鼓泡填料塔中清水的氧传质研究

城市污水多采用好氧生物处理技术,曝气是污水好氧生化处理系统中最重要的工艺环节,曝气过程中的传质过程是当前污水处理的重要课题,而氧传质是传质的重要过程。利用溶质渗透模型对生物填料塔中的氧传质过程进行了理论分析与推倒,通过定义气液接触时间,导出鼓泡填料塔中清水的氧传质系数与操作条件和填料特征之间的关系式。并通过实验确定关系式中的特征参数。     

利用CFD及结点网络相结合的方法研究规整填料传质效率

气液两相不均匀流动是造成填料塔传质效率下降的主要原因之一.采用计算流体力学方法,定量分析规整填料内气液两相流动对传质效率影响的研究尚未见文献报道.从Navier-Stokes方程出发,首先建立了考虑气液之间相互作用的CFD计算模型,定量描述了填料片内的气相流场分布.在此基础上,结合文献中提出的液相结点分布模型及一些经典的传质理论,初步提出了适用于定量计算金属板波纹填料传质效率的耦合型算法,并对规整填料内的传质效率进行了计算,模型结果与实验值吻合较好.为规整填料传质效率的定量研究提供了新的方法和思路.     

缩放型导流筒气升式内环流生物反应器流体力学与传质特性

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究缩放型导流筒气升式内环流生物反应器内的流体力学与传质特性。实验结果表明,与传统圆柱形导流筒相比较,缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数分别提高８％和１０％以上。气相含率和体积氧传质系数随固含率的增加而提高,液体循环速度随固含率的增加而减小;同一内管反应器随介质粘度的增加,体积氧传质系数减小。此外还在Ｈｉｇｂｉｅ穿透理论和Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｆｆ各向同     

SBBR与SBR氧传质特性比较研究

在试验条件相同的情况下,进行了序批式膜生物反应器SBBR与SBR的清水充氧试验,氧传质特性比较研究结果表明:当曝气强度为0.3m3/h时,SBBR的(KLa)20和Eo2值均为SBR的1.59倍。SBBR具有更好的氧传质能力和更高的氧转移效率。     

生物流化床的研究现状及应用

生物流化床反应器通过控制推动力使反应器内的气、固、液三相充分混合,并添加适当的填料,使反应器内部水流处于紊动状态,提高传质效率。按循环方式可将生物流化床分为内循环式和外循环式。简述了生物流化床在国内外的研究现状,对反应器结构、反应器内相态及流态特征、生物膜等方面进行了总结、分析,并对其研究方向和应用前景进行了展望。     

三相牛顿流体缩放型导流筒气升式内环流反应器研究

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究三相牛顿流体条件下的缩放型导流筒气升式内环流反应器内的流体力学与传质特性。内导流筒分别采用一种传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放型, 实验条件为空气 水 树脂三相系统。实验结果表明, 与传统圆柱型导流筒相比较, 缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数分别提高８ ％ 和１０ ％ 以上。圆柱型导流筒反应器的液体循环量（ Ａｒ·ＵＬｒ） 大于各含缩放型导流筒反应器的液体循环量。在固含率分别为０ ％ ,３ ％ ,６ ％ 及９ ％ 条件下, 气相含率和体积氧传质系数随固含率的增大而提高, 液体循环速度随固含率的增大而减少。此外还在Ｈｉｇｂｉｅ 穿透理论和Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｆｆ 各向同性理论的基础上建立了体积氧传质系数与操作条件及管结构参数之间的关联式     

人工肝生物反应器中溶解氧浓度动态分布的模型与数值分析

研究了人工肝生物反应器的结构特点,并在对反应器内部液体流动与气液传质规律进行分析的基础上,结合反应器的实际需要,建立了基于一维轴向扩散模型的人工肝专用生物反应器溶解氧浓度动态分布的数学机理模型. 利用有限差分方法对模型离散化求解,得到了流动速度、氧传质系数及细胞耗氧速率对反应器内部溶解氧浓度分布的影响规律. 通过对模型数值解的分析得到了特定条件下反应器内的优化参数为液体流速0.55 mm/s,传质系数0.31 s-1,扩散系数0.02 mm2/s. 最后,通过仿真数据与实测实验的对比验证了该模型的正确性,其平均误差在±5%以内. 本模型的建立在理论上验证了该专用生物反应器可以提供稳定且均匀的溶解氧浓度分布,同时也为下一代新型反应器的优化设计提供了参考数据和理论依据.     

天然气化工废水处理工艺

A/O接触氧化工艺是兼氧和好氧生物接触氧化组合生物技术,是专为强化脱氮而设计的生物处理工艺.BIOFINE工艺是以新型填料为生物载体的A/O接触氧化工艺.BIOFINE生物接触氧化法综合了曝气池和生物滤池的优点,通过在曝气池内布设BIOFINE填料作为微生物生长所依附的载体,增加曝气池内的污泥浓度,同时在反应区内形成缺氧、好氧环境并存的复杂环境,丰富反应器内生物相,增加反应器的处理效能,是一种广泛应用的高效有机废水处理工艺.     

