渦旋波膜生物反應器的剪應力分布及傳質強化.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、渦旋波膜生物反應器是將渦旋波流動與膜生物反應器技術相結合,利用渦旋波流動在雷諾數較小的層流狀態(tài)下良好的局部混合特性,產生強制對流,加快動量交換速率,達到增強傳質的目的。而且其剪切應力和能量消耗與傳統(tǒng)的依靠湍流來強化氣液傳質相比要小得多,提高了微生物細胞在膜生物反應器中的存活率,解決了傳統(tǒng)膜生物反應器堵塞和濃差極化等問題,有很重要的研究價值。 本文通過實驗的方法對渦旋波膜生物反應器進行傳質性能測試,并利用數值模擬的手段對反應器內

2、的剪應力分布等參數進行了計算,主要內容如下: 建立渦旋波膜生物反應器實驗裝置,本反應器為間歇式反應器。對不同槽道結構進行冷模傳質實驗,并用反應器對人工合成廢水進行生化處理,對生化反應過程中的傳質性能進行測試,不同時刻出水處理效果通過測試化學需氧量(COD)值來衡量。通過對實驗結果的分析,可以得出:①渦旋波流動可以顯著增強氣液傳質效果,相對于穩(wěn)定流動而言體積傳質系數kLa平均增幅為26.67﹪;②減小折流間距L可以進一步強化傳質

3、效果,折流間距越小,kLa值越大,強化效果越顯著,L與kLa平均增幅符合對數形式增長關系:kLa(﹪)=-14.537Ln(L)+79.846;③不同槽道結構中Re數對kLa都具有顯著性影響。在此基礎上對渦旋波在層流流動下強化傳質的機理進行了分析。 通過對渦旋波膜生物反應器中的兩相流流場進行數值模擬,系統(tǒng)地研究了反應器內的剪應力的分布規(guī)律:①壁面、渦心、旋渦生成處及非旋渦生成區(qū)的剪切應變依次降低;②隨著Re數的增大,擴張區(qū)內剪

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