三相生物流化床的相含率及气液传质性能研究

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1、三相生物流化床的相含率及气液传质性能研究摘要：采用内循环三相生物流化床，用清水进行了在不同活性炭载体加入量下，当进气量改变时流化床内的气液传质性能的实验，认为当Ug≥0.75m3/h时，随着气体流量增加，可改善流化床的氧传质效率，缩短循环时间和混合时间，提高气含率，但过高的气体流量（Ug≥1.1m3/h）并不利于流化床的操作。载体加入量增加，会导致氧传递性能下降，循环时间和混合时间缩短，气含率减小。关键词：内循环三相生物流化床氧传递效率气含率StudyonthePhaseHoldupandGas-LiquidMassTransferEffici

2、encyinBiologicalFluidisedBed　　　　　　　Abstract:Gas-liquidmasstransferefficiencytestountofinletairinaninternalrecyclethree-phasebiologicalfluidizedbedsho3/h,theoxygentransferefficiencyinthefluidizedbedcanbeimproved,thecirculatingtimeasixingtimecanbereduced,andtheaircontentcanbei

3、ncreased3/h)isunfavorabletotheoperationofthefluidizedbed.Increaseofcarrieradditione,mixingtimeas，有效容积36L，由升流区、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

4、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钴，使流化床中水的溶解氧降为0。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，其方程是：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

5、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，指某一物质加入反应器内达到完全混合所需的时间。采用脉冲法在不同水力停留时间和气体流量下，利用电导率仪测定混合时间tM、循环时间tc的变化。　　采用排出体积法测定气含率的变化情况。在不通入液体的情况下，向装满水的流化床内鼓入空气，根据溢出的水量与流化床有效体积之比，测定不同气体流量下的气含率εg。2结果与讨论　　载体的加入会改变气液流相的性质，也就会改变流化床内的流动状态。而载体又是微生物生长附着的场所，其性质及

6、加入量决定了流化床内的生物膜的量，因此，研究包含有载体的三相流化床的气液传质性能，探讨载体加入量对传质性能的影响，对后续微生物挂膜及废水处理的工艺参数选择具有重要的意义。2.1氧传递效率KLa2.1.1液体流量对氧传递效率的影响　　固定气体流量Ug＝0.5m3／h，在固合率为0％时，改变液体流量。实验得到如下结果：　　Ul＝8L／h时，得：In（Cs－C）＝－0.0398t＋2.2336，KLa＝14.33h-1；　　Ul＝4L／h时，得：In（CS－C）＝－0.0382t＋2.0545，KLa＝13.75h-1；　　由上可见，由于主要传质推动

7、力来自气体，因此在较小的范围内改变液体流量，对氧传递效率KLa略有影响，但影响不大。2.1.2气体流量对氧传递效率的影响　　为简化研究，通过改变气体流量来改变流化床内的氧传质状况，液体流量固定为8L／h。　　在固含率0％的条件下测得不同气体流量下的氧传递系数见表1：表一不同气流量下的氧传递系数KLa（εs=0％）气体流量(m3/h)得到的切线方程KLa/h-10.25ln（Cs－C）＝－0.0103t＋2.13943.710.375ln（Cs－C）＝－0.0337t＋2.230212.130.5ln（Cs－C）＝－0.041t＋2.037714

8、.760.625ln（Cs－C）＝－0.0458t＋2.201616.4880.75ln（Cs－C）＝－0.0492t＋2.115417.7120.8