管式連續(xù)微濾膜法處理熱電廠循環(huán)冷卻排污水過濾模型

1、管式連續(xù)微濾膜法處理熱電廠循環(huán)冷卻排污水過濾模型研究史昱驍2011214049.試驗(yàn)背景在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會，部分地區(qū)由于環(huán)保沒跟上工業(yè)的快速發(fā)展的步伐，環(huán)境污染嚴(yán)重，水體水質(zhì)日趨惡化。當(dāng)人們的文化及物質(zhì)生活水平不斷提高，人們最為關(guān)心的環(huán)境問題之一將是如何保障人們用上衛(wèi)生、安全、優(yōu)質(zhì)的飲用水。美國自來水協(xié)會的調(diào)查研究表明：膜法水處理技術(shù)將是未來最重要的水處理方法，因?yàn)榈侥壳盀橹购脹]有一種單獨(dú)的水處理工藝能與膜法水處理過程相媲美，用單一的物理方法同時(shí)達(dá)到完全消除致病微生物，顯著降低有機(jī)和無機(jī)污染物以及供水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、緊湊、美觀的水處理目的。在1996年于日本召開的題為“2世紀(jì)的水處理技

2、術(shù)”專題會議上，國際水協(xié)（IWA）把膜法水處理技術(shù)列為21世紀(jì)最重要的替代水處理技術(shù)。2管式連續(xù)微濾膜污染機(jī)理及模型開發(fā)管式連續(xù)微濾膜污染機(jī)理分析膜污染是指料液中的懸浮顆粒、膠體粒子或溶解性大分子有機(jī)物在膜表面和膜孔內(nèi)吸附沉積，造成膜孔徑減小或堵塞，使膜通量下降的現(xiàn)象。根據(jù)發(fā)生的位置可以分為表膜堵塞（污染物吸附沉積在膜的表面，增加了水流過膜的阻力）和膜孔堵塞（污染物在膜孔內(nèi)吸附沉積，減小了膜孔徑，從而降低了膜的通量）。根據(jù)造成污染的物質(zhì)不同可分為無機(jī)污染、有機(jī)污染和生物污染，其中以有機(jī)污染和生物污染最為普遍，對膜通量的影響最大1。確定膜過濾過程的污染機(jī)理，對于了解過濾過程膜通量的下降原因、預(yù)測

3、膜通量、控制和消除膜污染都具有一定的指導(dǎo)意義。對于大分子和膠體懸浮液膜過濾過程的污染機(jī)理，Marshall等和Belfort等3已經(jīng)做過詳細(xì)的綜述，但對于顆粒懸浮液、尤其是無機(jī)顆粒懸浮液通過微濾膜過程的污染機(jī)理，文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)很少，普遍認(rèn)為顆粒在膜表面的沉積為主4-5。本文選用的阻力模型是以YehandCheng6以及Bellevile7的研究為基礎(chǔ)的，將濾餅過濾模型改進(jìn)以用于澄清過濾。膜污染阻力的計(jì)算方法以達(dá)西（Darcy）定律為基礎(chǔ)，可得出下列透水通量表達(dá)式：(1)PP瓦一J(RmRf)其中：J膜通量，L/（m2s）；AP膜兩側(cè)壓力差，kPa;科一一料液粘度，Pas;Rt一一過濾總阻力，它可以分

4、解為兩個(gè)部分，即Rm膜本身的阻力和Rf污染阻力，m-1。對過濾總阻力（Rt）進(jìn)行不同方式的分解，可以確定不同過程的污染物阻力分布如何：本文提到的管式微濾膜過濾屬于澄清過濾，不考慮污泥層和濾渣的阻力影響，同時(shí)，我們沒有辦法測量膜孔堵塞造成的不可恢復(fù)的阻力影響，在試驗(yàn)階段將其忽略（這部分阻力表現(xiàn)為膜的不可恢復(fù)衰老，根據(jù)美國陶氏化學(xué)給出的膜通量衰減值一一年衰減約為7%,故在短期的試驗(yàn)過程中，這部分變化是可以忽略的），故，只簡單地將阻力分解為純膜阻力（Rm）和污染阻力（Rf）兩大類，而膜的污染阻力（Rf）包括了表膜堵塞阻力（Rc）和膜孔堵塞阻力（Rp）,前者指懸浮或吸附在膜表面的微濾顆粒物，可以通過反

