循环移动载体生物膜反应器水力特性探讨

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1、循环移动载体生物膜反应器水力特性探讨摘要：循环移动载体生物膜反应器是利用表面附着生物膜的填料，在好氧条件下，通过曝气来实现填料的循环移动，使水流与填料充分接触，达到高效处理有机废水的一种新型工艺，具有生物量高、不堵塞且无需反冲洗等特点。关键词：循环移动载体生物膜反应器水力特性HydraulicCharaotristicsOfCirculatedMovingCarrierBiofilmReactor　　Abstract:Thecirculatedmovingcanierbiofilmreactor(CMCBR)isaneenttechniq

2、uethatfillersvedthatCMCBRismorelikeaCSTRaccordingtothehydrauliccharacteristicex-periment.usingenergyequationthenoemainfactorsarepointedout.AerationperfOnnanceisalsoparedandanalyZedinthedifferentgasfloent;biofilmreactor;fillingrate;CSTR引言　　循环移动载体生物膜反应器是利用表面附着生物膜的填料，在好氧条件下，

3、通过曝气来实现填料的循环移动，使水流与填料充分接触，达到高效处理有机废水的一种新型工艺，具有生物量高、不堵塞且无需反冲洗等特点。在本研究中，填料由聚乙烯材料制成，密度为0.96g／cm3，形状为小圆柱体（直径约10mm，高7mm），体内有米字支撑，外侧沿径向伸展许多尾翅。填料在反应器内的填充比根据实际需要确定，最高可达到70％。生物膜可附着的比表面积约为500m2／m3，由于生长在该柱形填料外表面的生物膜比内表面少得多，实际的附着表面积仅为350m2／m3左右[1]。1流态特征1．1反应器构造　　循环移动载体生物膜反应器的有效水深1.20

4、m．有效容积172L，由导流板将其分成提升区和回落区，见图1。1．2水流流态　　在连续污水生物处理反应器中，水的流态存在两种型式——推流式和完全混合式。但在大多数反应器中，水的流态介于两者之间。　　循环移动载体生物膜反应器大致符合完全混合的特征，载体在反应器内循环移动时，污水被不断提升形成循环，而且循环水量远大于进水量。当原水进人反应器后，会很快与循环水混合而被稀释，从而被均匀分散到整个反应器的容积内。具体表现为，在不同进水流量下，反应器内各区域的COD值相差不大，而且随着进水流量的增大，不同区域COD的差值越来越小，数据见表1。1．3水

5、力性能　　在反应器内，废水循环的动力来源于提升区和回落区的压差，此压差等于流体流动的动能、沿程阻力损失以及局部阻力损失之和[2]。以反应器底部质量为m的微元为研究对象，根据能量方程，得：　　　　（1-Zh）mgh-（1-Zt）mgh　　　　　＝mut2／2-muh2/2+∑ξimut2/2　　　　(1)　　式中：m——元体的质量，g；　　　　　g——重力加速度，m/s2　　　　　Zh——回落区气体的滞留量，无量纲；　　　　　Zt——提升区气体的滞留量，无量纲；　　　　　uh——回落区液体流速，m／s；　　　　　ut——提升区液体流速，m／

6、s；　　　　　h——反应器的高度，m；　　　　　∑ξi——沿程阻力和局部阻力系数之和。　　（1）式两边同时除以mg，得：　　　　（1-Zh）h-（1-Zt）h　　　　　＝ut2／2g－ut2／2g+∑ξiut2/2g　　　　（2）　　由于在提升区曝气，大量气体在提升区上部逸出，回落区夹带的气体滞留量很小，与提升区相比可忽略不计，即Zh≈0上式可简化得：　　　　　Zth＝ut2/2g-ut2/2g+∑ξiut2/2g　　　　（3）　　而uh=(At／Ah）ut　　式中：At、Ah——分别为提升区和回落区的横截面积，得：　　　　　Zt=ut2

7、（1－At2／Ah2+∑ξi)／2gh　　　　（4）　　假定提升区气体滞流量二；与供气量Qg成正比，即Zt＝KQg，代入得：　　　　KQg=ut2（1－At2／Ah2+∑ξi）／2gh　　　　　　（5）　　由式（5）可知：　　①气量Qg对反应器中液体的循环及混合情况影响很大。当Qg和h一定时，循环速度与提升区和回落区的面积之比At／Ah、阻力系数有关。　　②影响阻力系数ξi的主要因素是导流板底与反应器底之间的距离，因为回落区下向流动流体在导流板底部经180度转弯进人提升区而向上流动，这种流动方向的改变造成的水头损失较大。当Qg和h固定时，

8、导流板底与反应器底部的距离越大，则阻力越小，循环速度越大。　　③若Qg固定，导流板上下位置固定，左右位置也固定（At／Ah固定），增大反应器的有效水深h，虽然流体的沿程阻力损失也增大，但其增大