膜科学与技术

计算流体力学对膜生物反应器水力学特征的模拟研究

作者：于艳樊耀波? 徐国良王琦

单位：中国科学院生态环境研究中心水污染控制室，北京 100085

关键词：计算流体力学（CFD）；管式膜；平板膜；膜生物反应器（MBR）

出版年,卷(期):页码： 2011,31(4):9-16

摘要：

通过计算流体力学（CFD）中的FLUENT软件，对膜生物反应器内流场和流态进行了模拟，定量给出了其流速与剪切力的分布。研究了膜组件距离反应器底部不同距离时的水力学情况和水力学条件。对比了膜生物反应器中，玻璃纤维编织管式膜组件与平板膜组件，由于构型不同所导致的水力学条件差异。结果表明，从雷诺数和质量流速率参数分析，玻璃纤维编织管式膜组件的水力学条件更好，更有利于膜污染的防治。探讨了单个与多个曝气器情况下的流速分布，结果表明出后者流速分布更为均匀。由本文研究结果可知，计算流体力学可以是一个有力的工具应用于MBR及其膜污染控制研究中。

Hydrodynamics of an MBR system and its contour of velocity and wall shear stress were simulated with computational fluid dynamics (CFD). Different hydraulic conditions were obtained by changing the distance between the membrane module and aerator. Due to different configurations, it was proved that hydraulic conditions of MBR with glass fiber tubular membrane modules were better than that with flat membrane modules for membrane fouling control by comparing both of the Reynolds number and mass flow rate. Moreover, the distribution of velocity was more homogeneous in the system with four aerators than that with only one aerator. From the research results, it could be said that CFD is powerful tool used for hydrodynamic study in MBR and its membrane fouling control.

于艳（1984-），女，黑龙江省哈尔滨市人，硕士，主要从事MBR工艺优化及流体力学模拟研究，邮箱：yuyan_@126.com * 通讯联系人，010-62849109

参考文献：

[1] 王福军. 计算流体动力学分析[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004.
[2] 杨毅，王保国. 中空纤维膜接触器的计算流体力学模拟[J]. 天津工业大学学报. 2008, 27(3): 32-35.
[3] 刘百仓，马军，张立秋，等. 计算流体动力学在膜技术中的应用[J]. 中国农村水利水电. 2008(1): 40-44.
[4] 杨庆峰员文权. 计算流体力学在反渗透膜分离中的应用[J]. 化工进展. 2008, 27(9): 1357-1363.
[5] 何娟娟，黄卫星，肖泽仪，等. 计算流体力学在膜分离技术中的应用[J]. 化工装备技术. 2006, 27(2): 14-16.
[6] 杨德武，赵国平，王艳红，等. 陶瓷膜渗流数值模拟[J]. 过滤与分离. 2005, 15(4): 24-27.
[7] 谷芳，刘春江，余黎明，等. 气-液两相降膜流动及传质过程的CFD研究[J]. 高校化学工程学报. 2005, 19(4): 438-444.
[8] 韩杰，朱彤，黄永刚，等. 浸没板式膜生物反应器中流体运动的数值模拟[J]. 化学与生物工程. 2008, 25(11): 44-47.
[9] 宋航付超. 微滤过程阻力分析及过滤速率[J]. 高校化学工程学报. 1999, 13(4): 315-322.
[10] Ahmad A L, Lau K K, Bakar M Z A, et al. Integrated CFD simulation of concentration polarization in narrow membrane channel[J]. Computers & Chemical Engineering. 2005, 29(10): 2087-2095.
[11] Prieske H, Drews A, Kraume M. Prediction of the circulation velocity in a membrane bioreactor[J]. Desalination. 2008, 231(1-3):

服务与反馈：

【文章下载】【加入收藏】

《膜科学与技术》编辑部地址：北京市朝阳区北三环东路19号蓝星大厦邮政编码：100029 电话：010-64426130/64433466 传真：010-80485372邮箱：mkxyjs@163.com