检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：袁星中国科学院大学

学位级别：硕士

A2/O-MBR工艺，因其具有脱氮除磷效率高、出水水质好、占地面积少等优点，在污水资源化方面越来越受到关注，目前已有数座万吨级AE/O-MBR应用于实际污水的处理中。但其仍然存在着工艺流程长、能耗高等缺点，阻碍着其进一步的推广应用。... 详细信息

A2/O-MBR工艺，因其具有脱氮除磷效率高、出水水质好、占地面积少等优点，在污水资源化方面越来越受到关注，目前已有数座万吨级AE/O-MBR应用于实际污水的处理中。但其仍然存在着工艺流程长、能耗高等缺点，阻碍着其进一步的推广应用。为了更加节能和结构优化，本课题组构建了一种一体化AE/O-MBR反应器装置，并对其曝气能耗进行了研究，发现其在低曝气量条件下运行可行。但由于该反应器是在膜池好氧曝气条件下，利用膜池气升动力推动反应器各单元的水力循环，在好氧、缺氧、厌氧各单元中能否建立需求的DO浓度数值范围，对一体化AE/O-MBR反应器工艺的实现至关重要，因此在探索一体化AE/O-MBR内部流场特性的同时，需要了解其DO的分布特征，这对考察和控制A2/O-MBR运行条件，确立合理优化的运行参数有重要的实际意义。　　为此，本研究基于计算流体力学方法，将氧传质模型与计算流体力学模型耦合，并将其应用于对一体化A2/O-MBR流场及DO分布的研究，并对一体化A2/O-MBR进行了结构优化。取得主要结果如下:　　1)一体化AE/O-MBR反应器的结构优化:　　a)两侧回流孔的直径对中间升流区（膜区和好氧区）速度及膜面剪切力分布没有明显的影响，而对外侧降流区（缺氧及厌氧区）的流场有较大的影响，其中回流孔直径为10mm情况下，外侧区域流速较低，而中间升流区流场混合程度较高。　　b)导流板高度对膜区的速度及膜面剪切力大小与分布有较大的影响，保持导流板项部与膜片顶部平齐，发现在导流板底部距反应器底部高度为110mm时，其相应的膜区速度与膜面剪切力的大小及分布都较好。　　c)曝气管数对膜区流场分布有较大影响，其中在5根曝气管情况下，其平均膜面剪切力及速度分布较为均匀，且数值也相对较大，对膜区的冲刷效果较好。　　d)曝气管布置对反应器内流场和膜面剪切力也有较大影响。从膜面剪切力及膜区速度分布来看，平行布置（曝气管与膜元件平行布置）的均匀性都较好。　　2) CFD-DO模型耦合及模拟:　　a)在30、60、90、120L/min四种曝气强度情况下，反应器中均出现了在中间升流区为好氧区，DO浓度较高，如4mg/L;在外侧降流区较低，且在降流区中上部形成缺氧区(DO＜0.5mg/L)和底部形成厌氧区(DO＜0.1 mg/L)的特征;即在该反应器中可以实现一体化A2/O-MBR的DO浓度分布，利于脱氮除磷功能的实现。　　b)在该种一体化A2/O-MBR反应器中，较低的曝气量强度不仅更易于厌氧-缺氧-好氧及硝化反硝化条件的形成，而且还利于降低MBR的运行能耗，利于高效低耗污水处理和资源化生物反应器的建立。　　c)在一体化A2/O-MBR中污泥粘度对DO浓度分布存在一定影响，随着污泥粘度的增大，DO浓度降低，但污泥粘度对流场影响不明显。　　d)气泡直径对DO分布存在明显影响，气泡直径的增大会导致反应器中DO浓度的明显降低，会导致膜面剪切力的升高。结果表明，存在一个适宜的气泡直径或范围，其可以产生较满意的膜面剪切力也利于反应器厌氧-缺氧-好氧条件的建立。　　将本研究的CFD-DO耦合模拟平台应用于实际一体化A2/O-MBR中试装置的模拟，将模拟结果与实验结果校核验证，结果表明:该CFD-DO耦合模拟平台可行，模拟结果具有较好的可靠性和可信度，可供MBR特别是一体化A2/O-MBR研究、设计和工程化应用参考。

