超声波内环流气升式反应器处理印染废水

采用超声波内环流气升式反应器对某印染厂印染废水进行处理研究。考察了反应时间、臭氧流量、超声声强对印染废水的脱色率及COD去除率的影响。结果表明,随着反应时间的增加,脱色率和COD去除率均增大,最佳反应时间为30 min;脱色率及COD去除率随着臭氧流量的增加而增大,最佳流量为200L/h;超声声强最佳值为0.5 W/cm2,此时脱色率及COD去除率分别为74.8%、35.6%。实验证明,对印染废水的脱色率及COD去除率,超声波内环流气升式反应器处理效果大于超声与臭氧单独作用简单之和,脱色率和COD去除率分别提高了23.0%和6.5%。超声波内环流气升式反应器结合了超声波的声化学作用及内环流气升式反应器供气效率高的特点,发挥了超声波与内环流气升式反应器的协同效应。

超声波内环流气升式反应器去除水中苯酚的研究

研究了超声波内环流气升式反应器用于去除水中苯酚的效果与性能。探讨了反应器的表观气速、介质温度对超声-H2O2与超声-H2O2-CuO两种体系对苯酚去除效果的影响。试验结果表明,超声-H2O2-CuO体系对苯酚的去除效果优于超声-H2O2体系,且更能发挥超声与气升式反应器具有流化效果的协同作用。在处理液体积为1000 mL、苯酚初始质量浓度为25 mg／L、CuO加量为1 mg／mL、H2O2加量为300 mg／L、声强为4.97 W／cm2的条件下,两种体系苯酚的去除率均随反应器的表观气速减小而增大;介质温度从20℃上升到50℃时,超声-H2O2体系苯酚去除率随着温度升高而降低,而超声-H2O2-CuO体系苯酚去除率随着温度升高而增大;反应器中超声-H2O2与超声-H2O2-CuO体系对苯酚的去除过程均符合拟一级反应。

改进型气升式内环流硝化反应器氧传递特性的研究

在废水处理领域，气升式内环流硝化反应器有着较好的应用前景；但其氧传递性能有待进一步改善。通过调整导流简直径以及导流简内静态混合元件的个数，试验了反应器结构对氧传递特性的影响。研究发现，当导流简直径取5．5cm，并在导流简内安装13个静态混合元件时，这种改进型硝化反应器的氧传递能力显著提高。在表观气速为5．05～23．80cm·s^-1。的条件下，测得氧传递系数为0．151～0．778min^-1，充氧能力为7．84～42．80g O2·h^-1，容积供氧能力为2．00-10．93kg O2·m^-3·d^-1，氧转移效率为39．2％～48．1％，氧转移动力效率为3．2～4．0kg O2·（kW·h）^-1,相对于普通气升式内环流硝化反应器，改进型内环流硝化反应器的氧传递系数、充氧能力、氧转移效率和氧转移动力效率都提高72.5％。根据Higbie渗透模型和Kolmogoroff各向同性理论，建立了氧传递系数与相关参数的关联式，预测值与试验结果相吻合，两者的相对误差为9．15％。

在超声波气升式内环流反应器中合成ε-己内酯

在新型超声波气升式内环流反应器中研究了ε-己内酯的合成。考察了反应时间、苯甲醛用量、氧气流速以及超声波强度对环己酮Baeyer-V illiger氧化合成ε-己内酯反应的影响。超声波气升式内环流反应器结合了超声波的声化学作用及气升式内环流反应器供气效率高的特点,发挥了超声波与气升式内环流反应器的协同效应。实验结果表明,利用该反应器不仅加速了反应,而且比同样条件下的单一使用超声波或气升式内环流反应器提高了收率。得到了最佳的反应条件:反应温度30℃、反应时间2h、苯甲醛与环己酮的摩尔比2、氧气流速1.15cm/s、超声波强度0.026W/cm2。在此条件下,环己酮的转化率达到95.4%,ε-己内酯的选择性达到92.0%。

气升式内环流反应器流体力学特征探讨

气含率和液体循环速率是气升式内环流反应器的主要流体力学特征,也是反应器运行过程中的重要状态参数。本文分析了气含率和液体循环速率对反应器性能的影响,探讨了气升式内环流反应器中气含率和液体循环速率的数学模型,并对决定两者的因素进行了讨论。

