影響循環(huán)移動(dòng)載體生物膜反應(yīng)器性能的因素分析

1、影響循環(huán)挪動(dòng)載體生物膜反響器性能的因素分析摘要：對(duì)循環(huán)挪動(dòng)載體生物膜反響器進(jìn)展了研究。通過改變循環(huán)挪動(dòng)載體膜生物反響器的構(gòu)造尺寸，研究了反響器內(nèi)氧轉(zhuǎn)移系數(shù)變化。研究結(jié)果認(rèn)為在反響器的升、降流區(qū)面積之比為2/3，擋板上方液面高度和底隙高度均為25，填料的填充比為50%時(shí)，氧轉(zhuǎn)移效率最高。關(guān)鍵詞：生物膜反響器填料氧轉(zhuǎn)移系數(shù)污水處理AStudyfFatrsAffetingPerfranefirulatedvingArrierBi-ebraneReatrAbstrat:hangesfxygentransfereffiienterestudiedinatestfirulatedvingArrierBi-

2、ebraneReatr(BR)byhangingthedesignandsizeftheBR.ItasshnbytheresuLTfthetestthatthexygentransfereffiientasthehighesthentheratiftheAreafthefl-inreasingznefthereatrtthatfthefl-dereasingzneas2/3,thehEightftheliquidlevelabvethebaffleplateandtheheightfthebttleAraneerebth250andthefillingratiffilleras50%.Keyr

3、ds:bi-ebranereatr;filler;xygentransfereffiient;asteatertreatent循環(huán)挪動(dòng)載體生物膜反響器是對(duì)傳統(tǒng)挪動(dòng)載體生物膜反響器進(jìn)展改良后的一種新型工藝。在本工藝中，外表附著生物膜的填料在反響器內(nèi)循環(huán)挪動(dòng)，使水流與填料充分接觸，消除死角與溝流，到達(dá)高效處理有機(jī)廢水的目的。該工藝具有生物量高、能連續(xù)運(yùn)行、無堵塞且不需反沖洗等特點(diǎn)。作為好氧生物污水處理工藝，氧轉(zhuǎn)移效率的上下直接影響著反響器的處理效率和能耗的上下，對(duì)本工藝而言，反響器的構(gòu)造和操作參數(shù)對(duì)反響器的充氧才能有著直接、關(guān)鍵的決定性作用。本文結(jié)合模擬反響器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在理論分析的根底上討論了適宜

4、的反響罪構(gòu)造和操作參數(shù)的選取范圍。1實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法影響反響器充氧性能的構(gòu)造和操作參數(shù)主要為反響器升流區(qū)與降流區(qū)截面積之比、擋板上方的液面高度和底隙高度、曝氣量和填充比的大小等，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的挪動(dòng)床反響器的構(gòu)造特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)確定了如下實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法。1.1實(shí)驗(yàn)裝置圖1所示為本試驗(yàn)中采用的循環(huán)挪動(dòng)載體生物膜反響器實(shí)驗(yàn)裝置，外形尺寸為L(zhǎng)H=10002501400，由反響區(qū)和沉淀區(qū)兩部分組成。反響區(qū)有效水深為1.2，有效體積為172L，由導(dǎo)流隔板將其分成升流區(qū)和降流區(qū)。內(nèi)裝LS-型空心圓柱填料(密度約為0.96g3，比外表積為35023)，由微孔曝氣管在升流區(qū)進(jìn)展曝氣充氧，造成升流區(qū)和降流區(qū)污水

5、的密度差，從而使液體夾帶著填料在反響器中不斷地循環(huán)挪動(dòng)。1.2實(shí)驗(yàn)方法在不同的構(gòu)造和操作參數(shù)條件下，在進(jìn)水中加適量Na2S03和催化劑l2，使挪動(dòng)床中的溶解氧降為零，通人空氣，同時(shí)將溶解氧測(cè)定儀放人反響器中，每隔一定時(shí)間測(cè)定溶解氧的變化，根據(jù)ln(s)與時(shí)間的直線關(guān)系，其斜率即為氧轉(zhuǎn)移系數(shù)1。本實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的數(shù)據(jù)均為清水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于挪動(dòng)床反響器內(nèi)水的流態(tài)大致符合完全混合的特征，反響器內(nèi)務(wù)區(qū)域水的物理和化學(xué)性質(zhì)相差不大，因此使用清水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論同樣適用于污水實(shí)驗(yàn)，也可用于實(shí)際消費(fèi)。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及理論分析2.1升、降流區(qū)截面積之比(ArAd)對(duì)充氧才能的影響理論分析認(rèn)為：當(dāng)較小時(shí)ArAd，升流

6、區(qū)的流速快，導(dǎo)致氣泡聚并，而且進(jìn)入降流區(qū)時(shí)液體降流速低，缺乏以將氣泡攜帶進(jìn)入此區(qū)，因此降流區(qū)溶解氧濃度變?。划?dāng)ArAd較大時(shí)，升流區(qū)液流速度較慢，氣泡聚并的時(shí)機(jī)減少，溶解氧變大。但假設(shè)ArAd過大，氣泡在溶解到液體之前逃逸液面的時(shí)機(jī)增多，導(dǎo)致降流區(qū)的溶解氧濃度急劇下降，反響器總?cè)芙庋趿恳矔?huì)略有下降。當(dāng)曝氣量為0.753h，ArAd取不同值時(shí)反響器內(nèi)降流區(qū)混合液溶解氧含量比較見表1。從表1可以看出，當(dāng)ArAd取值范圍在2/3左右時(shí)，(此時(shí)，底隙高度LB。取為250)可以得到較好的充氧效果，而其值變大或變小，都會(huì)使反響器內(nèi)氧轉(zhuǎn)移效率下降。表1不同ArAd值時(shí)降流區(qū)溶解氧濃度變化Ar/Ad不同曝氣時(shí)

