曝氣位置對一體式膜生物反應器操作性能的影響.pdf

1、一體式膜生物反應器(Submerged Membrane Bioreactor,以下簡稱SMBR),是在氣升式內(nèi)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(jié)合的反應器。在應用過程中,膜污染是限制MBR推廣應用的主要問題之一。本文利用自行設計的SMBR系統(tǒng),考察了不同曝氣位置反應器對污水處理效果并結(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。生物反應器的設計主要

2、以物料守恒原理為基礎,根據(jù)細胞反應動力學計算反應器的有效體積為21.1L,結(jié)合內(nèi)部組件尺寸確定反應器物理尺寸為300mm×200mm×500mm。曝氣管為穿孔豎直曝氣管,曝氣孔間距為60mm。數(shù)值模擬是建立在簡化模型之上,根據(jù)連續(xù)性方程、動量方程和Standardκ-ε湍流方程,利用Fluent軟件對反應器內(nèi)的流體流動狀況進行了模擬,獲得了不同曝氣位置反應器升流區(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％,流動狀態(tài)發(fā)生了明顯變化。數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相聯(lián)系,可以說明曝氣位置引起的流速及流動狀態(tài)的改變有利于減緩跨膜壓差的增長速率。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,膜生物反應器對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%,對電導率的去除沒有效果。底部曝氣時,膜生物反應器對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%,對電導率的去除基本沒有效果。實驗結(jié)果表明,跨膜壓差隨著運行時間的增加而增加,兩種曝氣方式下,豎直曝氣比底部曝氣時跨膜壓差增長緩慢,表明曝氣位置改變使膜生物反應器內(nèi)部流體流動狀態(tài)發(fā)生變化,從而減緩了膜污染速率。利用微反應器的篩分作用,根據(jù)多孔模型篩分機理設計了一套微生物反應器用于污水處理。其微通道長為120mm寬為0.3mm深為0.5mm,反應器片數(shù)為40片。微反應器與生物處理