浸沒式中空纖維膜組件優(yōu)化設計試驗研究.pdf

1、浸沒式中空纖維膜以其填充密度高、可自支撐、結構簡單、造價低、可反洗等特點在水資源回用領域中有著非常廣泛的應用，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：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Φ進行定義，分析發(fā)現靜態(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，應更加注意膜組件結構形式的選擇。
　　 本文通過正交試驗設計及響應曲面試驗設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。響應曲面試驗采用的膜絲均較長，結果表明曝氣大于膜絲長度對膜污染的影響。對比兩種試驗結果表明：對尺寸較短組件進行優(yōu)化設計更有意義，曝氣對較長組件作用更明