三相气升式内环流反应器的流体力学性能

从气含率、循环液速、停留时间分布等方面研究三相气升式内环流反应器的性能。结果表明:气含率随着表观气速、固含率的增大而增大;在低气速下,固含率对气含率的影响较大;在高气速下,固含率对气含率的影响比较小。在大量实验数据的基础上通过拟合得到预测气含率的经验关联式,且预测值与实验值吻合较好。基于推动力与阻力平衡建立了预测反应器循环液速的数学模型;用脉冲示踪法得到反应器的停留时间分布函数曲线,并通过计算得到了平均停留时间、停留时间分布方差、无因次方差等,得知此反应器接近全混流型反应器。     

气升式循环反应器不同生物载体的试验探讨

在气升式循环反应器处理污水中，对炉渣、焦炭和塑料颗粒进行载体试验比较，认为炉渣和焦炭可作为所选择的生物膜载体。     

应用多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水

在天津××化工厂建立了一套反应器有效体积为80m3的低高径比、多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水的装置。针对影响生物硝化效果的影响因素气液比、水力停留时间进行了考察,得到了操作的优化条件气液比为50∶1,水力停留时间为5h。在此条件下,该装置对废水中的COD_(Cr)和NH4+-N的去除率分别在75%和98%以上,出水中COD_(Cr)<50mg/L,NH4+-N<10mg/L。     

蜂窝陶瓷固定化细胞气升式内循环生物反应器的水力学特性

在鼓泡塔式 (BubbleColumns ,BC)和气升式循环 (AirliftLoop ,AL)生物反应器基础上 ,于内循环管中加装蜂窝陶瓷载体 ,开发出蜂窝陶瓷固定化细胞的气升式内循环生物反应器 (Internal Airlift Loop Bioreactor with Cells Immobilized onto Ceramic Honeycomb Support,IALBR-CICHS) .采用示踪技术通过测定反应器的水力停留时间分布来考察上述 3种反应器的有效工作体积和反应器内走旁路流体的比例 .实验和理论分析表明 ,IALBR-CICHS可大大提高反应器的有效工作体积 ,减少流体走旁路的比例 .     

新型气升式氧化沟流体力学特性的数值模拟

以基于计算流体力学的FLUENT 软件为工具,选用雷诺应力模型对小试气升式氧化沟的三维流场进行模拟研究,比较了进气量分别为0.25,0.5,0.75m3/h 以及污泥浓度分别为2.5,5.0g/L 时的流速和流态.结果表明,气升式氧化沟的流态从整体上看是完全混合的,但其底部由于流速较大又具有推流特性;进气量对液相流速影响明显,对整体流态并无影响,污泥浓度对流速和流态影响都很小;将模拟结果与实际测试数据对比,表明该模拟结果可靠,可用于小试反应器的流体力学特性研究.     

改进型气升式硝化反应器剪切特性的研究

研究了气升式硝化反应器的剪切特性及其影响因素.结果表明,该反应器的剪切率呈现一定的空间分布.当进气流量为430～2 700 L·h^-1时,反应器总体剪切率为(0.702～3.13)×10⁵s^-1,升流区剪切率为(1.07～31.3)×10⁵s^-1,气液分离区剪切率为(1.12～25.0)×10⁵s^-1,最大剪切率出现在升流区.操作条件和反应器结构对该反应器的剪切率均有重大影响.当进气流量控制在1 300～2 700 L·h^-1时,升流区和气液分离区的剪切率先降低后升高.剪切率与导流筒直径呈负相关,导流筒直径从4.0cm增大到5.5cm,升流区、气液分离区及总体剪切率分别降低85.5%、82.3%、80.6%.而与混合元件数成正相关,当导流筒直径为4.0cm时,较之普通反应器,改进型反应器升流区剪切率增大6.14(N=10)和7.97(N=39)倍,气液分离区剪切率增大7.18(N=10)和9.14(N=39)倍,总体剪切率增大6.35(N=10)和8.44(N=39)倍.该反应器的局部最大剪切率与总体剪切率之比(β)为3.68～7.66,采用较大的导流筒尺寸和适宜的静态混合元件数可促进剪切率的均匀分布.     

利用稻谷壳水解液在气升式生物反应器中发酵生产单细胞蛋白

以稻谷壳水解液为原料 ,采用树状假丝酵母 AS1.257( Candida arborea AS1.257) ,在罐体高径比为 2.9和上升管与下降管的直径之比为 6.6的外循环气升式生物反应器中发酵生产单细胞蛋白 .研究了通风量、装料量、空气喷嘴直径等工艺和结构参数对发酵的影响 ,得到了较佳的发酵操作参数 .在发酵前 24h的通风量为 1.1m³/( m³· min) ,后 24 h的通风量为 1.4m³/( m³· min)～ 1.5m³/( m³· min) ,起始装料量为 8.5L～ 9.0 L,起始 pH为 4.5～ 5.0 ,发酵温度为 29± 1℃的操作条件下 ,经 48h的发酵 ,可得到较佳的结果 .在无筛板 ,带一块筛板和带二块筛板的外循环气升式生物反应器中 ,发酵 48h后的干基粗蛋白含量分别为 61.3%、62.9%、64.5% ,发酵液中干物质重分别为 20.8mg/ml、21.2 mg/ml、21.3mg/ml,总糖利用率分别为 78.2 %、83.9%、81.4% ,均高于机械搅拌生物反应器 ,气升式生物反应器内加装筛板可提高发酵得率 .     

