多级气液联合搅拌新型CSTR反应器的研制及其效益分析

针对传统CSTR反应器存在搅拌不均匀、微生物与有机物接触不充分、顶层易结壳、能源转化效率低、搅拌装置更换频繁、维修费用高等问题,研制了一种多级气液联合搅拌新型CSTR反应器,其包括连续搅拌全混合厌氧反应器主体、文丘里管、多级外循环管路。利用文丘里管实现了气液联合搅拌的效果,用泵把发酵液吸出,再通过文丘里管将其射入,沼气在射入位置的上部形成搅拌作用,可以防止发酵液上层结壳,液体通过流出和射入的液位差形成搅拌作用,而且可以根据发酵过程的不同情况,对发酵原料进行不同形式、不同程度的搅拌。与传统的CSTR反应器进行比较,新型CSTR反应器在造价上要比传统CSTR反应器贵0.450万元,但是在年运行费用上要比传统的CSTR反应器节省0.631万元,所以新型CSTR反应器的经济效益更高。

CSTR反应器串联溶解臭氧化气体试验研究与工程设计

O3在饮用水深度处理中的应用越来越多 ,O3的投加、溶解方法和尾气吸收效果直接影响到水处理成本。经对以氧气为气源生产的O3化氧气溶解试验 ,采用CSTR反应器串联 ,可使O3化氧气几乎全部溶解 ,不用设尾气破坏装置 ,降低O2 ,O3使用成本 4 0 %以上。

着色细菌在CSTR反应器中的培养及对煤脱硫作用研究

着色细菌在 CSTR反应器中进行驯化和富集培养 ,培养基为含 H2 S、CO2 和氨态氮的煤气 (其中 H2 S含量为 2 .0 g/ m3)。结果发现细菌生长良好 ,同时可以在体内积累硫磺 ,揭示了其利用无机硫的作用。同时在 CSTR反应器中进行了煤脱硫研究 ,煤粉中加入适当水分 。

CSTR反应器中简单的分枝链式或自动催化反应的非线性动力学模型

详细讨论了CSTR反应器中简单的分枝链式自动催化反应的非线性动力学模型的极限环不存在的条件 。

磷源和氮源对CSTR反应器生物制氢的影响

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)为实验装置,探讨了氮源、磷源对CSTR反应器的影响。实验表明,维持反应器内COD启动浓度为6000 mg.L-1、水力停留时间为8 h等条件,可在30 d内完成反应器内菌种对环境的适应并进入稳定运行阶段,此时系统氧化还原电位(HRT)稳定在-400 mV左右。有机氮源可被微生物利用而无机氮源对产氢并无太大影响。使用有机氮源和磷源时积累产气量、积累产氢量与空白对照相比有所增大。

SARD与CSTR反应器半连续发酵产氢能力对比

污泥与餐厨垃圾含有丰富有机质,将其进行生物产氢具有处理固体废弃物和开发氢能的双重意义。生物反应器的高效启动是该技术的关键因素。采用SARD和CSTR反应器并辅以血清瓶,以污泥和餐厨垃圾作为反应基质,考察不同运行时间、投配比(回流比)下的氢气浓度及比产氢速率,以确定各反应器的最佳运行条件并筛选出较优的反应器。结果表明,SARD和CSTR在10～15 h内先后达到了50. 34%和53. 43%的氢气浓度最大值,最大比产氢速率分别为18. 09、14. 98 mL/(gDS·h)。投配比为50%、进料时间间隔为8 h是较理想的进料方式。SARD与CSTR反应器半连续运行的比产氢速率在稳定阶段分别维持在4. 40、2. 37 mL/(gDS·h)左右。相比较而言,SARD的运行效果优于CSTR,且半连续运行比批式运行的效果更佳。

两种类型CSTR生物制氢反应器的运行及产氢特性

为解决立式连续流搅拌槽式反应器(VCSTR)污泥易流失、低pH易崩溃的问题,设计并运行卧式连续流搅拌槽式反应器(HCSTR),以红糖废水为基质进行混合微生物厌氧发酵制氢连续试验。污泥接种量为8.17gVSS/L,温度为35℃±1℃,HRT=6h,逐渐提高COD质量浓度以提高容积负荷(OLR)。在相同条件下运行立式连续流搅拌槽式反应器(HCSTR)作为对比,比较VCSTR与HCSTR乙醇型发酵产氢的运行效果,探求卧式反应器发酵产氢效能及优势。在最佳OLR(24kgCOD/(m3?d))时,VCSTR与HCSTR系统的pH分别稳定在4.2和4.3左右;产气量分别达到86.1L/d和132.8L/d,其中氢气含量分别为47.30%和51.24%;COD去除率维持在27.1%左右和24.3%左右。与VCSTR反应器相比,HCSTR反应器具有比较大有效容积和更高的单位时间底物处理能力,更适用于工业生产。

