三相逆流湍动床气液传质性能的研究

由空气-水（清水/废水）-中空玻璃珠构成三相体系，在表观气速0．53～10mm·s^-1、固含率为0～0．3、表观液速0～0．2mm·s^-1的条件下，采用溶氧仪研究了三相逆流湍动床的气液传质性能，考察了操作参数和液体性质对液相容积传质系数kLa的影响。结果表明，在所试条件下，kLa为0．0456～1．414min^-1。kLa随着表观气速和表观液速的增加而增加，随着固含率的增加先增加后减小，0．05～0．08为反应器传质的最优固含率条件。液体性质对kLa有重大影响，高浓度模拟废水和工业废水中的kLa比清水中的kLa分别减小39．0％和50．9％。研究结果可为后续逆流湍动床废水生物处理过程分析与模拟提供传质基础数据。

气液固逆流三相湍动床局部相含率的分布

应用微电导探针测试技术，对聚乙烯颗粒（dp=4．01mm，ρs=926kg·m^-3）为固相，水、质量分数0．05％和0．2％羧甲基纤维素钠（SCMC）水溶液为液相，空气为气相的逆流三相湍动床的各相局部含率进行了同时测定，获得了720套局部相含率实验数据。在表观气速Ug等于Ug3（颗粒在轴向均匀分布时的表观气速）时实验发现，局部固含率（εs）呈现床中心处小，床壁处大的分布规律，且在r／R=0．75～0．90范围内有极大值，极大值出现的范围与传统流化床相比增大；局部气含率（εg）呈现床中心处最大，床壁处最小的分布规律，与传统流化床相比，εg在径向上的非均匀性分布愈加明显。另外，建立了局部含率与操作条件、流体物性及径向位置的关联式，关联式的计算值与实验值吻合较好。

逆流湍动床生物膜反应器液相混合特性的研究

研究了实验室规模逆流湍动床的水力学特性。以亚硝酸钠作为示踪剂,采用刺激-响应技术,通过测定停留时间分布（RTD）,考察了反应器的内部流动状况。考察了不同固含率（0-0.3）、表观气速（1.1-8.8 mm/s）和表观液速（0.66-1.7 mm/s）对RTD的影响。研究表明,表观气速增大、固含率减小和适当提高表观液速都会使反应器返混增强,更接近CSTR。反应器死区百分率低,结构性能良好;死区百分率与表观气速和液速相关性不强,而与固含率负相关。逆流湍动床的RTD可用轴向扩散模型、等体积多釜串联模型和不同体积2釜串联模型来模拟,这些模型的特征参数Pe、N和α分别为1.25-1.79、1.46-1.67和0.74-0.90。

逆流湍动床短程硝化反应器的运行性能及基质抑制动力学模型

采用模拟含氨废水和逆流湍动床(inverse turbulent bed,ITB)反应器研究了短程硝化工艺的运行性能及基质抑制动力学模型.结果表明,采用"预挂膜"和"快速排泥"的联合挂膜方法,以及"低浓度,高负荷"的启动策略,可在20 d将ITB短程硝化反应器NH 4+-N负荷升至0.59 kg.(m3.d)-1,实现快速启动.在进水NH 4+-N浓度为700 mg.L-1,水力停留时间(HRT)为3 h,NH 4+-N负荷为5.60 kg.(m3.d)-1时,该反应器NH 4+-N去除速率最高可达4.25 kg.(m3.d)-1.NO 2--N最高生产率可达3.70kg.(m3.d)-1.在Haldane、Edwards、Aiba、Luong模型中,Haldane和Aiba模型更适用于对短程硝化的基质抑制动力学行为的数学模拟.当进水NH 4+-N浓度为630 mg.L-1,HRT为8 h,NH 4+-N负荷为1.89 kg.(m3.d)-1时,在Haldane模型中,最大氨氧化速率rmax为1.84 kg.(m3.d)-1,抑制动力学常数KIH为97.4 mg.L-1,半饱和常数Km为0.188 mg.L-1,取得最大氨氧化速率时的游离氨浓度为4.28 mg.L-1;在Aiba模型中,测得rmax为1.83 kg.(m3.d)-1,抑制动力学常数KIA为114 mg.L-1.