强制液体外循环气升式内环流反应器的流体力学特性

在有机玻璃制成的主体反应器(0.286m×3.0m)内,采用空气-水的气液两相体系考察了不同表观气速下带有中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内局部气含率和内环气泡上升速度的流体力学特性。结果表明:气含率均随表观气速的增大而增大;从外环流入内环的气泡数量比较少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率;新型气体分布器的采用和液体外循环的引入可以增大床层气含率并使其分布趋于均匀,从而增大了内环中气液两相的接触面积和湍动强度,使传递过程得到强化。在此基础上采用商业软件ANSYSCFX10.0对该反应器进行了数值模拟研究,模拟结果与实验数据基本吻合,说明了基于实验验证的Euler-Euler法可以用于该反应器开发和放大研究。

用CFD研究气升式内环流生物反应器下降管中的流体力学性质

在对气升式内环流生物反应器内部流动分析基础上,全面考虑反应器下降管中气泡的并聚破碎、气液两相间相互作用和滑移等,建立了能描述反应器下降管中复杂流动的CFD数学模型。运用CFX-4.4对模型方程进行求解,通过求解得到了包括气液两相速度场、局部气含率分布等详尽信息,并就液相流动速度与相应条件下的PIV测试结果进行了比较,主体流动速度的偏差在20%以下,且两者总的变化趋势一致。该模型能较好地预测反应器下降管内的复杂流场。

苏云金杆菌在环隙气升式内环流反应器中深层发酵特性研究

在建立的 4.7L 环隙气升式内环流反应器中研究了 Bt菌的深层发酵特性 ,通过对生长曲线、溶氧(DO)曲线、p H曲线、总糖曲线、还原糖曲线和氨基氮曲线的分析发现 ,在整个发酵过程中碳源和氮源的供给是充足的 ,但溶氧供应不足 ,是 Bt发酵的限制性因素。文章还考察了同一亚种不同菌株及不同亚种对该系统的适应性 ,并与机械搅拌罐发酵进行了对比。实验表明 ,环隙气升式内环流反应器体系优于机械搅拌罐 ,适合

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.

螺旋气升式内环流反应器流动特性

以水和空气两相系统为研究对象,建立螺旋气升式内环流反应器冷模实验装置,采用压差法测定导流筒升流区气含率,用电导法分别实测了升流区液相速度和反应器混合时间,研究螺旋气升式内环流反应器的流动特性,并与传统气升式内环流反应器的流动特性进行对比研究。结果表明,加螺环后反应器气含率明显增加,平均增幅为20%,升流区液相表观速度减小,混合时间增加。

气升式内环流反应器内局部气含率径向分布

The local gas holdup profiles in an internal-loop airlift reactor were studied experimentally by using dual electrical conductivity probe under different conditions,including superficial velocity,surface tension and liquid viscosity.The results showed that the radial gas holdup profile has a parabolic shape,which was consistent with the empirical model of Luo.Local gas holdup distribution parameters were obviously influenced by flow regime and almost remained unchanged in the same flow regime.In the gas distributor region,the profiles were steeper in the homogenous flow regime than in the heterogeneous flow regime.However,in the stable region,there was an inverse change trend in two flow regimes.The increase of surface tension,superficial velocity and liquid viscosity made the profile of local gas holdup steeper in two flow regimes.

带辐照改性聚丙烯填料的气升式内环流反应器处理废水的研究

应用高能射线辐照技术,在聚丙烯填料表面接枝丙烯酸单体进行改性。将此改性填料应用于气升式内环流反应器中,并对模拟生活废水进行间歇法和连续法处理。实验结果表明,该反应器运行稳定,适应浓度范围广,COD去除率较高,出水COD浓度波动小。

气升式环流反应器光催化处理难降解有机污染物试验研究

利用气升式环流光催化反应器对难生化降解活性艳红X-3B的光催化降解性能进行了研究。系统分析了底物初始浓度、溶液初始pH、催化剂投加量、反应温度、曝气量以及紫外光辐射强度等因素对底物光催化降解反应的影响。结果表明,在反应溶液pH为4-10、催化剂质量分数为0.5 g/L、曝气量为2.5 m^(3)/h、活性艳红X-3B初始浓度为50 mg/L的条件下,活性艳红X-3B光催化3 h后的降解率可达到85%以上。反应动力学研究结果表明,活性艳红X-3B、光催化降解可用Langmuir-Hinshelwood模型描述。建立了以反应时间、底物初始浓度、紫外光强度和曝气量为变量预测体系对活性艳红X-3B的光催化降解效果经验模型,预测值与试验值间的决定系数为0.958,可为后续放大试验提供借鉴。

三相气升式环流反应器内上升区相含率轴向分布与循环液速的研究

常温常压下,在三相气升式内环流反应器中,将硅铝球、石英砂和瓷球分别与空气、水组成三相物系,考察了细颗粒与大颗粒物系中上升区相含率轴向分布规律、固体装载率和颗粒粒径对该规律的影响,以及各物系中上升区循环液速随表观气速的变化规律。结果表明:随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区固含率εsr先增大后减小;硅铝球物系中εsr减小;石英砂物系中εsr均匀分布。随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区气含率εgr增大;硅铝球物系中εgr减小;石英砂物系中εgr先增大后减小。固定表观气速,各轴向位置处的上升区气含率随固体装载率、颗粒粒径的增大而增大。当固体装载率相同时,各物系中上升区循环液速随表观气速的增大而增大。