两种类型生物制氢反应器的运行及产氢特性

为探求反应器型式对发酵法生物制氢过程的影响，分别采用连续流搅拌槽式反应器（CSTR）和颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）接种厌氧活性污泥，从糖蜜废水中制取氢气.运行中控制温度为35℃，通过缩短水力停留时间（HRT）和增加进水COD质量浓度的方式逐渐提高容积负荷（OLR），分别对CSTR系统和EGSB系统的产氢速率、pH、液相末端产物及生物量进行研究.结果表明，两个系统中，产氢速率均随OLR提高而逐渐升高.CSTR的最佳产氢OLR为25-35 kg/（m^3·d），而EGSB的最佳产氢OLR为70-80 kg/（m^3·d）；此时，CSTR系统的最大产氢速率为6.21 L/（L·h），EGSB系统的最大产氢速率可达18.0 L/（L·h）.稳定运行期，EGSB系统的生物量为27.6 gVSS/L，而CSTR的生物量仅为7.8 gVSS/L，说明较高的生物量是生物制氢反应器稳定运行和高效产氢的关键.两个系统均可形成乙醇型发酵，说明发酵类型的形成不受反应器型式影响.与CSTR反应器相比，EGSB反应器具有更好的耐酸能力.

一种新型复合式生物流化反应器混合特性的研究

对新型蜂窝状断面复合生物流化反应器进行了液体循环速率和水力停留时间分布曲线的测定 .实验表明新型反应器具有抗冲击负荷强 ,接近CSTR反应器的特点 .反应器随气量增大、载体投加量减少和进水量减少而更近似于CSTR反应器 .通过理论分析 ,证明了影响液体循环速率的参数主要有气体流量 (气含率 )、反应器沿程和局部阻力系数以及Ad Ar,并且得出液体循环速率与反应器高度的 0

一种餐厨垃圾浆液的CSTR厌氧反应器处理试验研究

利用中温CSTR厌氧反应器处理餐厨垃圾经机械预处理后的有机浆液,进液COD均值为150 960mg/L,COD去除率达84.1%,厌氧进、出液的pH均值分别是4.5和7.7,厌氧进、出液的TS均值分别为7.5%和2.4%,厌氧反应器的出液VFA为2 000~3 000 mg/L,NH_3-N浓度和碱度(CaCO_3)分别保持在3 700 mg/L和19 000 mg/L左右,厌氧系统运行稳定。研究还表明:每吨餐厨垃圾有机浆液的沼气产量大于60 m^3,沼气中甲烷的含量保持在60%左右,餐厨垃圾有机浆液COD的产气率为0.49 m3/kg。

将全混流反应器的不稳定操作点调整为稳定操作点的方法

讨论将全混流反应器的不稳定操作点调整为稳定操作点时应采取的措施 ,并给出计算示例。

图解法计算多级CSTR串联反应器

论述γ-C和γ-X两种图解法计算多级CSTR串联反应器的基本原理,结合实例对图解法的步骤予以详细介绍,并说明如何根据工艺要求选用相应的图解法.

发酵生物制氢反应器的产氢菌生物强化作用研究

将发酵产氢菌Ethanoligenens sp．B49投加到连续流搅拌槽式反应器（CSTR）的活性污泥中，以糖蜜废水为底物，进行强化活性污泥产氢效能的研究．对生物强化前和生物强化后反应系统的产氢能力、发酵产物组成和pH值进行了对比分析．结果表明，在COD容积负荷为12kg／（m^3·d）条件下，投加产氢菌可显著提高反应系统的产氢能力并改善发酵产物组成．反应系统的比产氢速率从强化前的3．6mmol／（kg·d）提高到强化后的5．7mmol／（kg·d），是生物强化前的1．5倍．生物强化前，反应系统液相发酵产物乙醇、乙酸和丙酸的平均浓度分别为6．8、5．3和4．8mmol／L，生物强化后乙醇、乙酸和丙酸的平均浓度分别为10．5、7．5和1．7mmol／L，其中乙醇型发酵目的产物乙醇和乙酸在总发酵产物中的比例从生物强化前的72．0％提高为强化后的86．8％．生物强化作用使出水pH值从4．5～4．7下降为4．3．产氢菌的生物强化作用有助于反应器在低负荷运行期迅速形成产氢能力较高的乙醇型发酵．

pH值、碱度对产酸脱硫反应器硫酸盐去除率的影响

Using molasses as carbon source,Na\-2So\-4\+\{2-\} as sulfate source,chemical fertilizer as N,P source,the main ecological factor affecting sulfate removal rate by SRB pH,ALK and ORP was studied in Cstr.The optimum pH,ALK and ORP proved to be 6.57.0,500\{1 000\}mg/L,and -350-450 mV respectively.All the ecological factors affecting activity of SRB is related,the ecological effect is the integrated function results of factors.