5、沖洗的方法沖刷掉污染物加以恢復(fù)，后者則需要通過加強(qiáng)洗或化學(xué)等方法加以去除，當(dāng)然也包括物理和化學(xué)方法都不能去除的永久性污染。一次純水通量和純膜阻力用于計(jì)算純膜阻力（Rm）。膜的一次純水通量（Jo）,是用干凈的膜過濾清水測得的通量,J0:PRm, P-0 Jo其中：Jo膜的一次純水通量L/（m2s）；P純水粘度，Pas料液通量和污染阻力在同樣的操作條件下，對料液進(jìn)行過濾，用穩(wěn)定時(shí)的料液膜通量（Ji）,計(jì)算污染阻力（Rf）。,P _ P應(yīng)二(Rm Rc Rp)(4)PRt=(RmRc*Rp)(5)-0J1由(4)和(5)式可得，膜的污染阻力為：一一一一一PPRf=Rc+Rp=Rt-Rm=一-(6)0

6、J1-0Jo其中：Ji料液透水通量，L/（m2s）,其它符號同前。2.2.3二次純水通量和永久堵塞阻力膜的二次純水通量（J2）,是用受污染并經(jīng)過反沖洗清洗后（認(rèn)為表膜堵塞阻力已經(jīng)完全恢復(fù)）的膜過濾清水測得的通量，用于計(jì)算膜孔堵塞阻力（Rp）。0（Rm Rp）由（3）和（7）式得:P PRp =p%2Mo由（3）和（8）式得:_PPRc =Rt Rm - Rp =TJ _TTJi0J23實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論通過在一次純水實(shí)驗(yàn)、 的不同變化值，得到如表其中：J2膜的二次純水通量，L/（m2s）,其它符號同前。通過上述方法，可以計(jì)算各部分阻力的大小，從而對膜的污染機(jī)理有所認(rèn)識。料液實(shí)驗(yàn)和二次純水實(shí)驗(yàn)三種情

7、況下，測定跨膜壓差和透水通量1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：表1不同情況下的通量料液實(shí)驗(yàn)跨膜壓差A(yù)P(kPa)一次純水通量J0(L/(m2s)跨膜壓差A(yù)P(kPa)料液透水通量J1(L/(m2s)跨膜壓差A(yù)P(kPa)二次純水通量J2(L/(m2s)5.000.420151.50.63324.70.4395.250.445153.80.63425.20.4645.500.468156.30.64625.50.4415.750.485157.70.65626.70.4796.000.503158.70.65728.30.499158.70.66428.50.512求純膜阻力由于保定熱電廠連續(xù)微濾膜法處理回用冷卻循

8、環(huán)排污水工程已經(jīng)在運(yùn)行，故只能取進(jìn)行徹底化學(xué)清洗后的膜過濾清水加以測定其純水通量(此處數(shù)據(jù)取自項(xiàng)目運(yùn)行初期的試運(yùn)行階段)，然后計(jì)算純膜阻力(Rm),曲線擬合情況圖1所示：壓差與一次純水通量曲線圖Jo=0.0844APR2=0.9921產(chǎn)量通水純次一Ms.5 Oo O4846,8 45.866.2跨膜壓差P(kPa)圖1壓差與一次純水通量曲線圖由圖1可知，新膜過濾清水時(shí)，壓差與通量白勺關(guān)系為J0=0.0844P,由公式(2)可知,曲線斜率為：1=0.0844,而溫度為20c時(shí)，清水粘度田為1.005M0-3Pas(查化學(xué)手冊即可得到不同溫度下水的粘度值)，故在20c時(shí)，純膜阻

9、力為：Rm144(10)1.185104(m)0.08440求總阻力和污染阻力求出純膜阻力之后，接著就要求出膜的污染阻力(Rf),這就需要對料液過濾的壓差和通量進(jìn)行曲線擬合，此數(shù)據(jù)取用化學(xué)清洗進(jìn)行之前穩(wěn)定過濾過程中的壓差和通量值，曲線擬合情況如圖2:671.6OJS 2:了量通液濾64152154156158160跨膜壓差 P (kPa)圖2壓差與料液通量曲線圖由圖2可以看出，過濾料液時(shí)，膜兩側(cè)壓差與通量關(guān)系為:J1二 0.0042 AP,可得:1 = 0.0042,溫度為20c時(shí)，料披（熱電廠循環(huán)冷卻水）的粘度科與純水的粘度 均相Rt差不大，可近似看作為純水，故總過濾阻力為:15Rt = =

