一體式膜-生物反應器結構優(yōu)化及水動力學的研究.pdf

1、一體式膜—生物反應器(SubmergedMembraneBioreactor，以下簡稱SMBR)，是在氣升式內循環(huán)反應器基礎上改進的一種高效的生物處理與膜分離技術結合的反應器。 通過分析反應器流體力學特性的重要特征參數(shù)：氣含率、液體循環(huán)速度和液相體積傳質系數(shù)及影響它們的相關因素：結構參數(shù)、操作參數(shù)和混合液參數(shù)，并結合工程放大中的實際要求，對反應器的結構進行了優(yōu)化改進設計。 通過對SMBR的曝氣裝置優(yōu)化的試驗，結果表明：(

2、1)流態(tài)特性試驗：反應器的流態(tài)特性非常近似于完全混合流。相比之下，孔徑較小的穿孔管條件下的反應器的流態(tài)與完全混合流偏離較大。(2)充氧性能試驗：三種穿孔管充氧性能相差不大，與一般中孔曝氣管的性能相當。孔徑較大的穿孔管充氧性能要優(yōu)于孔徑小的穿孔管。(3)清水動力學試驗：三種穿孔管條件下，膜間液體上升流速隨著升流區(qū)曝氣強度的增大呈現(xiàn)先上升后趨于穩(wěn)定值的現(xiàn)象，低曝氣強度時開孔直徑越大膜間上升流速越高，高曝氣強度時三種穿孔管的膜間上升流速趨于一

3、致；從提高膜間上升流速控制膜污染的角度來看，孔徑較大的穿孔管較優(yōu)；本反應器存在一個經濟曝氣強度，約為100m3/m2/h，與之對應的膜間上升流速穩(wěn)定值約為0.43m/s。(4)高通量膜過濾試驗：大孔徑的穿孔管更有利于防止污泥在膜面的沉積，從而減輕膜污染。 對SMBR中試裝置中的膜組件，通過在不同曝氣強度和不同污泥濃度條件下的臨界通量試驗，得出：(1)在特定的反應器結構和一定的污泥濃度條件下，曝氣強度是影響臨界通量的主要參數(shù)。當曝

4、氣強度小于經濟曝氣強度時，臨界通量隨曝氣強度的增大而增大；反之，臨界通量趨于穩(wěn)定。(2)在一定的曝氣強度條件下，臨界通量隨污泥濃度的增大呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，但在一定污泥濃度范圍內，臨界通量變化不大。(3)在一定的污泥濃度條件下，反應器的結構成為影響臨界通量的主要因素。 根據(jù)連續(xù)性方程、動量方程和能量方程，利用Fluent軟件對SMBR進行了流動狀況模擬，獲得了反應器升流區(qū)、降流區(qū)及局部區(qū)域的靜壓分布、液體循環(huán)速度和氣含率的變化規(guī)律