SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能——空气通量的影响

空气通量是影响SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能的重要参数。在不同空气通量条件下,考察了微气泡产生特性及氧传质特性,以及SPG膜微气泡曝气生物膜反应器运行性能。结果表明,当空气通量由31.85 L/(min·m2)降低至12.74 L/(min·m2)时,产生的微气泡平均直径由62.9μm减小到32.6μm,氧传质系数由0.31 min-1降低至0.19 min-1,但氧传质效率由67.7%提高至90.3%。生物膜反应器DO浓度随空气通量的降低而下降,导致生物膜好氧代谢活性下降,进而COD和氨氮去除效率降低;同时,在较低DO浓度下,可实现同步硝化反硝化过程去除TN。随着空气通量的降低,生物膜反应器氧利用率增加,空气通量为12.74 L/(min·m2)时,可接近100%;同时,曝气能耗降低,在相同条件下能耗低于传统大气泡曝气。     

磁场强化臭氧液相传质

对不同种气液接触方式的臭氧气液传质性能进行了研究,考察了磁场作用下的臭氧进气量,液面高度以及液相p H值对微气泡臭氧传质效果的影响规律。实验研究表明,相同实验条件下,采用微气泡附加磁场(磁铁相吸)比底部曝气盘和微气泡发生器接触方式,液相中溶解的臭氧浓度分别提高了72.6%和11.4%,经过30 min后,水中溶解的臭氧浓度为8.91 mg/L,传质系数为0.2272 min-1,传质系数显著提高;在磁场的作用下的微气泡臭氧接触方式,臭氧气体流量较小的情况下,臭氧在液相溶解效率较高,液面高度h越高溶解的臭氧浓度越低,传质系数kLa值随着气液流量的增加而增加,但是随着液面高度h的增加而降低,液相的p H值也影响着传质效果,p H越低,水中溶解的臭氧浓度越高,传质系数越高。     

微纳米曝气技术对城市景观水体修复的影响

以微纳米曝气为主要曝气方式,鼓风微孔曝气方式作对比,处理广西大学东校园景观湖湖水,考察微纳米曝气方式在污染景观水体中氧传质系数变化及其对污染物的去除效果。结果表明,对污染景观水体曝气过程中,微纳米曝气氧总体积传质系数高于鼓风微孔曝气,且与景观水的污染程度成负相关。微纳米曝气具有很好的氧传递性,平均气含率为1.09%。该曝气法对污染景观水体中多种污染物有良好的去除效果,实验结束时,微纳米曝气对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)和总氮(TN)的去除率分别为67.59%、17.30%、70.20%和66.75%,水体中叶绿素a上升了14.03%,是一种有效改善景观水体水质的曝气方式。     

膜法富氧曝气提高生物反应器效能的研究

强化O2,在废水处理中的溶解度及总传质系数是提高好氧生物处理技术效能的重要课题之一.采用富氧膜法制备O2体积浓度为28.8%的富氧气作为曝气源,研究了富氧气在水中的传质特性,考察了富氧气曝气对有机物降解的效果,研究了污水浓度、曝气量等因素对生物反应器效能的影响.结果表明,富氧曝气的生物降解效能显著高于空气曝气,并且存在最佳的反应时间及气体用量.本研究范嗣内,富氧曝气O2总传质系数是空气曝气的1.3倍;40～60 min为效能最大化的反应时间;污水浓度越高,富氧曝气的优势越明显.通过与外置式膜生物反应器组合后连续10 d运行,水力停留时间比空气曝气缩短近1/3,进水COD 450～700 mg/L,出水COD小于20 mg/L,去除率大于95%;出水NH3-N小于2 mg/L,去除率大于90%.出水无色无味,SS未检出,浊度小于0.1 NTU.表明富氧气曝气能显著提高生物反应器的效能.     