气升式三相内环流生物反应器内流体力学和传质性能的实验研究

本文通过实验研究了气升式三相内环流反应器在非牛顿流体中的流体动力学特性和传质性能.考察了表观气速、导流筒与反应器截面积之比、固体粒子加入量及CMC溶液浓度等操作条件对气升式三相内环流生物反应器中导流筒与环隙内液体循环速度、气含率、固含率及气-液体积传质系数等流动与传质特性参数的影响.

鼓泡式反应器和气升式内环流反应器在废纸脱墨中的应用

在碎浆、洗涤、浮选和二次洗涤四步脱墨工艺中，研究了鼓泡式反应器和气升式内环流反应器对废纸浆的脱墨效果。用脱墨浆白度和墨斑强度来评价脱墨效率。用气升式内环流反应器代替鼓泡式反应器可使脱墨浆白度提高1～4个百分点。墨斑数量减少3％～14％。此外，还研究了在碎浆段用炼油厂Merox工段废水取代NaOH溶液作为碎浆用液的可行性，和NaOH溶液相比，Merox工段废水使废纸浆白度提高更多。这两部分实验表明，工业应用上在碎浆段使用工业废水和在浮选段使用气升式内环流反应器均能获得理想的脱墨效果，且在生产高品质产品的同时降低了投资和运行成本，绿色环保。

高长径比环流反应器中气、固含率的轴向分布研究

在高长径比(H/D=22.2)内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,研究了表观气速和固体装载量对平均气含率、下降区气含率、上升区固含率、下降区固含率的影响,以及上升区气含率、固含率随轴向高度的分布规律。结果表明:平均气含率、下降区气含率随着表观气速的增加而增加,随w(固体)增大而下降,w(固体)≤2.61%时,上升区固含率和下降区固含率与表观气速无关,w(固体)>2.61%时上升区固含率随表观气速的增加而下降,下降区固含率随表观气速的增加而增加;固定表观气速,w(固体)≤5.14%时上升区气含率和w(固体)≤2.61%时上升区固含率在轴向皆均匀分布;w(固体)>2.61%时,上升区固含率随着轴向高度的增加而下降。

CFD数值模拟用于130m^3气升式内环流发酵罐改造

针对130 m3气升式内环流反应器不能满足酵母发酵工艺传质混合要求,以及气含率过高装料系数达不到要求的实际情况,提出在气升式生物反应器上升管中加置内件的改造方案,并采用CFD(computational fluid dynamics)对改造前后的气液传质进行了模拟。模拟结果显示,加置内件可以有效地促进气泡的分散,改善气液两相的混合,强化氧传递过程。改造后,气含率下降,装料系数明显提升,酵母产量得到提升。

导流管结构对三相环流反应器相含率的影响

本文阐述了分别在三套内环流反应器内,采用空气-水-石英砂三相物系,导流管外径依次取为75mm和60mm,导流管底隙高度为17mm和30mm。研究了在一定的固相质量分数及初始静液高度下,导流管内局部相含率与表观气速的随动关系以及在固定操作气速下相含率在导流管内的轴向分布情况。经装置间平行比对得出:采用75mm外径的导流管时获得了更高的气含率水平;而采用60mm外径的导流管时固含率沿轴向上分布较为均匀;底隙高度增加以后,导流管内固含率下降约30%,而气含率未随之发生明显变化。

高长径比三相内环流反应器中相含率的分布研究

在长径比为22的三相内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,根据无因次准数建立了气含率、固含率的预测模型,考察了在不同粒径下上升区气含率、下降区气含率和上升区固含率、下降区固含率随表观气速的变化规律和不同固体体积分数下轴向固含率的分布情况。结果表明:不同粒径下上升区和下降区气含率均随表观气速的增大而增大;当粒径(ds)≤0.3mm时,上升区固含率随表观气速的增加呈平缓趋势,下降区固含率随表观气速的增加而增加,当0.3mm<ds≤1.2mm时,上升区固含率随表观气速的增加而呈先下降后增加的趋势,下降区固含率随表观气速的增加而下降;不同固体体积分数下的固体颗粒的固含率随着轴向高度的增大而变化平缓,能够均匀的分布在反应器中;气含率和固含率的计算值和实验值吻合较好,其平均相对误差分别为6.32%、4.56%。