中空纤维膜外压全量过滤动态过程的数值模拟

建立了中空纤维膜外压式全量过滤的CFD模型,模拟膜丝长度、直径、渗透系数、装填密度、污染指数以及跨膜压差不同条件,得到通量分布和产水量的动态演变过程。研究结果表明:通量分布会随着过滤的进行而逐渐变得均匀,这种通量分布的自我调节作用在膜丝较长、较细,渗透性较好,装填密度较高,污染指数较高以及跨膜压差较高时更为明显;产水流量的倒数与累积产水量呈线性关系,但由于通量分布不均匀并且均匀性演变,这种线性关系区别于传统滤饼过滤模型;通过数据拟合得到了适用于中空纤维外压式全量操作的滤饼过滤关联式,可用于预测组件的性能和指导组件的设计。     

中空纤维膜外压全量过滤动态过程的数值模拟

建立了中空纤维膜外压式全量过滤的CFD模型,模拟膜丝长度、直径、渗透系数、装填密度、污染指数以及跨膜压差不同条件,得到通量分布和产水量的动态演变过程。研究结果表明：通量分布会随着过滤的进行而逐渐变得均匀,这种通量分布的自我调节作用在膜丝较长、较细,渗透性较好,装填密度较高,污染指数较高以及跨膜压差较高时更为明显;产水流量的倒数与累积产水量呈线性关系,但由于通量分布不均匀并且均匀性演变,这种线性关系区别于传统滤饼过滤模型;通过数据拟合得到了适用于中空纤维外压式全量操作的滤饼过滤关联式,可用于预测组件的性能和指导组件的设计。     

外置式中空纤维多孔膜束的过滤系统及其工艺

摘要：本发明涉及一种水处理系统和水处理的方法。一种外置式中空纤维膜多孔膜束的过滤系统包括壳体,在壳体上有进气口、进水口和排污口,在壳体内设有架体和中空的U形膜丝。对应上述系统的水处理工艺包括产水过程和气液二相冲洗过程。本发明提供了一种膜丝不易断裂,膜组件使用寿命长,耐清洗,防污堵效果好,的外置式中空纤维多孔膜束的过滤系统及其工艺。     

聚丙烯中空纤维膜气体除尘性能

以气体除尘为研究背景,采用平均孔径为0.22μm的聚丙烯(PP)中空纤维膜为过滤介质,考察了粉尘浓度、过滤气体流速、膜组件装填率、膜壁厚对膜组件除尘性能的影响。结果表明,气体通量随粉尘浓度变化较小,除尘率随粉尘浓度增大而提高、随过滤气体流速增加而减小;气体通量和除尘率均随膜壁厚增大有所增加,并随装填率增加而减小。PP中空纤维膜用于气体除尘其除尘率高达99.9%以上,其中对0.3μm以上粉尘的截留率均可达到100%,对0.3μm以下粉尘的除尘率可达99%。     

聚丙烯中空纤维膜气体除尘性能

以气体除尘为研究背景,采用平均孔径为0.22 μm的聚丙烯（PP）中空纤维膜为过滤介质,考察了粉尘浓度、过滤气体流速、膜组件装填率、膜壁厚对膜组件除尘性能的影响。结果表明,气体通量随粉尘浓度变化较小,除尘率随粉尘浓度增大而提高、随过滤气体流速增加而减小;气体通量和除尘率均随膜壁厚增大有所增加,并随装填率增加而减小。PP中空纤维膜用于气体除尘其除尘率高达99.9%以上,其中对0.3 μm以上粉尘的截留率均可达到100%,对0.3 μm以下粉尘的除尘率可达99%。     

柱式膜组件结构的CFD优化设计

采用Euler模型与多孔介质模型对不同结构的柱式膜组件内的流体流动进行了计算模拟。研究了曝气孔数目（开孔率为1.92%保持不变）与膜组件高度对膜组件膜丝填充区域内的气液两相分布、壁面剪应力、湍流黏度以及液相速度场的影响。计算模拟数据与实验结果吻合良好。计算模拟表明：通过减小曝气孔直径,增加曝气孔数目的方式能够促进气液两相流场与液相速度场的均匀分布,以及壁面剪应力与湍流黏度的增强;增加膜组件的高度,有利于增加单支膜组件膜面积的同时充分利用曝气擦洗过程中气液两相流对膜丝壁面进行高效的气擦洗。综合考虑膜组件的安装运输、膜丝通量分布以及能耗等因素,对于直径250 mm的膜组件采用曝气孔的直径为6.32 mm,数目为30个,长度在2~2.5 m之间为最优。     

