一种连续流反应器内射流耦合搅拌流的混合特性

连续式搅拌反应器采用连续化工艺,可以保证生产过程的连续性,相较于传统反应器而言,连续式反应器内流场更复杂,进料口射流对于流场的影响较为明显。对传统的双层搅拌桨结构的微波反应釜进行连续化改造,基于计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同射流方案下反应器内醇油混合液的流动及混合特性进行了数值模拟,得到反应器内混合液的流动特性和混合时间特征。结果表明:射流通过直接影响射流区的流场和改变反应器内的循环涡流位置间接影响全局流动;射流方向对于反应器内流型影响更大,逆时针射流时反应器内的速度梯度大,流体之间的剪切作用更强,混合性能最佳,相较于传统的间歇式搅拌反应器,混合时间缩短了33%。

连续流气液反应器混合特性的数值模拟研究

常见的气液反应器气液两相逆向流动,当气液比过大时难以实现气液平衡,操作弹性较小。提出一种基于文丘里结构的气液两相同向流动的连续流气液反应器,利用Fluent软件对该连续流气液反应器内部流场进行三维数值模拟。研究结果表明:连续流反应器通过喉管结构的缩放,实现了气液的充分接触;通过切向进气使气液混合物产生旋转流动,液滴在离心力的作用下实现在扩散段横截面上的均匀分布,从而实现大气液体积比的气液两相快速均匀混合反应。利用混合指数来衡量连续流反应器横截面上的混合均匀程度,对于液滴粒径10~1000μm、气液体积比100:1~800:1的工况都表现出较好的气液混合效果。研究结果可为后续的连续流气液反应器优化设计奠定基础。

连续流反应器中培养好氧颗粒污泥的运行效能研究

在连续流完全混合反应器(CSTR)中,采用不同进水方式,以乙酸钠作为碳源配制的人工配水作为原水,对好氧颗粒污泥的运行效能进行了试验研究。研究表明,采用不同进水方式运行的2个反应器在颗粒污泥出现后,运行效能差别不大;好氧颗粒污泥反应器运行高效稳定,在水力停留时间为1.5h、COD容积负荷为1.0kg/(m3·d)的条件下,对COD、TP、NH4+-N和TN的去除率分别为90%、85%、95%和60%,并具有明显的脱氮除磷效果;反应器中存在同步硝化反硝化现象。

用于牛粪液厌氧消化的推流式和完全混合式反应器性能研究

对推流式反应器（PFR）和完全混合式反应器（CSTR）用于牛粪液厌氧消化的性能进行了比较研究.在中温35℃下,对进料浓度40、80和128 g/L的3种牛粪液分别进行了试验.结果表明,CSTR比PFR具有更好的去除VS（挥发性固体）和产生物气的性能,在进料浓度为40、80和128 g/L时,CSTR中VS去除率比PFR中分别提高了17.4%～21.5%,3.9%～21.5%和0.5%～5.3%.在最优进料浓度80 g/L下,CSTR获得了最高的容积产气率和单位VS产气量,比PFR中提高了9.8%～25.9%.研究认为,CSTR中的搅拌作用加强了微生物与物料之间物质的传递,提高了降解去除有机物和产生物气的消化效果.因此,在牛粪液厌氧消化时,推荐使用CSTR反应器.

好氧完全混合式反应器中水力停留时间对溶解性微生物产物的影响

以葡萄糖为底物,采用10 L完全混合式反应器研究了进水COD为1 000、1 500和2 000mg/L条件下水力停留时间对出水中溶解性微生物产物(SMP)的量、分子量分布和组成成分的影响。在进水COD相同条件下,溶解性微生物产物的量随着水力停留时间延长呈下降趋势。水力停留时间相同时,进水COD越高产生的溶解性微生物产物的量越多。随水力停留时间的延长,小分子量(Mr<1×103)部分溶解性微生物产物所占百分比呈现先减小后增加的趋势;中间分子量(1×103<Mr<1×104)部分呈现先增加后减小的趋势;大分子量(Mr>1×104)部分则逐渐减小。水力停留时间对溶解性微生物产物中的多聚糖和蛋白质含量有显著影响,对DNA含量没有显著影响。随着水力停留时间的延长,多聚糖和蛋白质能够逐渐降解。

完全混合流反应器热稳定性的探讨

通过对完全混合流反应器热稳定性的定性和定量分析,分别从进料温度和进料流量操作参数对完全混合流反应器热稳定性的影响进行了探讨,得出完全混合流反应器的热稳定条件,对非稳定的操作点如何改造成稳定的操作点提出了建议,进一步得出完全混合流反应器允许的最大温度差,结论对实际生产具有一定的指导意义。

