膜生物反应器运行参数对膜污染的影响

膜污染是制约膜生物反应器(MBR)推广的关键因素.在MBR的实际运行中,各种运行参数如水力停留时间、污泥停留时间、曝气强度、膜运行通量的选取以及其它外加措施等均对膜污染发展有着重要影响.在综合国内外大量文献的基础上,阐述了膜生物反应器的运行参数与膜污染控制之间的关系.     

SMBR工艺处理废水时操作方式的研究

膜生物反应器（MBR）在废水处理中必须能保证长期稳定运行，而操作方式与MBR运行性能密切相关。通过对小试规模的浸没式MBR（SMBR）恒流和恒压两种操作方式的短期以及长期实际运行研究，发现次临界区恒流操作和经济操作压力TMP以下的恒压操作有利于MBR的长期稳定运行；并从理论上分析了对应于不同的操作区域的膜污染机理。     

气升式环流反应器内气液固三相流的数值模拟

以Fluent中的欧拉三相流模型为基础,采用改进的曳力模型对连续式三相气升式内环流生物反应器进行二维非稳态数值模拟,模拟反应器降流区时均液体循环速度和最大液体循环速度,不同曝气量和石英砂含量下的气含率及曝气量10.2 L/min、石英砂含量2 L时苯酚在反应器内的扩散过程.结果表明,模拟结果与实测值吻合较好.用该模型模拟固相密度为1200,1500,1 800,2 220 kg/m~3、固相颗粒粒径为0.3,0.6,0.9 mm条件下降流区的时均液体循环速度,较小的密度和粒径有助于提高液体循环速度.     

甲烷生物转化膜反应器的CFD模拟

针对甲烷气体在发酵体系中的传质效率偏低,提出了将中空纤维膜反应器应用于甲烷生物转化体系的方法。使用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件FLUENT对中空纤维膜生物反应器内部流场进行CFD仿真模拟,探究纤维束长度和通气速率对反应器内气含率和液环速率的影响。结果表明,增大纤维束长度可有效提高反应器内的甲烷气含率和液环速率,从而促进气液两相进行高效传质。最终,通过CFD仿真模拟研究,获得了可用于高效生物转化甲烷生物反应器的最优纤维束长度和通气速率的设计区间,为中空纤维膜反应器的设计和实现甲烷高效生物利用提供研究基础,具有重要的指导意义。     

气-液-固三相搅拌槽反应器模型及模拟研究进展

综述了气-液-固三相搅拌槽反应器模型和模拟的研究进展。讨论了可用于气-液-固三相流的模拟方法,三相流模型适合于气-液-固三相搅拌槽反应器的数值模拟。给出了气-液-固三相搅拌槽反应器数值模拟的研究进展,目前研究中还缺乏基于机理的相间作用力模型,常用的湍流模型不能描述搅拌槽内的各向异性,没有局部性质的实验数据导致气-液-固三相搅拌槽反应器的模型和模拟无法得到充分验证。建议在今后的研究中构建"两尺度"气-液-固三相湍流单元胞模型,扩展两流体显式代数应力模型为三流体模型,开发局部照相探针技术及相应的图像处理软件。     

洗车废水处理新工艺

本文通过膜生物反应器MBR处理某车辆厂洗车废水的试验研究,找出一个能满足恢复膜污染的最小曝气量。通过调节曝气量,考察各运行工况下,曝气强度对有机物去除效果的影响,求出不同曝气强度条件下的膜通量。结合理论计算,分析曝气量和抽停时间比对膜过滤性能的影响。     

固定化微生物反应器内气液两相流的CFD模拟与分析

利用CFD软件Fluent对固定化微生物反应器内曝气头不同安装高度下的气液两相流进行了三维数值模拟。采用两相流欧拉-欧拉模型和液相Standard-ε湍流模型,模拟获得了x、z截面处的液速分布图,并分析比较了4种方案下反应器内的液相速度和气液两相混合程度。结果表明:曝气头安装高度450mm、微生物柱安装高度370mm为最佳安装高度。     

多相流和湍流模型对平板膜生物反应器模拟的影响

相分布和速度场是浸没式MBR的流体力学特征的核心,这些特征能够通过CFD的多相流模型和湍流模型低成本、高精度地分析。因此,针对浸没式MBR优化结构、缓解膜污染和降低能耗的需求,以MBR流场的快速准确模拟为目标,以国内外3家主要商用浸没式平板MBR为对象,比较了不同多相流、湍流模型对浸没式平板MBR流场、相分布和计算成本的影响,并进行了模拟验证。结果表明,3家国内外浸没式平板MBR的空间构型多根据厂家推荐值设计,其长宽比为1.37±0.63,高径比为0.97±0.23。商用平板MBR的模拟与验证结果表明:①多相流模型对相分布、流场和速度分布的影响比湍流模型更显著,且VOF模型与standard k-ε的模型组合可更为快速准确地模拟浸没式平板MBR的流场特征;②多相流模型选择是计算成本至关重要的影响因素。6核计算时,VOF模型的CPU时间为mixture模型的5.5~3.2倍,realizable k-ε的CPU时间为standard k-ε的1.0~1.1倍。     

多相流和湍流模型对平板膜生物反应器模拟的影响

相分布和速度场是浸没式MBR的流体力学特征的核心,这些特征能够通过CFD的多相流模型和湍流模型低成本、高精度地分析。因此,针对浸没式MBR优化结构、缓解膜污染和降低能耗的需求,以MBR流场的快速准确模拟为目标,以国内外3家主要商用浸没式平板MBR为对象,比较了不同多相流、湍流模型对浸没式平板MBR流场、相分布和计算成本的影响,并进行了模拟验证。结果表明,3家国内外浸没式平板MBR的空间构型多根据厂家推荐值设计,其长宽比为1.37±0.63,高径比为0.97±0.23。商用平板MBR的模拟与验证结果表明：①多相流模型对相分布、流场和速度分布的影响比湍流模型更显著,且VOF模型与standard k-ε的模型组合可更为快速准确地模拟浸没式平板MBR的流场特征;②多相流模型选择是计算成本至关重要的影响因素。6核计算时,VOF模型的CPU 时间为mixture模型的5.5~3.2倍,realizable k-ε的CPU 时间为standard k-ε的1.0~1.1倍。     

外循环气升式膜反应器中的体积传质系数

传质系数是决定气升式反应器传质特性的主要参数之一,文中介绍了一种新型的将陶瓷膜曝气系统与外环流反应器耦合的外环流膜反应器,考察了不同曝气气量,曝气压力,曝气方式以及曝气位置条件下反应器中体积传质系数的变化情况。结果表明,曝气气量,曝气压力,曝气孔孔径都能影响体积传质系数,孔径的影响尤为显著,采用膜微孔曝气,体积传质系数相比曝气头曝气提高近2倍。将膜管曝气和曝气头曝气耦合起来,可在获得良好气液循环的条件下有较大的气液接触面,从而优化气液传质。