长期运行期间微孔曝气系统氧传质效率的影响因素及污染控制

微孔曝气因其较高的氧传质效率成为城镇污水处理厂好氧生物处理系统中最常用的曝气技术之一.文中综述了影响微孔曝气氧传质效率的因素,包括工艺条件、污水水质条件、环境因素等.但是,在长期运行过程中,微孔曝气器的污染成为对氧传质效率影响最大的因素.文中对累积于微孔曝气器表面及气孔内的生物污染、有机污染和无机结垢的形成原因进行了总结,探讨其污染机理,以期为微孔曝气系统在污水处理厂的优化运行提供指导.     

带波纹隔板的平板式光生物反应器流动特性

在传统平板式光生物反应器中加入波纹形隔板,以其导流作用强化液体循环和气液传质,建立了新型带波纹隔板的平板式光生物反应器. 利用计算流体动力学(CFD)模拟及实验考察了该反应器的流动与传质特性及其影响因素. 结果表明,CFD模拟结果与实验测量值吻合良好,液体在上升区和下降区之间形成了良好的循环,随通气比增加,液相速度、平均气含率和溶氧体积传质系数均近似线性增加. 单位体积能量输入与平均液相体积传质系数之间有良好的线性关系. 综合各相关参数得到优化结构为：下降区/上升区截面积为1.62,隔板顶端到液面的距离为260 mm,隔板底端到反应器底部的距离为20 mm.     

污水生物处理基于氧调控的节能策略

在系统回顾污水生物处理活性污泥法的基础上,以生物氧化沟、生物好氧流化床、生物转盘、接触氧化法作为典型工艺案例,论述了通过氧传质来调控工艺过程节能效率的途径,包括气源风机、供风管线与输配、气液传质、液固传质等多步骤。讨论了水质成分/水质结构、表面活性剂、反应器特征、环境因素、工艺变化等因素对氧利用效能的影响,从风机性能与气体输送、工艺创新与反应器结构优化、微生物污泥与运行管理的结合提出基于氧调控的总体节能策略。建议加强科学基础、技术范围、规模放大的理论与实践探索,从污染物削减、碳减排、生态风险等方面提出更加全面的能量约束评价系统技术。     

Multistage rotor‐stator spinning disc reactor

The scale up of a rotor‐stator spinning disc reactor by stacking single stage rotor‐stator units in series is demonstrated. The gas‐liquid mass transfer per stage is equal to the mass transfer in a single stage spinning disc reactor. The pressure drop per stage increases with increasing rotational disc speed and liquid flow rate. The pressure drop is more than a factor 2 higher for gas‐liquid flow than for liquid flow only, and is up to 0.64 bar at 459 rad s^?1. The high mass and heat transfer coefficients in the (multistage) rotor‐stator spinning disc reactor make it especially suitable for reactions with dangerous reactants, highly exothermic reactions and reactions where selectivity issues can be solved by high mass transfer rates. Additionally, the multistage rotor‐stator spinning disc reactor mimics plug flow behavior, which is beneficial for most processes. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

用于污水处理的柔性纤维膜反应器氧传递及动力学研究

A flexible fibre biofilm reactor was developed for treatment of organic wastewaters. The hydrodynamic characteristics and mass transfer coefficients of oxygen were studied and compared with those of the conventional activated sludge processes. Tracer experiments were performed to obtain the residence time distributions of the reactors. The results indicated that both reactors could be treated as mixed flow reactors. The effects of flow rates of water and air on the overall mass transfer coefficient of oxygen were investigated, and the correlations between the mass transfer coefficient and the ratio of flow rates were obtained. Compared to the conventional activated sludge reactor, the mass transfer coefficients in the flexible fibre reactor were similar to but slightly lower, and less sensitive to the variation in the ratio of flow rates. It indicated that the fibre packing in the reactor hindered the oxygen transfer to some extent.     

丝瓜络悬浮填料移动床处理生活废水研究

采用天然丝瓜络制作生物膜填料,并投加到MBBR反应器中,经生物挂膜培养,生物量达0.49gMLSS·g/丝瓜络。丝瓜络填料在MBBR反应器中处于悬浮流化状态,溶解氧传质效率高,与生活废水充分接触。本反应器在HRT为4h的运行条件下连续运行20多天,出水COD、氨氮、总磷去除率分别达到82.95%、74.19%、65.78%,效果良好。     

