循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器水力特性探討論文

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1、循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器水力特性探討論文摘要：循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器是利用表面附著生物膜的填料，在好氧條件下，通過曝氣來實(shí)現(xiàn)填料的循環(huán)移動(dòng)，使水流與填料充分接觸，達(dá)到高效處理有機(jī)廢水的一種新型工藝，具有生物量高、不堵塞且無需反沖洗等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器水力特性HydraulicCharaotristicsOfCirculatedMovingCarrierBiofilmReactorAbstract:Thecirculatedmovingcanierbiofilmreactor(CMCBR)isaneenttechniquethatfi

2、llersvedthatCMCBRismorelikeaCSTRaccordingtothehydrauliccharacteristicex-periment.usingenergyequationthenoemainfactorsarepointedout.AerationperfOnnanceisalsoparedandanalyZedinthedifferentgasfloent;biofilmreactor;fillingrate;CSTR引言循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器是利用表面附著生物膜的填料，在好氧條件下，通過曝氣來實(shí)現(xiàn)填料的循環(huán)移動(dòng).fre

3、el3，形狀為小圓柱體（直徑約10mm，高7mm），體內(nèi)有米字支撐，外側(cè)沿徑向伸展許多尾翅。填料在反應(yīng)器內(nèi)的填充比根據(jù)實(shí)際需要確定，最高可達(dá)到70％。生物膜可附著的比表面積約為500m2／m3，由于生長在該柱形填料外表面的生物膜比內(nèi)表面少得多，實(shí)際的附著表面積僅為350m2／m3左右1。1流態(tài)特征1．1反應(yīng)器構(gòu)造循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器的有效水深1.20m．有效容積172L，由導(dǎo)流板將其分成提升區(qū)和回落區(qū)，見圖1。1．2水流流態(tài)在連續(xù)污水生物處理反應(yīng)器中，水的流態(tài)存在兩種型式——推流式和完全混合式。但在大多數(shù)反應(yīng)器中，水的流態(tài)介于兩者之間。循環(huán)移動(dòng)載體生

4、物膜反應(yīng)器大致符合完全混合的特征，載體在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)移動(dòng)時(shí)，污水被不斷提升形成循環(huán)，而且循環(huán)水量遠(yuǎn)大于進(jìn)水量。當(dāng)原水進(jìn)人反應(yīng)器后，會(huì)很快與循環(huán)水混合而被稀釋，從而被均勻分散到整個(gè)反應(yīng)器的容積內(nèi)。具體表現(xiàn)為，在不同進(jìn)水流量下，反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)域的COD值相差不大，而且隨著進(jìn)水流量的增大，不同區(qū)域COD的差值越來越小，數(shù)據(jù)見表1。1．3水力性能在反應(yīng)器內(nèi)，廢水循環(huán)的動(dòng)力來源于提升區(qū)和回落區(qū)的壓差，此壓差等于流體流動(dòng)的動(dòng)能、沿程阻力損失以及局部阻力損失之和2。以反應(yīng)器底部質(zhì)量為m的微元為研究對(duì)象，根據(jù)能量方程，得：（1-Zh）mgh-（1-Zt）mgh＝mut2／

5、2-muh2/2+∑ξimut2/2(1)式中：m——元體的質(zhì)量，g；g——重力加速度，m/s2Zh——回落區(qū)氣體的滯留量，無量綱；Zt——提升區(qū)氣體的滯留量，無量綱；uh——回落區(qū)液體流速，m／s；ut——提升區(qū)液體流速，m／s；h——反應(yīng)器的高度，m；∑ξi——沿程阻力和局部阻力系數(shù)之和。（1）式兩邊同時(shí)除以mg，得：（1-Zh）h-（1-Zt）h＝ut2／2g－ut2／2g+∑ξiut2/2g（2）由于在提升區(qū)曝氣，大量氣體在提升區(qū)上部逸出，回落區(qū)夾帶的氣體滯留量很小，與提升區(qū)相比可忽略不計(jì)，即Zh≈0上式可簡化得：Zth＝ut2/2g-ut2/2

6、g+∑ξiut2/2g（3）而uh=(At／Ah）ut式中：At、Ah——分別為提升區(qū)和回落區(qū)的橫截面積，得：Zt=ut2（1－At2／Ah2+∑ξi)／2gh（4）假定提升區(qū)氣體滯流量二；與供氣量Qg成正比，即Zt＝KQg，代入得：KQg=ut2（1－At2／Ah2+∑ξi）／2gh（5）由式（5）可知：①氣量Qg對(duì)反應(yīng)器中液體的循環(huán)及混合情況影響很大。當(dāng)Qg和h一定時(shí)，循環(huán)速度與提升區(qū)和回落區(qū)的面積之比At／Ah、阻力系數(shù)有關(guān)。②影響阻力系數(shù)ξi的主要因素是導(dǎo)流板底與反應(yīng)器底之間的距離，因?yàn)榛芈鋮^(qū)下向流動(dòng)流體在導(dǎo)流板底部經(jīng)180度轉(zhuǎn)彎進(jìn)人提升區(qū)而向上

7、流動(dòng)，這種流動(dòng)方向的改變造成的水頭損失較大。當(dāng)Qg和h固定時(shí)，導(dǎo)流板底與反應(yīng)器底部的距離越大，則阻力越小，循環(huán)速度越大。③若Qg固定，導(dǎo)流板上下位置固定，左右位置也固定（At／Ah固定），增大反應(yīng)器的有效水深h，雖然流體的沿程阻力損失也增大，但其增大幅度小于h的增大，所以上升流速也增大。④若At／Ah固定，h一定，氣量Qg越大，ut越大，也就是說，在已經(jīng)確定了反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)后，只能通過控制氣量Qg來控制反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)移動(dòng)速度。但Qg變大，能耗將增加而使處理工藝不經(jīng)濟(jì)。本試驗(yàn)所用的循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器導(dǎo)流板距反應(yīng)器底部的距離為250mm，提升區(qū)與回落

8、區(qū)的橫截面積比2／3，提升區(qū)的水流速度大于回落區(qū)，有利于載體的循環(huán)移動(dòng)。試驗(yàn)表明