曝气密度对曝气系统充氧性能的影响研究

曝气密度(即曝气面积占曝气系统服务总面积的比率)是曝气系统重要的参数之一。以标准氧总转移系数作为评价指标,在小试装置中对不同曝气密度的曝气系统充氧性能进行评价。结果表明:(1)曝气系统标准氧总转移系数随曝气密度增大而显著增大,但同时需要考虑到曝气系统的微孔曝气器布置方式;(2)相同气量下,曝气系统的气泡直径与气泡运动速度随曝气密度增大而减小,气泡停留时间和气含率随曝气密度增大而增大。     

中空纤维膜吸收甲苯气体

采用疏水性聚偏氟乙烯(PDVF)中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜吸收技术分离甲苯/空气混合气的性能。考察了进气气体浓度、气体停留时间、吸收液体积分数和吸收液流量等诸因素对分离性能的影响。研究结果表明,膜吸收技术可以有效地分离甲苯/空气混合气,甲苯去除率可达90%;提高NFM吸收液的浓度和流量可同时增加甲苯的去除效率η和总传质系数K;气体停留时间的减小导致η降低,K反而增大;进气甲苯浓度的增加导致η下降,同时降低总传质系数K。     

进水流量和曝气强度对管式曝气池液相流态及氧传质特性的影响

利用粒子图像测速技术(PIV)和溶解氧在线测试仪对管式曝气池在不同进水流量和不同曝气强度工况下的液相流态和氧传质特性进行了测定。结果表明,管式曝气池在相同曝气强度下,氧转移系数和氧转移效率均随着进水流量的增加而逐渐增加;而在相同进水流量时,氧转移系数和氧转移效率均随曝气强度的增大呈先下降后逐渐上升的趋势。综合考虑理论和实际情况,PIV测量时曝气强度选择0.750m3/h。当进水流量为0.234m~3/h时,管式曝气池上中下3个区域的涡量面积分布最均匀,液相死区最少,说明此时气液两相混合程度最好。因此,管式曝气池的最佳进水流量确定为0.234m~3/h。     

高径比和底隙高度对内循环反应器性能的影响

建立了内循环反应器试验装置,综合研究了内循环反应器最重要的结构参数(高径比和底隙高度)对反应器主要性能参数(液体循环流速、总平均气含率、液体混合时间和体积氧传质系数)的影响.研究发现,表观气速存在一个不利于液体循环的过渡区,在该过渡区随表观气速增加,液体循环流速增大缓慢,甚至减小,但较高的底隙高度会减弱这种效应;在一定的表观气速和高径比下,随底隙高度增加,液体混合时间、总平均气含率先增大后减小;在一定的表观气速和底隙高度下,液体混合时间随着高径比增大而增大,体积氧传质系数、总平均气含率随高径比增加而减小.     

生物悬浮填料对微孔曝气氧传质影响的中试研究

生物填料在污水处理中常用来增加生物量以提高污水的净化效率,同时生物填料的加入会影响曝气氧转移效率.考察了典型的SPR-1生物悬浮填料在清水中对微孔曝气氧传质过程的影响.结果表明,在水深为6.00 m时,SPR-1生物悬浮填料有助于促进微孔曝气的氧传质,当填料填充率为40％,单位体积通气量为0.755 m3/h时,氧总转移系数(KL a20)和标准氧转移效率(SOTE)提高程度最大,分别为19.32％和5.78％；当水深为2.33 m时,SPR-1生物悬浮填料对微孔曝气氧传质有阻碍作用.在实际污水处理过程中,可以根据水深,调节填料填充率来使填料最大限度地促进氧传质.     

