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影响循环运动载体生物膜反应器性能的因素分析

发布时间:2019-05-22 10:37

循环移动载体生物膜反应器是用于改进常规移动载体生物膜反应器的新方法。在此过程中,生物膜表面的填料循环并在反应器中移动,使水流与填料完全接触,消除死角和通道流动,达到有效处理的目的。有机废水。该工艺具有生物量高,连续操作,无堵塞,无需反洗的特点。作为好氧生物废水处理工艺,氧气转移效率直接影响反应器的处理效率和能量消耗。对于该方法,反应器的结构和操作参数对反应器的氧化能力具有直接和关键的影响。决定性的作用。基于模拟反应器的实验数据,本文在理论分析的基础上,探讨了适当的反应结构和运行参数的选择。

1实验装置和实验方法

影响反应器氧合性能的结构和操作参数主要是反应器上流区与下流区的横截面积,挡板上方的液位和底部间隙高度,曝气量和根据实际移动床反应器的结构特点,在该实验中确定了实验装置和实验方法的填充率等。

1.1实验装置

图1显示了用于该实验中的循环移动载体生物膜反应器的实验装置。其外形尺寸为l×w×h=1000mm×250mm×1400mm,由两部分组成:反应区和沉淀区。反应区的有效水深为1.2米,有效容积为172升,通过挡板分为上流区和下流区。它配备有cls-iii型的中空圆柱形填料(密度:约0.96g/cm 3,比表面积:350m 2/m 3)。它通过上流区中的微孔曝气管进行充气和氧化,在上流区和下流区中产生污水。密度很差,液体夹带填料并在反应器中连续循环。

1.2实验方法

在不同的条件和操作参数下,在流入物中加入适量的Na2s3和催化剂cocl2,将移动床中的溶解氧降至零,通过空气,并将溶解氧分析仪放入反应器中。在一定时间测量溶解氧的变化。根据ln(cs-c)与时间的线性关系,斜率是氧传递系数[1]。

在该实验中测量的数据都是清水实验数据。由于移动床反应器中水的流动状态与完全混合的特性大致一致,因此反应器内部区域中水的物理和化学性质差别不大,因此使用水测试数据。同样的结论也适用于污水实验和实际生产。

2实验结果和理论分析

横截面积比2.1升和下流区(ar/ad)对氧合能力的影响

理论分析表明,当ar/ad较小时,上流区的流速较快,导致气泡聚结,进入下流区时液体流速较低,这不足以将气泡带入因此,下流区的溶解氧浓度变化。小;当ar/ad较大时,上流区的流速较慢,气泡聚结的机会减少,溶解氧变大。但是,如果ar/ad太大,气泡在溶解到液体中之前逸出液体的可能性增加,导致下流区溶解氧浓度急剧下降,总溶解氧略有下降。反应堆。当曝气量为0.75m 3h,并且ar/ad取不同的值时,反应器下流区中混合物的溶解氧含量示于表1中。从表1可以看出,当ar/ad的值在约2/3的范围内时(此时,底部间隙lb的高度取为250mm),可以获得更好的氧合作用。获得,并且值变得更大或更大。体积小,会降低反应器中的氧气转移效率。

表1下流区溶解氧浓度的变化具有不同的ar/ad值? r/ad在不同的通气时间内溶解氧ρ(o2)/(mg·l-1)≤min≤min≤min≤/4≤8≤1≤8≤β≤0≤0≤8≤8。 5?/3?.4?.2?.4?/4?.2?.0?.22.2挡板上方的液位<和间隙lb的高度对氧合能力的影响

在确定反应器的有效水深之后,当从上游流动区域和反应器的下流区域分离的挡板的高度改变时,反应器的氧气转移效率和液体循环速度将相应地改变。在实验中,发现液面lt值和氧传递系数都增加。原因可能是上流区中的气泡在逸出液面之前与液体的接触较长,并且能量被转移到液相。因此,加速了下流区中的液体下降速度。然而,如果lt太大,则下流区中的填料的一部分将通过挡板的上端返回上流区,这影响填料在反应器中的正常循环移动。

表2不同lt值下流区溶解氧与液体循环速度的关系。液面高度lt/mm溶解氧ρ(o2)/(mg·l-1)液体循环速度/(cm·s-1)? ?.8?.5?00?.9?.6?50?.2?0?00?.5?2.5?50?.6?3.3注意表2数据为ar/ad值的2/3在该条件下测量的通气量为0.75m 3/h。溶解氧的质量浓度是在下流区中通气8分钟后通气的结果。

从表2可以看出,当lt值变大时,液体循环速度和溶解氧浓度增加,但当实验发现lt值超过250 mm时,液面部分填料会出现短流现象,并且增加液体循环速度达到15cm/s后,此值可以达到350mm,但此时能量消耗会大大增加,所以当液体速度约为10cm/s时,lt值为250mm。

底部间隙高度lb.它指的是从曝气装置到挡板的垂直距离,这是一个重要的参数。如果lb太小,则液体流动阻力大,液体循环速度和气体含量率降低,并且当从下流区域进入上流区域时生物载体的剪切效应大,这对于生物膜的生长;如果它太大,来自曝气装置的一些气泡将进入下流区,这也降低了液体循环速率和气体含量,甚至导致流动模式改变,这影响了反应器的性能。在该测试中,底部间隙的lb值为250mm。表1中的测试结果证明该值是合理的。2.3曝气量和填充率对氧气转移系数的影响

曝气量和填充率是移动床反应器的关键操作参数之一。它们的值直接影响反应器的氧转移效率。不同填充率下的氧传递系数与气体体积之间的关系如图2所示。不同气体体积下的氧传递系数与填充率之间的关系如图3所示。

试验表明,曝气量和填充率都会影响氧气转移系数。在没有填料的情况下,曝气量是主要因素。氧气传递系数先增加,随着曝气量的增加而减小。因为在低气体量的条件下,随着气体流量增加,气体含量增加,并且气液接触面积相应地增加。当气体流速增加到一定程度时,通气产生的气泡直径发生变化。速度大,上升速度快,气泡更容易逃逸,氧气传递系数降低。

在一定填充率的情况下,一方面,由于填料占据液体空间的一部分,反应器中的气体含量降低,并且由于切割的影响,转移系数增加填料的气泡。从图中可以看出,在0.8m3/h的气体体积下,以填充率为零填充kla。当填充率为30%时,该值大于kla。这可能是因为当没有填料填充时,约0.8m 3/h的通气速率使氧气转移系数最大化。在添加30%的填料后,填料占据液体空间以控制气体含量减少,因此随着填料的添加,氧气转移系数变小。然而,当填充率大于30%时,氧气转移系数随填充率增加而增加。

3总结

1影响移动床反应器氧传递效率的各种因素中,曝气量的影响最大,但同时其他影响因素也不容忽视。

2在称量反应器流体状态和经济因素后,实验中的lt和lb值均取为250mm,升力区与后退区的比率为2/3。

3随着填充率的增加,氧传递系数逐渐增加。考虑到循环流速的限制,50%的填充率是合适的。

4随着通气量的增加,水流的湍流增加,这有助于氧气的利用。然而,当气体体积过高时,氧气利用率将降低。

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