混合生长式膜生物反应器中流体力学性能改进及传氧过程的初步研究

发布时间：2020-07-24 02:50

【摘要】：本研究基于理论分析和实验测量相结合,以中试规模的混合生长式膜生物反应器(HG-MBR)为研究对象,采用二种典型悬浮填料作为实验材料,通过清水实验对HG-MBR中导流板对反应器的流体力学特性和填料对曝气氧传质效果及其影响因素进行了研究,探讨了导流板面积和位置对反应器流体力学特性和填料流动性以及曝气量、曝气方式、填料填充率和填料类型对微孔曝气氧传质效果的影响,描述了填料在水中的流化状态并对导流板的面积、位置和填料填充率进行了优化,阐明了氧传质的作用机制,为进一步优化反应器的结构设计、提高反应器的氧传递效率及节能降耗提供理论依据和数据参考。主要结论如下:(1)HG-MBR中隔离网的结构设计与反应器的流体力学特性相关,优化设计的隔离网有助于促进悬浮填料的循环流动,减少驱动填料流化所需的曝气量,达到节能降耗的目的。隔离网上部宜采用封闭结构,下部则需要有一个大小合适的通道,以利于膜区和填料区的物质交换和流体的促进作用。(2)在HG-MBR中,采用A+C管组合曝气方式更具优势,有利于驱动填料的循环流动。导流板面积为0.71m2(0.84 m×0.84m)并放置在隔离网上部位置时为最优工况,在50%的填料填充率时可减少曝气量15%以上,节能效果明显。(3)悬浮填料的投加可改变反应器内的流体力学特性,有利于气液间接触时间的延长以及接触面积的增大,还可加剧水体的紊动程度,加快气液相界面的更新,促进气液两相间的传质过程,从而提高了氧传质效率。(4)曝气量对氧传质效果起到重要的作用,在一定条件下,与标准氧总转移系数具有良好的线性关系。但曝气量并非越大越好,而是在满足需求的同时需要综合考虑氧传递性能的各项指标以及能耗,从而寻求一个经济的曝气量。(5)不同填充率下的填料都有促进氧传递的效果。采用C管单侧曝气时,投加30%的Ⅱ型填料对氧传质效果最好;而采用A+C管组合曝气时,填充率为20～30%的Ⅱ型填料则最为适宜。(6)在HG-MBR中选取填料填充率时应充分考虑填料大小和形状等自身特性、驱动力的能耗以及填料在反应器内的流化状态等因素。在实际应用中,应以填料在反应器内能否良好流化为前提,不宜为增加附着生物量而使用过高的填充率,同时还需结合生化需氧和膜污染情况进行综合分析确定。(7)不同类型的填料对氧传递性能有着不同的效果。选取流体力学特性良好的填料作为生物载体,可以增强氧传质性能。
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

示意图,双膜理论,渗透理论,示意图

图１．３双膜理论示意图（Ａ＇廷耀，２００７）逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｏｕｂｌｅ邋ｆｉｌｍ邋ｔｈｅｏｒｙ逡逑（３）渗透理论逡逑１９３５年，丨ｌｉｇｂｉｅ针对双膜理论中忽视ｊ＇形成浓度梯度的过渡时间而提出渗逡逑

混合生长,膜生物反应器

２．１实验设备逡逑２．邋１．邋１实验装置逡逑混合生长式膜生物反应器的中试装置示意图如图２．１所示，现场实物照片见逡逑图２．２。装置主体由安装了一个浸没式平板超滤膜组件的好氧反应池构成。好氧逡逑反应池采用３０４不绣钢材质，其尺寸为０．９８ｍｘ0．８４ｍｘｌ．％ｍ邋（长ｘ宽ｘ高），有逡逑效容积为１．４８邋ｍ３，有效水深为１．８邋ｍ，中间用隔离网（冲孔不锈钢板，孔径８邋ｍｍ）逡逑将其分隔成一个区域：填料区（供悬浮填料流动及生化反应的Ｋ域，容积为0．９８逡逑ｍ３）和膜区（装有膜组件的区域，容积为0．５ｍ３）。实验所用的导流板为多块同逡逑样大小的不锈钢薄板，可按需要固定在隔离网上，以便调节其位置和面积，对隔逡逑离Ｍ进行局部遮盖，达到调节水力特性的目的。填料区和膜区分别安装有Ａ、Ｂ、逡逑Ｃ二根微孔曝ｚ〔管，在供氧的同T也驱动填料循环流动（Ｂ、Ｃ管），以及冲刷膜逡逑表刖以缓解膜污染（Ａ管

现场照片,主设备,实验装置,仪器

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