基于CFD的膜生物反应器膜池水力学特性及其优化研究
发布时间：2021-01-27 09:01
膜生物反应器（MBR,Membrane bioreactor）以其稳定优质的出水、较小的占地面积等优势,在众多水处理工艺中脱颖而出,逐渐受到人们的关注与青睐。然而,由于膜池能耗过高的问题,在一定程度上限制了MBR技术的发展和推广应用。本研究在监测MBR实际工程的宏观混合特性的基础上,从水力学角度,利用计算流体力学（CFD,Computational fluid dynamics）技术,对曝气过程中的MBR膜池内流态特征进行模拟,并从膜池构型、尺寸以及膜组器在膜池中的布置等方面对膜池内水力学特征进行优化,从而达到提高曝气效率和降低运行能耗的目的。首先以实际MBR工程为研究对象,通过示踪试验发现完整工艺反应池中8.02%的容积未得到有效利用,同时发现膜池与完全混合状态仍有一定差距,其水力学条件有待改善。其次,建立了MBR运行过程中的CFD模型,并搭建了小试MBR装置,通过对比试验测得的流速与CFD模拟数据,发现模拟数据与实测数据仅存在1.4%的平均相对误差,证明了所建立模型的可靠性。利用经验证的CFD模型,以小试规模MBR为研究对象,对挡板位置、挡板尺寸以及膜池尺寸进行优化。优化的挡板（四...
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MBR研究热点分析（字号大小分别代表词频高低）
dd— 反应器宽度指数：Wt= (2DL+W)/W,其中 W 为膜片宽度（250 m网格及边界条件一章，本章研究中流体区域几何计算域的绘制通过 SolidWorks20通过 ANSYS ICEM CFD 完成，流场的计算通过 ANSYS CFX 完理通过 ANSYSCFDPOST 完成。同样，由于所有反应器具有对称体区域的四分之一进行网格剖分，用于流场计算。模拟采取以下） 流体为气—液二相流，连续相为液相，设置为 25℃下的水；离置为 25℃下的空气；） 不考虑气泡的破裂及聚合，气泡具有固定尺寸 6 mm；） 不考虑过滤过程，膜片简化为刚性无滑移壁面；） 简化几何构型，将挡板简化为无厚度壁面，实际曝气管为穿孔管为“面曝气”（如图 5.2 中黄色高亮平面所示），并去除曝气区域体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ABR-MBR一体化工艺节能降耗措施优化研究[J]. 吴鹏,陆爽君,徐乐中,刘捷,沈耀良. 环境科学. 2015(08)
[2]MBR与SMBR脱氮除磷特性及膜污染控制[J]. 郭小马,赵焱,王开演,赵阳国. 环境科学. 2015(03)
[3]基于粒子图像测速技术的近膜面流场特性[J]. 郭枭,李春丽,邱广明,田瑞. 农业工程学报. 2015(01)
[4]SMBR内气液两相流三维CFD模拟[J]. 陶中兰,邢世录,李春丽,邱广明,田瑞. 环境工程学报. 2014(06)
[5]多相流和湍流模型对平板膜生物反应器模拟的影响[J]. 郁达伟,魏源送,郑祥,樊耀波,Wei Ding. 化工学报. 2014(S1)
[6]基于PIV技术的膜生物反应器流场动力特性研究[J]. 李春丽,田瑞,陶中兰,文佳龙. 工程热物理学报. 2013(03)
[7]膜生物反应器内流场动力学特性的PIV实验研究[J]. 李春丽,田瑞,陶中兰,文佳龙. 环境工程学报. 2013(03)
[8]曝气方式对MBR平板膜组件流体力学特征的影响[J]. 魏鹏,姚萌,张凯松. 中国环境科学. 2011(01)
[9]曝气强度对SMBR膜污染的影响[J]. 秦哲,徐高田,徐静,赵军,赵朋卫,李庆. 中北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]不同曝气条件对膜生物反应器工艺脱氮性能的影响[J]. 石晓庆,王锦,张倩. 化工学报. 2009(04)
博士论文
[1]高效分离生物流化复合反应器的研究[D]. 张玉魁.清华大学 2005
本文编号：3002787
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MBR研究热点分析（字号大小分别代表词频高低）
dd— 反应器宽度指数：Wt= (2DL+W)/W,其中 W 为膜片宽度（250 m网格及边界条件一章，本章研究中流体区域几何计算域的绘制通过 SolidWorks20通过 ANSYS ICEM CFD 完成，流场的计算通过 ANSYS CFX 完理通过 ANSYSCFDPOST 完成。同样，由于所有反应器具有对称体区域的四分之一进行网格剖分，用于流场计算。模拟采取以下） 流体为气—液二相流，连续相为液相，设置为 25℃下的水；离置为 25℃下的空气；） 不考虑气泡的破裂及聚合，气泡具有固定尺寸 6 mm；） 不考虑过滤过程，膜片简化为刚性无滑移壁面；） 简化几何构型，将挡板简化为无厚度壁面，实际曝气管为穿孔管为“面曝气”（如图 5.2 中黄色高亮平面所示），并去除曝气区域体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ABR-MBR一体化工艺节能降耗措施优化研究[J]. 吴鹏,陆爽君,徐乐中,刘捷,沈耀良. 环境科学. 2015(08)
[2]MBR与SMBR脱氮除磷特性及膜污染控制[J]. 郭小马,赵焱,王开演,赵阳国. 环境科学. 2015(03)
[3]基于粒子图像测速技术的近膜面流场特性[J]. 郭枭,李春丽,邱广明,田瑞. 农业工程学报. 2015(01)
[4]SMBR内气液两相流三维CFD模拟[J]. 陶中兰,邢世录,李春丽,邱广明,田瑞. 环境工程学报. 2014(06)
[5]多相流和湍流模型对平板膜生物反应器模拟的影响[J]. 郁达伟,魏源送,郑祥,樊耀波,Wei Ding. 化工学报. 2014(S1)
[6]基于PIV技术的膜生物反应器流场动力特性研究[J]. 李春丽,田瑞,陶中兰,文佳龙. 工程热物理学报. 2013(03)
[7]膜生物反应器内流场动力学特性的PIV实验研究[J]. 李春丽,田瑞,陶中兰,文佳龙. 环境工程学报. 2013(03)
[8]曝气方式对MBR平板膜组件流体力学特征的影响[J]. 魏鹏,姚萌,张凯松. 中国环境科学. 2011(01)
[9]曝气强度对SMBR膜污染的影响[J]. 秦哲,徐高田,徐静,赵军,赵朋卫,李庆. 中北大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]不同曝气条件对膜生物反应器工艺脱氮性能的影响[J]. 石晓庆,王锦,张倩. 化工学报. 2009(04)
博士论文
[1]高效分离生物流化复合反应器的研究[D]. 张玉魁.清华大学 2005
本文编号：3002787
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3002787.html
