波纹微通道湍流促进器减缓SFMBR的膜污染效果分析

主要通过浸没式平板膜生物反应器的膜污染阻力分布和膜表面的污染特性来分析波纹微通道湍流促进器减缓浸没式平板膜生物反应器的膜污染效果.结果表明,波纹微通道湍流促进器有效地降低了总阻力Rt,降低率达到68.01%,其中的Rrf、Rc和Rp+Ra分别降低54.20%、87.98%和84.00%;滤饼层厚度、有机和无机污染成分都减少,且污染层更易去除.综合膜污染阻力分布和膜表面污染物表征结果从扰流作用强化机理、逆扩散机理、絮凝机理和微孔强化过滤机理四个方面分析了波纹微通道湍流促进器减缓浸没式平板膜生物反应器膜污染的效果.

微通道湍流促进器强化平板MBR的CFD数值模拟

采用CFD中的Standard k-ε湍流模型模拟微通道湍流促进器在平板膜生物反应器中的5种不同放置位置及其6种不同形状对膜生物反应器流体动力学性能的影响,通过定性和定量分析附加微通道湍流促进器后平板膜生物反应器中的流体速度、静压、湍流动能、湍流耗散率和剪切力性能指标的变化。从模拟结果可得出,附加微通道湍流促进器的平板膜生物反应器的流体动力学性能要优于无湍流促进器的流体动力学性能,且梯形微通道湍流促进器双面平行放置于平板膜生物反应器时增加流体速度、湍流动能和剪切力且湍流耗散率和静压增加幅度较小,并在微通道湍流促进器附近有涡的产生,从而有效抑制膜表面滤饼层的形成,减缓浓差极化和减轻膜污染。

曝气速率对附加微通道湍流促进器SMBR流体动力学性能的影响

从CFD数值模拟和PIV实验两方面研究5种不同曝气速率对附加微通道湍流促进器的浸没式平板膜生物反应器中的流体动力学性能的影响,对膜面上液相流速和剪切力随曝气速率的变化进行了分析。从CFD模拟结果与PIV实验结果均可得出,曝气速率为0.5 m/s时附加微通道湍流促进器的浸没式平板膜生物反应器的流体动力学性能要优于其他曝气率下的流体动力学性能,且速度和膜面剪切力平均偏差率分别为7.49%和14.19%。PIV实验验证了CFD模拟过程中模型和边界条件的合理性。这也表明当曝气与微通道湍流促进器结合在一起,更易于在微通道湍流促进器附近产生旋涡和加强流体的湍流程度,从而有效抑制膜表面滤饼层的形成,减缓浓差极化和减轻膜污染。