基于CFD的超薄平板膜MBR流态模拟及优化分析

随着MBR的广泛应用,为控制膜污染导致高运行成本问题,优化新型平板膜MBR的曝气条件成为目前的一个研究热点。本研究通过使用CFD Fluent软件,结合多相流模型和湍流模型进行超薄平板膜MBR的高质量流态模拟,量化膜面剪切力,并从流场及膜污染角度分别对3种气水比(10∶1、15∶1和20∶1)工况下的MBR进行了优化分析,选择出超薄平板膜MBR的最优气水比。研究结果表明,膜片之间的流速分布均存在中间大、两侧小的不均匀性,且单个膜面剪切力分布与MBR流态特征密切相关,膜面颗粒沉积概率与剪切力均值呈负相关;对比了以0.1m·s^-1为临界流速的不同曝气下的流场形态分布特性,并综合考虑曝气能耗及膜面冲刷,确定3种气水比中的最优值为15∶1。     

膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望

综述了膜生物反应器（MBR）的研究进展，介绍了其分类及特点、处理机理与MBR运行的影响因素以及膜污染的控制等，并概括了MBR的发展及展望。MBR是近来发展较迅速的一种污水治理设备，具有占地少、能耗低等优点，但也存在一定的缺点，其中膜污染是影响其推广应用的主要因素，目前国内外学者一般都以膜污染作为切入点进行研究，通过改变料液性质、优化操作参数、提高膜清洗效率等方法得以防治膜污染。     

膜生物反应器中的膜污染及其防治

膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是极具前景的新型水处理技术之一，膜污染问题是限制其推广应用的主要障碍。综述了多篇报道并通过对膜污染的成因及机理的分析，指出膜污染防治中需要重点解决的问题，并探讨了膜污染防治技术中需要进一步研究的方向。     

机械清洗法对MBR膜泥饼层的影响

膜污染是制约MBR发展的瓶颈。考察投加ABS颗粒对MBR膜组件上膜泥饼层的影响,并设对照实验。结果表明,对照MBR膜通量下降速度快,膜污染严重,膜表面上累积厚厚的泥饼层,而在ABS MBR中膜通量下降速度则缓慢的多,且膜上泥饼层积累量则明显少于对照MBR;曝气量越大,颗粒运行的速度也越快,泥饼层被撞落量也越多;颗粒以碰撞角度为45°冲刷膜的情况下,泥饼层掉落效果明显增加;泥饼层包裹的膜丝根数越多,泥饼层的静摩擦力和保持泥饼层不被破坏的力也越大,泥饼层就越难被冲刷掉。SEM照片显示,ABS MBR的膜孔堵塞要严重于对照MBR,表面的褶皱要较对照MBR多。     

气提式内循环膜生物反应器试验研究

针对膜生物反应器存在的膜污染和能耗高的问题,结合气提式内循环和一体式膜生物反应器处理废水的工艺特点,提出圆柱形套筒气提式内循环膜生物反应器。试验结果表明,同等曝气强度和曝气方式下,气提式内循环膜生物反应器中氧传质系数（KLa）高于一般膜生物反应器;膜间水流流速是一般膜生物反应器的1.53～2.44倍,提高了膜面的水力冲刷作用,可减缓膜污染;对反应器膜过滤性能的考察,表明气提式内循环膜生物反应器较一般膜生物反应器有更好的膜过滤性能和抗污染能力。反应器中添加内循环,污泥活性有所下降,但对实际废水的去除效果影响不大,污泥活性较为稳定。     

曝气对MBBR联合管式膜MBR处理生活污水的影响及膜污染分析

采用移动床生物膜反应器(MBBR)联合管式膜构建气提式管式膜MBR体系用以处理生活污水,考察了曝气对污水处理效果、膜内气液流态及膜过程的影响,探讨了污泥特性的变化及其对膜污染过程的影响机制。结果表明,气提式管式膜MBR体系下膜出水DO浓度高于混合液,且随着曝气量由50 L·h⁻¹提高至150 L·h⁻¹,管式膜内气含率由0.33增至0.60并呈“活塞流”流态,操作周期由6~7 d延长至17 d,膜污染速率由1.54 kPa·h⁻¹降至0.21 kPa·h⁻¹,临界通量显著增大;同时,MBBR混合液中EPS总量呈减小趋势,但MBBR内悬浮污泥粒径变小,且膜表面EPS中PN/PS比例显著高于MBBR混合液。膜表面污染阻力构成分析表明,气提式管式膜MBR体系下容易发生膜孔堵塞,膜污染以不可逆污染阻力为主。     