10、2.369 105(m )0.0042由（10）和（11）知，膜的污染阻力為:Rf 二 Rc Rp R Rm = 2.251 105(m)3.3表膜堵塞阻力和膜孔堵塞阻力知道膜的污染阻力之后，接著就要確定污染阻力（Rf）中表膜堵塞阻力（Rc）和膜孔堵塞阻力（Rp）的值?？梢詫⑦^濾料液后的膜管經(jīng)過反沖洗之后，將可去除的污染物質(zhì)沖洗掉，然后再過濾清水，即可以測得膜孔堵塞阻力（Rp）的值。此數(shù)據(jù)取自經(jīng)過反沖洗之后，過濾初期的壓差和通量值，曲線擬合情況如圖3: 1由圖3可得，壓差與二次純水通量的曲線關(guān)系為：J2 = 0.0178 P,可得：=0.0178,Rp故膜孔堵塞阻力為:Rp10.0178。4=

11、 5.590 104(m )由（12）和（13）知，膜的表膜堵塞阻力為:(14)Rc=Rf-Rp=1.692105(m)3.4結(jié)果與討論經(jīng)過理論推導(dǎo)并計(jì)算，將膜的各種阻力值及其在總阻力中所占的比例匯總?cè)绫?所示:表2膜組件的各種阻力值及所占比例阻力系數(shù)類型阻力值（x104m-1）所占比例（純膜阻力Rm1.1854.98表膜堵塞阻力Rc16.9271.42膜孔堵塞阻力Rpp5.59023.60污染阻力Rf22.5195.02總阻力Rt23.69100可以看出，該管式膜的純膜阻力很小，只占總阻力的4.98%,主要阻力為污染阻力，它是純膜阻力19倍多。在污染阻力里，表膜堵塞阻力占主要，它是膜孔堵塞阻

12、力的3倍多。封莉等11測定了運(yùn)行過程中膜過濾壓差的變化，考察了膜污染的發(fā)展情況，并探討了減緩膜過濾壓差上升和膜污染的幾種措施。在溫度為24c時(shí)，通過清水和生活污水實(shí)驗(yàn)得出膜通量J（L/（m2s）與壓力差A(yù)P（0.615.5kPa）呈線性相關(guān)。為此，可以在壓差A(yù)P為0.615.5kPa之間測定純水通量Jo和壓差A(yù)P的值，然后進(jìn)行曲線擬合來計(jì)算。對濾餅過濾而言，膜的總阻力集中在污染阻力上，膜的污染阻力是純膜阻力的3.6倍，是影響膜通量的主要因素。這與計(jì)算結(jié)果是相一致的。以上數(shù)據(jù)表明：1）膜過濾過程中，主要阻力集中在污染阻力上，純膜阻力影響較小；2）在污染阻力中，表膜阻力占主要，膜孔堵塞阻力也有較大

13、的影響。所以，如何在過濾過程中解決表膜堵塞，降低膜孔堵塞，延長膜的使用壽命（即降低膜孔堵塞程度）是很重要的。帶著這個(gè)問題，下面就管式連續(xù)微濾膜的過濾性能做更加深入的研究。4管式連續(xù)微濾膜過濾模型膜污染是膜在應(yīng)用過程中最大的阻力之一，如何解決膜污染，發(fā)揮膜的最大過濾性能，是研究的難點(diǎn)之一。由于膜過濾過程的影響因素較多，目前預(yù)測或關(guān)聯(lián)型的模型實(shí)用性不理想12,對于以機(jī)械過濾為主要過濾機(jī)理的微濾膜來說，膜孔徑大小及分布和膜孔密度（即單位膜面積的膜孔數(shù)）是考核膜分離功能的兩個(gè)重要參數(shù)13。然而，目前所開發(fā)的膜過濾模型與膜參數(shù)聯(lián)系較少，這就需要我們深入過濾的細(xì)部，對污染顆粒進(jìn)行分析，從而建立更加合理的模

