氣液兩相流對氣升式管式MBR膜污染的影響

外循環氣升式膜過濾過程最早是Cui 等提出的，依靠氣體噴射及密度差產生定向循環，利用氣液兩相流既可在膜面形成不穩定的錯流運動，實現錯流過濾，在相同液體流速下，氣升錯流過濾膜通量較單相流提升了30%。Cabassud 等在采用平均孔徑為0． 01 μm 的中空纖維超濾膜過濾粘土懸浮物的試驗中也發現，氣液兩相流可有效減弱粘土顆粒在膜表面的沉降，在表觀氣速為1 m/s 時，膜通量提升110%，即使表觀氣速較小時，膜通量提升也達到60%。Mercier 等在采用斑脫土和發酵液懸浮物超濾過程中引入曝氣，滲透通量提升了200%。

Mercier-Bonin 等在曝氣條件下，采用片式陶瓷膜進行了過濾酵母菌的試驗，研究表明氣液兩相流過濾通量最高可達無曝氣過濾時的4 倍; 能耗計算表明，在相同的能耗下，曝氣過濾通量是無曝氣時的2倍，氣升過程明顯降低了單位通量的過濾能耗。因此，氣升式管式MBR 的應用領域逐漸被拓寬。

 

在氣升式管式MBR 操作過程中，隨著氣含率的變化，管式膜組件內會形成不同形式的流態，研究證明當膜管內形成彈狀流時膜表面剪切力最大，膜污染控制效果最好，因此在進行膜操作過程中需對曝氣量進行具體優化，在達到膜污染控制的同時節省能耗。筆者采用計算流體力學( CFD) 對氣升式管式MBR 運行過程中氣液兩相流的水力學參數進行模擬計算，并采用尺寸相同的實體模型對模擬結果進行驗證，分析兩相流特性參數對管式膜污染的影響，希望能為氣升式管式MBR 的應用提供設計依據。