声悬浮反应器的设计与控制

介绍了作者为研究气固或气液体系单颗粒的物理和化学变化过程而研制的声悬浮反应器的设计和控制。该反应器除作为主体的单轴谐振式声悬浮装置外，还包括通过自动调节腔长，维持腔室谐振的谐振跟踪系统，与谐振跟踪系统同时作用，通过相对于窗口平移谐振腔室而使颗粒稳定悬浮在对准窗口位置的颗粒位置控制系统，ＣＯ＿２激光加热系统，红外辐射测温系统，以及为实时控制颗粒温度和位置及采集颗粒图象的微机系统。文中详细叙述了谐振跟踪和颗粒位置控制系统，以及ＣＯ＿２激光能量的脉冲调制方法和反应过程中材料谱发射率明显变化的颗粒的单色红外测温方法。常温和加热颗粒悬浮实验结果表明，这些控制系统的性能是良好的，同时对于用声悬浮反应器进行单颗粒反应研究，这些系统的功能是不可缺少的。

好氧-缺氧序批式反应器去除布洛芬和非诺洛芬的效能研究

布洛芬和非诺洛芬由于其难降解及生物富集性,对水生生态系统和人类健康具有潜在的生态毒性和生物累积风险。探究好氧/缺氧悬浮序批式反应器(O/ASSBR)去除制药废水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)及新型污染物布洛芬(IBU)和非诺洛芬(FENO)的效能。结果表明,在O/ASSBR水力停留时间(HRT)为24 h、好氧阶段和缺氧阶段溶解氧分别为2.0和0.4 mg/L,COD有机负荷为1.2~10 kg/m^(3)·d、氨氮(NH_(4)^(+)-N)负荷为4.3~6.3 g/m^(3)·d、IBU负荷为1.71~5.1 mg/m^(3)·d、FENO负荷为0.39~2.1 mg/m^(3)·d的运行条件下,废水中COD、NH_(4)^(+)-N、TN、IBU、FENO的去除率分别为87.74%~89.36%、76.52%~96.75%、69.92%~93.94%、90.01%和91.57%。对反应器中活性污泥生物群落分析表明:系统中主要是革兰氏阳性菌,其中假蕈状芽孢杆菌(Bacillus pseudomycoides)、赤红球菌(Rhodococcus rubber)和地中海弧菌(Vibrio mediterranei)3株菌株对IBU和FENO具有较高的抗性。上述研究表明,O/ASSBR生物系统中存在的功能微生物可以有效降解IBU和FENO等新兴有机污染物,因此O/ASSBR工艺在处理制药废水方面有很好的应用潜力。

絮凝酵母颗粒悬浮床反应器中试及酒精连续发酵工艺的研究

在小型悬浮床反应器研究絮凝颗粒酵母酒精连续发酵工艺的基础上,建立了单釜反应器有效容积0.5m^3、二级串联的中试装置。以淀粉糖化液为底物,考察了悬浮床反应器由小试到中试的放大效应,提出了该反应器工业放大时对危险截面表观气速应加以限制的原则,以保证絮凝酵母颗粒不被剪切破坏。进而在平均稀释率为0.10h^(-1)的条件下,中试装置稳定运转一个月,获得终点发酵液中酒精浓度80～85g/L,残糖低于5.0g/L,设备平均生产酒精8.4g/L·h的结果。

厌氧悬浮床反应器的膨胀模型研究

从反应器理论上对高效厌氧反应器流动状态进行研究和分析,提出在化工过程理论中固定床和流化床之间实际上还存在着一个过渡区,生物反应器在过渡区的行为是以往研究的空白。经过对反应器过渡区流动状态细致研究,提出悬浮床反应器的概念。进而对生物颗粒沉降、悬浮床反应器膨胀率等基本特性进行了数学模型的研究,并通过实验予以验证。从实验角度证实厌氧悬浮床反应器的流态状态的优越性。

焦化蜡油悬浮床加氢裂化反应

以大庆焦化蜡油为原料,在高压釜中进行悬浮床加氢反应,并对反应后产物进行常减压蒸馏,切割馏分范围为IBP～180℃,180～350℃,350～500℃及大于500℃。考察原料油在不同的反应条件下加氢裂化反应产物分布和生焦情况。结果表明,悬浮床加氢裂化工艺适合加工焦化蜡油;随着催化剂加入量的增大,反应向降低柴汽比的方向进行;在反应温度为440℃时,反应中没有甲苯不溶物出现;反应温度为450℃时,反应产物中出现了甲苯不溶物,甲苯不溶物的含量随着催化剂加入量的增大而减小;随着氢初压的增加,反应向有利于柴汽比增加的方向进行。

厌氧悬浮填料生物膜反应器处理费托合成废水

采用厌氧悬浮填料生物膜反应器工艺对费托合成废水进行处理,考察了高有机负荷条件下系统的运行情况。有机负荷小于31.1g/(L.d)时,COD去除率达97%以上;当有机负荷从39.7g/(L.d)增加至56.3g/(L.d)时,厌氧反应对COD的去除率从88%降至61%。实验结果表明,填料生物膜比悬浮污泥具有更高的活性,MBBR系统具有运行稳定、抗冲击力强的优点。