14、型，對微濾膜的過濾性能進(jìn)行優(yōu)化分析。污染微粒受力分析通過對料液（澄清過濾時(shí)，料液中的污染物基本上都是懸浮顆粒）中的顆粒進(jìn)行受力分析，可以確定一定操作條件下，懸浮顆粒的受力情況，從而確定膜污染的實(shí)際過程，再建立合理的模型進(jìn)行優(yōu)化分析。該管式連續(xù)微濾膜的過濾方式為全量過濾，膜組件豎向放置，在過濾過程中，料液中的懸浮顆粒沿橫向（垂直于膜組件的表面）靠近膜表面，從而對膜造成污染和堵塞。由于壓力 TOC o 1-5 h z 的作用，料液在膜組件內(nèi)基本上是沒有紊動效應(yīng)的，可以認(rèn)為是沿橫向的層流狀態(tài)流動，所以對懸浮顆粒的運(yùn)動分析可局限于層流內(nèi)層，隨液體流動的顆粒主要受以下幾個(gè)力14:顆粒在料液中所受到的垂向

15、浮力Fl：關(guān)于浮力的計(jì)算公式，Saffmann15-16,VasseurandCox17,Mclaughin18等都對其產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果相似，此處采用基于AlmannandRipperger19的計(jì)算方法，即：Fl=0.761邛W5xMP0.5/（15）其中：5剪切應(yīng)力，N;x懸浮顆粒的粒徑，m;P液體密度，1000kg.m-3;y-料液粘度，Pa-s。顆粒受到的重力Fg：重力的計(jì)算公式比較簡單，即：Fg=-6G?s-P）gx3（16）其中：Ps顆粒密度，kg.m-3；2g重力加速度，m/s。滲透流動產(chǎn)生的橫向拉力（也可以理解為有壓流產(chǎn)生的壓力）Fx：由于顆粒的受力分析局限于層流內(nèi)層

16、，雷諾數(shù)很小，所以可由Stokes方程計(jì)算，即：(17)Fx=3-：xv其中：v透水通量，m3/m2-s或L/m2s,其它符號同前。如果顆粒沉積到膜的表面或膜孔內(nèi)，還要受另外兩個(gè)力，即彈力和吸附力。顆粒沉積到膜表面之后，必然會受到膜給予的彈力Fn:此彈力的大小，可以認(rèn)為與料液的壓力相等。吸附力Fa：吸附力是由顆粒間的范德華力和靜電相互作用力引起的，其與顆粒形狀、粗糙度，接觸點(diǎn)數(shù)目等多個(gè)參數(shù)有關(guān)，此力是相當(dāng)小的，現(xiàn)只考慮顆粒間的范德華引力,即：Fah x32 二 a2(18)其中：h,a方程參數(shù)。顆粒在沒有沉降到膜表面之前，在豎向上受到重力從圖4中顆粒的受力分析可以看出,和浮力的作用，可能因?yàn)槭?/p>

17、力不平衡而上下移動，大部分是處于懸浮狀態(tài)，是不在豎向上產(chǎn)生運(yùn)動的；在橫向上只受到垂直于膜表面的拉力，受力是不可能平衡的，所以顆粒在Fx的作用下，迅速向膜表面靠近，然后粘附在膜表面或鉆到膜孔內(nèi)，使膜的污染阻力增加，影響膜的過濾性能。沉積到膜表面或堵塞在膜孔內(nèi)部的顆粒，在過濾過程中進(jìn)一步被壓實(shí)或鉆到膜孔的更深處，在壓力過大時(shí)，可能造成膜孔的不可恢復(fù)堵塞。為了進(jìn)一步了解膜過濾的情況，需要在顆粒到達(dá)膜表面后的過程進(jìn)行分析，從而才能研究膜的過濾性能。圖4顆粒受力分析圖數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)以上受力分析，為了得到比較合適的過濾模型，需要有以下基本假設(shè):1膜表面的薄層膜孔不是不規(guī)則的彎曲的，而是一組垂直于膜表面

18、的直的筒狀細(xì)管，其孔徑的大小可用膜的平均孔徑來表示，液體在該孔內(nèi)的流動為層流；2在過濾過程中，膜平均孔徑d和膜孔密度N均隨透水體積V的增加而減少,且這種減少是呈線性變化的。根據(jù)第一條假設(shè)和液體力學(xué)的公式可知，水透過孔徑為d的孔的流速可表示為:d2P32 1 x(19)其中：AP 跨膜壓差，Pa；科一一料液粘度，Pa - s;M膜的有效厚度，m；d一 一膜孔平均孔徑，m。如果膜過濾料液，則可得膜的透水通量（J）為:,id 2 -d2 PPdd 2 -P AP d4J =u .jq N = n n i N = 32N 加 2）128N dx其中：J膜的透水通量，L/（m2-s）;N 膜孔密度，其它