填料塔中Na_2CO_3吸收高浓度H_2S的传质特性

在填料吸收塔中考察了Na2CO3溶液吸收高浓度H2S气体的气液传质特性。通过测量填料塔进出口气体中H2S浓度计算了Na2CO3溶液吸收高浓度H2S气体的总体积传质系数(KGa),并研究了进气流速、吸收液流量、吸收温度和吸收液浓度对KGa的影响。结果表明,KGa随Na2CO3浓度、吸收液流量的增加而增加,随吸收温度、进气流速的升高而降低;在高浓度H2S吸收过程中液相传质阻力不能忽略。     

分散填料曝气塔多相流态分析与传氧性能表征

针对分散填料曝气塔中多相流的流态与传氧过程,实验了布气方式以及海绵和陶粒2种填料对于体系的气含率εg、流态以及气-液传质性能的影响。在表观气速U范围(0.01～0.18 m/s)内观察到81孔布气板(Φ1 mm)体系出现3个明显相区,孔数过少(25孔),或者孔间距较小(225孔)均没有明显过渡区,在湍流区(U>0.118 m/s)3种布气板的气含率没有明显差别。海绵填料体积分数εs<25%时体系的气含率没有明显变化,35%时气含率下降且过渡区提前出现。在非均相区,海绵填料明显提高了体系的传质系数KLa。陶粒填料降低了气含率,固含率对εg的影响差别不明显,同时降低了多相流体系的KLa,且随着固含率的增加KLa降低。对比多种操作条件,单位体积空气传氧能力KLa/εg无明显差别,但在81孔布气板的过渡区KLa/εg出现一个明显的极小区间,说明过渡区传氧效率较低。在特定的实验操作条件下,KLa/εg较为稳定,这为深入理解两种气泡群体的共存体系在传氧性能方面各自的权重,提供了重要的量化参考。     

An experimental study of air entrainment and oxygen transfer at a water jet from a nozzle with air holes.

An adequate supply of dissolved oxygen is important in natural rivers and in some water treatment processes. The dissolved oxygen concentration can be enhanced by entraining air bubbles in a receiving pool. When a water jet impinges a receiving pool at rest, air bubbles may be entrained and carried away below the pool free surface. This process is called plunging water jet entrainment and aeration. This paper describes an experimental study of the air entrainment rate and oxygen transfer efficiency of circular nozzles with and without air holes. In particular, the effect of varying the number, positions, and open/close status of the air holes is investigated. A negative pressure occurred depending on the air holes opened on the circular nozzles. This phenomenon affected the water jet expansion, water jet shape, air entrainment, and bubble penetration depth and, hence, the oxygen transfer efficiency. It was demonstrated that the air entrainment rate and the oxygen transfer efficiency of the circular nozzles with air holes were better than those of the circular nozzles without air holes. Therefore, adding air holes to a simple, circular nozzle could lead to a significantly increased air entrainment rate and oxygen transfer efficiency.     

New jet-aeration system using ‘Supercavitation’

Background, aim and scope  

A newly developed fine bubble aeration system, by which air is transferred under supercavitation conditions, shows a clearly better performance than traditional, well-known aerators that rely on the jet-pump principle and its performance can be compared to oxygen transfer rates achieved in membrane and foil plate aerators.     

Enhanced ozonation of simulated dyestuff wastewater by microbubbles

The ozonation of synthetic wastewater containing azo dye, CI Reactive Black 5, was investigated using a microbubble generator and a conventional bubble contactor. The microbubble generator produced a milky and high intensity microbubble solution in which the bubbles had a mean diameter of less than 58 microm and a numerical density of more than 2.9 x 10(4) counts ml(-1) at a gas flow rate of less than 0.5 l min(-1). Compared with the bubble contactor, the total mass transfer coefficient was 1.8 times higher and the pseudo-first order rate constant was 3.2-3.6 times higher at the same initial dye concentration of 100 mg l(-1), 230 mg l(-1) and 530 mg l(-1) in the proposed microbubble system. The amount of total organic carbon removed per g of ozone consumed was about 1.3 times higher in the microbubble system than in the bubble contactor. The test using terephthalic acid as the chemical probe implied that more hydroxyl radicals were produced in the microbubble system, which contributed to the degradation of the dye molecules. The results suggested that in addition to the enhancement of mass transfer, microbubbles, which had higher inner pressure, could accelerate the formation of hydroxyl radicals and hence improve the oxidation of dye molecules.     

