移动床生物膜反应器中模拟微生物耗氧速率对微孔曝气氧传质效率的影响研究-论文 19798字 投稿:沈捨捩.doc
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1、移动床生物膜反应器中模拟微生物耗氧速率对微孔曝气氧传质效率的影响研究-论文 19798字 投稿:沈捨捩移动床生物膜反应器 中模拟微生物耗 氧速率对微孔 曝气氧传质效率的影响研 究 魏 延苓 宫一 洧 齐 鲁 王洪 臣 尹训 飞 ( 中 国人 民大 学 环 境 学 院 , 北京 ) 摘 要 为研究 移动床生物膜反应器( ) 中微生物呼吸作用对 微 曝气 氧传质效 率( ) 的影 响 , 向清水 中持续通人一定 浓 度 的 消 氧剂 亚 硫 酸 钠 溶 液 , 通 过 亚 硫 酸 钠 的 氧化 来 模 拟 微 生 物 的呼 吸 耗 氧 。基 于 不 同 填充 率 和曝 气 量 工 况 条 件 下
2、, 考 察 了微 生 物耗 氧 速率 ( ) 对 的 影 响 。 结 果 表 明 : 在 曝 气 量条 件下 , 装 置填 充 率在 时, 标 准 氧 传 质 效 率 ( ) 与 存 在 着 明 显 的 正 相 关 性 , 其线 性 拟合 介于 ; 填充 率 为 时, 随 的 增 大 无 明 显 变化 。 装置 填 充 率 在 、 曝气量分别为 、 、 时, 随 的 增 大 无 明 显 变 化 ; 而 曝气 量 为 时, 随 的增 大 明显 增 大 。进 一 步 分 析 试 验结 果 得 出 , 中 , 微 生物 可 用 来 近 似 表 征 , 但 不 同 填 充 率 和 曝 气 量 会 对
3、两 者 的相 关性产生一定影响 。 关 键 词 移 动 床 生 物 膜 反 应 器 氧 传 质 效 率 耗 氧 速 率 曝 气 量 填 充 率 : , , “, , ( , , ) : , , , ( ) ( ) , 一 , ( ) , , , , , , , , : ; ; ; ; 随着 我 国城 市 化进 程 的不 断 加 快 、 公 众 对 污 水 处 理厂操 作 环境要 求 的 日益 提 高及 能源 供 给形 势 的 日趋 紧张 , 以活 性 污泥 法 为 主 要 方 法 的传 统 污水 处理 工艺在 国内众 多城镇 二级 污水 处理 厂 中逐 渐暴 露其是 在复 杂水质 的深 度处
4、理 中得到 了广 泛应用 。 在实 际污 水 好 氧 生物 处 理 过 程 中 , 曝 气 是 一 个非 常重要 的环 节 , 其 效 率 直接 影 响整 个 污 水 处 理 工 艺 的运行 效率 。曝气 过程 的 能耗 占污水 处 理 总能 耗 的 , 因此 提 高 曝 气 效 率 一 直 是 污 水出诸 如 占地 面积 大 、 剩余 污 泥易产 生 二次 污 染 、 对 水 质水 量 的变化 适应 性较 低及冬 季 出水 氨 氮效 果不 稳 定 等问 题 。而移 动床 生 物 膜 反 应 器 ( ) 则 以 向曝气 池 中加人悬 浮 填料来 增加 生 物量 同时增 强混合 液流 化效 果
5、的方法 , 在解 决 上 述 问题 的过 程 中 取得 了很 好 的效 果 , 在 工 业 废水 和城 镇 生 活 污 水 尤处理 领域 的研 究 热 点 。在 现 有 对 氧 传 质 过程影 响 因素 的研 究 中 , 一般 将重 点放 在 了水 质 、 悬 浮 填料 的加 入 和曝气 头 的选 择上 , 但 有关 微生 物 耗 氧速 率( ) 对 氧传 质效 率 ( ) 的影响规律 目 前还 不清 楚 。研 究 微 生 物 对 的 影 响 以第一作者 : 魏延苓 , 女, 年 生 , 硕 士研 究 生 , 主要 从 事 水 污 染 控 制 研 究 工 作 。 通讯作者。 国家 自然 科 学