19、符號同前。如果過濾純水，則可得初始膜通量（J。），即：(20)4JP d。N0128J0 x 0(21)其中：d0初始膜平均孔徑，m；N0初始膜孔密度；卬一一清水的粘度，Pa - s,其它符號同前。根據(jù)第二條假設(shè)，某時(shí)間膜的平均孔徑（d）和膜孔密度（N）隨累積透水體積（V）的變化而變化，且符合線性關(guān)系，則可得：d =d0(1 -1 V), N = N0(1 - 1V)(22)其中：a與累積透水通量相關(guān)的膜孔孔徑變化系數(shù),3與累積透水通量相關(guān)的膜孔密度變化系數(shù),V累積透水體積，m3,其它符號同前。m-3,需實(shí)驗(yàn)確定;m-3,需實(shí)驗(yàn)確定。p ：P d0(1 - 二 V)4128xN(1，V)4二.

20、：P do No128。x(1 - ： V)4 1 - -V)(23)將（22）代入（20）整理后，再除以（21）可得：考慮到本工程的實(shí)際過程，熱電廠循環(huán)冷卻排污水的粘度與純水的粘度相差不多，即山則可以得到更加簡化的模型：(24)(1_：V)41-V)=(1一二V)4(1一：V)小結(jié)本節(jié)從管式連續(xù)微濾膜的污染機(jī)理出發(fā)，給出了管式連續(xù)微濾膜污染阻力的分類和計(jì)算方法，從計(jì)算數(shù)據(jù)看出，管式連續(xù)微濾膜的運(yùn)行總阻力主要集中在污染阻力上（占95.02%）,它是純膜阻力的19倍多。在污染阻力中，表膜堵塞阻力是膜孔堵塞阻力的3倍多，占主要部分。我們可以通過反沖洗、加強(qiáng)反沖洗、化學(xué)清洗等方法來清除堵塞在膜表面及

21、膜孔隙中的污染物質(zhì)，使膜的污染阻力得到恢復(fù)。在膜污染機(jī)理的基礎(chǔ)上，討論了管式連續(xù)微濾膜的過濾模型的建立過程，從污染顆粒的受力分析得出：該管式膜屬于全量過濾，所以污染顆粒受力是不平衡的，不能通過受力分析得出過濾模型。于是從液體力學(xué)的理論出發(fā)，建立了比較合理的過濾模型。5模型在工程運(yùn)行中應(yīng)用保定熱電廠循環(huán)冷卻排污水處理項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，用上述模型指導(dǎo)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，以優(yōu)化微濾機(jī)組的過濾性能。通過matlab數(shù)學(xué)工具箱的擬合，對不同形式的模型進(jìn)行比較和選擇，最終確定形如：5=（1-ax）V（1-Px）的模型模擬效果最好。從模型處理的過程中可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)反沖洗周期60min是比較長的，數(shù)據(jù)擬合在中段

22、和后段偏差較大，為了使過濾過程一直保持比較好的過濾性能，現(xiàn)將過濾周期調(diào)整為40min,下面再用模型對實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。保定熱電廠在2007年9月底到10月初進(jìn)行徹底的化學(xué)清洗之后，只對2#和4#機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的記錄，所以下面只能對2#和4#機(jī)組的部分運(yùn)行周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并優(yōu)化處理。5.12#機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬由于機(jī)組在進(jìn)行化學(xué)清洗之后，膜的性能得到比較大的提高，但隨著過濾過程的進(jìn)行，在開始一段時(shí)間內(nèi)下降比較快，之后便趨于穩(wěn)定，故取其化學(xué)清洗之后第24和第58個(gè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬（該次清洗運(yùn)行62個(gè)周期后才進(jìn)行二次清洗）。表3運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬（2#機(jī)組第24周期）時(shí)間間累積透模擬值隔t

23、Q通量J水體積計(jì)算值J/J0值V殘差(min)(m3/h)L/(m2-s)(m3)4,J/Jo(1-：V)4(1-V)0106.00.05021.00000.00001.00001.00000.0000時(shí)間間流量累積透模擬值隔tQ通量J水體積計(jì)算值J/J0值V殘差(min)(m3/h)L/(m2-s)(m3)4J/J。(1-:V)4(1、)5105.00.04970.99068.83330.99760.9911-0.006510105.00.04970.990617.58330.99760.9824-0.015215104.00.04920.981126.33330.99520.9736-0.