膜生物反应器运行过程的膜污染防治研究进展

膜生物反应器（MBR）作为一种新型的污水处理和回用技术,近年在基础研究和实际应用领域都得到了广泛关注,但是影响其长期稳定运行的膜污染问题却一直没有彻底解决,因此,主要从膜的性质、活性污泥混合液的特性和膜分离操作条件三方面,系统论述了MBR中膜污染的影响因素,总结了国内外减缓膜污染的技术措施,并展望了MBR的发展前景。     

膜生物反应器在水处理中的研究及应用

膜生物反应器（MBR）是通过膜强化生化反应的水处理新技术。本文对MBR的特点、应用类型、水处理机理进行了阐述;综述了该技术在国内外的研究进展以及应用现状;并对MBR存在的问题与应用前景作了讨论,MBR有望在新世纪成为传统水处理方法的一种替代工艺。     

膜生物反应器在水处理中的研究及应用

膜生物反应器(MBR)是通过膜强化生化反应的水处理新技术.本文对MBR的特点、应用类型、水处理机理进行了阐述;综述了该技术在国内外的研究进展以及应用现状;并对MBR存在的问题与应用前景作了讨论,MBR有望在新世纪成为传统水处理方法的一种替代工艺.     

曝气强度对膜污染的影响

混合液浓度的高低及其粒度分布特性是影响膜生物反应器膜污染的重要因素。在一定污泥浓度下,主要考察了曝气强度对污泥絮体粒度分布的影响,以及不同粒度下的膜污染特性。试验结果表明,曝气强度提高,可以起到减缓污泥颗粒在膜表面的沉积作用,但高的错流流速产生的剪切效应使得污泥颗粒变得琐碎,导致细小胶体粒子和溶解性部分增多,增加了膜孔吸附和堵塞的机会,加剧了膜污染的进程。膜污染速率在曝气强度提高初期阶段迅速降低,接着又随曝气强度增加而缓慢升高,在污泥质量浓度为8 g/L的试验条件下,对应的最适曝气强度为84 m3/(m2.h)。     

复合式膜生物反应器膜污染机理研究

通过在膜生物反应器中添加填料,在保持良好出水水质的前提下可有效降低悬浮污泥浓度,从而减轻膜表面的污泥沉积,减轻膜污染。在处理生活污水的试验中,膜表面泥饼层阻力在总阻力中的比例下降到10％,而膜孔吸附阻力中由溶解性有机物所造成的阻力占到83．3％,这表明由于膜表面的污泥沉积降低,膜组件对溶解性有机物的吸附增加,因而应当选择合适的污泥浓度以得到最佳的综合效果。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器性能和膜污染研究

实验研究了好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR的处理性能,并将其与活性污泥膜生物反应器ASMBR进行对比,考察了颗粒污泥在减缓膜污染中所起的作用.好氧硝化颗粒污泥膜生物反应器AGMBR连续稳定运行102 d,系统具有良好的去除有机物和同时硝化反硝化能力,在进水COD和NH+4-N浓度分别为500和200 mg/L时,COD、NH+4-N和TN的去除率分别稳定在86%、94%和45%以上.颗粒污泥有效减缓了膜污染,延长了膜清洗的周期,AGMBR中的膜污染以膜孔堵塞为主,占总阻力的64.81%;滤饼层的阻力为2.1×1012m-1,远小于ASMBR中的16.07×10"m-1;膜清洗周期是相同条件下ASMBR的2.43倍以上;而且AGMBR内不断有新颗粒生成,维持了AGMBR系统性能和运行的稳定.     

膜电解氢自养膜生物反应器还原水中的ClO_4~-

考察了膜电解氢自养膜生物反应器在不同水力停留时间(HRT)和电流强度下对饮用水中ClO4-的去除效果。结果表明,在进水ClO4-浓度和电流强度分别为10 mg/L和300 mA的情况下,HRT从12 h降低到4 h,反应器出水ClO4-浓度随HRT的降低呈增大趋势,但运行稳定后去除率均维持在99%以上,出水pH较进水有所增大,但增加幅度随HRT的缩短而减小。当电流强度从100 mA增加到200 mA时,出水ClO4-浓度随电流强度的增大而减小,稳定运行后出水ClO4-浓度低于4μg/L,出水pH受电流强度变化的影响不大。整个运行过程未检测到中间产物ClO3-和ClO2-的存在。     