完全混合型厌氧反应器污泥回流量计算

介绍了完全混合型厌氧处理系统的工艺流程,阐述了污泥回流量的计算方法,并以国内某工程为实例进行相关参数的计算。

微压气升循环流反应器与完全混合式反应器运行效果及微生物种群结构比较

微压气升循环流反应器(MP-ALR)是在完全混合式反应器(CMR)基础上开发的一种新型污水处理装置。对比研究了MP-ALR和CMR对COD和氨氮的去除效果,并分析了微生物的种群变化和相似性。结果表明,MP-ALR对COD与氨氮的去除效果比CMR更强,抗有机负荷冲击的能力也更强,更适合高浓度有机工业废水的处理。变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析表明,MP-ALR和CMR微生物种群结构差异较大,第91、103、116、124个周期末,MP-ALR内的微生物种群数均小于CMR。进一步聚类分析表明,MP-ALR和CMR内的种群均呈现出了逐渐演替的过程,且MP-ALR的演替程度大于CMR。

完全混合流反应器优化组合的探讨

该文对多个完全混合流釜式反应器的优化组合进行了探讨 ,得出了使总容积为最小的各反应器出口转化率计算的递推公式 ,为反应器组合的研究和工业装置的优化排列提供了参考。

连续流厌氧动态膜混合发酵系统的优化及运行效能研究

为探究厌氧动态膜反应器进行厌氧混合发酵产甲烷的连续运行效能,以玉米秸秆(CS)和餐厨垃圾(FW)为混合基质,通过批次试验优化了厌氧发酵系统启动阶段的关键参数。在此基础上启动运行了连续流厌氧动态膜混合发酵系统并解析了该系统的运行效能和动态膜截留效能。结果表明:CS与FW的最优基质混合质量比(CS/FW)为2.399时甲烷产量最高;设定CS/FW=2.399,接种比由0.272逐渐增至1.019,相应的甲烷产量先增后降,接种比应不高于0.815。设定CS/FW为2.399,在有机负荷为10.86 g/(L·d)时,采用连续进料方式运行中温厌氧动态膜混合发酵系统,经过66 d的启动和连续运行,可获得稳定的甲烷产量(平均为1.68 L/(L·d)),且系统内无总挥发性脂肪酸(TVFA)累积,碱度和pH均在厌氧发酵适宜范围内。同时,在厌氧动态膜混合发酵系统运行过程中,动态膜形成后系统的出料浊度可稳定在100 NTU以下,动态膜固液分离效果好。

IC反应器+完全混合式活性污泥法组合工艺生物脱氮实验研究

通过人工配水实验对IC(内循环厌氧)反应器+完全混合式活性污泥法组合工艺生物脱氮效果进行研究,实验过程采用连续性进水,结果表明:进水COD 200～400 mg/L,NH4+-N 30～45 mg/L,出水COD、NH4+-N浓度分别小于60 mg/L和15 mg/L,氨氮去除率最高达95%。

采用CSTR反应器培养好氧颗粒污泥的研究

以醋酸盐作碳源的人工配水为原水,在常温（25～30℃）条件下采用连续流完全混合反应器（CSTR）培养好氧颗粒污泥。结果表明,通过采用逐步缩短HRT和提高有机负荷的方法,在60 d内培养出了成熟的好氧颗粒污泥;好氧颗粒污泥反应器的运行高效而稳定,在水力停留时间为2.82 h、有机负荷为3～4.24 kgCOD/（m^3·d）的条件下,对COD、NH4^＋-N和PO4^3--P的去除率分别可达90%、90%和70%,具有明显的脱氮除磷效果。

全混式厌氧反应器搅拌方式分析与优化

采用流体动力学模型对全混式厌氧反应器内的流场进行三维稳态数值模拟。研究搅拌器不同安装方式对上层和下层扰动的影响,以达到消除上层结壳和扰动下部污泥层的目的。结果显示,单纯提高搅拌器的安装高度难以改善运行情况。双层搅拌方式下,4.3 m层流速较原始安装位置可提高90.90%,0.2 m层流速可提高20.94%。工程实践表明,改造后的搅拌方式可以有效减少浮渣,同时扰动污泥,提高运行效率。

循环移动载体生物膜反应器水力特性探讨

通过实验证明循环移动载体生物膜反应器的流态特性接近完全混合式，利用能量方程对反应器的水力性能进行分析，讨论了影响反应器水力性能的主要因素，在不同气量和填充比条件下对充氧性能加以比较，并对充氧性能的变化机理进行了探讨。

循环移动载体生物膜反应器水力特性探讨

通过实验证明循环移动载体生物膜反应器(CMCBR)的流态特性接近完全混合,利用能量方程对反应器的水力性能进行分析,得出影响反应器水力性能的主要因素有供气量、提升区与回落区的面积比、阻力系数和有效水深。在不同气量和填充比条件下对充氧性能加以比较,并对充氧性能的变化机理进行了探讨。

不同容积负荷下培养好氧颗粒污泥的CSTR反应器运行效能的研究

在连续流完全混合反应器(CSTR)中,采用不同进水方式,在沉淀时间为1.5 h,容积负荷分别为1、1.5、2、3、4 kgCODCr./(m3.d)时,对好氧颗粒污泥反应器的运行效能进行了试验研究。研究结果表明,采用重力流进水方式的反应器运行效能优;在沉淀时间为1.5 h时,两反应器对污染物的去除负荷随容积负荷的上升而上升;在沉淀时间为1.5 h、有机负荷为1.5 kg CODCr/(m3.d)的条件下,两反应器对CODCr、TP、NH4+-N的去除率可达到最高。

