同步进出水SBR设备最佳进水方式流态模拟

借助流体计算软件Fluent对某同步进出水SBR设备4种不同进水位置以及3种进水孔排布分别进行流态模拟,根据模拟结果得到最佳的进水方式;同时在该进水方式下对进水流量为0.5、0.7、1.0、1.3和1.5 m3/h时反应器内的流态分布情况进行了数值模拟,最后通过示踪剂实验与模拟结果对比验证。对于实验用SBR(长×宽×高为2 m×2 m×1.2m),进水流量1.0 m3/h是最佳进水流量,此时反应器内流态稳定,进水区域主要分布于反应器中下部以及远离堰口的池壁附近,死水区面积较小,冲击负荷适中,进水对出水水质影响较小;当进水流量小于1.0 m3/h时,进水主要分布于反应器池底,对角线方向以及远离进水端池壁附近3个区域且彼此相对独立,池内死水区面积较大;当进水流量大于1.0 m3/h时,进水冲击负荷过大,迅速形成短流,影响出水水质。     

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.     

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。     

微气泡曝气中氧传质特性研究

气泡曝气过程中氧传质对于好氧生物处理过程具有重要意义。采用水力旋转剪切微气泡发生装置,考察了运行条件和水质特性对微气泡曝气中氧传质特性的影响。结果表明,微气泡曝气可获得较高的气含率和气泡停留时间;表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)可以提高微气泡曝气的气含率和气泡停留时间。微气泡曝气中氧的总体积传质系数明显高于传统气泡曝气。总体积传质系数随着空气流量的增加而增加;氧传质效率随着空气流量的增加而减小,且对空气流量的变化更为敏感。在温度15~35℃范围内,微气泡曝气中氧的总体积传质系数随着温度的增加而增加,变化关系与传统气泡曝气基本相同,但对温度的变化更为敏感。微气泡曝气中,表面活性剂SDS会使氧的总体积传质系数略有降低,其不利影响明显小于传统气泡曝气;氧的总体积传质系数随盐度(NaC l浓度)增加而逐渐增加,并在NaC l浓度5 000 mg/L后趋于稳定。     

对活性污泥系统溶解氧转移的几点新认识

曝气装置、水质参数、溶解氧浓度等操作参数对曝气池中溶解氧转移都会产生影响;微泡扩散系统具有节能、提高氧转移效率的优点,有广泛的应用前景;溶解氧转移系数的测定可用计算机加以控制。     

膜生物反应器内流场动力学特性的PIV实验研究

浸没式膜生物反应器系统内膜面附近的气液两相流动力学特性对控制浓差极化和膜污染具有重要影响。应用粒子图像测速(PIV)技术对浸没式膜生物反应器内近膜面的液相流场动力学特性进行了研究。采用相分离技术灰度分辨法将通过PIV技术得到的气液两相流场图像中的液相速度场进行辨别,得到膜面附近的液相流场数据,并应用Tecplot软件计算得出液相流的涡量特性。在3 mm曝气孔径,2.5、3.0、3.5、4.5、5.5和6.5 m3/h 6种曝气强度下分析了膜面附近的液相速度场和涡量场。结果表明,曝气强度对液相流场和涡量场的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得液相速度和涡量增加,同时,分析了3 mm孔径下圆帽状气泡的动力学特性。研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。     

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。     

新型内循环生物流化床处理豆制品废水研究

对采用射流曝气的新型内循环三相生物流化床处理豆制品废水进行了研究。结果表明 :间歇运行时 ,当循环水浓度在 30 0 0～ 4 0 0 0mg/L、循环流量在 10 0～ 2 0 0L/h之间 ,曝气量在 4 0～ 6 0L/h时 ,COD去除率可达到 95 %以上 ,去除容积负荷达到 10kg/m3 ·d以上 ;连续运行时 ,在进水流量 10 0L/h、COD <4 0 0mg/L时 ,出水COD可以达标     

气升式反应器气液两相流流态特性模拟

为了研究曝气强度对气升式反应器内气液两相流特性的影响，组合多相流Eulerian—Eulerian模型和液相Standardk-ε湍流模型，运用Fluent软件建立了气升式反应器内气液两相流的三维非稳态数值模拟。在曝气管布局方式一定的情况下，模拟计算获得了反应器内x轴截面处不同径向位置的气含率、液速分布情况，计算结果表明，在本文研究的曝气强度范围内，气含率随着曝气强度增加而增加，越靠近曝气池底部，升流区局部气含率越高，且气含率值波动较大；随着曝气强度的增加，曝气孔附近液速增加较明显，但随着气液两相流的上升，液速增加幅度降低；同时采用粒子图像测速（PIV）技术对液相速度进行了实验研究，实验结果与模拟结果吻合性较好。     

