三相生物流化床的相含率及气液传质性能研究

《三相生物流化床的相含率及气液传质性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物过滤塔中气-液-生物膜三相的传质过程分析崔胜霞25102140121试验背景迄今为止，生物处理法仍然是去除污水中有机污染物质最为经济和常用的方法。按微生物在废水中生长的方式不同，废水生物处理可分为悬浮生长法（活性污泥法）和附着生长法（生物膜法）两种。前者的微生物悬浮在水中，形成活性污泥的絮状体。后者的微生物固定在某种介质或滤料的表面上，形成生物膜，生物膜法是与活性污泥法并列的一种污泥好氧生物处理技术。生物膜：微生物附着在滤料或某种载体上生长繁殖，而形成的膜状生物污泥。生物膜构成：由菌胶团、真菌、原生动物、藻类等组成系统。工艺种类：生物滤池（普通生物滤池、高负荷生物滤

2、池、塔式生物滤池）生物转盘生物接触氧化设备生物流化床净化机理：①挂膜：污水与滤料接触一定时间形成生物膜当含有机物的污水通过不断与滤料和其它载体接触，在介质的表面上会逐渐生长出各种微生物，当微生物的量积累到一定程度，形成了生物膜，具有吸附和降解水中有机物的作用，这时开始显示出稳定的污水净化效果。这个过程为生物膜法污水处理的启动阶段，或称挂膜。根据不同的生物膜法工艺、污水性质和水温，挂膜阶段约需15-30大。②生物膜发挥净化功能生物膜的表面上吸附着一层很薄的水膜，相对于外侧运动着的水流，水膜是静止的。水流中的有机物可被生物膜氧化。由于水膜中有机物浓度比流动水层中的低，于是流

3、动水层中的有机物可通过水流的紊动和浓差扩散作用进入水膜中，并进一步扩散到生物膜中去，不断被生物膜吸附、吸收和降解。同时，空气中的氧不断溶入水中，通过流动水层和水膜进入生物膜，被微生物用来氧化有机物和本身的新陈代谢。微生物在分解有机物的过程中，本身不断增殖，使生物膜不断变厚，传递进来的氧很快被表层微生物消耗掉，生物膜的内层得不到氧的供应，使厌氧微生物在生物膜的内侧大量滋长，形成厌氧层，而有机物的分解主要依靠好氧层的作用。微生物的代谢产物如水、二氧化碳、氨以及其它无机盐则沿相反方向，从生物膜经过水膜进入流动水层或空气中。当生物膜的厚度不大时，好氧层与厌氧层之间可以维持平衡关

4、系，厌氧层产生的代谢产物如有机酸、醇类、硫化氢等在透过好氧层时，可被进一步降解除去，取得满意的出水水质。生物膜是多种微生物组成的一个生态系统一污水水中吸取有机污染物作为营养源一在代谢过程中获得能量，并形成新的微生物机体。③生物膜老化：但当厌氧层逐渐加厚，厌氧层的代谢产物增多，特别是气态产物不断逸出，削弱了生物膜的固着力，这时的生物膜称为老化了的生物膜，很容易从介质上脱落下来。同时，在原来的位置上又生长出新的生物膜。生物膜的构造：①附着水层：因为生物膜是高度亲水物质，当水不断流过其表面形成附着水层；②好氧膜：几十〜几百微米，在生物膜表面和一定深度处构成；存在大量微生物和微

5、型动物；形成食物链：有机物一细菌一原生动物一后生动物一昆虫；③厌氧膜：当好氧层中微生物不断增殖，好氧层变厚，。2不能透入，即形成厌氧层；图滤料上生物膜结构2实验装置及方法气相含率和液体循环速度是流化床反应器流体力学性能的两个重要参数，而传质特性主要通过体积氧传质系数来反映。反应器内混合强度及传质过程与液体循环速度及气相合率有很大关系，反应器结构参数对液体循环速度与气相含率及其分布有显著的影响。如何提高流化床内的混合强度和氧传递能力，使之适合于强需氧过程中、高浓度有机废水的处理是值得深入研究的课题。本文主要从气相含率、液体循环速度及体系氧传质系数来研究内循环三相生物流化床

6、流体力学与传质特性，为放大设计与工程应用提供依据。实验所用的内循环生物流化床反应器高1.1m,有效容积36L,由开流区、降流区和三相分离区组成，高径比(H/D)为6.0,内外径比(D1/D2)为0.65,由有机玻璃制成。在流化床中加入粒径为0.3〜2mm、比表面积约900m2/g的颗粒活性炭作为载体。活性炭的有效体积与流化床有效体积之比分别为3%、6%。为增加流化床内部的紊动和传质效果，在内筒的中部开有孔，一部分上升的流体可以从此与降流区的流体混合，进一步增强了流化床内部的传质效率，使反应器更接近于全混型流态，有利于保持流化床各处溶解氧的均匀性。因为进液流量较小，循环推

7、动力主要来自压缩空气。采用膜电极测定溶解氧的变化来测定不同固含率下氧传递效率，方法如下：在进水中加入适量的亚硫酸钠和催化剂氯化钻，使流化床中水的溶解氧降为00鼓入空气，同时将溶解氧仪放入流化床内，每隔10S测定溶解氧的变化。测定出溶解氧随时间的变化后，根据时间t对ln(CS-C)作图可得一条直线，具方程是：ln(Cs-C)=—KLa.t十常数。根据此直线的斜率可得到氧的总传递系数，其中Cs是实验温度下水的饱和溶解氧，C是实验测得的溶解氧浓度。tc表示的是液体在反应器内完成一个循环的流动所需要的时间，主要由液体循环速度确定；tM为混合时间，