膜分离技术的发展日新月异，已经得到了广泛的应用。然而，膜污染问题一直是制约膜分离技术推广的瓶颈，如何解决膜污染的问题日益迫切。目前，控制膜污染的方法主要面临成本高、操作繁琐、膜损害大等问题，而通过膜表面的水力剪切作用控制膜污染可实现连续过滤、应用范围广、可操作性强，具有巨大潜力。往复旋转管式膜利用膜表面的水力剪切作用很好的削减了膜污染和浓差极化的影响，延缓了膜通量的衰减速率。本文旨在对往复旋转管式陶瓷膜系统展开实验研究。首先，探究不同操作参数对膜过滤通量的影响，揭示强化机理，通过正交试验设计方法，决定最佳操作条件和影响排序，并利用数学统计软件建立膜稳态过滤通量模型；然后，借助计算流体力学（CFD）为研究手段，基于Realizable κ-ε模型，通过Fluent软件的前处理器Gambit建立二维几何模型，利用Fluent软件对该模型进行数值计算，重点研究不同转速对流场分布情况的影响、流场随时间的变化情况以及膜表面的剪切力的分布情况；最后，考虑往复旋转周期以及转速对浓缩实验的影响，比较浓缩过滤以及全循环过滤的不同，并对膜过滤系统的进行经济技术性评价。影响因素分析结果表明：在同一种操作条件下，与常见的单向旋转过滤以及死端过滤相对比，往复旋转过滤在减缓膜污染方面具有更明显的效果。膜通量随着料液浓度增加而减小。操作压差增加到一定程度后继续增加，将会抑制膜通量增加。膜组件转速增大，膜表面剪切强化作用增强，膜通量相应增大。膜稳态通量随往复旋转周期增大呈现先增大后减小的趋势。当料液旋转速度与膜组件旋转速度相近时，瞬时反方向旋转膜组件，膜表面产生强烈的剪切作用，膜稳态通量达到最大值。正交实验表明，各影响因素排序是旋转周期>料液浓度>旋转速度>操作压差，最佳操作条件为转速100rpm，周期2s，浓度4g/L，操作压差100kPa，利用数学统计软件建立了膜稳态通量模型。模拟结果表明：转速越大，膜表面周围的流体速度越大，流场也以越快的速度趋于稳定状态；而在低转速下，流场随时间的变化不显著。膜管壁面的剪切力随着旋转时间的增大呈现逐渐减小的趋势，转速越大，膜壁面的剪切力也越大；当流体速度与膜组件的速度越接近，膜壁面的剪切应力变得越小；当转速较小时，膜壁面的剪切力几乎不随时间变化。Realizable κ-ε模型能够有效反映膜系统内复杂流场特性，可作为流体力学性能微观认识的基础工具，节省实验时间和费用。浓缩实验表明：旋转周期以及转速对生产过程中的浓缩实验的影响与全循环过滤遵循的规律相似。能耗分析表明，在同一条件下运行，往复旋转过滤较单向旋转过滤单位通量能耗低。