影响循环移动载体生物膜反应器性能的因素 2900字

影响循环移动载体生物膜反应器性能的因素2900字摘要：对循环移动载体生物膜反馈器进行了研究。通过改变循环移动载体膜生物反馈器的结构尺寸，研究了反馈器内氧转移系数变化。研究结果认为在反馈器的升、降流区面积之比为2/3，挡板上方液面高度和底隙高度均为25mm，填料的填充比为50%时，氧转移效率最高。

循环移动载体生物膜反馈器是对传统移动载体生物膜反馈器进行改进后的一种新型工艺。在本工艺中，外表附着生物膜的填料在反馈器内循环移动，使水流与填料充沛接触，打消死角与沟流，到达高效处理有机废水的目的。该工艺具有生物量高、能连续运行、无梗塞且不需反冲洗等特点。作为好氧生物污水处理工艺，氧转移效率的上下直接影响着反馈器的处理效率和能耗的上下，对本工艺而言，反馈器的结构和操作参数对反馈器的充氧能力有着直接、关键的决定性作用。本文结合模拟反馈器实验数据，在理论分析的根底上探讨了适宜的反馈罪结构和操作参数的选取范围。

1实验装置及实验办法

影响反馈器充氧性能的结构和操作参数主要为反馈器升流区与降流区截面积之比、挡板上方的液面高度和底隙高度、曝气量和填充比的大小等，根据实际运行的移动床反馈器的结构特点，本实验确定了如下实验装置和实验办法。

1.1实验装置

图1所示为本试验中采用的循环移动载体生物膜反馈器实验装置，外形尺寸为l×w×h=1000mm×250mm×1400mm，由反馈区和沉淀区两局部组成。反馈区有效水深为1.2m，有效体积为172l，由导流隔板将其分成升流区和降流区。内装cls-ⅲ型空心圆柱填料(密度约为0.96g/cm3，比外表积为350m2/m3)，由微孔曝气管在升流区进行曝气充氧，造成升流区和降流区污水的密度差，从而使液体夹带领填料在反馈器中不断地循环移动。

1.2实验办法

在不同的结构和操作参数条件下，在进水中加适量na2s03和催化剂cocl2，使移动床中的溶解氧降为零，通人空气，同时将溶解氧测定仪放人反馈器中，每隔一定时间测定溶解氧的变化，根据ln(cs—c)与时间的直线关系，其斜率即为氧转移系数[1]。

本实验所测定的数据均为清水实验数据，由于移动床反馈器内水的流态大致合乎完全混合的特征，反馈器内务区域水的物理和化学性质相差不大，因此使用清水实验数据得出的结论同样适用于污水实验，也可用于实际生产。

2实验结果及理论分析

2.1升、降流区截面积之比(ar/ad)对充氧能力的影响

理论分析认为：当较小时ar/ad，升流区的流速快，导致气泡聚并，而且进入降流区时液体降流速低，缺乏以将气泡携带进入此区，因此降流区溶解氧浓度变小;当ar/ad较大时，升流区液流速度较慢，气泡聚并的时机减少，溶解氧变大。但假设ar/ad过大，气泡在溶解到液体之前逃逸液面的时机增多，导致降流区的溶解氧浓度急剧下降，反馈器总溶解氧量也会略有下降。当曝气量为0.75m3h，ar/ad取不同值时反馈器内降流区混合液溶解氧含量比拟见表1。

从表1可以看出，当ar/ad取值范围在2/3左右时，(此时，底隙高度lb。取为250mm)可以得到较好的充氧效果，而其值变大或变小，都会使反馈器内氧转移效率下降。

2.2挡板上方的液面高度lt，与底隙高度lb对充氧能力的影响

反馈器有效水深确定后，将反馈器升流区和降流区隔开的挡板上下位置发生变化时，反馈器的氧转移效率和液体循环速度都会发生相应的变化。实验中发现适当增大液面高度lt值，液体循环速度和氧转移系数均有所回升，原因可能是升流区气泡在逃逸液面之前与液体有更长时间的接触将能量传递给液相，从而使降流区的液体下降速度加快。但lt过大，降流区内的填料就会有一局部通过挡板上端返回到升流区，影响反馈器内填料的正常循环移动。

注：表2数据是在ar/ad值取为2/3的条件下测定的，曝气量为0.75m3/h。溶解氧的质量浓度为降流区内混合液曝气8min后测定的结果。

从表2中可以看出，当lt值变大时，液体循环速度和溶解氧的质量浓度均有所回升但实验同时发现lt值超过250mm后液面局部填料会出现短流现象，而加大液体循环速度至15cm/s后，lt值可到达350mm，但此时能耗将大幅度增加，因此当液体速度在10cm/s左右时，取lt值为250mm。

底隙高度lb。是指曝气装置到挡板的垂直距离，它是一个重要的参数。如果lb过小，那么液体流动阻力大，会降低液体循环速度和含气率，且生物载体在由降流区进入升流区时受到的剪切作用大，不利于生物膜的生长;如果lb过大，那么由曝气装置出来的局部气泡会进入降流区，同样降低液体循环速度和含气率，甚至导致流型的改变，而影响反馈器的性能。本试验取底隙高度lb值为250mm，表1的试验结果证明这一取值是合理的。

2.3曝气量与填充比对氧转移系数的影响

曝气量和填充比是移动床反馈器关键性的操作参数之一，它们的取值直接影响着反馈器氧转移效率的大小，不同填充比下氧转移系数随气量的变化关系曲线见图2，不同气量下氧转移系数随填充比的变化关系曲线见图3。

试验说明：曝气量和填充比同时影响着氧转移系数。在无填料的情况下，曝气量是主导因素：氧转移系数随着曝气量的增加先增大而又减小。因为在低气量的条件下，随着气体流量的增大，含气率增大，相应地增大了气液接触面积;而当气体流量增大到一定程度后，曝气产生的气泡直径变大，回升速度快，气泡更易于逃逸，使氧转移系数降低。

在一定的填充比的情况下，一方面由于填料占据本来的一局部液体空间导致反馈器内含气率下降，另一方面由于填料切割气泡的作用使气泡直径变小而增大转移系数。从图中可以看出，在气量为0.8m3/h时，填充比为0时的kla。值大于填充比为30%时的kla。这可能是因为在无填料填充时，0.8m3/h左右的曝气量使氧转移系数到达最大。而参加30%的填料后，填料占据液体空间使含气率下降的作用占主导地位，因此氧转移系数随着填料的参加变小。但当填充比大于30%后，随着填充比的增加氧转移系数增大。

3小结

①在移动床反馈器氧转移效率的各项影响因素中，曝气量的影响最大，但同时也不可忽略其他影响因素。

②权衡反馈器流体状态和经济因