苦咸水淡化中反渗透膜内部污染物迁移/沉积数值模拟及实验研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:renalee9
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
反渗透膜具有截留率高、能耗低、运行方便等优点,可应用于各类高要求水质净化,然而反渗透膜堵塞研究目前仍主要集中在阶段性机理分析,缺少膜材料微观多层次结构表达,因此探究反渗透膜淡化苦咸水过程中污染物随水流在膜组件内部不同深度空间内长期迁移/沉积的规律,对实现膜过滤过程污染物可追踪、可量化研究目的具有重要的理论意义。本文通过数值模拟、实验验证和拟合理论分析,基本揭示了苦咸水淡化过程中反渗透膜内的污染物迁移/沉积轨迹。主要内容和结论如下:(1)开展了计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的离散相模型(discrete phase model,DPM)模拟与分析。膜组件内部1)压力沿径向逐渐减小,特别在产水格网和第二层膜内下降幅度较大;2)流速在每层膜/格网中间部位达到最大,边壁处较小,最大区出现在产水格网凸起节点处和第二层膜孔内;3)污染物侵蚀程度在进水格网和膜孔内较轻,在产水格网最为明显;4)污染颗粒数量沿径向逐渐减少,基本被截留在进水隔网区域,随过滤时间延长,膜组件各截留层污染物截留量呈现出逐渐增加趋势。(2)开展了不同进水压力下分阶段膜组件拆解实验与分析。1)恒定进水压力下,膜组件沿径向表现出污染物主要被截留在进水格网和两层膜表面,而产水格网沉积较少趋势,随着过滤过程不断进行,产水格网逐渐出现污染颗粒聚集形态和结垢趋势。沿轴向污染物逐渐形成累积,对比发现,出口端截留量最多,中间段次之,进口端最少,尤其在产水格网内该变化趋势更为明显,无机污染表现相同变化趋势,有机污染与之相反;2)进水压力增大时,膜组件各截留层污染物沉积量明显增加,产水格网出现更多沉积和结垢区域,且较高进水压力下,第二阶段时膜组件中间位置和出口端产水格网出现膜丝断裂现象。(3)对比分析了数值模拟和实验结果。两者表现出相同的污染物沉积趋势,即初始阶段污染物主要被截留在进水格网和膜表面,经长期过滤后,产水格网逐渐出现无机结垢和污染物累积。通过数值模拟和实验验证,揭示了污染物在膜组件不同截留层内迁移/沉积变化规律,为实现追踪和量化提供了一定程度的理论指导。
其他文献
我国每年产生大量的果蔬废弃物,常见的处理方式有焚烧、填埋、好氧堆肥、厌氧消化。这些废弃物可用于制造饲料、生物燃料、生物塑料、酶和胞外多糖等,还可将其直接制备为生物炭用于环境治理。但由于果蔬废弃物较高的含水率使其在实际处理过程中常常面临着诸多困难,其高碳、高氮、高磷的特点又使之成为一种可资源化利用回收的物质。基于上述特点,本研究首先对果蔬废弃物粉碎压榨脱水,将其分为压榨液与压榨残渣两部分。对于其含碳
学位
<正>先民对四时节律的把握孕育了以《礼记·月令》为代表的月令文化。深邃的哲思、别样的体例、极强的工具性推动月令在秦汉时期获得了突破性发展。学界从不同方面对月令问题进行了持续而热烈的探讨,形成了丰硕的成果。其中,对月令渊源流变的分类辨析,不仅廓清了月令演进问题,也有力推动了月令思想内涵的发掘;对月令与秦汉政治的关系,也从行政、礼制、法律等方面进行了系统梳理;围绕《四民月令》的考察则揭示了月令的民间存
期刊
