恒通量微滤的瞬态生物污堵模型

微滤技术是用于淡水生产与水处理的一种广泛使用的工程策略。许多应用中的主要问题是生物污堵层的形成导致膜操作期间水力阻力增加与通量下降。构成此类生物层的细菌生长意味着多物种生物膜的形成，以及反应堆管理与清洗程序运营成本的相应增加。为预测过滤过程中的生物膜生长与演化，我们通过考虑描述微滤系统不同操作阶段中生物膜动力学与EPS生成的自由边值问题，建立了一种一维连续模型。微生物物种与EPS的生长由双曲偏微分方程系统控制。底物动力学通过抛物方程建模，考虑过滤过程中产生的扩散与平流通量。自由边界演化取决于微生物生长与脱附过程。所提模型已数值求解，以模拟生物相关条件下的生物膜演化，并研究膜的水力行为。模型已利用实验室规模实验数据校准与验证。所有情况下，数值结果准确预测了微滤系统中发生的膜压降。