曝气与投加NaOH对养猪废水厌氧消化液磷回收的影响

以养猪废水厌氧消化液为对象,通过批次实验比较曝气与投加Na OH 2种方式调节废水p H值对磷回收效率的影响,并进一步采用流化床反应器探讨Na OH调节条件下进水流量对氮磷回收的影响。实验结果表明:采用曝气可促使p H值在1 h内迅速升高至8.6;随着曝气时间不断延长,p H值缓慢增长,至12 h达9.1~9.2,此时正磷酸盐(PO3-4-P)回收率达87.25%。投加Na OH调节最佳p H值为9.5,PO3-4-P回收率为85.67%。容积为100 L的搅拌-上向流反应器实验结果表明,当进水流量分别为50、100和150 L/h,在100 L/h流量条件下达到最优,PO3-4-P回收率为80.22%。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)对沉淀产物进行表征,可知沉淀产物中含有磷酸铵镁(MAP)和Ca CO3。     

分段进水A/O工艺流量分配方法与策略研究

分段进水缺氧/好氧(A/O)工艺是一种高效的污水生物脱氮工艺。但原水多点投配给该工艺带来诸多好处的同时, 也为其优化运行带来一定困难。其中,可行的流量分配方法的建立是分段进水工艺发挥其优势并高效运行的瓶颈问题。提出3种不同的流量分配方法并进行相应的理论分析: (1) 采用等负荷流量分配法,其遵循的原则是保证各段硝化菌负荷相同, 以利于硝化菌生长,优先满足系统硝化, 最大程度地降低出水氨氮浓度; (2)采用流量分配系数， 原则是各缺氧段进水有机物质恰好可以为上段好氧区产生的硝酸盐氮反硝化提供充足的电子供体。 利用该方法可以充分利用原水中碳源,发挥缺氧区反硝化潜力,并保证最后一段进水量最少, 降低出水硝酸盐氮含量; (3)末端集中进水，用于暴雨等产生洪峰流量时, 将进水点向系统末端移动, 并加大末端进水量, 以减小二沉池固体负荷, 避免污泥冲刷流失。3种流量分配方法的提出,可以应对水厂不同的进水水质和出水要求,增强分段进水A/O生物脱氮工艺的实际可操作性,提高处理效率,为目前采用分段进水A/O工艺的污水厂的优化运行管理提供可靠的理论借鉴。     

好氧颗粒污泥动态膜生物反应器工艺参数及运行性能

以一体式尼龙筛网动态膜生物反应器(DMBR)为研究体系,与好氧颗粒污泥相结合,形成新的好氧颗粒污泥动态膜生物反应器(AGDMBR),探讨了在新工艺条件下对COD、氨氮的去除,以及出水浊度的变化,与活性污泥动态膜生物反应器(DMBR)做比较,研究了进水流量、曝气量等工艺运行参数与膜污染之间的关系,并对系统中污泥的EPS进行分析。结论表明,AGDMBR系统对COD和NH4+-N的平均去除率分别为91%和95%,出水浊度为6 NTU,处理效果均优于DMBR系统;AGDMBR系统在运行过程中膜污染速度随进水流量的增大而加快;曝气量为125～150 L/h时,膜通量持续时间最长;AGDMBR系统比DMBR系统在膜污染的延缓上具有明显的优势。     

曝气池气泡羽流数值模拟及其氧转移影响

结合水流大涡模拟和气泡的颗粒轨道模型建立了曝气池气泡羽流数学模型,依据实测的气泡直径分布在数学模型中设定了10组气泡尺寸。通过对曝气池物理模型的数值模拟和清水氧转移测定实验研究了气泡羽流的流动特性及其对氧转移的影响。结果表明,曝气池内水流在气泡羽流中心区两侧形成环流,在底部区域水流流速的方向基本上是向上的;在距曝气器0.4 m以上的高度上气泡群发生横向摆动,摆动幅度随高度增加而变大;溶解氧的分布主要由水流对流作用决定,水流的扩散作用对溶解氧的传输效果可忽略;曝气池内氧总转移系数在不同地方的相差较小,在通气量为2 m3/h,面积为3 m2的曝气池内最大相对差值约为10%。     

两点进水在倒置AAO流程除磷中的作用

利用计算机仿真研究两点进水对倒置AAO流程除磷的作用,发现将污水按选择池进水流量与厌氧池进水流量的分配比(简称进水流量分配比)为1.0/0、0.9/0.1、0.8/0.2、0.7/0.3、0.6/0.4、0.5/0.5分流到选择池和厌氧池,会影响中等COD负荷(200~220 mg/L)下该流程的除磷效果。原因在于,污水分流到厌氧池虽然能提高厌氧池内乙酸浓度,但同时会因稀释作用而降低厌氧池及好氧池中聚磷菌的浓度,影响聚磷菌厌氧释磷及好氧吸磷的作用。两点进水对低COD负荷(140~180 mg/L)及高COD负荷(260~340 mg/L)下该流程的除磷效果无明显影响,前者因各反应池(除二沉池外)内聚磷菌浓度本身很低,后者则因各反应池内聚磷菌浓度本身很高,改变进水流量分配比不会改变这2种情况下各反应池内聚磷菌释磷或吸磷的强度。     