6、 基 金 资 助 项 目( ) 。 环 境污 染与 防治 第 卷第 期 年 月 及不 同工况 条件下 该影 响程度 的变 化规 律对 于选择 恰 当的方式 提高 , 分析 工艺 运行 状 态具 有 重要意义 。 本 试 验 旨在 研 究 不 同 工 艺 条件 下 模 拟微 生 物 对 中微孔 曝气 的影 响 。通 过 向 清水 中持 续通入 一定浓 度 的消 氧剂 亚 硫 酸钠 溶酸钠 溶液并 使用 蠕动 泵控 制进水 流速 的方法 模 拟不 同的 。调节 每组试 验溶 解 氧 质量 浓 度 在 呈梯 度变 化 , 在 溶 解 氧 浓度 稳 定 时 , 测 定 相 应 填 充率 和曝气 量条件
7、 下 的 和 。 表 生物 悬 浮 填 料 的主 要 性 能 参 数 液来 模拟 微生 物 的 呼吸 耗 氧 , 对 比不 同填 充 率 和 曝 气 量 两 个 工 况 条 件 下 系 统 中 标 准 氧 传 质 效 率( ) 随 的变化规 律 , 归 纳 出 与 参 数尺 寸数 值中 质 量 表面积 ( ) 的关 系及 工艺 条 件 的改 变 对两 者相 关 性 的影 响 , 并进 一步分 析 了以 表征 的可行 性 。 材 料 与 方 法 试 验 装 置数量 ( 个 ) 填充率 的测定 及标 准化 : 采 用氧 综合 效 率分 析 仪 分 析尾 气 和 进 气 中 的 氧 体 积 分 数
8、, 两 者 之 比 即 为 ; 考 虑到溶 解氧 浓度 与温度 的影 响 , 为 增强试 验 数 据 的可 比性 , 采 用美 国土木 工程 师协 会 ( ) 提试验 装置 如 图 所示 。试验 装 置 的主体 为 一个直径 、 高 的圆柱 形有 机 玻璃 , 其 体积 约为 , 有 效体 积 为 , 顶端 开 口; 微 孔 曝气 器 供 的方 法按 式 ( ) 将 转化 为 。 安 置在装 置底 部 , 并 与气泵 和转 子流 量计 相 连 ; 在水下 处安 置荧 光溶 解 氧 传 感 器 , 连 接溶 解 氧记 录仪与无 纸记 录仪 , 在线 采集记 录溶 解氧浓 度 。 刁 一 。 。
9、( ) 式中: 叩 为标 准 氧传 质 效 率 , ; 为 实 测 氧 传质效 率 , ; 为 实 测 溶 解 氧 质 量 浓 度 , ; 为测 试温度 下 氧 饱 和质 量 浓 度 , ; 三 为标 准 条件 ( ) 下氧 饱 和 质量 浓 度 , ; 为 温度 校正 因子 ; 为测试 水温 , 。 的测 定 : 从 中取 出一 定 填 充 率 的混合 液置 于密 闭 容器 中 , 使 用 氧 综 合 效 率 分 析仪 测量溶 解 氧浓 度 的 变化 并 作 。 一时 间( , ) 曲线 , 按 一 氧 综 合 效 翠 分析 仪 ; 出水 ; 一 集气 罩 ; 一溶解氧记录仪 ; 式( )
10、计算 。 一 荧 光 溶 解 氧 传感 器 ; 玻璃装置 ; 进水 ; 一微孔曝气器 ; 一 悬 浮 生 物 填 料 一( ) 图 试 验 装 置 式中: 。 为耗 氧 速率 , ( ) ; 。 为耗 氧 时 的溶解 氧 质量浓 度 , 。 结 果 与 讨 论 主 要 设 备 与 仪 器微孔 曝气器 ; 氧综 合效 率分 析仪 ; 蠕 动泵 ; 气泵 ; 转 子流量 计 ; 荧 光 法 溶解 氧测 定 仪 ; 溶解氧记录仪 , 并 连接无 纸记 录仪 , 对数据 进行 实时记 录和保 存 。 试 验材料有 关微生 物 呼吸作 用对 氧传质 过 程影 响 的研 究认为, 微 生物 呼 吸作 用
11、对 氧 传 质过 程 可 以起 到 一 定 的促进 作用 , 且 这种 促 进 作 用 产 生 的机 制 主要 体 现在两个 方 面 : 一方 面 , 微 生物 呼吸 作用 可使 氧 从气 泡选用 典 型的 一 生 物悬 浮 填 料 , 采 用 高 密度聚 乙烯材 质 , 其 主要 性能参 数见 表 。 催化 剂 : , 工业纯 ; 消 氧剂 : 亚 硫 酸 钠, 工业 纯 ; 试验用水 : 自来 水 , 初 始 总 溶 解 性 固体 ( ) 约为 , 水 温为 。 试 验 方 法经过 气膜直 接在气泡 与微 生物之 间进 行传质 , 无需通 过 围绕在气 泡 及微 生物 体 之 间的 液膜
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