浸沒式中空纖維膜組件優(yōu)化設(shè)計試驗研究.pdf

1、浸沒式中空纖維膜以其填充密度高、可自支撐、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、可反洗等特點在水資源回用領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，但是膜污染成為其推廣和發(fā)展的瓶頸。本研究試圖從膜組件優(yōu)化設(shè)計角度來尋求緩解膜污染的方法，并創(chuàng)新性的以試驗手段對影響膜污染的因素---膜組件外形、膜絲長度、曝氣量進行探討分析，主要考察其在減緩膜污染和提高膜通量方面的作用。試驗主要通過對不同形式組件在酵母溶液中的過濾特性進行比較，并對靜態(tài)過濾和曝氣強化過濾兩種情況分別進行考察。膜組

2、件形式包括直形單端出水、直形雙端出水以及U形，長度涉及20cm、40cm、60cm、80cm、100cm、120cm、140cm等幾個有效尺寸。
　　 試驗發(fā)現(xiàn)：曝氣在提高膜通量及延緩膜污染方面的作用明顯，組件越長，曝氣作用越明顯。然而曝氣量并不是越大越好，而是存在最佳值，本試驗條件下最佳曝氣量在10～16L/min之間。試驗表明：在實際應(yīng)用中以靜態(tài)過濾為主的工藝形式如連續(xù)膜過濾工藝，以及凈水過濾裝置中的膜組件，選擇U形組件較有

3、優(yōu)勢，但纖維不宜過長。纖維在60～100cm之間時，U形組件高通量優(yōu)勢較明顯。而以曝氣強化過濾為主的工藝形式如浸沒式膜生物反應(yīng)器，組件為20～60cm之間時，選用U形組件較適合，對于60～140cm之間的組件選擇單端出水形式較適合，曝氣環(huán)境下過濾的工藝形式根據(jù)曝氣量大小，可以適當延長膜組件長度。
　　 本文還對中空纖維膜組件外形影響系數(shù)Φ進行定義，分析發(fā)現(xiàn)靜態(tài)過濾時，Φ值差異明顯，而曝氣環(huán)境下，各種形式組件的外形影響差異減小，曝

4、氣拉近了出水方式的不同對通量造成的差異。故以靜態(tài)過濾為主的工藝形式選用膜組件時，應(yīng)更加注意膜組件結(jié)構(gòu)形式的選擇。
　　 本文通過正交試驗設(shè)計及響應(yīng)曲面試驗設(shè)計兩種方法分別對影響膜污染的因素進行了考察。正交試驗中采用的膜絲均較短，故此時曝氣的作用不如膜組件外形、尺寸對膜污染的影響大。響應(yīng)曲面試驗采用的膜絲均較長，結(jié)果表明曝氣大于膜絲長度對膜污染的影響。對比兩種試驗結(jié)果表明：對尺寸較短組件進行優(yōu)化設(shè)計更有意義，曝氣對較長組件作用更明