新型内构件内循环三相流化床流体力学和氧传质特性的研究

对一种导流筒内置静态混合元件的改进型内循环三相流化床 (MITFB)的流体力学和氧传质特性进行了试验研究。结果表明 :相对于普通流化床 (CITFB) ,MITFB上升区气体含率增大 1 8— 3 7倍 ,体积氧转移系数KLa和氧转移效率EA 值平均增大 72 5 % ;而液体循环流量则减小了 2 5 6 %— 37 0 %。上升区气含率和液体循环流速可分别用Fan公式和Chisti公式预测 ,并求出了相应的参数     

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.     

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。     

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     

反应沉淀一体式矩形环流生物反应器的传氧特性研究

设计制作了一种新型的反应沉淀一体式矩形环流生物反应器,通过清水实验研究了其结构特性(环流区内导流板顶端与液面的距离,固定宽度下环流区长度变化)对反应器充氧性能、气含率、气体上升速度和液体循环速度的影响,并在优选结构的反应器中进行了模拟污水试验.结果表明,当升流区截面长度、降流区截面长度、内导流板顶部液流截面高度三者相等时,传氧性能较好,在进水COD为300～400 mg/L的情况下,污泥浓度可以稳定保持在6000 mg/L左右.     

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。     

三相生物流化复合反应器中上升区与下降区气含率的关系

在自行设计的新型蜂窝断面三相生物流化复合反应器中进行了气含率的测定,试验结果表明,总平均气含率和上升区气含率均随表观气速的增加呈直线增加;并且随固含率的增加,气含率也相应增加.根据流体力学的连续性原理,推导出了三相生物流化复合反应器中上升区气含率与下降区气含率的理论关系式,并对其中的重要参数a的取值进行了讨论.试验结果上升区气含率与下降区气含率满足直线的关系,说明随着表观气速和气含率升高,上升区实际液速与下降区实际液速的比值(VLr/VLd)没有明显变化.     

蜂窝断面内循环三相生物流化床内流动状况的数值模拟

根据蜂窝断面内循环三相生物流化床内混合液的连续性方程、动量方程和能量方程,利用Fluent软件对反应器内的流动状况进行了数值模拟.采用Fluent的前处理软件Gambit完成流化床的三维模型,利用Fluent主程序解析计算,并利用后处理软件实现计算结果的显示.模拟计算结果获得了反应器内静压力、静压差的变化规律,得到了液体循环速度、气含率沿纵向及横断面的分布.     

三相生物流化复合反应器中上升区与下降区气含率的关系

在自行设计的新型蜂窝断面三相生物流化复合反应器中进行了气含率的测定,试验结果表明,总平均气含率和上升区气含率均随表观气速的增加呈直线增加;并且随固含率的增加,气含率也相应增加.根据流体力学的连续性原理,推导出了三相生物流化复合反应器中上升区气含率与下降区气含率的理论关系式,并对其中的重要参数a的取值进行了讨论.试验结果上升区气含率与下降区气含率满足直线的关系,说明随着表观气速和气含率升高,上升区实际液速与下降区实际液速的比值（VLr/VLd）没有明显变化.     

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.     

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。     

内循环生物流化床水力学特性的研究综述

内循环生物流化床是一种高负荷、传质快的新型反应器,为了合理和准确地设计和放大该反应器,国内外众多研究对其水力学特性提出了大量模型,文中总结了其中一些重要模型,对于气含率、气泡直径、气泡上升速度和循环液速这些关键水力学参数给出计算方法,并介绍了气泡流动形态和固体流动模式及其决定因素.     