废水好氧生物处理工艺中氧的传质与强化的理论与实践

废水处理好氧生物工艺供氧过程的控制步骤是气液传质作用,即将气体分子氧转化为足够微生物用于氧化污染物的溶解氧（DO）,包含碳源BOD5的降解、氨氮的硝化和总氮的去除以及无机COD氧化的共同需求。文章指出DO的传质过程由总传质系数K_La决定,废水性质、生物量、污泥龄、微生物耗氧速率、微生物种群等因素都会影响K_La。DO的浓度梯度是气液固三相氧传质的主要推动力,气液传质受水温、水质、氧分压、气泡大小、液体紊流程度和液膜更新速度等的影响,通过提高氧气分压、增大气泡比表面积、强化气液混合以及无泡供氧等方式及其它们的结合,或者控制污泥流态化程度及其污泥龄,可以获得微生物摄氧能力的提高。本文指出在对水质特征、环境条件、微生物特性、反应器流体特性以及运行参数等优化的基础上,结合一些研究新的方向,如无泡供氧、纯氧/富氧曝气的气泡行为,流场分布、湍流构造、浓度梯度的流体行为,挡板内构件、流态化控制的反应器结构优化,以及充分考虑负荷的HRT和SRT的运行工艺条件,可以实现更加全面的节能目标。     

Removal of dissolved oxygen from water using a Pd-resin based catalytic reactor

The removal of dissolved oxygen (DO) from water was studied experimentally in a Pd-resin base catalyst reactor using purified hydrogen gas as a reducing agent. The effects of various operating conditions, such as hydrogen and water flow rates, height of the catalytic resin bed, temperature, pH value and run time, on the removal of DO, had been studied extensively. The results shows that DO could be removed by the reactor from ppm to ppb levels at ambient temperature. Increases of temperature, H₂ gas rate and the height of the catalytic resin were helpful to improve the DO removal rate. The change of pH value from 4 to 12 resulted in no effect on DO removal. Reaction time was the key factor to control the DO removal efficiency. Only when the reaction time was longer than 2.3 minutes under the experimental conditions, could a very low DO level be achieved.     

煤液化催化剂多级逆流浆态反应器流体分布与传质研究

以煤为载体的煤直接液化高效催化剂的制备需要在湍动剧烈的环境中分散和合成,气液固三相反应器的设计是其核心技术。主要从反应器的设计要求、气相含率及体系氧传质系数来研究此反应器的流体力学与传质特性。此反应器能满足催化剂制备时的要求,而且可以大幅度的减少气液相的传质阻力的影响。     

二次流场促进高浓度颗粒污泥体系的传质效率

将提供特定流体动力条件(二次流)的SSBR反应器和普通向上流SBR反应器进行对比,试验分析氧传质性能、降解性能和颗粒污泥形态,研究高浓度颗粒污泥体系中,优化的流体动力条件-二次流对氧传质效率的影响以及由此引起的种群分布变化.结果表明,SSBR反应器的氧传质速度更快,稳定运行的SSBR反应器能维持更高的溶解氧,有利于提高颗粒污泥内部的溶解氧渗透能力,对颗粒污泥中心区域的营养供给充分,颗粒污泥内部微生物不易老化,有利于颗粒污泥体系的稳定和强化有机物的降解效率.     

Coupling simulation analysis of micro-interface mass transfer in aerobic fermentation

The microbial aerobic fermentation process is a multi-phase biochemical reaction system, and the mass transfer rate of oxygen in air between the gas-liquid two phases has an important impact on the biochemical fermentation process. The transmission characteristics of oxygen in the bubble are the result of the combined influence of the bubble's morphology, movement and system temperature, pressure and physical properties. By establishing a two-component air bubble rising and its oxygen mass transfer coupling model, numerical simulation is used to describe the strengthening effect of the micro-interface system in the aerobic fermentation system. The energy dissipation theory is used to evaluate the energy consumption of the manufacturing microbubble system to obtain a cost-effective bubble shape and a high oxygen utilization rate. The calculation results show that, under the preset working conditions, in a reactor with a certain liquid level, the bubbles with an initial radius greater than 500 μm will escape the system in a short time, resulting in waste of materials; while the initial radius of bubbles is less than 100 μm, its residence time, mass transfer efficiency and oxygen utilization rate will be significantly improved. The generation of small bubbles requires greater energy consumption. Without considering the influence of other factors, if the DO value in the system is maintained at 20% to 30%, the maximum oxygen mass transfer rate can be obtained.     

好氧发酵过程微界面传质耦合模拟分析

微生物好氧发酵过程是一个多相生化反应体系,空气中的氧在气液两相间的传质速率对生化发酵过程有重要影响。而气泡中氧的传递特性是气泡的形态、运动及体系温度、压力和物性综合影响的结果。通过建立两组分空气气泡上升及其氧传质耦合模型,进而采用数值模拟描述好氧发酵体系中微界面体系的强化效果。利用能量耗散理论评价制造微气泡体系的能耗,以获得高性价比的气泡形态和较高的氧利用率。计算结果表明,在预设的工况下,液面高度一定的反应器内,初始半径大于500μm的气泡会在短时间内逸出体系,造成物料浪费;而气泡初始半径小于100μm时,其停留时间、传质效率和氧利用率会显著提升。小气泡的生成需要较大的能耗,需要综合生产成本考虑。在不考虑其他因素影响的情况下,体系中的DO值如果维持在20%～30%,可以获得最大的氧气传质速率。