微管自生动态膜的过滤过程模拟与控制策略研究
发布时间：2021-04-16 01:30
动态膜生物反应器（Dynamic Membrane Bioreactor, DMBR）可应用于生活污水处理、工业废水处理等领域,具有膜通量大、成本低、能耗低、抗膜污染能力强等优点；但存在膜通量不稳定、在线清洗困难等缺点,限制了该工艺的进一步推广。针对自生动态膜独特的操作流程——“形成-过滤-清洗”,设计了一种具有“自适应性”的动态膜膜管及组件,并对其进行了高通量稳定运行、流场模拟和数学模型等控制策略研究,主要内容和结果如下：利用小试实验考察了自适应动态膜组件在内置、外置系统中的性能,并与不同材料、不同结构的膜组件进行了对比。外置式自适应动态膜通量高达60L/m2h,连续稳定运行时长高达480.3h,成膜时间少于lmin,各方面性能均优于内置式自适应动态膜组件及普通管式、平板动态膜组件。采用Miseq高通量测序技术测定了好氧池内42μm-50um及150μm-200μm粒径范围的活性污泥颗粒的微生物群落。不同粒径的微生物群落多样性没有明显差异,优势菌门均为Proteobacteria、 Actinobacteria和Bacteroidetes;差异性较大的菌属有：Zoogloea. An...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１动态膜过滤流程示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?化ｅ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｉｅｓｓ??
生物反应器中。进行长期外置式小试试验，考察该组件高通量稳定运行的可；比较内置运行与外置运行方式的差异。??３）微生物群落多样性分析：近年来，高通量测序作为第二代测序技术得快速的发展和应用＾４＾４６］，一次可Ｗ对几十万到几百万条ＤＮＡ分子进行序列??序，可对物种的转录组和基因组进行全面分析，如４５４憐酸高通量测序［１４７－１４９ｉｓｅｑ高通量测序＾５＾５２］等。因此，本研究选取Ｍｉｓｅｑ高通量对外置小试装置好??池中的两种不同粒径的微生物絮体颗粒进行测序。??．２．１内置小试试验装置??内置小试装置如图２．１及图２．２所示。其中，曝气区体积为２２．２Ｌ，膜区体??为５４．１Ｌ。曝气区内设置５个曝气头，曝气强度为３．７Ｌ／ｍｉｎ。曝气区和膜区设置导流板，Ｗ产生循环水流，保证动态膜表面的错流流速。膜区内设置四同类型的膜组件，膜面积均为０．０５ｍ２，详细参数如表２．１所示。其中组件３适应膜组件，其原理及制作方法详见２．３节。??
巧ｇ．?２．２．?Ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ?ＤＭＢ民?ｆｏｒ?ｂｅｎｃｈ－ｓｃａｌｅ?ｔｅｓｔ．??表２．１膜组件详细参数??Ｔａｂｌｅ?２．１?ＤｅｔａＵｅｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ???材料?尺寸?孔径?备注???ＰＥＴ筛网?２７０ｍｍｘ９５ｍｍ，双面?３００目?单层，无?无纺布?０６ｍｍｘＷ〇ｍｍ，ｌｌ根?八脚?螺旋焊?ＰＥＴ筛网?０６ｍｍｘ２９Ｏｍ町１１根?３００目?单层，无?ＰＥＴ双层网?０６ｍｍｘ２９Ｏｍｍ，ｌｌ根?３００目?内有导流网的孔径为当量孔径，该数据由生产厂家提供。??所示，１号组件为平板结构，膜基材为ＰＥＴ筛网，孔径，内部无支撑。２号组件为无纺布管式结构，直径为６ｍ将膜基材切成细条，采用螺旋焊接的方式成管；３号组件组件为双层膜管结构，直径为６ｍｍ；其中膜基材为３００膜管内侧设大孔导流网支撑。??进水取自江苏省宜兴市某公司化粪池出水，主要为员工．。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微通道湍流促进器强化平板MBR的CFD数值模拟[J]. 解芳,王建敏,刘进荣. 环境工程学报. 2015(08)
[2]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)
[3]外源和内源呼吸模式下好氧活性污泥的微生物群落演替及生物活性特征[J]. 罗茜,马宏瑞,朱超,花莉. 生态环境学报. 2013(12)
[4]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[5]气液两相流对气升式管式MBR膜污染的影响[J]. 吴云,郭幸斐,张宏伟,韩少勋,刘恩华. 中国给水排水. 2013(09)
[6]CFD及ASM-CFD在MBR研究中的应用进展[J]. 张晴,樊耀波,魏源送,郁达伟,徐荣乐. 膜科学与技术. 2013(02)
[7]絮凝反应池中流体的CFD模拟及应用性能[J]. 吴巍,范志伟,徐立群,李鑫钢,隋红. 化工进展. 2012(02)
[8]计算流体力学模拟技术在污水处理构筑物中的应用[J]. 沈鹏飞,王红武,马鲁铭,张善发. 中国给水排水. 2011(22)
[9]16S rDNA克隆文库法分析Biostyr曝气生物滤池处理城市污水的细菌多样性研究[J]. 窦娜莎,王琳. 环境科学学报. 2011(10)
[10]计算流体力学对膜生物反应器水力学特征的模拟研究[J]. 于艳,樊耀波,徐国良,王琦. 膜科学与技术. 2011(04)
博士论文
[1]低氧活性污泥法除污及污泥减量研究[D]. 徐宇峰.重庆大学 2014
[2]环境因素对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌群落的影响[D]. 朱超.西北农林科技大学 2011
[3]典型废水厌氧处理反应器流场分析与优化研究[D]. 张冰.哈尔滨工业大学 2009
[4]活性污泥数学模型ASM1及ASM3在MBR和DE型氧化沟中的应用研究[D]. 杨文娟.长安大学 2008
硕士论文
[1]动态膜生物反应器工艺（DMBR）的脱氮效能及数学模拟[D]. 尹娟.华侨大学 2011
[2]旋转圆盘动态膜过滤系统的计算流体力学研究[D]. 徐舟.大连理工大学 2009
[3]活性污泥数学模型（ASM3）及其计算机模拟研究[D]. 蒋源.北京工业大学 2009
本文编号：3140478
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１动态膜过滤流程示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?化ｅ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｉｅｓｓ??