柱式膜组件结构的CFD优化设计

采用Euler模型与多孔介质模型对不同结构的柱式膜组件内的流体流动进行了计算模拟。研究了曝气孔数目(开孔率为1.92%保持不变)与膜组件高度对膜组件膜丝填充区域内的气液两相分布、壁面剪应力、湍流黏度以及液相速度场的影响。计算模拟数据与实验结果吻合良好。计算模拟表明:通过减小曝气孔直径,增加曝气孔数目的方式能够促进气液两相流场与液相速度场的均匀分布,以及壁面剪应力与湍流黏度的增强;增加膜组件的高度,有利于增加单支膜组件膜面积的同时充分利用曝气擦洗过程中气液两相流对膜丝壁面进行高效的气擦洗。综合考虑膜组件的安装运输、膜丝通量分布以及能耗等因素,对于直径250 mm的膜组件采用曝气孔的直径为6.32mm,数目为30个,长度在2~2.5 m之间为最优。     

内压式中空超滤膜组件的流场分布分析

利用水力学的相似原理,建立了内压式中空超滤膜组件死端过滤时的简化模型,运用流体力学Fluent软件模拟了该组件的内部流态,分析了组件内部总压和径向速度沿流程的分布,讨论了组件不同产水位置内部的流场分布,得出了膜组件的较优产水位置为产水位置1。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能研究

采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜,以3.5%的NaCl水溶液为测试液,进行直接接触膜蒸馏(DCMD)脱盐过程研究.考察了盐水温度、流速、PVDF膜的壁厚、内径、组件长度及封装分率等因素对DCMD过程性能的影响.结果表明:盐水温度、流速提高都有利于提高DCMD过程的通量;随中空纤维膜壁厚增加,通量逐渐降低;内径从0.5mm增加到1.0mm,通量略有提高,且壁厚较薄的膜,内径变化对通量的影响较明显;膜组件长度、装填分率增加,产水通量降低但组件产水总量提高.截留率受操作条件、膜和组件结构的影响较小,基本保持在99.99%,产水电导率<4μS/cm.     

中空内压超滤膜组件的纯水通量与容积率

以中空内压超滤膜丝的丝壁透水与沿程阻力两系数试验为基础,分析了膜组件中丝外空间的轴向径流压降,从而建立了包括丝外轴向压降的内压膜组件的运行微分方程模型;讨论了不同膜组件容积率条件下,膜丝内外各项沿程参数的分布规律;定量地分析了中空内压超滤膜组件的容积率与纯水通量及产水流量的关系。     

MBR法处理生活污水中膜组件性能对比试验研究

选用3种不同类型的商品中空纤维膜组件用于膜生物反应器处理生活污水的一体化设备中,在相同的水力停留时间、污泥浓度、气水比和原水浓度情况下,3种浸没式膜组件的性能进行了对比研究.通过对某高校的生活污水处理试验发现,3种膜组件对水的浊度去除率可达95%以上,日本膜组件处理后出水COD均小于50 mg.L-1,而新加坡膜组件的出水COD在50～90 mg·L-1之间.2种帘式膜组件(日本1#PVDF和新加坡3#PVDF)膜通量衰减较小,而圆筒状膜组件(日本2#PVDF)的通量衰减较大.在高强度曝气情况下,日本膜组件未见膜丝断裂现象,新加坡膜组件有膜丝断裂.     

基于膜蒸馏技术的PTFE中空纤维膜处理印染反渗透浓水

通过调节挤出头的尺寸和拉伸倍数,制备出4种不同壁厚和孔径的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜。采用真空膜蒸馏(VMD)技术处理印染反渗透(RO)浓水,研究了壁厚和孔径、料液温度、浓缩倍数等对处理效果的影响;并进行了连续运行20 d测试。结果表明,减小膜丝壁厚、增加膜孔径和料液温度均可增加产水通量,浓缩倍数增加会降低产水通量;产水通量随工作时间的延长而减小,膜丝经HCl水溶液清洗后,产水通量能恢复至初始通量的95%以上;产水TDS、COD和色度的去除率均保持在95%以上。     

中空纤维膜制备过程中断面不规则形状的研究

采用浸没沉淀相转化法制备PVDF中空纤维膜,考察膜丝在固化过程中不同纺丝条件如干程的设定、拉伸速度、芯液和外凝胶浴的组成对膜丝断面不规则形状的影响。实验结果表明,当使用水作为凝胶浴时,在低干程条件下膜丝断面易出现不规则形状,随着干程的升高,这种现象能得到有效的抑制。芯液中溶剂DMAc含量的升高,膜丝内孔出现明显褶皱现象。相反,当外凝胶浴中DMAc含量升高时,膜孔逐渐由不规则形状变为圆形。此外,随着拉伸速度的提高,分子取向随膜丝直径减小而增大,分相过程中的不稳定性减弱,膜丝断面逐渐变为圆形。     

