气液两相流对气升式管式MBR膜污染的影响

外循环气升式膜过滤过程最早是Cui 等提出的，依靠气体喷射及密度差产生定向循环，利用气液两相流既可在膜面形成不稳定的错流运动，实现错流过滤，在相同液体流速下，气升错流过滤膜通量较单相流提升了30%。Cabassud 等在采用平均孔径为0． 01 μm 的中空纤维超滤膜过滤粘土悬浮物的试验中也发现，气液两相流可有效减弱粘土颗粒在膜表面的沉降，在表观气速为1 m/s 时，膜通量提升110%，即使表观气速较小时，膜通量提升也达到60%。Mercier 等在采用斑脱土和发酵液悬浮物超滤过程中引入曝气，渗透通量提升了200%。

Mercier-Bonin 等在曝气条件下，采用片式陶瓷膜进行了过滤酵母菌的试验，研究表明气液两相流过滤通量最高可达无曝气过滤时的4 倍; 能耗计算表明，在相同的能耗下，曝气过滤通量是无曝气时的2倍，气升过程明显降低了单位通量的过滤能耗。因此，气升式管式MBR 的应用领域逐渐被拓宽。

 

在气升式管式MBR 操作过程中，随着气含率的变化，管式膜组件内会形成不同形式的流态，研究证明当膜管内形成弹状流时膜表面剪切力最大，膜污染控制效果最好，因此在进行膜操作过程中需对曝气量进行具体优化，在达到膜污染控制的同时节省能耗。笔者采用计算流体力学( CFD) 对气升式管式MBR 运行过程中气液两相流的水力学参数进行模拟计算，并采用尺寸相同的实体模型对模拟结果进行验证，分析两相流特性参数对管式膜污染的影响，希望能为气升式管式MBR 的应用提供设计依据。