渦旋波膜生物反應器的剪應力分布及傳質(zhì)強化.pdf

1、渦旋波膜生物反應器是將渦旋波流動與膜生物反應器技術相結(jié)合，利用渦旋波流動在雷諾數(shù)較小的層流狀態(tài)下良好的局部混合特性，產(chǎn)生強制對流，加快動量交換速率，達到增強傳質(zhì)的目的。而且其剪切應力和能量消耗與傳統(tǒng)的依靠湍流來強化氣液傳質(zhì)相比要小得多，提高了微生物細胞在膜生物反應器中的存活率，解決了傳統(tǒng)膜生物反應器堵塞和濃差極化等問題，有很重要的研究價值。 本文通過實驗的方法對渦旋波膜生物反應器進行傳質(zhì)性能測試，并利用數(shù)值模擬的手段對反應器內(nèi)

2、的剪應力分布等參數(shù)進行了計算，主要內(nèi)容如下： 建立渦旋波膜生物反應器實驗裝置，本反應器為間歇式反應器。對不同槽道結(jié)構(gòu)進行冷模傳質(zhì)實驗，并用反應器對人工合成廢水進行生化處理，對生化反應過程中的傳質(zhì)性能進行測試，不同時刻出水處理效果通過測試化學需氧量(COD)值來衡量。通過對實驗結(jié)果的分析，可以得出：①渦旋波流動可以顯著增強氣液傳質(zhì)效果，相對于穩(wěn)定流動而言體積傳質(zhì)系數(shù)kLa平均增幅為26.67﹪；②減小折流間距L可以進一步強化傳質(zhì)

3、效果，折流間距越小，kLa值越大，強化效果越顯著，L與kLa平均增幅符合對數(shù)形式增長關系：kLa(﹪)=-14.537Ln(L)+79.846；③不同槽道結(jié)構(gòu)中Re數(shù)對kLa都具有顯著性影響。在此基礎上對渦旋波在層流流動下強化傳質(zhì)的機理進行了分析。 通過對渦旋波膜生物反應器中的兩相流流場進行數(shù)值模擬，系統(tǒng)地研究了反應器內(nèi)的剪應力的分布規(guī)律：①壁面、渦心、旋渦生成處及非旋渦生成區(qū)的剪切應變依次降低；②隨著Re數(shù)的增大，擴張區(qū)內(nèi)剪