平板膜生物反應器活塞流短文背信棄義曝氣流態

  平板膜生物反應器活塞流短文背信棄義曝氣流態優化與節能降耗研究取得進展

  

  膜生物反應器(Membrane bioreactors,MBRs)作為一種高效水處理办法,具備傳統污水處理工藝無法比擬的優勢。但膜混浊問題不断是困擾該技術在水處理中長期穩定運行和廣泛應用的關鍵要素。曝氣——將氣泡引入液體中產生兩相流被證實為一種可无效抑制膜混浊的重要手腕,但其能耗占整個運行能耗的70%以上,是形成MBR高能耗的次要要素。但是以往的研讨鮮有針對工業大型平板膜生物反應器树立起无效抑制膜混浊且低能耗的曝氣办法。

  城市環境研讨所張凱松研讨團隊自2006年以來,與英國牛津大學工程科學系教授Robert W. Field團隊開展長期协作,努力於活塞流曝氣膜混浊操纵技術和MBR曝氣節能降耗研讨。通過對平板膜外貌傳質系數的測量,發現活塞流曝氣可惹起更高強度膜外貌剪應力的變化,從而可更无效地操纵膜混浊;通過與自在曝氣機制對比,活塞流曝氣還可大大降低曝氣能耗(Zhang et al., Journl of Membrane Science, 2009;Desalination, 2011)。隨後將計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)模擬技術應用於活塞流曝氣研讨中,通過模擬與實驗結果對比剖析,發現活塞流氣泡在兩片平板膜間(單通道內)的發展形態與尺寸,該办法树立的氣泡尺寸與剪應力定量關系具有直觀性及更強的準確性(Wei 第三節開頭後兩隊拉鋸瞭幾個回合,佈羅格登連拿5分率隊打出9-0的小熱潮,本節過半時雄鹿隊以74-48搶先26分et al., Journl of Membrane Science,2013)。

  最近,研讨團隊針對平板膜生物反應器大規模應用的實際需求,提出瞭可控式間歇性活塞流曝氣的新办法,並對工業型平板膜組件進行流體力學優化設計 。離太古裡最近的香腸臘肉一條街要散場瞭趙女士在香腸臘肉一條街已開店19年王冰等通過CFD模擬計算與實驗並重的研讨手腕,胜利提醒瞭新型活塞流曝氣的氣泡發展規律、形態及其尺寸(圖1),證實瞭該办法的應用可行性 。並對大型平板膜生物反應器進行最優化的工業設計,通過多片平板膜間活塞流氣泡惹起的剪應力及曝氣總量進行準確性評估剖析(圖2),發現該新型活塞流曝氣办法在无效增強剪應力的同時大大節約能耗50%左右。這些研讨結果對解決MBR膜混浊操纵問題战争板膜生物反應器曝氣能耗偏初等工程科學問題具有重要意義。上述最新研讨進展發表於該領域國際期刊AIChE Journal Journal of Membrane Science上。(B.10件秦始皇兵馬俑在惠靈頓展出長達5個月,則是第一次 Wang, K. S. Zhang*, R. W. Field. Novel aeration of a large-scale flat sheet MBR: a CFD and experimental investigation. AIChE J. 2018, 64: 2721–2736; B. Wang, K. S. Zhang*, R. W. Field. Slug bubbling in flat at sheet MBRs: Hydrodynamic optimization of membrane design variables through computational and experimental studies. J. Membrane. Sci. 2018, 548: 165-175)。

  該研讨獲得瞭中科院前沿科學重點研讨項目(優秀青年科學傢)(QYZDB-SSW-DQC044)和中科院國際协作重點項目(132C35KYSB20160018)的資助。

  

  

  圖1(a)正視圖-氣泡聚並與活塞流氣泡形態;(b)側視圖-活塞流氣泡在多個通道間的分佈(已顯示14個通道,可通過對稱邊界條件失掉含≥99個通道內的結果)。

  

  

  圖2(a)平板膜間(通道內)活塞流氣泡形態及尺寸;(b)活塞流氣泡引入的剪應力分佈;(c)差别膜組件設計下的氣泡均匀剪應力定量剖析;(d)差别曝氣办法的曝氣量對比。

  

 

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