关键词：一体化污水处理装置计算流体力学模型氧传质模型优化运行

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水车驱动式生物转盘氧传质模型的构建

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净水技术 2023年第8期42卷 111-116页

作者：查晓马骏吕锡武苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215000 东南大学能源与环境学院江苏南京210096 苏州市相城城市建设发展有限公司江苏苏州215000

水车驱动式生物转盘将生物转盘与跌水充氧相结合,实现高效充氧。经理论分析与试验校核,为水车生物转盘建立氧传质模型。将水车生物转盘充氧过程简化为跌水过程充氧和盘片转动充氧两部分,对两部分分别建立模型。跌水过程以双膜理论为基础... 详细信息

水车驱动式生物转盘将生物转盘与跌水充氧相结合,实现高效充氧。经理论分析与试验校核,为水车生物转盘建立氧传质模型。将水车生物转盘充氧过程简化为跌水过程充氧和盘片转动充氧两部分,对两部分分别建立模型。跌水过程以双膜理论为基础,从物料平衡角度建立氧传质模型。盘片转动过程以体积修正系数为基础,对Kim&Molof模型进行修正,建立充氧模型。二者结合,经理论推导与试验校正得出最终的水车生物转盘充氧模型。模型结果显示,水车生物转盘充氧能力与初始溶解氧浓度、跌水高度、盘片转速、装置尺寸及温度有关。此模型的建立为其他改进型生物转盘的氧传质模型的建立提供了有效依据和参考。

关键词：水车驱动式生物转盘氧传质模型跌水充氧双膜理论氧传质性能

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圆盘涡轮搅拌器的气液混合特性CFD分析

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化学工程 2025年第4期53卷 43-47,71页

作者：刘会鹏杨闻邰燕翔洪厚胜郭会明南京工业大学化学与分子工程学院江苏南京211816 南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211816 南京汇科生物工程设备有限公司江苏南京210009

利用数值模拟与实验结合的方法对4种圆盘涡轮搅拌器在300 L气液机械搅拌反应器内气液混合效果进行研究,具体分析各桨叶的通气功率消耗、气相含率以及体积氧传质系数情况。研究结果表明:不同圆盘涡轮搅拌器在通气时搅拌功率差异较大,各... 详细信息

利用数值模拟与实验结合的方法对4种圆盘涡轮搅拌器在300 L气液机械搅拌反应器内气液混合效果进行研究,具体分析各桨叶的通气功率消耗、气相含率以及体积氧传质系数情况。研究结果表明:不同圆盘涡轮搅拌器在通气时搅拌功率差异较大,各搅拌桨叶单位功率气含率由大到小为:不对称抛物线>六箭叶>六弯叶>六直叶。在4种常用的氧传质模型中,渗透模型和滑移速度模型对各桨叶的体积氧传质系数的预测较为准确,单位功率体积氧传质系数由大到小为:不对称抛物线>六箭叶>六弯叶>六直叶。数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性,能为更高效性能搅拌桨叶的优化与开发提供一定的参考价值。

关键词：圆盘涡轮搅拌器数值模拟气液机械搅拌反应器气液两相流氧传质模型传质系数

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生物转笼处理典型食品工业废水特性研究及其优化运行管理

生物转笼处理典型食品工业废水特性研究及其优化运行管理

引用

作者：游庆国重庆工商大学

学位级别：硕士

食品工业废水具有高有机物、高悬浮物、高可生化性和水质水量波动大等特征,属于高污染、易降解工业废水,常见的处理工艺主要为活性污泥法和生物膜法,在实际应用中均有工程实例。由运行管理模式导致能耗物耗增加,是食品工业废水处理过程... 详细信息