往复旋转中空纤维膜处理脱脂奶水溶液

采用一种往复旋转中空纤维膜超滤装置处理脱脂奶水溶液,考察了该膜过滤装置的结构参数、膜组件旋转参数以及料液的特征参数等对膜渗透通量衰减的影响。结果表明,旋转角速度越大,膜丝距中空轴轴心越远,往复旋转中空纤维膜的剪切强化作用越好;往复旋转周期的优化则需考虑如何使料液流场流速与膜丝转速之间的矢量迭加在膜表面产生的速度梯度更大,单纯增大或减小旋转周期均会弱化剪切强化的效果。在同样操作参数下,往复旋转方式比死端过滤及单向旋转方式的膜过滤更利于延缓膜通量衰减。     

膜生物反应器中影响膜透水率的几个因素

本文研究了影响膜 -好氧生物反应器中中空纤维膜透水率的几个因素 ,如组件长度、操作压力、膜面流速、活性污泥浓度和温度。中空纤维膜内 ,压力沿料液流动方向呈抛物线型分布 ,所以在膜内径和膜面流速一定的情况下 ,存在一个最佳的膜组件长度 Llin使得膜利用率最高 ,且最省能 ;操作压力对膜透水率的影响分为三个区域 ,各个区域膜的主要过滤阻力不同 ,不同污泥浓度时 ,为了使中空纤维膜内腔不堵塞 ,膜面流速必须高于某一范围 ,膜透水率随温度呈正比例关系变化。     

热回收式板框膜蒸馏组件的制备及性能研究

制备了一种新型的热回收式板框膜蒸馏组件,该组件主要由疏水性平板微孔膜和中空纤维换热丝构成,并对其负压辅助气隙式膜蒸馏过程进行了研究。重点考察了进料液温度、进料液流量和透过侧真空度等操作参数对膜组件膜通量、造水比及脱盐率等性能的影响。实验结果表明,膜通量随着进料液温度、进料液流量及真空度的升高而增大;造水比随进料温度和真空度的升高而增大,但随进料流量的加大而减小。在进料液温度为95℃、进料液流量为70 L/h、真空度为0.05 MPa时,膜通量和造水比最高可达33.0 kg/(m~2·h)和2.050,而脱盐率始终在99.98%以上,与传统膜蒸馏相比,造水比提高1倍以上,表现出了高通量下较好的热回收效果。     

降低腈纶溶剂NaSCN系统含杂的研究

针对超滤技术在腈纶溶剂二步法硫氰酸钠系统应用中存在的问题开展试验研究,主要考察了不同类型超滤膜(内、外压膜差异以及膜丝固定形式差异)的投用效果、产料反冲洗及进料方式对膜运行周期的影响等。通过试验可知:投用超滤膜对二步法料液中水不溶物有一定的去除效果;采用新型超滤膜(膜丝一端固定),其过滤周期是传统两端固定超滤膜的2.5倍;内压式超滤膜不适用于处理二步法硫氰酸钠料液;增加产料反冲洗能显著提高过滤时间、过滤总流量。经过优化,基本解决了存在的膜通量无法恢复、过滤时间短、通量衰减过快等问题,为产业化改造提供依据。     

柱式膜组件曝气过程的气液两相流模拟

采用欧拉模型与多孔介质模型对柱式膜组件的曝气过程中气液两相流进行了计算模拟,研究了曝气量、曝气孔数目以及相对位置对膜组件的气液两相分布、流体湍流黏度、液体速度场的影响,模拟数据与实验数据吻合良好。研究结果表明:随着曝气孔数目增加与相对位置均匀排布使得膜组件内气液两相分布更加均匀;湍流黏度随着曝气量增大而增大,当曝气量达到5 m~3×h~(-1)时,湍流黏度不再增加;随着曝气孔数目增加与相对位置的均匀排布使得液体形成较多涡流流动与循环流动。增加曝气孔数目与优化曝气孔相对位置能够有效提高组件内部流场的均匀分布,有利于膜丝的清洗。     

由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统

本实用新型涉及一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件,包括产水管、原水管、中心布水管、中心布水管、U型膜丝、膜壳、曝气装置、进气管、浓水管、污染物富集区,U型膜丝竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下,U型膜组件的下端布置有布气系统,     

新型空气隙膜蒸馏组件用于海水淡化

设计了一种基于中空纤维膜的螺旋缠绕式空气隙膜蒸馏组件,以模拟海水为原料液,考察了热料液进口温度T3、料液流量F、缠绕角度、空气隙厚度、内芯长度对膜通量和造水比的影响。实验结果表明,膜通量和造水比均随着热料液进口温度的增加而明显增大;当料液流量增加时,膜通量增大,造水比呈相反趋势;随着空气隙厚度的增加,膜通量和造水比均逐渐减小;膜通量和造水比均随着缠绕角度的增加而减小;内芯长度增加使得造水比提高,而膜通量则降低。实验过程中膜通量和造水比的最高值分别达到6.1 kg/(m~2·h)和5.8,产水电导率始终保持在20.0μS/cm以下。