浸没式中空纤维膜组件优化设计试验研究

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1、摘要浸没式中空纤维膜以其填充密度高、可自支撑、结构简单、造价低、可反洗等特点在水资源回用领域中有着非常广泛的应用，但是膜污染成为其推广和发展的瓶颈。本研究试图从膜组件优化设计角度来寻求缓解膜污染的方法，并创新性的以试验手段对影响膜污染的因素——膜组件外形、膜丝长度、曝气量进行探讨分析，主要考察其在减缓膜污染和提高膜通量方面的作用。试验主要通过对不同形式组件在酵母溶液中的过滤特性进行比较，并对静态过滤和曝气强化过滤两种情况分别进行考察。膜组件形式包括直形单端出水、直形双端出水以及U形，长度涉及20cm、40cm、60cm、80crn、

2、lOOcm、120cm、140cm等几个有效尺寸。试验发现：曝气在提高膜通量及延缓膜污染方面的作用明显，组件越长，曝气作用越明显。然而曝气量并不是越大越好，而是存在最佳值，本试验条件下最佳曝气量在10,--16L／min之间。试验表明：在实际应用中以静态过滤为主的工艺形式如连续膜过滤工艺，以及净水过滤装置中的膜组件，选择U形组件较有优势，但纤维不宜过长。纤维在60--,100cm之间时，U形组件高通量优势较明显。而以曝气强化过滤为主的工艺形式如浸没式膜生物反应器，组件为20--,60cm之间时，选用U形组件较适合，对于60---14

3、0cm之间的组件选择单端出水形式较适合，曝气环境下过滤的工艺形式根据曝气量大小，可以适当延长膜组件长度。本文还对中空纤维膜组件外形影响系数西进行定义，分析发现静态过滤时，①值差异明显，而曝气环境下，各种形式组件的外形影响差异减小，曝气拉近了出水方式的不同对通量造成的差异。故以静态过滤为主的工艺形式选用膜组件时，应更加注意膜组件结构形式的选择。本文通过正交试验设计及响应曲面试验设计两种方法分别对影响膜污染的ABSTRACTSubmergedhollowfibermembranehasaverywiderangeofapplicatio

4、nsinwaterreuseareawithitshighpackingdensity,self-supporting,simplestructure，lowcost，backwashingandSOon，butmembranefoulingisitsbottlenecksofpromotionanddevelopment．Thisstudyattemptedtoseekwaystopreventmembranefoulingfromtheperspectiveofoptimizationanddesigningofmembrane

5、modules，andusetestmethodstoanalysisfactorsaffectingmembranefouling．Thesefactorsincludemembranemoduleconfiguration，membranefiberlengthandtheaerationvolume．Impactofthesefactorswasstudiedtopreventmembranefoulingandimprovemembraneflux．Thefiltrationcharacteristiesofdifferen

6、tmembranemoduleconfigurationweremainlycompared．Inthesetests，staticfiltrationandaerationenhancedfiltrationwereexaminedseparately．Membranemoduleconfigurationsincludedstraight-shapedonesidesuction，straight-shapedtwosidesuctionandU—shapedmodule．Effectivesizesoffiberlengtha

7、re20cm，40cm，60cm，80cm，100cm，120cm，140cmrespectively．ItwasfoundthattheimpactofaerationWaSobviousinraisingmembranefluxandpreventingmembranefouling，thefiberlengthislonger,andtheroleofaerationismoreobvious．However,aerationisnotthebiggerthebetter,thereisanoptimalvalue．Inthi

8、sexperiment，thebestaerationvolumewasbetween10～16L／min．Resultsshowedthatinthestaticfiltration-basedprocesses，suchasCon