食品工业废水具有高有机物、高悬浮物、高可生化性和水质水量波动大等特征,属于高污染、易降解工业废水,常见的处理工艺主要为活性污泥法和生物膜法,在实际应用中均有工程实例。由运行管理模式导致能耗物耗增加,是食品工业废水处理过程中亟待解决的问题。其中生物膜法抗冲击负荷能力强且适宜长世代周期微生物生长,更适合食品加工废水处理。以生物转盘（RBC）为代表的旋转式生物膜反应器,因其特有的充氧与混合方式,更加节能高效;在此基础上改进结构,填充生物填料而制成的生物转笼,具有更大的生物膜附着生长面积、更高的生物量和处理效能。论文通过分析食品工业废水水质特征,设计开发一套一体化生物转笼污水处理装置;基于新开发的反应器,探究了反应器填料最适填充比、填料上生物膜性能、C:N负荷及不同转速下食品工业废水处理特性及生物群落特征;通过反应器不同转速下能耗分析,得到比能耗,辅助指导反应器运行;基于反应器氧传质特征,构建基于DO衡算的氧传质模型并验证,进而利用模型解释反应器效果和特性,给出优化运行方案。论文主要研究内容与结果为:（1）基于食品工业废水构建食品工业废水水质典型特征,根据食品工业废水水质和处理需求,设计开发了一套一体化污水处理装置,集成生物转笼反应器、调节池、二沉池、污泥干化池、加药箱、监测系统和控制系统于一体。该装置设计反应器有效体积为3 m3、处理能力12 m3·d-1和转速1～7 r·min-1,可对污水水质进行在线监测和运行调控。（2）反应器内转笼设置40个填料格,每个格子可填充0.11 m3填料。引入种子污泥并投加营养物质启动反应器挂膜,挂膜成熟探究了0.4～0.5、0.5～0.6、0.6～0.7、0.7～0.8、0.8～0.9和>0.9六个填充比梯度下生物膜状态和生物膜污水处理性能。研究结果表明,填料上生物膜量随填充比增加而变大,为65.02～147.23 mg/颗,但生物膜越厚密度越小,为68.10～59.79 mg·m-3;生物膜具有很好的COD去除和反硝化能力,且生物膜越厚反硝化能力越好。综合对比反应器填料填充比生物膜量、生物膜结构和生物膜性能,得到反应器最适填充比为0.7～0.9。（3）确定填料最佳填充比后,探究生物转笼反应器在不同C:N（C:N为20、25、30和35）的食品工业废水中污染物去除能力和微生物群落的演化。研究结果表明,C:N≤30时COD和NH4+-N平均去除率分别为99.18%和86.27%,当C:N≥35时,COD和NH4+-N出水浓度开始上升,但COD平均去除率仍然大于90%;反应器内NO3--N和NO2--N的去除能力与温度成正相关,即温度越高NO3--N和NO2--N的出水浓度越低,分别低于4 mg·L-1和0.05 mg·L-1。微生物群落结构分析表明,C:N≤30时,微生物多样性随C:N升高而增加,C:N≥35时,反应器内COD负荷较大,功能型微生物群落多样性下降导致出水浓度偏高。因而反应器适合处理C:N≤30食品工业废水。（4）在低C:N食品工业废水下探究不同转速下反应器对污染物去除特性,对反应器运行参数调优,达到节能降耗的目的。实验研究结果表明,在实验转速下(1.0～3.0 r·min-1下,梯度为0.5 r·min-1),反应器运行转速与COD去除速率成正相关,其平均去除速率为318.76～499.84 mg·L-1·h-1,理论上该反应器COD去除能力为21.92（±1.0）～36.85（±1.7）kg COD·d-1;反应器对NH4+-N平均去除速率为4.56～8.4 mg·L-1·h-1(转速2.0 r·min-1和2.5 r·min-1的NH4+-N平均去除速率最大,分别为8.4 mg·L-1·h-1和8.35 mg·L-1·h-1),理论上NH4+-N去除能力为0.3428～0.6114kg·d-1;反应器内COD越充足,出水NO3--N和NO2--N浓度越低。反应器能耗分析表明,转速越大能耗越高,去除单位质量COD（kg）能耗也越高(变化范围为0.11～0.17 k Wh·kg COD-1),与传统工艺相比转速为1.0～3.0 r·min-1,节能2.55%～90.69%。综合分析不同转速下COD、NH4+-N、NO3--N和NO2--N去除速率及能耗,确定反应器最佳运行速率为2.0～2.5 r·min-1。（5）根据不同转速下反应器DO变化规律,构建物理氧传质模型,并耦合“传质-反应”过程实现反应器水质预测和运行优化。论文从微观上对“空气-溶液”和“空气-生物膜”两个氧过程构建模型,宏观上计算出污染物去除速率和对耗氧量,对微观和宏观结果对比,完成模型验证。运用模型解释污染物降解速率随转速的线性变化关系和模拟给出满足要求的反应器运行方案。

关键词：生物转笼食品工业废水氧传质模型性能优化运行管理

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