MBR平板膜中气泡运动的水力特征的数值分析

作者：曹迎晨; SONNENBURG Alexander; URBAN Wilhelm^*

来源：环境工程学报, 2020, 14(02): 414-422.

• CFD模拟
• 平板膜
• 膜污染
• 剪切力
• 单气泡
• 气泡群

膜污染是膜生物反应器系统在污水和废水处理应用中最主要的问题之一。针对这一问题,通过计算流体动力学(CFD)仿真模拟,研究了单个气泡以及气泡群在平板膜中的水力学特征,包括气泡速度和膜表面剪切应力等,以达到优化膜组件几何特征和运行条件的目的。模拟结果表明,对于单个气泡而言,随着气泡尺寸的增加,气泡上升速度开始随着直径的增加而升高,在气泡直径为4 mm时,其可达到最大值,随后随着直径的增加反而降低。此外,对于直径为4 mm的气泡,随着膜间隙距离的增加,气泡上升速度明显呈升高的趋势,而剪切应力呈现下降趋势。考虑到实际运行中的膜堵塞问题,建议在平板膜组件中使用7 mm的膜间距,以适当增强膜表面剪切应力。气泡群的模拟结果表明,当膜间液相上升流速较大时,气相和液相所产生的剪切应力相当。而当膜间液相上升流速较小时,气相产生的剪切应力占主导。以上研究结果可为膜生物反应器的设计及运行提供参考。