiltrationprocesswith

7、differentFig．1Schematicillustrationofthemicrofiltrationbubblingconditionsexperimentalsetup膜丝表面形成一定的剪切力，所以当滤液槽底部鼓2结果与讨论泡时，膜污染得以有效控制。图3表示在16min内和110min内在各气体流量下的跨膜压差平均增长2.1不同气体流量下微滤过程的对比率Δp/Δt;可发现鼓泡时Δp/Δt比未鼓泡显著减少。在恒通量的条件下，由达西定律可知，随着滤饼但随气体流量增加其有效程度逐渐减弱，即气体流的累积即滤饼阻力的增大，跨膜压差也随之增大。量增大