24、021620105.00.04970.990635.00000.99760.9649-0.032725104.00.04920.981143.75000.99520.9562-0.039130104.00.04920.981152.41670.99520.9475-0.047835102.00.04830.962361.08330.99040.9388-0.051640100.20.04740.945369.58330.98600.9303-0.0557注:模擬值參數(shù)為1.00189E-03,=1.00000E-08;殘差平方和為：0.0114。表4運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬（2#機(jī)組第58周期）時(shí)間間流

25、量累積透模擬值隔tQ通量J水體積計(jì)算值J/J0值V殘差(min)(m3/h)L/(m2-s)(m3)4J/Jo(1-：V)4(1-V)0122.00.05781.00000.00001.00001.00000.00005120.00.05680.983610.16670.99590.9898-0.006110106.00.05020.868920.16670.96550.97980.014315102.00.04830.836129.00000.95620.97090.014720102.00.04830.836137.50000.95620.96240.006225104.00.04920.

26、852546.00000.96090.9539-0.007030101.00.04780.827954.66670.95390.9452-0.00863598.00.04640.803363.08330.94670.9368-0.00994091.00.04310.745971.25000.92930.9286-0.0007注：模擬值參數(shù)為a=1.00189E-03,3=1.00000E-08；殘差平方和為：0.0007。上述數(shù)據(jù)表還不能直觀地顯示出第24周期和第58周期數(shù)據(jù)之間的差異，可以通過圖形更加直觀地顯現(xiàn)出來，如圖5所示。由圖5可以看出，第24周期的數(shù)據(jù)擬合效果明顯沒有第58周期的數(shù)據(jù)

27、擬合效果好。第58周期運(yùn)行數(shù)據(jù)與模擬值曲線圖累積透水體積V(m3)圖52#機(jī)組計(jì)算數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)曲線圖5.24#機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬對4#機(jī)組，隨機(jī)抽取運(yùn)行數(shù)據(jù)中的第23和第59兩個(gè)周期進(jìn)行模擬，結(jié)果如下。表5運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬(4#機(jī)組第23周期)時(shí)間間隔t(min)Q(m3/h)通量J累積透水體積V(m3)計(jì)算值模擬值L/(m2-s)J/J0值(1-二V)4(iV)殘差4J/J。0113.000.05351.00000.00001.00001.00000.00005112.600.05330.99659.38330.99910.9883-0.0108時(shí)間間隔t油Q通量J累積透水體積計(jì)算值模擬值L

28、/(m2-s)J/J0值V殘差(min)(m3/h)(m3)4J/J。(1-：V)4(1-V)10112.800.05340.998218.78330.99960.9790-0.020615107.300.05080.949627.72500.98710.9702-0.016920100.100.04740.885836.06670.97020.9621-0.008125108.700.05150.961945.12500.99030.9529-0.037530102.600.04860.908053.67500.97620.9445-0.031735105.000.04970.929262.

29、42500.98180.9358-0.04614097.000.04590.858470.50830.96260.9279-0.0347注：模擬值參數(shù)為=:9.96371E-04,9.96335E-04;殘差平方和為：0.0066。表6運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬(4#機(jī)組第59周期)時(shí)間間隔t(min)油Q(m3/h)通量J模擬值(1-：V)4(1-V)殘差水體積V(m3)計(jì)算值L/(m2-s)J/Jo值4J/Jo0118.000.05591.00000.00001.00001.00000.00005117.000.05540.99159.83330.99790.9878-0.010110110.000.