两种曝气设备的清水曝气充氧实验研究

根据清水充氧实验计算,比较了微孔雾化软管曝气和射流曝气的充氧动力效率和氧利用率.以及后续实验的结果,最终得出微孔曝气软管曝气是高效节能的河流整治方法.     

Fifteen years of offgas transfer efficiency measurements on fine-pore aerators: key role of sludge age and normalized air flux.

Fine-pore diffusers, often called fine-bubble diffusers, have nearly replaced coarse bubble diffusers in municipal wastewater treatment over the past 20 years. The rapid increases in energy costs, which began in the 1970s, created financial incentives to upgrade to this more expensive and maintenance-intensive method of aeration. Fine-pore diffusers have the added benefit of reducing volatile organic compound stripping and reduced aeration heat loss. This paper summarizes 15 years of oxygen transfer efficiency measurements using the offgas technique. Efficiencies are shown for different types of diffusers at various tank geometries (depth, diffuser size, and number), airflow rates, and mean cell retention times (MCRT or sludge age). By normalizing the airflow rates per unit of depth and diffusing area, efficiencies measured in different plants can be compared. The results show that aeration efficiencies are logarithmically related to the ratio between MCRT and the normalized air flux, with transfer rates suppressed by low MCRT or high normalized air flux systems. There is no evidence for different alpha factors among the different types of fine-bubble diffuser types.     

孔口分布及空气流速对充氧性能的影响

实验采用鼓风曝气,改变曝气量,研究孔口分布及空气流速对清水充氧性能的影响。通过考察氧总转移系数KLa(20)、充氧能力N0和氧转移效率E3项指标,得出该曝气设备的最佳运行条件:在曝气量为9 m3/h时,选用曝气器B进行曝气。这样可以得到较高的KLa(20)(1.816 h-1)、N0(0.105 kg/h)和E(4.151%),为曝气设备的实际应用提供参考。     

膜生物反应器处理生活污水无泡供氧研究

用疏水性微孔膜制成的供氧器，向水溶液或发酵液供氧时，无气泡产生，这种无泡式供氧方式突破了传统的泡式供氧模式，具有传氧效率高，无泡沫产生和动力消耗低等优点，在膜生物反应器中用无泡式供氧进行生活污水处理试验研究，结果表明，它对生活污水中CODcr、BOD5、NH3－N、SS、大肠杆菌等都具有较好的去除效果。     

新型生物流化复合反应器的设计及气含率测定

鉴于对传统内外筒结构三相内循环流化床存在的一些不足 ,提出了一种新型的基于循环流化床原理的生物流化复合反应器。新型反应器采用蜂窝状断面结构 ,机械分离与气浮原理相结合的三相分离器。为了减少反应器运行中的能耗 ,筛选出了一种新型轻质橡胶载体。并且针对这种新型反应器进行了气含率的测定 ,得出在实验范围内总平均气含率随进气量呈直线上升 ,还分别得出了上升区气含率和下降区气含率的变化情况     

沿面放电氧化液相亚硫酸铵

为了解决湿式氨法烟气脱硫生成不稳定亚硫酸铵（（NH4）2SO3）副产物的问题,设计了以不锈钢弹簧和溶液分别作为高压和低压电极的沿面放电系统,对液相（NH4）2SO3的氧化进行了研究。空气从反应器上方进入后经放电区域形成活性物质,再由底部的曝气头鼓入溶液并与（NH4）2SO3发生反应。比较了沿面放电处理与传统曝气处理的氧化效率,考察了放电电压、载气气量和初始浓度等因素对（NH4）2SO3氧化的影响。结果表明,沿面放电对（NH4）2SO3有显著的氧化效果;优化条件下的（NH4）2SO3氧化率接近100%;溶液中（NH4）2SO4与（NH4）2SO3的浓度比小于1时有利于（NH4）2SO3的氧化。