涡旋流生物膜-膜生物反应器技术研究

《涡旋流生物膜-膜生物反应器技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文涡旋流生物膜-膜生物反应器技术研究论文作者：孙天雨学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士学科专业：动力工程指导教师：王志强职称：副教授DissertationSubmittedtoForHebeiUniversityofTechnologyTheMasterDegreeofHereIsTheSubjectorSpecialtyYouEngageRESEARCHONVORTEXFLOWBIOFILMMEMBRANEBIO-REACTORTECHNIQUEB

2、ySunTianyuSupervisor:Prof.WangZhiqiangDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2016.12.22关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了

3、解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2016.12.22导师签名：日期：2016.12.22摘要在当前水环境污染日益严重、水资源日益紧张的情况的下，开发城市污水资源化技术，具有重要的现实意义。传统膜生物

4、反应器(MembraneBio-Reactor，MBR)将膜分离技术和活性污泥法有机结合，该工艺出水水质好、占地面积小，主要组成部分为膜组件及生物反应器。目前对于膜生物反应器的技术研究及应用已相当成熟。然而，膜污染严重，运行能耗较高，不仅给操作管理带来不便，更制约了膜生物反应器技术的推广应用。本论文针对传统MBR技术存在的问题，将生物膜法与膜分离技术相结合，在膜管外壁培养微生物，使得微生物可以直接与空气相接触，不但提高了氧气的传质速率，维持微生物的好氧环境，并免于生化曝气，并且降低了系统的运行能耗。将涡旋

5、流技术应用于膜生物反应器，改变传统MBR依靠湍流流体减缓膜污染的方法，通过膜组件结构设计以及液流的脉冲扰动，使膜组件中流体在较低雷诺数下形成涡旋流态，强化污染物的传质效果，减缓膜污染，同时降低了系统运行能耗。制作了膜生物反应器实验装置和PIV（ParticleImageVelocimetry，PIV）涡旋流测定试验装置，利用数值模拟分析技术，对膜生物反应器中涡旋流的形成过程及影响因素进行研究；采用涡旋流生物膜-膜生物反应器，对生活污水进行30d连续运行处理，考察了该技术污水处理效果及系统运行能耗。涡旋流形

6、成过程的研究结果表明，采用膜管管径10mm、管长300mm的膜组件进行试验，调节进水加压设备，使进水脉冲频率为1Hz，当进水加压设备将进水水速增至0.5m/s时，雷诺数Re约650，在300mm长的膜管内形成了稳定涡旋，膜管内流体形成了较好的涡旋波流场；继续增大膜管内流体流速；当流速达到0.9m/s，此时雷诺数Re为1800，涡旋结构开始破坏。涡旋流生物膜-膜生物反应器采用膜孔径为48μm的膜管，利用装置进行30天的生活污水处理实验，系统出水CODCr平均值为38mg/L，NH3-N平均值为3.8mg/L

7、，对CODCr和NH3-N去除率分别为91%和88%。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)水质标准要求。试验结果表明，涡旋流生物膜-膜生物反应器处理单位体积生活污水的平均3，处理单位重量COD能耗约为0.8-1.2kWh/mCr能耗为2.0-2.7kW/h.kgCOD。技术经济比较分析表明涡旋流MBR法系统运行能耗较传统的膜生物反应器降低约30%。关键词：膜生物反应器；涡旋波流场；PIV系统；CFD数值模拟计算；低能耗IABSTRACTCurrently,thewate

8、renvironmentpollutionisseriouslyincreasingandwaterresourcesareincreasinglystrained.Underthissituation,thedevelopmentofurbansewagereusetechnologyhasgotmuchsignificance.TraditionalMembranebioreactor(MBR)hascombinedthe