30、05210.932219.58330.98260.9781-0.004515105.000.04970.889828.75000.97120.9691-0.002120101.000.04780.855937.50000.96190.9605-0.00132596.000.04550.813645.91670.94970.95220.002530100.000.04730.847553.91670.95950.9444-0.01513595.000.04500.805162.25000.94720.9360-0.01124093.000.04400.788170.16670.94220.928

31、2-0.0140注：模擬值參數(shù)為a=9.96371E-041,0=9.96335E-04;殘差平方和為:0.0007。從殘差平方和可以看出，4#機(jī)組的模擬情況比2#機(jī)組要好，將上述兩表的數(shù)據(jù)繪制圖形如下所示。從殘差平方和可以看出，4#機(jī)組的模擬情況比2#機(jī)組要好，將上述兩表的數(shù)據(jù)繪制圖形如下所示。從圖6可以看出，運(yùn)行初期的擬合情況還是沒有運(yùn)行后期擬合得好，但擬合的殘差平方和比較小，還是可以接受的。綜上可以看出，盡管將機(jī)組的運(yùn)行周期由60min到40min后，運(yùn)行數(shù)據(jù)與模擬值還是存在一定的偏差，但已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于每周期60min時(shí)的值，模型的應(yīng)用是很成功的。第23周期運(yùn)行數(shù)據(jù)與模擬值曲線圖累積透水體

32、積V(m3)第59周期運(yùn)行數(shù)據(jù)與模擬值曲線圖累積透水體積V(m3)圖64#機(jī)組計(jì)算數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)曲線圖5.3小結(jié)模擬的曲線在同一個(gè)周期的數(shù)據(jù)中，部分模擬數(shù)據(jù)有比較大的偏差，為此，需要對微濾機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，即：將微濾機(jī)組的過濾周期從60min調(diào)整為40min,使膜表面的污染堵塞能及時(shí)清除，提高膜的過濾性能。經(jīng)過優(yōu)化處理后，再用模型對微濾機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可以得到比較高的模擬精度(殘差平方和在0.00070.0114之間)，只是運(yùn)行初期的運(yùn)行數(shù)據(jù)與模擬值之間還是有比較明顯的差距。6結(jié)論1管式連續(xù)微濾膜在過濾過程中的總阻力可分為純膜阻力、表膜堵塞阻力和膜孔堵塞阻力三個(gè)部分，表膜堵塞阻力和膜

33、孔堵塞阻力之和為污染阻力。污染阻力占總阻力的95%以上，純膜阻力只占有極小的部分；在污染阻力中，表膜堵塞阻力是膜孔堵塞阻力的3倍多，占主要部分，在運(yùn)行過程中，可以通過反沖洗、加強(qiáng)反洗和化學(xué)清洗等方法恢復(fù)膜的污染阻力。全量過濾方式下，污染顆粒的受力是不平衡的，不能通過解污染顆粒的受力平衡方程式的方法來分析管式連續(xù)微濾膜的過濾情況。根據(jù)模型的模擬情況，對微濾機(jī)組的過濾周期進(jìn)行調(diào)整（由原來的60min調(diào)整為40min）后，模型的擬合精度較高（殘差平方和在0.00070.0114之間），效果比較好。參考文獻(xiàn)1楊宗政，顧平膜污染的數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展J化學(xué)通報(bào)，2005，68（w039）：1-6Marsha

34、llAD,MunroPA,andTragardhG.Theeffectofproteinfoulinginmicrofiltrationandultrafiltrationonpermeateflux,proteinretentionandselectivty:AliteraturereviewJ.Desalination.1993,91:65-108.3BelfortG,MikulasekP,PimbleyJM,ChungKY.Diagnosisofmembranefoulingusingarotationannularfilter.2.Diluteparticlesuspensionsof

35、knownparticlesizeJ.MembraneSci.,1993,77:23.4BakerRJ,FaneAG,FellCJDandYooBH.FactorsaffectionfluxincrossflowfiltrationJ.Desalinatilon.1985,53:59.5BenkahlaYK,Ould-DrisA,JaffrinMYandSi-HassenD.Cakegrowthmechanismincross-flowmicrofiltrationofmineralsuspensionsJ.MenbraneSci.,1995,98:107.6YehHMandChengTW.Resietance-in-seriesformembraneultrafiltrationinhollowfibersoftube-andshellarrangementJ.Sep.Sci.&Tech.,1993,28:1341.BellevileMP,BrillouetJM,FuenteBTandMoutounetM.Cross-flowmicrofiltrationofaredwineonaaluminamembrane:inverstigationsonfoulingcolloids.Proc.2ndIntl.Conf.onInorganicMembranesJ,Montpel