从全混流反应器热稳定性的角度探讨高危工艺的危险性

通过对全混流反应器(CSTR)热平衡条件下多态的分析,探讨热稳定性条件,并对一级不可逆反应在CSTR中的热稳定性进行定性分析;探讨不同反应热和活化能对反应过程热稳定性的影响,及其对反应器发生"飞温"事故要求紧急停车时的控制要求的影响,进而从反应工程的角度对高危工艺的界定提出新的思路。分析结果表明,工艺的危险性不仅与工艺的种类相关,更与工艺本身的热力学、动力学特征密切相关。通过对高危工艺的热稳定状况的分析,能够动态地揭示其在温度扰动下发生"飞温"或"熄火"的过程,从本质上把握高危工艺潜在的危险性,并能有针对性地制定自动化改造方案,提高化工企业的本质安全度。

利用串/并联神经网络建立化学反应器模型

研究了使用线性动态神经网络与非线性的静态网络相结合的混合建模方式解决复杂非线性系统的建模问题。使用混合神经网络建模,可以降低单个网络的训练难度,基于此,也可将非线性系统控制策略的求解分解,转换为线性系统的求解。从而改善使用单一神经网络建模存在的精度不高以及训练时间长等不足,也为非线性系统控制策略的求解提供方便。本文以一个典型多变量系统———连续搅拌釜式反应器(CSTR)作为仿真对象,详细研究和实现了两类神经网络串联和并联的混合建模方法,并对结果进行了比较。

厌氧发酵反应器的启动运行及活性污泥的优势菌群分析

为探讨连续流搅拌槽式厌氧发酵反应器(CSTR)的启动运行效能和活性污泥的优势菌群组成,考察了CSTR处理高浓度糖蜜废水启动运行期的进出水化学需氧量(COD)和p H值变化规律,并采用Illumina Mi Seq平台高通量测序技术对比分析了启动运行不同阶段的优势菌群组成.研究结果表明:厌氧发酵反应器经过启动阶段的运行,较好地完成了厌氧活性污泥的驯化.在启动运行后期,反应器出水pH值稳定在4. 7～4. 9之间,液相发酵产物总量为1298 mg·L^(-1),其中乙酸和丁酸质量占发酵产物总质量的73. 1%,形成丁酸型发酵的主要发酵产物;活性污泥沉降30 min后,沉降污泥的体积分数为37%,驯化后活性污泥具有良好的沉降性能.活性污泥优势菌群分析表明:反应器启动运行后期,活性污泥形成以产乙醇杆菌属(Ethanoligenes)、巨型球菌属(Megasphaera)和Ⅳ型梭菌(Clostridium IV)为主的优势菌群.

基于西门子PCS7的搅拌反应釜连续反应控制系统

针对搅拌反应釜连续反应过程,采用多功能过程和实验系统(MPCE)中的连续搅拌反应过程(CSTR)进行控制系统设计。进料流量采用比值控制,液位采用串级控制,升温过程采用预测模糊控制,恒温阶段采用模糊免疫PID控制,并设计了压力安全联锁控制系统。基于西门子PCS7产品进行工程实现,运行结果表明:控制系统中各种控制策略操作简单,控制效果、安全性和可行性较好。

CSTR和ACR丁酸型发酵制氢系统的运行特性比较

为寻求更好的连续流发酵生物制氢反应器模式,以稀释糖蜜为底物,控制反应系统为丁酸型发酵,比较研究了搅拌槽式反应器(CSTR)和厌氧接触式反应器(ACR)的启动运行特性。结果表明,以经曝气培养的下水道污泥为接种物,在接种量4.8g MLVSS.L-1、进水COD 5000mg.L-1、HRT 12h、温度(35±1)℃和pH 5.5～6.0等相同条件下,CSTR系统可以更快地达到稳定的丁酸型发酵状态,而ACR系统因其有效的生物持有能力而在产氢性能方面更具优势。在稳定运行状态下,ACR系统的底物酸化率、产氢速率和污泥的比产氢速率分别为44%、9L.d-1和0.15L.(g MLVSS.d)-1,分别是CSTR系统的1.62、2.05和1.15倍。