探析鼓泡对浸没式中空纤维膜微滤过程强化作用的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文鼓泡对浸没式中空纤维膜微滤过程强化作用的研究姓名：卢彦申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：丁忠伟20080604摘要鼓泡对浸没式中空纤维膜微滤过程强化作用的研究中空纤维膜微滤过程现已广泛应用于水处理领域，特别是浸没式中空纤维膜组件的应用。其中膜生物反应器技术作为一种新型水处理技术，其综合了膜处理技术和生物处理技术的优点，而膜污染是一个亟待解决的关键问题，它极大地限制了膜生物反应器的进一步广泛应用。采取鼓入气泡的方法，利用气体流过膜表面产生的剪切作用和尾流作用可有效解决膜污染问题，提高跨膜

2、通量，而且在膜生物反应器中同时完成了曝气作用。本工作以酵母颗粒——水悬浮液为过滤料液，在鼓泡作用下考察恒通量死端过滤的压差增长速率。通过采用新型的浸没式中空纤维膜组件，将上升的气泡限制在膜丝周围，并可产生大气泡运动，相比于传统的浸没式膜组件体现出更多的优点，有更好的污染抑制效果。实验中通过改变膜组件底部气孔尺寸，分别考察了不同鼓泡气量下膜两侧压差的增长速率。在一定的鼓入气量下，大尺寸气孔易于产生较大尺寸的气泡，且气泡数量密度小。随着气孔尺寸的增大，当气孔尺寸超过某一临界值时，气泡流型由小气泡群运动转变为单1子弹头型大

3、气泡运动。膜组件底部气孔尺寸通过影响气泡的形态和运动形式，进而对膜污染产生重要影响。鼓泡对膜污染的控制作用不仅取决于气孔尺寸的大小，还依赖于料液颗粒浓度和鼓入气量大小。实验结果表明，当鼓入气量较小时，大尺寸气北京化工大学硕士学位论文孔产生的气泡运动对膜污染有较好的抑制作用；当鼓入的气量较大或过滤料液颗粒浓度较低时，小尺寸气孔产生的小气泡群运动对压差增长速率的控制效果与大尺寸气泡的作用相差不大。临界通量测定实验亦证明了这一结论。实验中还分别考察了料液颗粒浓度、过滤通量、鼓入气量对跨膜压差随时间增长速率的影响。结果表明，

4、颗粒浓度越高，过滤通量越大，鼓入气量越小，跨膜压差随时间的增长速率越快。·通过酵母颗粒——水悬浮液恒压过滤实验，测定出滤饼比阻，．与过滤压强差△P间的关系式，并用于过程的模拟计算。利用Hagen．Poiseuille方程、过滤基本方程建立数学模型，模拟计算死端中空纤维膜恒通量的微滤过程。通过引入反向扩散系数D这一参数，表征出鼓泡引起的两相流动对膜表面堆积滤饼颗粒的反向扩散作用。并模拟计算出鼓泡作用下，不同条件微滤过程的压差增长速率，及通量、压差沿膜丝的分布情况。关键词：鼓泡，膜污染，中空纤维膜组件，膜生物反应器，模型

5、II摘要STUDYONTHEBUBBLINGENHANCEMENTOFMICROFll月RATIONINSUBMERGEDHOLLOWFIBERMEMBRANEMODULEABSTRACTHollowfibermemb啪emicrofiltrationhaSbeenwidelyappliedi11wastewatertreatment．Recently'inthisfield，thereisastrIDngn?endt0usesubmergedmembranesaS矗ltrationmedi啪．HbweVer’ttl

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7、m句orstrategytocontrolmembranefouling．TheinputgaSisnotonlyusedaSanalleviator'butalsoeasilyseparatedf-romtheprocessstre锄．Insomehybridmembraneprocess，such嬲membranebioreactorS(MBR)，gaSspa唱ingisrequiredforaeration，thereforeitSenresadoubIepu叩ose．111isstudyproposedano

8、Velsubme玛edhollowfiberme瑚Ibranemoduletobettercontrolmembranefoulingingasbubblingenhancedmicro矗ltration．UsmgyeastaSmodelparticleiIlwater’ⅡleperformanceofthismodulewaStestedby