连续流CSTR反应器中好氧污泥的颗粒化及其特性

采用连续流完全混合反应器(CSTR)对好氧污泥的颗粒化进行试验研究。以乙酸盐作为碳源、由营养和微量元素配制的人工配水作原水(COD=150~500 mg/L、pH=6~7)、以污水处理厂活性污泥接种,在常温(25~30℃)条件下,经过20多天的运行,培养出外观为淡黄色、颗粒粒径为1~5 mm(平均为2~3 mm)的好氧颗粒污泥。污泥颗粒化过程由EPS作用下的自絮凝、大量丝状菌的缠裹及细颗粒间的黏附结合等作用产生,经过絮凝核的形成、絮凝核的黏附、颗粒的形成和颗粒的成熟等几个阶段。反应器运行稳定高效,在水力停留时间为2.82 h、COD有机负荷为4.24 kg/(m3.d)的条件下,COD、NH4+-N和PO43--P的去除率分别为85%~90%、90%和50%~70%。颗粒污泥具有极好的沉降性能,沉降速度达30~58 m/h。

完全混合式厌氧生物电化学系统处理2,4-二氯苯酚废水

2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)是高毒性、难降解的工业污染物,因传统生物法处理受到诸多限制,本文耦合微生物电解池(MEC)工艺及完全混合间歇式厌氧反应器(CMB),构建MEC-CMB系统对2,4-DCP进行处理。基于自建处理装置,阳极采用镀钌铱钛网,阴极采用碳布,研究了外加电压、2,4-DCP初始浓度对系统降解效率的影响及降解机理。实验结果表明,该耦合系统在电压1.4V,2,4-DCP初始浓度10 mg·L-1的条件下,24 h降解率可达到75.9%,较单一CMB提升了25.87%;对低浓度2,4-DCP均有较好的处理效果;其降解中间产物主要有:邻氯酚、苯酚、对苯醌、丁二酸等。

沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵特性的影响

秸秆厌氧发酵沼气工程中合理的沼液回流可减少沼液排放量,降低后续沼液处置利用成本。以稻秸为底物,采用完全混合搅拌反应器(CSTR)半连续发酵方式,研究沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵特性的影响,旨在为明确沼液全量回流对秸秆厌氧发酵的影响机制、改进沼液全量回流技术提供科学依据。结果表明:在100%沼液回流条件下连续回流50 d时系统运行稳定,总固体(TS)产气率、挥发性固体(VS)产气率及容积产气率分别稳定在245 m L·g-1、300 m L·g-1及0.74 L·L-1·d-1。但随着运行时间延长,回流天数达85 d时,虽然发酵液pH值和沼气中φ(CH4)无明显变化,但系统产气效率明显受到抑制。产气受抑制阶段与产气稳定阶段相比,TS产气率、VS产气率及容积产气率分别下降到186 m L·g-1、226 m L·g-1及0.56 L·L-1·d-1,下降幅度达24%。进一步分析表明,沼液中ρ(NH4+-N)下降到185 mg·L-1,下降幅度为71%;主要金属离子总质量浓度增加到4.13 g·L-1,增加幅度为342%。初步判断沼液全量连续回用会因氮含量严重下降和盐分积累致系统产气量下降,但真实原因还有待进一步研究。

膜基材对连续流动态膜厌氧混合发酵系统的影响

采用动态膜生物反应器(DMBR)成功启动并稳定运行了玉米秸秆与餐厨垃圾中温厌氧混合发酵系统,重点探究了膜基材性质(膜面积、膜孔径和膜材质)对连续流动态膜混合发酵系统运行性能和动态膜性能的影响.结果表明,膜面积、膜孔径和膜材质对动态膜的形成、膜通量的改变和有机质的截留能力均有影响显著.其中,适当增大膜面积以降低膜通量能够显著降低膜反洗频率;与200目尼龙网膜基材相比,相同膜面积的300目不锈钢膜基材的有机质截留率更高(>95%),稳定状态出料浊度低于50 NTU,相应的DMBR系统甲烷产率由(111.1±7.9) mL·g^-1COD增至(217.1±18.6) mL·g^-1COD.比对分析可知,300目不锈钢膜基材能够较好地实现混合发酵系统水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的稳定分离,有利于最大限度地提升混合发酵系统的甲烷产率.此外,在选定动态膜组件较优膜面积、膜孔径(300目)和膜材质(不锈钢网)的基础上,设定有机负荷、HRT和SRT分别为(3.91±0.55) g·L^-1·d^-1、30 d和46 d,连续流动态膜混合发酵系统能够实现长时间高效稳定运行,反应器内辅酶F420浓度(1.65μmol·g^-1VS)较高,且纤维素类生物质降解显著.