《×××××》項目總結報告

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1、《動態(tài)生物膜通量提升關鍵技術研究》項目總結報告一、項目概況項目名稱：動態(tài)生物膜通量提升關鍵技術研究立項時間：2013年6月項目編號：BY2013073-09項目負責人：傅大放合作企業(yè)：江蘇百納環(huán)境工程有限公司經費情況：項目經費來源預算經費單位：萬元合計2013年2014年2015年備注合計2008070501.省撥款3030002.部門、地方配套00003.承擔單位自籌1705070504.其他來源0000主要研究內容：1.利用CFD技術，模擬動態(tài)生物膜形成、運行、反洗時的流場分布并考察對其過濾性能的影響，量化錯流流速等操作參數；2.通過正交試驗優(yōu)化參數，結合CFD流場模擬和傳統(tǒng)過濾模型，

2、建立有效的錯流過濾模型，進而控制污泥絮體沉積，提高過濾通量，延長過濾周期；-10-3.測試不同流場下膜污染情況，揭示流場條件與動態(tài)膜污染的關系；4.進行動態(tài)生物膜耦合生化工藝研究，提供全流程設計參數。二、項目實施情況主要工作：項目研究工作主要體現在以下六個方面：（1）自適應動態(tài)膜組件的設計及初步運行根據自生動態(tài)膜特殊的過濾過程，設計了一種具有自適應性的特殊構型膜管。經比較，該自適應膜組件出水水質優(yōu)、成膜時間短、穩(wěn)定運行時間長、反洗效果佳，在各方面均優(yōu)于常規(guī)的動態(tài)膜組件。（2）動態(tài)生物膜過濾過程的計算流體力學模擬與解析利用Fluent軟件對內置式動態(tài)膜生物反應器和外置式動態(tài)膜組件進行了CFD

3、三維模擬，分別用測速儀、PIV儀對模擬結果進行了驗證，并分析比較了內置/外置膜組件的流場分布，發(fā)現外置式膜組件內流場分布均勻，流線規(guī)整且較為簡單，無擾流、漩渦，有利于動態(tài)生物膜過濾過程的穩(wěn)定運行。（3）外置式管式動態(tài)膜系統(tǒng)的高通量穩(wěn)定運行根據CFD模擬結果對動態(tài)膜組件及配套裝置進行了優(yōu)化，并進行了為期一年的中試實驗，以考察動態(tài)膜組件在120L/m2h通量運行時的特性。在中試實驗基礎上，總結了適用于自適應性微管式膜組件的使用方法。（4）膜污染發(fā)展過程解析-10-利用多種測定方法分析了不同時刻動態(tài)膜污染層的結構參數及EPS含量，并結合膜阻力變化情況進行相關性分析。結果表明，動態(tài)膜的阻力與濾餅層

4、厚度明顯相關，而緊固態(tài)EPS中的多糖與膜阻力相關性明顯。（5）動態(tài)膜生物反應器內微生物群落多樣性分析采用Miseq高通量測序技術對自生動態(tài)膜生物反應器內粒徑為42~50μm的樣品A和150~200μm的樣品B進行了測序，并對其微生物多樣性和菌屬組成進行了分析，發(fā)現動態(tài)膜生物反應器中有較高的生物多樣性。不同粒徑的活性污泥具有相同的優(yōu)勢菌門。（6）動態(tài)膜生物反應器耦合稻殼碳源強化脫氮利用預處理后的稻殼與懸浮球填料組合形成組合式生物碳強化脫氮填料。分析投加填料后系統(tǒng)對各項污染物指標的去除率變化，發(fā)現投加填料后，系統(tǒng)的TN去除效果增加了4%，而其余指標去除率變化不大。該項目申請發(fā)明專利1項，實用新

5、型專利6項，其中已授權發(fā)明專利1項。該項目發(fā)布學術論文4篇，其中SCI檢索2篇，中文核心期刊2篇。科技專著1部。校企聯(lián)合研發(fā)團隊由項目負責人組織，定時溝通交流，充分發(fā)揮雙方各自優(yōu)勢，嚴格按照項目計劃時間表開展工作，認真落實各階段工作，做到專人負責，定期檢查，扎實有效的完成了本項目各階段的計劃目標。-10-培養(yǎng)博士研究生1名，碩士研究生2名。項目經費按照預售執(zhí)行，做到?？顚Ｓ谩Ｈ?、項目技術情況研究方案和技術路線：本項目采用理論研究、仿真與實驗相結合、由淺入深、循序漸進的技術路線，如下圖所示。-10-基于以上的總體研究思路，本項目擬采取的具體技術方案如下：（1）動態(tài)生物膜過濾過程的計算流體力學

6、模擬反應器測速實驗CFD模擬全場流態(tài)量化流速校正-10-設計并制作基本的反應器。采用計算機商用軟件進行計算流體力學模擬。主要步驟有：建立簡化模型、利用GAMBIT軟件對模型進行網格化并確定邊界條件、導入FLUENT軟件進行計算，得到初步模型。采用PIV系統(tǒng)對反應器內的流態(tài)進行量化測速，并對CFD模擬結果進行不斷校正。根據校正后的CFD模型得到全場流態(tài)，反饋反應器的設計并加以改進。（2）關鍵參數組合優(yōu)化及通量預測模型建立預測模型CFD模型參數優(yōu)化實驗過濾模型最佳操作參數設計正交試驗，初步分析污泥顆粒分布、污泥濃度、錯流流速、出水壓差等關鍵參數對動態(tài)生物膜過濾性能的影響；結合CFD流場模擬、傳

7、統(tǒng)過濾模型及最優(yōu)參數組合，建立錯流過濾模型。通過模型量化各種操作參數對工藝系統(tǒng)的影響，進而制定最佳操作參數。-10-（3）流場對微生物種群分布、EPS分泌的影響及膜污染控制研究主要方法如示意圖所示。膜污染物理、生物控制方法EPS來源分析微生物群落測定膜污染理論應用PCR-DGGE、克隆測序等技術對生化區(qū)污泥及膜區(qū)污泥微生物種群分布進行測定；跟蹤測定生化反應區(qū)、膜過濾區(qū)微生物胞外聚合物（EPS）的分泌量、種類；結合膜基材料