给水超滤膜系统中曝气对膜通量的影响及其机理研究_雷晓玲

给水排水Vol.35No.112009129·城镇给排水·给水超滤膜系统中曝气对膜通量的影响及其机理研究雷晓玲(重庆交通大学,重庆400074)摘要通过系列试验探讨了淹没式给水超滤膜系统中曝气对膜通量的影响及其机理,结果表明:淹没式给水超滤膜系统中膜通量随时间和过滤水量的变化均由快、慢两个指数衰减模式共同组成,其衰减过程符合相似的衰减方程式;曝气可有效改变膜表面的流体流态,提高膜通量,最大假想稳定态膜通量及其最小衰减系数均在曝气条件下达到;曝气强度对膜通量改善影响明显,曝气强度越大,膜通量改善程度越强,但超过一定曝气强度后曝气强度对膜通量改善的影响甚微。关键词给水超滤膜系统曝气膜通量衰减模式影响机理StudyonmechanismsandimpactsofaerationonthemembranefluxindrinkingwaterultrafiltrationmembranetreatmentLeiXiaoling(ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China)Abstract:Thispaperstudiedtheinfluenceofaerationinthesubmergeddrinkingwaterultrafiltrationmembranesystemonmembranefluxanditsmechanisms.Theresultsshowedthat:thevarianceofthemembranefluxinthesubmergeddrinkingwaterultrafiltrationmembranesystemdependingontimeandpermeatedfluxwascomposedofrapidandslowexponentialevanescentmodes,andtheevanescentprocessesmatchedthesimilarevanescentequation;aerationcouldefficientlyimprovethefluidflowpatternonthemembranesurface,increasemembraneflux,andrealizethemaximumtheoreticalstablemembranefluxandtheminimumevanescentcoefficient;theinfluenceofaerationonmembranefluxwasobvious,themoreaerationintensitythebetterimprovementonmembraneflux,buttheinfluencebecameindifferentwhentheaerationintensitywasabovecertain.Keywords:Drinkingwaterultrafiltrationsystem;Aeration;Membraneflux;Evanescentmode;Impactsmechanisms0概述自1960年非均质膜的合成发展以来,国际社会就体现出了对给排水处理中膜处理工艺的研究、发展、应用及其商业活动的特别关注。所有这些活动国家人力资源和社会保障部:2008年度留学人员科技活动择优资助项目(渝人办[2009]11号);NaturalSciencesandEngineeringResearchCouncilofCanada(NSERC);重庆交通大学高层次人才科研启动经费项目(交大科[2009]4号)。中,用于去除颗粒物质(如浊度和微生物)的可反冲洗的空心纤维微滤和超滤膜工艺的商业化尤为引人注目,其好坏程度对整个给水膜技术的应用、推广和规范化均产生了深远的影响[1]。淹没式给水膜工艺的应用日益加速。然而,与相关的传统处理技术(如砂滤)相比,淹没式超滤膜系统的运行成本相对较高。由于膜工艺的建设投资和运行成本都与其膜通量成典型的比例关系,因此膜通量及其影响因素(如膜表面结垢程度)便成为决DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2009.11.009130给水排水Vol.35No.112009定膜工艺性能与成本的主要考虑因素。曝气对有限式膜系统(如传统交叉流管状膜系统)的影响现已有了广泛地研究[2～4],Cui、Chang和Fane已在2003年发表了相关研究的文章[5]。正如有限式膜系统一样,曝气也显著地影响着无限式膜系统。然而,在像淹没式空心纤维膜系统这样的无限式膜系统一样,其他的机理也会潜在地引起膜表面的强剪力,特别是气泡流动导致的膜纤维的摆动[6]。因此,这些不同因素对膜通量产生改进作用的机理的相对贡献还鲜为人知,曝气对淹没式空心纤维膜系统的影