曝氣位置對(duì)一體式膜生物反應(yīng)器操作性能的影響.pdf

1、一體式膜生物反應(yīng)器(Submerged Membrane Bioreactor,以下簡(jiǎn)稱(chēng)SMBR),是在氣升式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種高效的生物處理與膜分離技術(shù)結(jié)合的反應(yīng)器。在應(yīng)用過(guò)程中,膜污染是限制MBR推廣應(yīng)用的主要問(wèn)題之一。本文利用自行設(shè)計(jì)的SMBR系統(tǒng),考察了不同曝氣位置反應(yīng)器對(duì)污水處理效果并結(jié)合CFD數(shù)值模擬結(jié)果,證明了曝氣位置的改變有利于減緩膜污染。主要研究結(jié)果如下:膜組件選用平板式聚偏氟乙烯膜組件。生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)主要

2、以物料守恒原理為基礎(chǔ),根據(jù)細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算反應(yīng)器的有效體積為21.1L,結(jié)合內(nèi)部組件尺寸確定反應(yīng)器物理尺寸為300mm×200mm×500mm。曝氣管為穿孔豎直曝氣管,曝氣孔間距為60mm。數(shù)值模擬是建立在簡(jiǎn)化模型之上,根據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和Standardκ-ε湍流方程,利用Fluent軟件對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的流體流動(dòng)狀況進(jìn)行了模擬,獲得了不同曝氣位置反應(yīng)器升流區(qū)、降流區(qū)的流體速度、氣體分布以及流體的流動(dòng)狀態(tài)等規(guī)律。結(jié)果顯示與底部曝氣相

3、比豎直曝氣使升流區(qū)的流速增加了71.4％,流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了明顯變化。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相聯(lián)系,可以說(shuō)明曝氣位置引起的流速及流動(dòng)狀態(tài)的改變有利于減緩跨膜壓差的增長(zhǎng)速率。本文考察了不同曝氣位置SMBR的污水處理效果。豎直曝氣管曝氣時(shí),膜生物反應(yīng)器對(duì)COD、NH3-N、TP和濁度的平均去除率分別為98.6%、55.91%、97.98%和95.59%,對(duì)電導(dǎo)率的去除沒(méi)有效果。底部曝氣時(shí),膜生物反應(yīng)器對(duì)COD、NH3-N、TP和濁度的平均去除率

4、分別為98.51%、37.54%、98.16%、93.06%,對(duì)電導(dǎo)率的去除基本沒(méi)有效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,跨膜壓差隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而增加,兩種曝氣方式下,豎直曝氣比底部曝氣時(shí)跨膜壓差增長(zhǎng)緩慢,表明曝氣位置改變使膜生物反應(yīng)器內(nèi)部流體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,從而減緩了膜污染速率。利用微反應(yīng)器的篩分作用,根據(jù)多孔模型篩分機(jī)理設(shè)計(jì)了一套微生物反應(yīng)器用于污水處理。其微通道長(zhǎng)為120mm寬為0.3mm深為0.5mm,反應(yīng)器片數(shù)為40片。微反應(yīng)器與生物處理