气升式内循环接触氧化生物反应器处理啤酒废水的研究

在接触氧化法处理啤酒废水的基础上 ,增加内循环装置 ,并与无内循环接触氧化法进行比较研究。分别用间歇处理废水的方法考察了这两种情况下废水CODCr的降解速率和去除率。并在此基础上进行了 90多天的连续运行 ,取得了较好的效果。结果表明 ,增加内循环装置 ,可以强化气 -液传质 ,提高啤酒废水的处理效率     

超声气升式环流反应器降解乐果水溶液的动力学研究

采用超声气升式环流反应器(UALR),以臭氧气体为氧化剂,以有机磷农药乐果为典型污染物,研究其降解反应动力学规律.通过对乐果降解过程的表观动力学研究,发现乐果在单独超声辐射(不通入气体,即臭氧)、臭氧(O3)氧化和超声气升式环流反应器(UALR/O2)协同下的降解均符合表观一级动力学.在乐果初始质量浓度为50 mg/L、溶液初始pH为6.0、反应液体积80 mL、超声声强0.5W/cm2、O3流量200 L/h、温度20℃、处理时间4h的条件下,采用超声(US)、O3和UALR/O3工艺,乐果的去除率分别为27%、15%和90%,乐果降解的速率常数增强因子可达到4.816.进一步从UALR/O3系统中存在US、O3和羟基自由基(·OH)协同作用的降解机理,推导出了简化的机理动力学模型.     

动态气升式环流反应器对生物除磷的强化作用

采用模拟污水,通过厌氧-好氧交替过程研究了活性污泥生物除磷过程.在实验过程中,通过周期性通入空气和氮气的实验方法,采用气升式环流反应器和普通鼓泡塔进行对比,在研究反应器的传质性能的基础上,进一步对反应器内的活性污泥形态和生物除磷性能进行了观察和测定.实验表明,相对于普通鼓泡塔,动态气升式环流反应器对活性污泥的生物除磷过程有明显的强化作用,磷的去除率提高了30%.      

气升式内循环蜂窝陶瓷反应器降解2,4-二氯酚的研究

从以2,4-二氯酚(2,4-DCP)长期驯化的好氧活性污泥中分离出一株以2,4-DCP为唯一碳源的菌种,将这种菌固定在气升式内循环蜂窝陶瓷反应器内,研究了此反应器在半连续流运行时,对2,4-DCP单基质及其与苯酚共基质时对污染物的降解情况及降解动力学.结果表明,2,4-DCP单基质时,反应器对氯酚的去除效果随着实验次数的增加而加快;2,4-DCP与苯酚共基质时,苯酚的降解速率随着半连续流实验次数的增加而加快,而氯酚的降解速率则表现出下降的趋势.此外,还研究了此反应器在连续流运行时对2,4-DCP的降解,水     

基于硅酮母粒的两相分配气升式生物反应器处理氯苯废气的研究

疏水性污染物的去除是废气生物净化的难点.以硅酮母粒为非水相介质构建两相分配体系处理氯苯废气,结果表明,硅酮母粒对氯苯具有较高的亲和性,无生物毒性和生物降解性,且吸附于硅酮母粒表面的菌体对其相间分配系数没有明显影响.采用气升式生物反应器连续净化氯苯废气,当进气浓度为1000 mg·m~(-3)时,单相体系的去除率为60%;而添加了硅酮母粒的两相体系去除率达到90%,且CO_2矿化率较高,抗冲击负荷能力更好,说明硅酮母粒能有效强化气升式生物反应器净化氯苯废气的效果.该系统的最适硅酮母粒比例和停留时间分别为10%和90 s.以最大传质速率(β~*_s)来衡量氯苯的传质效果,发现硅酮母粒的添加使得β~*_s提升20%以上.     