生物反应器中。进行长期外置式小试试验，考察该组件高通量稳定运行的可；比较内置运行与外置运行方式的差异。??３）微生物群落多样性分析：近年来，高通量测序作为第二代测序技术得快速的发展和应用＾４＾４６］，一次可Ｗ对几十万到几百万条ＤＮＡ分子进行序列??序，可对物种的转录组和基因组进行全面分析，如４５４憐酸高通量测序［１４７－１４９ｉｓｅｑ高通量测序＾５＾５２］等。因此，本研究选取Ｍｉｓｅｑ高通量对外置小试装置好??池中的两种不同粒径的微生物絮体颗粒进行测序。??．２．１内置小试试验装置??内置小试装置如图２．１及图２．２所示。其中，曝气区体积为２２．２Ｌ，膜区体??为５４．１Ｌ。曝气区内设置５个曝气头，曝气强度为３．７Ｌ／ｍｉｎ。曝气区和膜区设置导流板，Ｗ产生循环水流，保证动态膜表面的错流流速。膜区内设置四同类型的膜组件，膜面积均为０．０５ｍ２，详细参数如表２．１所示。其中组件３适应膜组件，其原理及制作方法详见２．３节。??
巧ｇ．?２．２．?Ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ?ＤＭＢ民?ｆｏｒ?ｂｅｎｃｈ－ｓｃａｌｅ?ｔｅｓｔ．??表２．１膜组件详细参数??Ｔａｂｌｅ?２．１?ＤｅｔａＵｅｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ???材料?尺寸?孔径?备注???ＰＥＴ筛网?２７０ｍｍｘ９５ｍｍ，双面?３００目?单层，无?无纺布?０６ｍｍｘＷ〇ｍｍ，ｌｌ根?八脚?螺旋焊?ＰＥＴ筛网?０６ｍｍｘ２９Ｏｍ町１１根?３００目?单层，无?ＰＥＴ双层网?０６ｍｍｘ２９Ｏｍｍ，ｌｌ根?３００目?内有导流网的孔径为当量孔径，该数据由生产厂家提供。??所示，１号组件为平板结构，膜基材为ＰＥＴ筛网，孔径，内部无支撑。２号组件为无纺布管式结构，直径为６ｍ将膜基材切成细条，采用螺旋焊接的方式成管；３号组件组件为双层膜管结构，直径为６ｍｍ；其中膜基材为３００膜管内侧设大孔导流网支撑。??进水取自江苏省宜兴市某公司化粪池出水，主要为员工．。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微通道湍流促进器强化平板MBR的CFD数值模拟[J]. 解芳,王建敏,刘进荣. 环境工程学报. 2015(08)
[2]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)
[3]外源和内源呼吸模式下好氧活性污泥的微生物群落演替及生物活性特征[J]. 罗茜,马宏瑞,朱超,花莉. 生态环境学报. 2013(12)
[4]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[5]气液两相流对气升式管式MBR膜污染的影响[J]. 吴云,郭幸斐,张宏伟,韩少勋,刘恩华. 中国给水排水. 2013(09)
[6]CFD及ASM-CFD在MBR研究中的应用进展[J]. 张晴,樊耀波,魏源送,郁达伟,徐荣乐. 膜科学与技术. 2013(02)
[7]絮凝反应池中流体的CFD模拟及应用性能[J]. 吴巍,范志伟,徐立群,李鑫钢,隋红. 化工进展. 2012(02)
[8]计算流体力学模拟技术在污水处理构筑物中的应用[J]. 沈鹏飞,王红武,马鲁铭,张善发. 中国给水排水. 2011(22)
[9]16S rDNA克隆文库法分析Biostyr曝气生物滤池处理城市污水的细菌多样性研究[J]. 窦娜莎,王琳. 环境科学学报. 2011(10)
[10]计算流体力学对膜生物反应器水力学特征的模拟研究[J]. 于艳,樊耀波,徐国良,王琦. 膜科学与技术. 2011(04)
博士论文
[1]低氧活性污泥法除污及污泥减量研究[D]. 徐宇峰.重庆大学 2014
[2]环境因素对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌群落的影响[D]. 朱超.西北农林科技大学 2011
[3]典型废水厌氧处理反应器流场分析与优化研究[D]. 张冰.哈尔滨工业大学 2009
[4]活性污泥数学模型ASM1及ASM3在MBR和DE型氧化沟中的应用研究[D]. 杨文娟.长安大学 2008
硕士论文
[1]动态膜生物反应器工艺（DMBR）的脱氮效能及数学模拟[D]. 尹娟.华侨大学 2011
[2]旋转圆盘动态膜过滤系统的计算流体力学研究[D]. 徐舟.大连理工大学 2009
[3]活性污泥数学模型（ASM3）及其计算机模拟研究[D]. 蒋源.北京工业大学 2009
本文编号：3140478
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