外循环三相流化床污水处理特性的研究

采用三相外循环生物流化床处理生活污水。该设备包含好氧区和缺氧区,可获得足够的停留时间造成缺氧条件,能保证有效去除NH3—N。实验在室温下进行,进水条件pH为7～8,CODCr为286-656mg／L,NH3-N为10～51mg／L。结果显示,控制水力停留时间在3h为宜,最佳通气量为0．09m^3／h,此时CODc和NH3-N的去除率分别达91％和96．6％,有较好的处理效果。同时实验确定了最佳膜厚为145μm。     

新型循环流化床硝化-反硝化启动试验研究

利用新型循环流化床进行清水实验及硝化、反硝化启动试验研究,考察了系统对有机物和氮的去除效果,并分析了曝气量对系统启动的影响。结果表明,将输送床和传统流化床工艺进行有机结合,技术上可行,可以在系统内不同区建立缺氧、好氧条件,通过硝化和反硝化作用完成脱氮。     

新型循环流化床硝化-反硝化启动试验研究

利用新型循环流化床进行清水实验及硝化、反硝化启动试验研究,考察了系统对有机物和氮的去除效果,并分析了曝气量对系统启动的影响.结果表明,将输送床和传统流化床工艺进行有机结合,技术上可行,可以在系统内不同区建立缺氧、好氧条件,通过硝化和反硝化作用完成脱氮.     

微孔曝气器孔径与运行气量对微孔曝气氧传质的影响研究

曝气是污水生物处理最重要的单元之一,也是能耗最高的单元,微孔曝气氧传质影响因素的探究一直是污水处理领域的研究热点。微孔曝气器的孔径与其运行气量是影响微孔曝气氧传质的重要因素。在1.5m水深条件下对不同孔径的钟罩型刚玉微孔曝气器在不同运行气量条件下的充氧性能进行了评价。结果表明,随微孔曝气器孔径增大,标准氧总转移系数(KLas)、标准氧转移速率(SOTR)、阻力损失(RL)、标准氧转移效率(SOTE)及理论动力效率(SAE)减小;随运行气量增大,KLas、SOTR、RL显著增大,而SAE、SOTE减小。     

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。     

光催化-膜分离三相流化床循环反应装置处理酸性红B废水

耦合光催化氧化和有机膜分离技术,设计了一种新型光催化氧化-有机膜分离三相流化床循环反应装置（循环反应装置）;并对循环反应装置光催化降解酸性红B时的影响因素进行了研究。结果表明,减小膜出水通量和降低酸性红B废水浓度均有利于膜出水降解率的提高;循环反应装置中废水降解率随光催化反应器底部曝气量的增加而先增加再降低,膜分离器中废水降解率的波动则随曝气量的增加而总是在增大,其最佳曝气量为1．00m^3／h;光催化反应器中多光源布置有利于循环反应装置的稳定运行;循环反应装置可有效地处理酸性红B废水。     

复合混凝剂处理染料废水的研究

分析酸性大红染料的结构与特点，进行各种混凝剂的筛选实验，配制FeSO4—MgSO4—Ca(OH)2—PAM复合混凝剂，并通过实验优化操作条件，实验结果表明，对COD=288．3mg／L、色度为25000倍的酸性大红GR实验废水，COD去除率可高达85．3％，最高脱色率可达97．4％，在脱色率达90％时，药剂费用为1．12元／t。     

富氧燃烧条件下燃煤NO_x排放的实验研究

以神华(SH)烟煤和晋城(JC)无烟煤为研究对象,利用一维沉降炉(DTF)开展了煤粉在O_2/N_2、O_2/Ar、O_2/CO_2和O_2/RFG 4种气氛下燃烧时的NO_x排放特性实验,研究了温度和氧浓度对NO_x排放特性的影响,探讨了富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的各个因素的贡献率的变化。结果表明:温度上升会导致燃料氮向NO_x的转化率增大;氧浓度的上升同样会导致转化率的增加,SH烟煤由于挥发分含量较大,受氧浓度影响较大;定量分析结果表明,富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的主要因素是循环NO_x的还原,占整体的50%以上;其次是高浓度CO_2气氛对NO_x的还原,约占20%~30%;而热力型和快速型NO_x的缺失对降低NO_x排放的贡献率不及20%。温度的上升对JC无烟煤各因素贡献率有较大影响;氧浓度的增加会导致SH烟煤各因素贡献率有明显变化。