起端曝气对垂直潜流人工湿地运行效果的研究

垂直潜流人工湿地由于自身构造的限制,传氧能力较差,内部溶解氧(DO)浓度较低,若在湿地内部曝气则会限制反硝化的进行,不利于TN的去除。为解决这一问题,对垂直潜流人工湿地进行起端曝气,考察不同曝气强度下人工湿地内DO沿程变化以及污染物沿程去除规律,通过对曝气强度进行优化,以实现对湿地内部DO环境的有效调控。结果表明,随曝气强度的增加,湿地的好氧环境从表层区域逐渐扩大到40cm深度,且起端曝气人工湿地对COD、氨氮和TP的降解为垂直方向分层降解;当曝气强度达到0.86m~3/d时,COD、氨氮、TP去除率均高达80%以上,分别为85.8%、80.9%、82.7%。     

不同流量分配比对多级A/O工艺去除有机物及脱氮的影响

采用三级A/O工艺分段进水工艺处理低碳源生活污水,考察了进水流量分配比对系统去除有机物、硝化反硝化能力以及去除TN的影响。通过对水质指标沿程监测结果表明,不同流量分配比(4∶3∶3,5∶3∶2,6∶3∶1)对系统去除有机物及硝化效率影响不大,出水COD、氨氮分别均在30 mg/L、1 mg/L以下。但反硝化效果受流量分配比的影响较大,在流量比为5∶3∶2时,有效利用原水中碳源进行反硝化,反硝化效果最好。在流量比为5∶3∶2的情况下,TN出水为5.7 mg/L去除率为82.9%,优于流量分配比为6∶3∶1和4∶3∶3时的脱氮效果。总体而言,分段进水工艺在对碳源的有效利用及能耗节省方面优于单点进水。     

基于PIV技术的ABR反应器在不同HRT下的液相流态特性

利用激光粒子图像测速技术(PIV)对ABR反应器的液相流态进行了研究,在水力停留时间(HRT)为3~58 h变化时,测试得反应器内下流室和上流室折流板内外侧关键截面的流场数据,获得了相关流场特征,包括速度矢量图、流线图谱和涡量场等。结果表明,HRT对下流室和上流室的液相轴向、径向平均速度和平均涡量强度影响不同,液相回流面积随HRT的增加逐渐减小;下流室液相平均涡量强度随HRT的增加逐渐增加;上流室液相平均涡量强度随HRT的增加逐渐减小。下流室和上流室在特定HRT时产生涡流、沟流。在本实验条件下,当处理难降解或高浓度废水时,得出HRT为33 h时反应器整体流态最佳。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。     

不同曝气强度下活性污泥中松散束缚型胞外聚合物组分含量及其对污泥沉降性能的影响

为了探求曝气强度对活性污泥沉降性能的影响规律和机制,在实验室条件下利用序批式活性污泥法(SBR)装置研究了活性污泥好氧阶段曝气强度对活性污泥沉降性能、松散束缚型胞外聚合物(LB-EPS)含量及其组分的影响。结果表明:(1)随着曝气强度增加,活性污泥中LB-EPS含量逐渐升高。(2)活性污泥LB-EPS中,蛋白质为其最主要成分,其次为多糖,腐殖酸所占比例最小,多糖含量及比例均随曝气强度的上升而增大,蛋白质和腐殖酸含量受曝气强度影响不大。(3)曝气强度为40、80、120L/h,污泥体积指数(SVI)分别为(65.00±0.98)、(83.00±1.45)、(103.00±2.00)mL/g。曝气强度增加引起活性污泥沉降性能的恶化的原因主要在于曝气强度的增加会使LB-EPS中的多糖含量上升。     

SBR法处理豆制品废水工艺条件的研究

用SBR法处理豆制品废水的试验表明,该系统具有较好的抗负荷冲击能力,进水COD在300～2000 mg/L之间变化,对系统不造成任何影响;考察了曝气时间、曝气量和污泥浓度等对去除效果的影响,试验结果表明,曝气时间和曝气量对处理效果影响很大,确定该反应系统最佳曝气时间是8 h,适宜的曝气量是800 L/h,而污泥浓度控制在4000 mg/L左右时,处理效率最高,采用进水顶出水的排水方式是可行的,确定系统的最佳排水比是3/5.厌氧段的插入可以减少剩余污泥的产量.