内压式中空纤维膜过滤过程

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1、一，水力学基础式上图表示的是内压式中空纤维膜的一根膜丝内外水得流动。膜丝内流动的水流是层流，所以可在两个断面间建立能量方程。等式右边最后一项为两断面间的能量损失。将微小项(dv)2省略，整理得(1)：从膜初始端到所选点的距离[m]。：x点处膜丝内的压力水头[m]。：x点处膜丝内流速[m/s]。D：膜丝的内径[m]。g：重力加速度[m/s2]。ρ：水的密度[㎏/m3]。μ：水的动力黏性系数[]。沿着膜长方向间减少的膜丝内流量等于膜丝外部增加的流量，即：由膜丝内透过的流量。(2)：点的膜透过流速[m/s]。a1=4/D膜的透过水流是层流

2、，所以膜的透过流速与膜内压力水头[m]和膜外压力水头[m]之差成比例。(3)：透过系数[s-1]由(2)式得代入(1)可得将(3)式代入上式得中括号内第一项比第二项小得多，省略得(4)由(2)式得代入(4)式，并结合(3)式得(5)其中a2=32μ/(ρgD2)二，膜的污染与透过系数的关系1.膜污染假说膜定期清洗的目的是抑制膜污染，但紧靠清洗无法使膜通量恢复到原有水平。通过实验观察，随过滤的进行，不仅膜表面生成滤饼层，膜的内部也附着一层薄的污染层。与膜的不可逆污染直接相关的是膜孔内附着的污染物，假定如下：1）由于膜内有无法清洗去除的

3、污染物存在，随着过滤的进行，污染物在膜孔内不可逆的积累。2）膜单位体积单位时间内积累的不可逆污染物粒子体积σ与该点的膜压差成比例。3）膜的有效部分单位时间内流入的粒子量大约与那点的透过流速成比例4）膜内单位时间积累的粒子数随膜内粒子数的增多成比例的减少。可以简单的认为，与那时那点的膜空隙率成比例。σ＝0时为1，σ＝ε0时为0，假定两者间直线减少。ε0：膜的初期空隙率。将以上关系整理，再结合(3)式得(6)r：是由膜的性质、原水性质、清洗条件所决定的常数[s/㎡]，又叫膜闭塞系数。2.透过系数的变化t=0时，膜的全长范围内透过系数＝＝

4、常数。随过滤的进行，膜内污染物的不可逆积累会使透过系数发生变化。透过流速u随膜长方向发生变化，所以透过系数的值在膜长方向上也不同。将复杂的膜结构看作粒状层结构，可根据基础过滤理论中水头损失h与空隙率ε的关系得与(3)式比较得ε＝ε0-σ，假定进入膜内的污染物均匀分布，得(7)三，计算1.平均透过流速膜的透过流速在膜长方向上是不同的，这里只考虑平均流速，平均流速等于全透过水量除以膜面积得。（8）：膜的平均透过流速[m/s]。：膜初端膜丝内流速[m/s]。：膜末端膜丝内流速[m/s]。L：膜长[m]。2.透膜压差膜丝内压力水头沿膜长方向

5、减少。这里考虑平均压力。：膜初端膜丝内压力水头[m]。：膜末端膜丝内压力水头[m]。：膜外压力水头[m]。定速过滤时，令为定值。定压过滤时，令为定值。1.r的计算由(6)式得㏑（ε0-σ）＝+㏑C当t=0时，σ＝0，代入上式得C=，所以(9)(7)、(9)再加上可反算出r。(7)(9)＝0.5，用过滤最初的透膜流速和跨膜压差求得。透膜流速和膜压差随时间变化的数值可自动记录。要作程序模拟r值，r是常数，而通过实验记录数据求得的r肯定有变化，想办法把r变为常数，然后模拟流速和压差随时间的变化。