内循环式生物反应器氧传质及流态特性研究

通过气-液两相普通流化床和内循环式生物反应器(DTBR)的对比研究,发现DTBR具有更好的氧传质能力和氧转移效率。本试验条件下,当表面气速为0.29cm/s时,DTBR的(KLα)20和E4值分别为普通流化床反应器的1.2倍和1.3倍。通过研究影响DTBR混合特性的主要因素,发现表面气速的影响最大,表面液速的影响最小。其它条件相同,表面气速分别为0.29和0.074cm/s时,DTBR的循环时间分别为12s和16s,混合时间分别为76.2s和91.8s。      

气升式生物膜反应器处理纸浆漂白废水的挂膜研究

研究了气升式生物膜反应器驯化处理造纸含氯漂白废水，其结果表明：载体上微生物挂膜分为附着和生长两个阶段，生物膜生长成熟后可去除漂白废水70％以上的COD和BOD，AOX（可吸附有机氯）去除率超过50％，色度去除率为60％左右。水力停留时间（HRT）为6－8h时有较好的处理效果和运行状态。     

气提式内循环膜生物反应器试验研究

针对膜生物反应器存在的膜污染和能耗高的问题，结合气提式内循环和一体式膜生物反应器处理废水的工艺特点，提出圆柱形套筒气提式内循环膜生物反应器。试验结果表明，同等曝气强度和曝气方式下，气提式内循环膜生物反应器中氧传质系数（KLa）高于一般膜生物反应器；膜间水流流速是一般膜生物反应器的1．53～2．44倍，提高了膜面的水力冲刷作用，可减缓膜污染；对反应器膜过滤性能的考察，表明气提式内循环膜生物反应器较一般膜生物反应器有更好的膜过滤性能和抗污染能力。反应器中添加内循环，污泥活性有所下降，但对实际废水的去除效果影响不大，污泥活性较为稳定。     

气升循环分体式膜生物反应器再生回用厕所污水的研究

研究了分体浸没式膜生物反应器及其应用于厕所污水的再生回用.试验结果表明,在人水浓度COD440～970mg/L、BOD₅ 307～612mg/L、NH₃-N59～111mg/L的情况下,出水水质稳定,平均COD＜47mg/L、BOD₅＜8.5mg/L、NH₃-N＜20mg/L,处理水质达到建设部颁布的生活杂用水回用标准.研究了动力学参数污泥负荷、容积负荷和HRT对出水COD的影响,确定本试验较佳的污泥负荷和容积负荷分别为0.1kg/(kg·d)和1kg/(m³·d),HRT为7～8h.本文对污泥浓度、温度和产水时间与间歇时间比对膜通量的影响进行了测定与探讨.     

内循环生物流化床反应器流体力学特性的数值模拟

首先采用气、液两相模型对7组结构参数的反应器进行模拟计算,然后根据计算结果选择了一组较优的结构参数进行气、液、固3相的数值模拟计算.结果表明,通过数值模拟方法对内循环生物流化床反应器流体力学特性进行计算可获得优化的反应器结构参数;明确了循环挡板的长度及位置对反应器内液相流场分布的影响较为显著的事实;同时指出固相颗粒的加入对反应器内液相流速的分布几乎没有影响,固相含率较高的区域在反应器升流区.     

气升式氧化沟流动特性的中试研究

在清水实验中研究了中试气升式氧化沟单侧廊道流速分布及进气量对升流区和直段流速的影响.中试装置容积54m3,当进气量按42,79,170m3/h 增大时,升流区水平方向流速略有增加,沿水深方向流速增幅较大;直段流速随气量的增加变化不大;进气量大于79m3/h 后直段流速几乎没有变化,底部平均流速约为0.25m/s.通过测试不同进气量下的污泥浓度确定了保证流动的最小流速.进气量为20m3/h 时,沟内最大流速仅有0.07m/s,此时仍未出现污泥沉降.结合后续的污水处理效果研究,实际工程中可将沟底流速大于0.15m/s 作为防止污泥沉降的流速要求.     

浸没式膜生物反应器中气含率的研究

通过对浸没式膜生物反应器中总平均气相含率、下降区气含率和上升区气含率的测量和研究,实验表明:反应器运行的适宜工况流量为:100~300 m3/h之间,曝气量:2.5~7.5 m3/h;验证了静压差法测量气含率的方法在膜生物反应器中的适用性;根据测量数据分析得出膜生物反应器中总平均气含率随曝气量的增大而增加,整个下降区气含率及计算得到的上升区气含率都稳定增大,但下降区内部每段气含率呈现余弦曲线的变化规律。     

一体式膜-生物反应器降低能耗的中试试验

基于气升式内循环反应器原理,对一体式膜-生物反应器结构进行了优化设计,构建了处理量为15.6m³/d的中试装置.通过水动力学特性的考察,得到中试装置的经济曝气强度为96m³/(m²·h);通过经济曝气强度条件下的临界通量试验,得到污泥浓度小于13g/L时的膜临界通量区域为30～35L/(m²·h).由此确定了中试装置连续运行的操作参数,实现了次临界通量[30L/(m²·h)]条件下处理城市污水的稳定运行.能耗分析显示,该中试反应器的气水比为21:1,有效单位产水能耗为0.42kW·h/m³.