三相内循环生物流化床处理生活污水的研究

【摘要】： 三相内循环生物流化床是一种新型的污水处理工艺，它将传统的活性污泥法和生物膜法有机结合并引入化工流态化技术，具有高负荷、高效率等特点，是一种极具发展前途的污水处理工艺。本文首先研究了三相内循环生物流化床的水力学特性、载体挂膜特性、污水处理效果以及有机物降解动力学等，然后根据实验室研究结果，设计并考察了三相内循环生物流化床处理生活污水的中试效果。 试验结果表明：内筒底部距曝气板的距离Δh是设计过程中的一个重要参数，它影响了反应器模型、内循环速度和氧传递性能等方面。当反应器结构确定后，进气量是影响反应器性能的一个重要因素：进气量的大小决定了液相中的氧浓度，控制进气量可以实现控制内循环速度的目的，从而控制载体上的生物膜厚度。不同的水力停留时间对载体上生物膜的形成至关重要：HRT=4h时发现硝化菌附着在载体上，而异养碳源菌悬浮存在于反应器内；HRT=1h两种微生物都只在载体上生长。当HRT从20mins增加到60mins时，COD去除率从75％增加到93％左右；而NH_4~+-N去除率在85％～93％之间的范围内变化。 中试研究表明，三相内循环生物流化床作为厌氧沼气池后续处理工艺是可行的。 【关键词】：三相内循环生物流化床 进气量 内循环速度 水力停留时间 生物膜厚度
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703
【目录】：

• 1 前言9-15
• 1.1 三相内循环生物流化床的特点9-10
• 1.2 三相内循环生物流化床的研究概况和发展趋势10-13
• 1.2.1 国外研究概况10-12
• 1.2.2 国内研究概况12-13
• 1.3 本研究的目的、创新点及意义13-15
• 2 研究内容15-18
• 2.1 三相内循环生物流化床流体力学特性15-16
• 2.1.1 水力学性能15
• 2.1.2 反应器分散模型15
• 2.1.3 气相含率ε_g与固相含率ε_l15
• 2.1.4 循环时间T_C与混合时间T_M15-16
• 2.1.5 液相循环速度16
• 2.1.6 氧传质的研究16
• 2.2 三相内循环生物流化床处理生活污水试验研究16
• 2.2.1 载体挂膜性能研究16
• 2.2.2 污水处理效果分析16
• 2.2.3 有机污染物降解动力学研究16
• 2.3 厌氧沼气池-生物流化床处理生活污水中试研究16-18
• 3 三相内循环生物流化床流体力学特性的研究18-39
• 3.1 理论分析18-23
• 3.1.1 水力学性能分析18-19
• 3.1.2 反应器的分散模型19-21
• 3.1.3 氧传递特性的研究21-23
• 3.1.3.1 双膜理论21-22
• 3.1.3.2 氧转移系数KLa的计算22-23
• 3.2 试验方法23-27
• 3.2.1 试验流程23-24
• 3.2.2 反应器结构24
• 3.2.3 分析项目和方法24-27
• 3.2.3.1 水力停留时间的测定24-25
• 3.2.3.2 气相含率ε_g与固相含率ε_l的测定25
• 3.2.3.3 循环时间T_C与混合时间T_M的测定25-26
• 3.2.3.4 液相循环速度26
• 3.2.3.5 氧转移系数K_(Lα)26-27
• 3.3 结果与讨论27-38
• 3.3.1 水力停留时间分布与流动模型27-28
• 3.3.2 气相含率ε_g的影响因素28-30
• 3.3.2.1 进气量和载体浓度对气相含率ε_g的影响28-29
• 3.3.2.2 进气量和Δh对气相含率ε_g的影响29-30
• 3.3.3 混合时间T_M与循环时间T_C30-34
• 3.3.3.1 进气量对T_M和T_C的影响30-31
• 3.3.3.2 内筒与外筒底部间距Δh对T_M和T_C的影响31-32
• 3.3.3.3 液速对T_M和T_C的影响32-33
• 3.3.3.4 载体量对T_M和T_C的影响33-34
• 3.3.4 液相循环速度34-35
• 3.3.5 氧传递特性的研究35-38
• 3.3.5.1 载体含量对氧传递的影响35-36
• 3.3.5.2 进气量对氧传递速率的影响36
• 3.3.5.3 Δh对氧传递速率的影响36-37
• 3.3.5.4 内外筒氧传递速率的比较37-38
• 3.4 小结38-39
• 4 三相内循环生物流化床处理生活污水试验研究39-54
• 4.1 理论分析39-42
• 4.1.1 三相内循环生物流化床载体挂膜理论分析39-40
• 4.1.1.1 生物膜的形成过程39
• 4.1.1.2 不同水力停留时问HRT时载体的挂膜情况39-40
• 4.1.2 三相内循环生物流化床反应器基质降解动力学模型40-42
• 4.2 试验装置与材料42-43
• 4.2.1 试验流程及装置42
• 4.2.2 分析项目与方法42-43
• 4.2.2.1 生物膜厚度42
• 4.2.2.2 附着生物浓度与悬浮生物浓度42-43
• 4.2.2.3 干生物膜密度ρ_d43
• 4.2.2.4 COD_(Cr)43
• 4.2.2.5 NH_4~+-N43
• 4.2.2.6 TP43
• 4.3 结果与讨论43-53
• 4.3.1 载体挂膜性能研究43-49
• 4.3.1.1 不同水力停留时间HRT时载体的挂膜情况43-48
• 4.3.1.2 影响载体挂膜的其他因素48-49
• 4.3.2 水力停留时间HRT对反应器内污染物去除情况的影响49-51
• 4.3.2.1 不同HRT下COD去除情况49-50
• 4.3.2.2 不同HRT时NH_4~+-N的去除情况50
• 4.3.2.3 TP的去除效果50-51
• 4.3.3 三相内循环生物流化床反应器基质降解动力学模型参数的求定51-53
• 4.4 小结53-54
• 5 厌氧沼气池-生物流化床处理生活污水中试研究54-59
• 5.1 工艺流程54-56
• 5.2 工程实例56-58
• 5.2.1 试验装置和设备57
• 5.2.2 试验用水57
• 5.2.3 试验运行与结果分析57-58
• 5.3 小结58-59
• 6 结论59-61
• 参考文献61-64
• 在读期间发表的论文64-65
• 声明65-66
• 致谢66

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