空气微同轴是一种以空气作为填充介质的方向轴,波导壁周期性开窗,内导体由稀疏介质带支撑的结构。本文提出了一种W波段微同轴宽波束天线,在中心频率94 GHz,带宽8 GHz的范围内,实现了S11参数低于-10dB的宽带特性;通过分析其方向图,在毫米波频段内得到最大增益值超过8 dBi的优良结果,并且3 dB波束宽度接近±35°,具有较宽的扫描角度。空气微同轴天线隔离度高、尺寸小,可以进一步实现三维高密
会议
城市内涝和径流污染是当前城市发展中亟待解决的难题,一定程度上制约着社会的可持续发展。一方面,极端降雨事件频发,加之不透水下垫面的增加,导致城市水文循环失衡,城市内涝灾害频发。另一方面,面源污染物随地表径流进入城市周边受纳水体,导致城市水环境和水生态持续恶化。本论文以汕头市东海岸新城新津片区作为研究对象,基于该片区设计降雨资料、下垫面资料以及雨水管网资料,构建区域暴雨洪水径流管理模型(Storm W
学位
<正>财政是国家实现有效统治的经济保障,作为传统国家的理财之政,治理之基,财政被学界长期视为理解中国古代社会转型和分析国家与社会、中央与地方关系的重要视角。回眸近百年的学术史,中外学界围绕明代财政问题的探讨成果丰硕,形成了若干理解明代财政问题的理论构建和实证分析,为课题研究的后续推进构筑了较好的学术基础。基于此,本文选取当下明代财政史研究领域影响较大的“原额主义”“洪武型财政”“地方财政”等财政分
期刊
降雨是地质灾害的诱发因素之一。基于近几年鄂州市翔实的地质调查资料,对地质灾害气象风险预警进行研究,根据研究区的地质环境情况选取9个因子作为评价因子,计算其潜势度与有效雨量后运算得出地质灾害危险度值,划分预警阈值,建立地质灾害气象风险预警模型。利用历史降雨情况及地质灾害发生时间进行预警模型检验,结果表明预警结果与历史事件吻合,证明鄂州市地质灾害气象风险预警模型准确性较高,具备较好的预警能力,可为当地
期刊
我国国土幅员辽阔,东西、南北跨度大,气候环境复杂多变。尤其我国西北地区气候环境恶劣,加之土壤中腐蚀性离子种类及含量较高,区域内混凝土结构出现不同程度的耐久性破坏,严重影响其服役质量及寿命。在西部大开发政策及“一带一路”战略的大力推行下,揭示西部盐渍土地区钢筋混凝土耐久性损伤规律及损伤机理,并提高该地区钢筋混凝土服役寿命是亟待解决的关键科学问题,相关研究成果具有较高的科研价值与工程实际意义。本文在国
学位
在炎热的夏季,建筑外墙由于与太阳直接进行辐射换热,使得室内壁面温度受室外环境影响过大,这样不仅使得建筑冷负荷增大,且降低了居住环境的舒适性。建筑能耗本身就在我国的社会总能耗中占有较高的比重,且这份比重也将随着我国建筑总量的上升而不断增加。因此,采用合理的措施降低建筑能耗并提高人民居住环境的舒适性至关重要。在建筑中使用防晒墙,其与建筑外墙脱离开,有效的挡住了太阳的直射光,同时有利于空气在双墙空间内流
学位
作为制冷设备的典型代表,蒸汽压缩式制冷机组(Vapor Compression Refrigerating Unit,VCRU)在空调工程与制冷过程中得到了广泛应用。鉴于VCRU关键性能参数-蒸发温度Te与过热度Dsh的控制回路之间存在强耦合及大惯性、非线性和时延等特性,结合分数阶PID控制理论,本文提出了一种蒸发温度与过热度的前馈解耦PIλDμ控制策略,且设计出改进多目标人工鱼群算法(Modif
学位
随着人们对室内舒适环境的要求不断提高,中央空调系统(Central Air Conditioning System,CACS)在各种建筑环境中得到了广泛应用。蒸汽压缩式制冷机组(Vapor Compression Refrigerating Unit,VCRU)具有易操作、运行效率高和结构形式多样化等特点,成为CACS冷、热源子系统中的关键设备。VCRU安全、经济运行状况可通过相应的性能参数来表征
学位