7、間的溶解氧2/(gL-1)3in5in8in1/45.86.16.81/36.06.87.52/36.47.28.43/46.27.08.22.2擋板上方的液面高度LT，與底隙高度LB對(duì)充氧才能的影響反響器有效水深確定后，將反響器升流區(qū)和降流區(qū)隔開的擋板上下位置發(fā)生變化時(shí)，反響器的氧轉(zhuǎn)移效率和液體循環(huán)速度都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大液面高度LT值，液體循環(huán)速度和氧轉(zhuǎn)移系數(shù)均有所上升，原因可能是升流區(qū)氣泡在逃逸液面之前與液體有更長(zhǎng)時(shí)間的接觸將能量傳遞給液相，從而使降流區(qū)的液體下降速度加快。但LT過大，降流區(qū)內(nèi)的填料就會(huì)有一部分通過擋板上端返回到升流區(qū)，影響反響器內(nèi)填料的正常循環(huán)挪動(dòng)。表

8、2不同LT值時(shí)降流區(qū)溶解氧和液體循環(huán)速度的關(guān)系液面高度LT/溶解氧2/(gL-1)液體循環(huán)速度(s-1)1506.88.52006.99.62507.2103007.512.53507.613.3注：表2數(shù)據(jù)是在Ar/Ad值取為2/3的條件下測(cè)定的，曝氣量為0.753/h。溶解氧的質(zhì)量濃度為降流區(qū)內(nèi)混合液曝氣8in后測(cè)定的結(jié)果。從表2中可以看出，當(dāng)LT值變大時(shí)，液體循環(huán)速度和溶解氧的質(zhì)量濃度均有所上升但實(shí)驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)LT值超過250后液面部分填料會(huì)出現(xiàn)短流現(xiàn)象，而加大液體循環(huán)速度至15s后，LT值可到達(dá)350，但此時(shí)能耗將大幅度增加，因此當(dāng)液體速度在10s左右時(shí)，取LT值為250。底隙高度LB。

9、是指曝氣裝置到擋板的垂直間隔 ，它是一個(gè)重要的參數(shù)。假設(shè)LB過小，那么液體流動(dòng)阻力大，會(huì)降低液體循環(huán)速度和含氣率，且生物載體在由降流區(qū)進(jìn)入升流區(qū)時(shí)受到的剪切作用大，不利于生物膜的生長(zhǎng)；假設(shè)LB過大，那么由曝氣裝置出來的部分氣泡會(huì)進(jìn)入降流區(qū)，同樣降低液體循環(huán)速度和含氣率，甚至導(dǎo)致流型的改變，而影響反響器的性能。本試驗(yàn)取底隙高度LB值為250，表1的試驗(yàn)結(jié)果證明這一取值是合理的。2.3曝氣量與填充比對(duì)氧轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響曝氣量和填充比是挪動(dòng)床反響器關(guān)鍵性的操作參數(shù)之一，它們的取值直接影響著反響器氧轉(zhuǎn)移效率的大小，不同填充比下氧轉(zhuǎn)移系數(shù)隨氣量的變化關(guān)系曲線見圖2，不同氣量下氧轉(zhuǎn)移系數(shù)隨填充比的變化關(guān)系曲

10、線見圖3。試驗(yàn)說明：曝氣量和填充比同時(shí)影響著氧轉(zhuǎn)移系數(shù)。在無填料的情況下，曝氣量是主導(dǎo)因素：氧轉(zhuǎn)移系數(shù)隨著曝氣量的增加先增大而又減校因?yàn)樵诘蜌饬康臈l件下，隨著氣體流量的增大，含氣率增大，相應(yīng)地增大了氣液接觸面積；而當(dāng)氣體流量增大到一定程度后，曝氣產(chǎn)生的氣泡直徑變大，上升速度快，氣泡更易于逃逸，使氧轉(zhuǎn)移系數(shù)降低。在一定的填充比的情況下，一方面由于填料占據(jù)本來的一部分液體空間導(dǎo)致反響器內(nèi)含氣率下降，另一方面由于填料切割氣泡的作用使氣泡直徑變小而增大轉(zhuǎn)移系數(shù)。從圖中可以看出，在氣量為0.83h時(shí)，填充比為0時(shí)的KLa。值大于填充比為30時(shí)的KLa。這可能是因?yàn)樵跓o填料填充時(shí)，0.83h左右的曝氣量使氧轉(zhuǎn)移系數(shù)到達(dá)最大。而參加30的填料后，填料占據(jù)液體空間使含氣率下降的作用占主導(dǎo)地位，因此氧轉(zhuǎn)移系數(shù)隨著填料的參加變校但當(dāng)填充比大于30后，隨著填充比的增加氧轉(zhuǎn)移系數(shù)增大。3小結(jié)在挪動(dòng)床反響器氧轉(zhuǎn)移效率的各項(xiàng)影響因素中，曝氣量的影響最大，但同時(shí)也不可忽略其他影響因素。權(quán)衡反響器流體狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)因素后，實(shí)驗(yàn)中LT與LB值均取為25