膜生物反应器中膜的清洗方法和机理研究

研究了膜生物反应器处理盥洗废水时 ,水力清洗、酸洗、碱洗等不同组合形式对膜的清洗效果。结果表明 ,水力清洗可以较彻底地去除运行初期的膜表面沉积物 ,使膜通量有较大程度的恢复。对运行时间较长的膜来说 ,有机物和微生物是造成膜污染的主要原因。清水冲洗后用 0 0 5 %NaClO浸泡 1h ,再用 0 5 %的H2 SO4浸泡 1h是盥洗废水处理用膜有效的清洗方法 ,清水膜通量可恢复至 1 0 0 %。     

叠式空气隙膜蒸馏组件膜污染实验研究

采用一种具有旋流结构的多层层叠式空气隙膜蒸馏膜组件,以20 g/L氯化钠盐水为热工质,考察在70℃条件下膜污染情况,实验结果表明,一个周期的连续运行和间歇性操作膜表面在高温下较快进入膜污染,8个周期后膜通量下降为初始通量的42%。膜表面有大量黄色附着物,电镜SEM分析显示,膜表面被不均匀堆积的颗粒状污染物及长方体结晶物覆盖,能谱EDS分析,污染物有极少量NaCl结晶的Na、Cl元素,还有O、C、Mg、Cu和Fe等元素。污染膜经5%盐酸溶液清洗后无机垢沉淀被去除,表观效果较好。     

膜基材对动态膜生物反应器性能的影响研究

选用5种滤布作为动态膜生物反应器(DMBR)的膜基材在相同操作条件下进行对比实验,考察反应器运行周期、反冲洗前后过滤压力、膜通量的恢复情况,分析DMBR进出水水质.结果表明,应用DMBR处理模拟生活污水,其中孔径为24μm的涤纶短纤滤布组成的DMBR对COD、氨氮和总氮的去除率分别为90%、80%和48%以上;运行周期...     

不同膜组件应用于重力出水式膜生物反应器的性能比较

通过曝气强度的调节,对2种不同膜组件用于重力出水式膜生物反应器处理生活污水进行可行性研究。结果表明：本重力出水式膜生物反应器的经济曝气强度约为40 m³/(m²·h)。此时对氨氮、COD、浊度的平均去除率分别为：97.8%、90.8%和99.4%。对比膜通量与曝气强度的关系,膜组件A（膜丝材质为聚乙烯,直径0.54 mm,孔径0.4 μm,膜面积为9.0 m²）比膜组件B（膜丝材质为聚偏氟乙烯,直径0.80 mm,孔径0.22 μm,膜面积为12.5 m²）具有更好的经济性,适合于改造为重力出水式膜生物反应器。在线化学清洗方式下,膜组件A可以比膜组件B更快地恢复膜通量。     

膜生物反应器中新型无纺布膜过滤特性及膜污染特征

通过无纺布和聚偏氟乙烯平板膜组件在相同操作条件下的对比实验,研究无纺布膜的过滤特性。结果表明,2种膜的膜生物反应器COD、氨氮平均去除率均＞90%。过膜压力变化表明在长期运行条件下,无纺布可适于作为膜生物反应器的过滤介质,其过滤机理为膜表面滤饼层形成动态膜,从而增强了膜截留能力。膜污染研究表明,无纺布膜阻力主要来自滤饼层（占总阻力的83.6%）,经清洗后膜通量可恢复至94%。扫描电镜显示膜表面滤饼层较厚,结合膜阻力分析结果认为,该滤饼层对膜污染和可逆性影响较大。对膜表面和膜孔中胞外聚合物（EPS）的红外分析证实,其中含有蛋白质和多糖物质,而且组分分析表明蛋白质是膜污染物EPS中的主要组分,在膜孔中的含量比滤饼层中还高。     

陶瓷膜污染过程分析与膜清洗方法优化

采用膜孔径为50 nm的陶瓷膜错流过滤方式,对碱性高浓度有机洗涤废水进行9个周期的膜通量衰减及反向脉冲清洗再生实验研究.通过设计膜污染阻力构成实验,测算膜污染总阻力及其构成比例.实验结果表明,膜固有阻力比例较低,浓差极化污染较弱,Rt和Rc+Rirt污染阻力稳定性较高,膜堵塞形式兼有孔内堵塞和滤饼过滤;选择质量分数0.1％的稀盐酸和0.2％的草酸溶液膜清洗效果均较好,清洗时间为3 min,脉冲时间和频率为3 s/5 s.