项目名称: MBR流场、传质与能耗的相互关系研究

项目编号: No.51278483

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 建筑科学

项目作者: 樊耀波

作者单位: 中国科学院生态环境研究中心

项目金额: 80万元

中文摘要: 面对我国水短缺、污水资源化对膜生物反应器(MBR)的迫切需求,针对MBR运行能耗高,且引起MBR运行能耗高的内在水力学特征尚未充分知晓的科学问题,以低能耗化MBR创新研究为目的,以功能不断强化的计算流体力学(CFD)软件为研究依托,将活性污泥模型ASM3生物化学反应模型与CFD传质-反应模型相契合,通过小试和实际工程的调试与校正,建立适宜进行MBR流场高精度模拟的传质-反应模型模拟平台;并以该平台为基础,对不同工艺、几何尺寸、不同膜组器构型和不同MBR运行状况,进行MBR各单元流场的CFD模拟;通过多条件的反复模拟,揭示MBR流场、传质、能耗之间相互关系及高运行能耗的原因;给出新型低能耗化MBR研制的途径、设计、安装和运行指导方案;为引领新型低能耗MBR研发、设计、建造和运行提供科学依据和技术支持。

中文关键词: 膜生物反应器;计算流体力学;膜污染;传质;流体

英文摘要: Considering the water shortage and urgent requirement of water treatment and reuse in China, the membrane bioreactor (MBR) has been proven as a promising technology in waste water treatment and water reuse. However, one of the major challenges for spreading application of MBR at large scales is high energy consumption, and there is a missing gap between high energy consumption and flow dynamics in MBR. Therefore, the purpose of this study is to therotically develop MBR with lower energy consumption through flow dynamics. In this study, a high-precision simulation platform by integrating biochemical reaction formulations and functions in the activated sludge model, ASM3, into the computational fluid dynamics (CFD) software.The mass transfer-reaction model of CFD will be calibrated using MBR at bench- and full scales. Based on the developed platform, the characteristics of flow field in MBR will be simulated by CFD models coupled with ASM3 under conditions of different processes, geometry, membrane module configurations and operational conditions. The relationships among mass transfer, energy consumption and mechanism for high energy consumption in MBR operation will be well revealed based on simulations under multiple conditions, and the results obtained from this study are expected to provide useful guidance for

英文关键词: MBR;CFD;membrane fouling;mass transfer;fluid

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