全程自养脱氨氮悬浮填料床反应器性能的研究

以NH4+-N溶液为基质建立和启运了全程自养脱氨氮悬浮填料床反应器,反应器连续运行的实验结果表明:在pH为8.0～8.5、溶解氧为0.7～1.0mg/L和温度为28℃的条件下。当氨氮表面负荷为2～2.5g/(m2·d)时,其表面去除速率为1.1～1.3g/(m2·d),全程自养脱氮率基本稳定在55％左右;全程自养脱氮的最适pH范围为7.5～8.5,其中最佳pH为8.0左右;最适溶解氧范围为0.5～1.5mg/L,其中尤以0.8～1.0mg/L左右为最佳。

碳源添加方式对循环水养殖系统中微生物悬浮生长反应器水处理的影响

采用中试规模的循环水养殖系统,对比研究碳源连续添加的微生物悬浮生长反应器(SGR-Con)和碳源分次添加反应器(SGR-Sev)的水处理效果。典型反应周期内的溶解性有机碳浓度变化,SGR-Con反应区处于较高的稳定水平,SGR-Sev在反应周期的第0小时至碳源瞬时添加时快速上升至SGR-Con的水平,并且在反应周期的第4小时以后降至较低的稳定水平。实验期间,SGR-Sev反应区和沉淀区的溶解氧含量分别显著高于SGRCon的反应区和沉淀区;2个反应器的反应区pH无显著差异,沉淀区pH在2个反应器之间亦无显著差异。碳源分次添加的方式显著提高了反应器的脱氮效果,SGR-Sev对硝氮和总氮的去除率、出水碱度分别可达63.91%±14.31%、64.07%±12.11%和(278.18±80.33)mg/L。相较于SGR-Con,SGR-Sev的出水总氨氮和亚硝氮浓度较高。反应器采用碳源分次添加的方式可使絮团具有良好的沉降性能。研究表明,微生物悬浮生长反应器宜采用碳源分次添加的方式。

大型高效厌氧悬浮床反应器流态模型研究

结合大型高效厌氧悬浮床反应器（275m^3）的运行，在容积负荷10～40kg COD／（m^3·d）的较宽范围，有计划进行了系列流态实验。通过示踪数学模型模拟研究表明，采用组合流态模型描述生产性规模厌氧反应器的流态是适合的，结果优于级串和扩散模型。结合反应器的运行探讨了负荷、上升流速和气体负荷等因素对短流率、死区比例和膨胀率等悬浮床反应器的特性参数的影响，获得了确定的结论，可以指导厌氧悬浮床反应器的设计、结构优化和设备开发。

转笼式悬浮填料生物反应器启动性能试验

为了研究转笼式悬浮填料生物反应器的启动性能,简化其启动工艺,进行了常温和变温时的反应器的自然挂膜启动实验。实验结果表明,转笼式悬浮填料生物反应器构造的特定微环境有利于自然挂膜,启动比传统生物转盘快10d以上;经过启动参数优化,在水流量为2m3/h,曝气量为3.6m3/h、转笼转速为1.5r/min时,启动效果较好。

悬浮载体生物膜反应器的亚硝酸型硝化研究

采用多孔聚合物载体生物膜反应器对亚硝酸型硝化进行了研究,考察了连续流情况下pH、DO和水力停留时间(HRT)对氨氮降解和亚硝化反应的影响。在进水氨氮浓度为420mg/L、温度为25℃的情况下,当HRT为24h、DO为2mg/L、pH值为8时,对氨氮的去除率>75%,亚硝酸盐氮的积累率达到了70%以上,实现了对氨氮的高效去除和稳定的亚硝酸盐氮积累。间歇试验结果表明,亚硝酸盐氮的生成速率为5.8684mg/(L.h),而硝酸盐氮的生成速率仅为0.9931mg/(L.h),即生物膜上氨氧化菌的数量和活性明显高于亚硝酸盐氧化菌的。

降解2，4-二氯酚的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器中古细菌的种群结构

采用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R对污泥样品的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)、克隆、序列分析等,研究了降解2,4-二氯酚(2,4-dichloropheno,l2,4-DCP)的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器(Anaerobic granu-lar sludge-suspended carrier biofilm reactor,ASBR)中古细菌的种群分布.结果表明,接种污泥和ASBR各层污泥中存在共有的古细菌:Methanothrix soehngenii和Uncultured archaeon等,M.soehngenii、uncultured archaeonTA05和unculturedarchaeon TA04在接种污泥和ASBR各层污泥中的分布为:接种污泥的丰度<上层的丰度<中层的丰度<下层的丰度.uncultured archaeon44A-1、uncultured archaeon39-2、uncultured archaeon46-1和uncultured archaeon69-1的分布为:接种污泥的丰度>上层的丰度>中层的丰度>下层的丰度.经2,4-DCP驯化后,ASBR上层悬浮填料区出现特有的古细菌unidentified crenarchaeote等,下层厌氧颗粒污泥区特有的古细菌为uncultured archaeon ZAR106等.接种污泥特有的6种古细菌Methanosaeta concilii等经2,4-DCP驯化后消亡,污泥中古细菌多样性减少,以下层颗粒污泥中古细菌种群丰度的变化最为明显.

