基于膜污染时序特征的过滤-反洗双向传质中空纤维膜组件优化研究

基本信息
批准号:51378349
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:王捷
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张伟,吴云,闫学群,范云双,崔钊,程志扬,刘文瑾,吴义,张成众
关键词:
中空纤维膜时序化模型双向传质膜污染反清洗
结项摘要

Based on the the ideology of whole process control in membrane filtration process, the researches of hollow fiber membrane fouling control & module optimization in filtration / backwashing dual-way mass transfer mode are carried out. The biological rheology theory was extends to the membrane filtering and backwashing dual mass transfer theory, combined with the non-uniform flux distribution in filtration mode & the " worst " principle in backwashing, the computational fluid dynamics ( CFD ) is used to simulate the flow field for prevent membrane fouling. Moreover, filtration and backwashing are combined perfectly. Membrane fouling and local flux real-time analysis are used to constructed the timing-sequence and dynamical membrane fouling mode according to the axial local filtration characteristics through segmented pressure testing and composite flux measurement method in filtration and backwashing modes. Based on electrochemical principles, the optimal hydraulics environmental of hollow fiber membranere is researched. Finally, according to the analysis of the timing-sequence membrane fouling model and optimal environmental flow field, the hollow fiber membrane structure & shape are optimized in duel way mass transfer modes, which established the theoretical foundation of the hollow fiber membrane modules design and backwashing operation process, and to achieve the high efficiency and low consumption operation in complicated water treatment with hollow fiber membrane modules.

课题基于水处理中膜单元的全程控制思想,提出基于时序化膜污染的过滤/反洗双模式组件优化的研究思路。将生物流变学理论延伸至膜过滤与反清洗双向传质过程中,结合过滤模式下通量的不均匀分布与反清洗模式中的"最不利"原则,以延缓膜污染为目标,将二者有机统一。采用中空纤维膜局部通量与污染的实时化分析与检测手段,通过分段式压力、流量复合测试手段分析过滤/清洗模式下膜轴向局部过滤特征,运用计算流体力学(CFD)模拟水处理中组件环境流场,并引入时间性参数构建时序动态化的膜污染模型。基于电化学原理,采用参比膜纤维方法,对膜过滤/反清洗模式下膜面局部微流场特性的分析,研究中空纤维膜的最佳水力学环境。最终通过时序化膜污染模型与最佳流场环境的分析,对双向传质模式下膜组件结构外形进行优化,为中空纤维膜组件设计及相关反清洗操作模式的构建奠定理论基础,以实现在复杂水处理工艺环境下膜组件的低耗高效运行。

项目摘要

课题基于水处理中膜单元的全程控制思想,提出基于时序化膜污染的过滤/反洗双模式组件优化的研究思路。将生物流变学理论延伸至膜过滤与反清洗双向传质过程中,分别对中空纤维膜组件的过滤传质特征、清洗传质特征、气水两相流清洗、强化清洗过程进行了研究,在此基础上借助超声波传感、光学传感、电化学传感、水力学测试等技术对其不同的过程特征进行了研究。应用计算流体力学(CFD)模拟水处理组件环境流场,对中空纤维膜组件的抗污染性能、不同结构设计进行了分析和比较。通过对膜过滤/反清洗模式下膜面局部微流场特性的分析,研究了中空纤维膜的最佳水力学环境。最终实现了双向传质模式下膜组件结构外形优化,为中空纤维膜组件设计及反清洗操作模式构建奠定理论基础,有助于在复杂水处理工艺环境下膜组件低耗高效运行模式的构建。依托本项目合计发表论文15篇,其中SCI\EI检索14篇,申请专利5项,授权3项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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