厌氧悬浮颗粒污泥床反应器流态和运行状态相关关系研究

第三代高效厌氧反应器是在第二代反应器基础上,主要对水力流态进行较大改进而产生的新型反应器,该类型反应器不仅具有第二代反应器生物量高的特点,同时又具有良好的水力混合特性,大大提高了反应器的处理效率。本文选择厌氧悬浮床反应器作为研究对象,考察了反应器在运行过程中运行状态与流态之间的关系,建立高效厌氧反应器水力流态模型,利用水力学流态模型的测定结果,讨论不同条件下反应器的短流、死区和膨胀率等影响。

悬浮床渣油加氢中型连续装置反应器中气含率的冷模实验

在辽河减压渣油悬浮床加氢中型连续装置工艺试验的基础上 ,采用气、液替代物及参数换算的方法对中试反应器中的流动形态进行了冷态模拟 ,测定了反应器中的气含率 ,考察了反应器操作条件、反应器入口分布器类型及原料物性等因素对气含率的影响。实验结果表明 ,反应器入口分布器类型对气含率的影响较为显著 ,随着反应器入口分布器孔径的增大 ,气含率呈下降趋势。在体积空速为 0 5～ 2 0h-1及氢油体积比为 5 0 0～ 10 0 0的操作条件下 ,气含率随着反应器中表观气速的增大而增加 ,两者呈幂函数关系。表观液速对气含率的影响很小 ,基本可以忽略。液相粘度对气含率的影响与分布器类型密切相关。当使用单孔和筛孔分布器时 ,气含率随液相粘度的增大而减小 ;当使用烧结分布器时 。

外循环悬浮床反应器在煤直接液化中的应用

对外循环悬浮床反应器在煤液化中的应用进行了综述,介绍了循环悬浮床的结构和应用形式,分析了物料在反应器各部分的状态。对循环悬浮床反应器在煤直接液化应用中的问题和前景进行了评述。

悬浮载体生物膜反应器研究进展

在对悬浮载体生物膜反应器的结构特点、工作原理、工艺性能进行全面分析的基础上,展望了悬浮载体生物膜反应器的发展趋势。

利用固定型和悬浮型反应器进行太阳光催化降解亚甲基蓝的比较

通过光催化还原方法制备了Ag TiO2 催化剂 ,并采用平板式固定型光催化反应器直接利用太阳能进行亚甲基蓝 (MB)降解研究 ,与悬浮型光催化反应器的实验结果对比证明 :利用平板式固定型光催化反应器进行太阳光催化氧化降解有机污染物优于悬浮型光催化反应器 .

悬浮床加氢反应器壁面的结焦预测

以1个空桶结构的悬浮床加氢反应器为研究对象,首先采用计算流体力学模拟软件来模拟其内部流动场,然后通过MATLAB中的BP神经网络模型以及数据拟合软件对实验数据进行拟合,得到结焦率与反应条件之间的关系式。最后将得到的关系式作为变量插入到计算流体力学后处理软件中进行分析,观察各个壁面处的coke值分布图,并结合内部速度场分布判断易结焦位置。结果表明,在此模型中易结焦位置集中在反应器底部中间位置、分配盘上表面中心区域以及分配盘与反应器主体壁面的连接处。

多级串联悬浮床反应器系统中自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵耦合废糟液直接全循环使用的研究

在一套四级串联悬浮床生物反应器系统中,以双酶法制备的玉米粉糖化液为底物,进行了废糟液全循环条件下自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵的实验研究。在实验中,每隔5d将从末级反应器收集到的发酵液集中精馏处理,得到的废糟液直接用于玉米粉调浆制糖。系统连续运行了120d,共进行了24批次实验,数据分析表明系统达到了平衡状态。在平均发酵时间为20h条件下,发酵终点乙醇浓度平均为11·7%(V/V),残还原糖浓度平均为7·9g/L,装置运行平稳。这些工作为自絮凝颗粒酵母乙醇发酵耦合废糟液直接全循环使用、实现污染物源头减废、清洁生产奠定了理论和实验基础。

pH对悬浮填料反应器脱氮效果的影响

研究了pH及投加PAFC对MBBR反应器的影响。结果表明:pH对硝化、反硝化过程的影响均较大,pH=7.5时,PAFC-MBBR和普通MBBR的NH_4^+-N去除率分别达85.3%、75.2%,出水NH_4^+-N浓度基本在8 mg/L以下,而在偏酸或偏碱环境下,NH_4^+-N的去除效果下降;pH为6~7.5时,TN去除效果较好,pH=6和pH=7.5时,普通MBBR的TN去除率达70%以上;投加适量的PAFC作为辅助药剂,可以得到更好的脱氮效果,pH=7.5时,PAFC-MBBR的NH_4^+-N和TN去除率分别达到85.96%和82.73%,较普通MBBR提高10%左右。